基于感官-仪器评价、代谢组学与整合多变量分析的安茶原料等级相关茶汤品质差异研究

《Food Research International》：Raw material grade-associated differences in Ancha tea infusion quality revealed by sensory–instrumental evaluation, metabolomics and integrative multivariate analysis

　　- 感官-代谢组学分析解析了安茶中等级相关的差异模式。- 不同等级的儿茶素、氨基酸、糖类和黄酮类物质谱存在明显差异。- TG的品质感官反应与没食子酸酯类儿茶素、咖啡因及氨基酸变化协同相关。- GCG和没食子酸刻画出了GJ等级所特有的成分特征谱。- d-葡萄糖与蔗糖的变化与MJ较高的甜味反应协同相关。引言安茶是产自中国安徽省的一种传统黑茶，具有独特的加工工艺，涉及露湿以及随后的化学转化过程。近期研究表明，关键加工阶段的改变会显著影响安茶的滋味、汤色及非挥发性代谢物组成，说明其最终品质对原料和加工条件均高度敏感（Chen、Jiang等，2025；Ye等，2025）。在茶叶生产中，原料等级通常反映采摘标准、叶片嫩度和成熟度的差异，这些差异影响后续加工中可供转化的儿茶素、氨基酸、可溶性糖及其他植物化学成分的初始含量（Aaqil等，2023）。因此，即使采用相同的加工工序，不同原料等级制成的茶叶也可能保留不同的化学和感官特征。黑茶中已有研究报道了等级相关的感官属性、色度参数和代谢物组成差异，表明商品等级与多组分成分变化相关，而不仅仅是单一组分的简单增减（Zhang等，2023）。然而，原料等级如何体现在安茶的茶汤滋味和汤色中，以及哪些非挥发性代谢物与这些差异相关，目前仍缺乏充分认识。要阐明这些差异，首先需要适当表征与原料等级相关的质量表型。滋味和汤色是茶叶品质的主要维度，在感官评级和商业评价中被广泛使用。茶叶滋味是由苦涩味、鲜味、甜味、浓醇度、刺激性（briskness）和回味等要素形成的综合感知，而汤色则取决于亮度、色调组成和色相的共同作用（Moreira等，2024）。经过训练的感官评价可以给出这些属性的整体判断，但由于结果依赖于人的综合感知和标准化描述术语，可能无法充分区分细微或某一特定属性的差异。仪器测量可以提供互补信息。电子舌系统能够记录对与滋味相关化学差异的可重复膜响应，已被用于表征和分类茶叶滋味品质；而在CIELAB色彩空间中进行的数字图像分析则可量化茶汤的亮度、红-绿度和黄-蓝度（Ren等，2023）。结合感官评价、电子舌响应和色度测量的研究表明，这些方法能够区分出仅凭感官评分或常规颜色描述无法完全捕捉的茶叶滋味和汤色变化（Chen、Fu等，2024；Shan Zhang等，2023）。不过，仪器响应并不等同于单一感官描述符的直接测量，因此应将其视为感官评价的客观补充，而非替代品。虽然这些互补测量能够界定与等级相关的质量表型，但它们无法独立解释其背后的化学差异。茶叶滋味在很大程度上由多种非挥发性成分的含量和平衡关系决定（Li等，2023；Scharbert和Hofmann，2005）。儿茶素和咖啡因是苦涩味的主要贡献者，但其感官作用取决于化学结构、浓度以及它们在茶汤中与其他成分之间的相互作用（Liu等，2023；Narukawa等，2010；Scharbert和Hofmann，2005）。近期的靶向与非靶向代谢组学分析已鉴定出表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）、咖啡因及其他酚类化合物是黑茶中重要的苦味或涩味活性物质（Chen、Huang等，2025）。此外，电子舌实验表明儿茶素单体与鲜味相关的氨基酸存在相互作用，说明其综合味觉效应不能仅从单一化合物孤立情况下的响应来推断（Liu等，2023）。游离氨基酸具有多样的味觉属性，包括鲜味、甜味和苦味，而可溶性糖主要贡献甜味，并可能改变苦味和涩味的整体感知。靶向糖类代谢组学进一步表明，葡萄糖、蔗糖及其他可溶性糖的差异是导致主要茶类甜味变化差异的原因（Li等，2025）。除这些主要与滋味相关的成分外，黄酮类和黄酮醇苷可能也会贡献苦味和涩味，同时与茶汤的吸光度和色泽特征相关（Cui等，2022；Shan等，2024）。由于这些功能强烈依赖于具体化合物及其结构，因此既不能仅用总多酚含量，也不能仅用有限的主要化合物集合来充分代表与等级相关的质量区分。靶向高效液相色谱（HPLC）分析可对儿茶素、咖啡因和没食子酸等已确立的与滋味相关的化合物进行准确定量，而非靶向液相色谱-质谱（LC–MS）代谢组学则将化学覆盖范围扩展到糖类、氨基酸和结构多样的酚类代谢物。因此，二者的联合应用对于刻画茶叶滋味和汤色的多组分化学基础是必要的。在此基础上，本研究在相同的标准化加工条件下，对比了由三个原料等级——特贡（TG）、贡尖（GJ）和毛尖（MJ）——制成的安茶。感官评价与电子舌测量以及基于图像的CIELAB分析相结合，用于刻画等级相关的茶汤滋味和汤色差异。通过HPLC定量主要儿茶素、咖啡因和没食子酸，同时采用非靶向LC–MS代谢组学分析更广泛的非挥发性成分变化。随后应用加权相关网络分析（WGCNA）识别与原料等级相关的协同变化代谢物模块，并使用聚焦的区块偏最小二乘（block PLS）模型将化学性质不同的代谢物区块与等级相关的滋味和汤色反应进行整合。因此，本研究旨在阐明安茶在茶汤滋味、汤色和非挥发性代谢物组成方面的等级相关差异，并期望揭示与品质区分相关的化合物特异性及多组分代谢模式，从而为其客观解读和评价提供化学依据。章节摘要茶叶样品三个原料等级——特贡（TG）、贡尖（GJ）和毛尖（MJ）的安茶由香源安茶业有限公司（中国安徽黄山）提供。所有样品均于2024年采用相同的标准化安茶加工流程制成，以尽量减少与加工条件相关的变异。每个等级从三个独立生产批次中各获得三个生物学重复，共计九个生物学样品。样品为不同原料等级安茶的感官差异为确定原料等级是否体现在安茶的感官品质上，按照第2.3节的描述，由八人组成的训练有素的感官评价小组对九个样品的汤色和滋味进行了评价。TG、GJ和MJ的平均汤色评分分别为93.4、87.7和89.9，相应的滋味评分分别为94.3、92.1和89.5（表1）。因此，TG在汤色和滋味两项上均获得最高平均分。滋味评分呈下降趋势……结论本研究将感官评价、电子舌分析、基于图像的CIELAB定量、靶向HPLC分析和非靶向LC–MS代谢组学相结合，以阐明安茶在茶汤滋味和汤色方面的等级相关差异。TG在滋味和汤色上均获得最高的感官评分，其特征为明亮的橙黄色茶汤，以及更高的与苦涩味相关、鲜味和浓醇度的响应。相比之下，MJ的感官评分最低……稿件撰写过程中生成式人工智能及AI辅助技术的声明在撰写本文过程中，作者使用ChatGPT改进了稿件的语法、可读性和语言清晰度。作者未使用该工具分析数据或得出科学结论。使用该工具之后，作者对内容进行了审核和必要的编辑，并对已发表文章的内容承担全部责任。CRediT作者贡献声明Wu Yida：审稿与编辑，撰写——原稿撰写，方法学，调查研究，形式化分析，数据整理。Guan Ziming：调查研究，形式化分析，数据整理。Xie Shengmei：调查研究。Liang Xiao：调查研究。Duan Haozhe：调查研究。Zhang Jixin：方法学，形式化分析。Zheng Fangling：方法学。Li Tiehan：审稿与编辑，验证，方法学。Ning Jingming：审稿与编辑，监督，项目管理，经费知情同意与参与者详情已获得所有参与者或其法定代表人的书面知情同意，同意参与本研究并发表本文。已尊重参与者的隐私权。人体研究本研究在研究所在地的相关法律法规、监管框架和指导原则下开展。本研究已获安徽农业大学科学技术伦理委员会批准（批准号：KJLL2026059）。伦理声明所有感官评价程序均按照相关法律法规和机构指导原则进行，并经安徽农业大学科学技术伦理委员会批准（批准号：KJLL2026059）。参与之前，所有评价者通过肯定性同意以下声明提供知情同意："我知悉我的回答是保密的，并同意参加本次感官评价。"参与者在任何时候均可无……利益冲突声明作者声明他们不存在可能影响本文所报告工作的已知竞争性经济利益或个人关系。致谢本研究受国家自然科学基金重点研发计划（2021YFD1601102）和中国农业科研体系专项基金（CARS-18）资助。Wu Yida｜Guan Ziming｜Xie Shengmei｜Liang Xiao｜Duan Haozhe｜Zhang Jixin｜Zheng Fangling｜Li Tiehan｜Ning Jingming