不同做形工艺对信阳毛尖绿茶品质及挥发性与非挥发性代谢物的影响

《Food Chemistry: X》：Effects of different shaping processes on the quality, volatile and non-volatile metabolites of Xinyang Maojian green tea

　　

做形工艺对绿茶感官品质具有关键影响。本研究采用感官评价、理化检测、气相色谱-质谱联用（GC–MS）及液相色谱-质谱联用（LC-MS）技术，考察了四种做形方式——不做形（NS）、炒条（CT）、排把（PB）和理条（LT）——对信阳毛尖绿茶的影响。CT引发了最为深刻的代谢重构：其增强了栗香/豆香香气及鲜味，同时降低了苦味和涩味。CT处理的水浸出物和游离氨基酸含量最高，酯型儿茶素较NS处理约升高15%。GC–MS分析显示，CT上调了杂环化合物（如吡唑类）并下调了萜类化合物。LC-MS分析揭示，CT提升了增鲜二肽/三肽的水平，并降低了涩味酚类化合物（如酚酸类中的咖啡酸）的含量。LT则广泛积累小分子肽和酚苷类物质，有助于增强茶汤饱满度和回甘。PB和NS处理的变化有限。上述结果表明，CT作为一种精准调控手段，可将物理破碎与代谢重编程相关联，从而获得理想的栗香/豆香特征，为绿茶品质的定向提升提供了依据。

论文解读

一、研究背景与目的

绿茶是全球消费最广泛的饮品之一，其独特的风味、香气和健康益处备受青睐。绿茶品质深受加工工序影响，尤其是杀青、揉捻、做形和干燥等环节。其中，做形工艺至关重要，因为它直接决定茶叶的最终外形、质感和内部化学成分组成，进而直接影响茶汤的感官特征。信阳毛尖（XYMJ）是中国著名的绿茶，以其独特的“紧、细、圆、直”外形以及浓郁的栗香和醇厚滋味而闻名。在信阳毛尖的传统生产中，做形是劳动密集且高度依赖技艺的工序。现代机械化引入了多种做形方法以实现标准化生产和提高效率，主要包括：炒条（CT，采用滚炒机模拟手工做形）、排把（PB，采用较温和的搅拌和揉搓整形）和理条（LT，采用往复振动将茶叶理直成条索状）。

鉴于加工过程中的机械力（如压缩、剪切和热输入）已知会破坏细胞结构并加速儿茶素、氨基酸和挥发性化合物等代谢物的酶促/非酶促转化，涉及不同机械作用的做形工艺可能显著影响绿茶最终品质。以往研究多针对普通绿茶产品，且分别聚焦于非挥发性或挥发性成分，缺乏将感官、理化及挥发性与非挥发性维度相结合的综合评估。此外，关于信阳毛尖的研究主要集中于揉捻或干燥参数，其本地使用的做形方法（CT、PB、LT）对综合品质的影响尚未被系统探索。为填补这一空白，研究人员开展了系统研究，比较了不做形（NS，对照）、CT、PB和LT四种处理的信阳毛尖绿茶样品，旨在通过整合感官评价、理化指标、挥发性物质谱和非挥发性代谢组学，识别导致不同做形方法间香气和滋味差异的关键化合物，为优化优质信阳毛尖的工业化加工提供科学依据。

二、主要关键技术方法

研究人员采用了多平台整合分析策略。样品采自河南省信阳市浉河港当地茶园的一芽一叶鲜叶，经摊放、滚筒杀青（200°C，2 min）、揉捻（20 min）后，分为四组分别进行CT（转速约140 rpm）、PB（转速约70 rpm）、LT（往复频率约140次/min）做形处理各5 min，NS组直接进入干燥工序；做形阶段叶温均维持在约65°C以确保热条件可比。随后采用定量描述分析（QDA）进行感官评价；使用电子舌（E-tongue）和电子鼻（E-nose）进行仪器风味分析；通过理化检测测定水浸出物、游离氨基酸、茶多酚、可溶性糖、黄酮类、咖啡碱及儿茶素组分；采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用（GC–MS）分析挥发性代谢物；采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-QTOF-MS/MS）进行非挥发性代谢组学分析。所有实验均设三次独立生物学重复，采用单因素方差分析（ANOVA）和邓肯多重比较检验进行统计评估。

三、研究结果

3.1 不同做形工艺下信阳毛尖绿茶的感官评价

四种做形方法产生了明显不同的外观特征。NS样品呈松散卷曲状、色泽偏暗绿；CT样品紧结弯曲；PB样品呈扁平直条状；LT样品呈细针状。所有茶汤均清澈明亮、黄绿透亮，但汤色深度差异明显：CT最深，其次为LT和PB，NS最浅。香气方面，NS以花香、鲜香和青草气为主导；CT的栗香和豆香最为强烈且青草气最低；LT豆香较高、栗香中等；PB栗香和豆香居中。滋味方面，CT鲜味最高、苦味和涩味最低且醇厚度高；LT苦味涩味中等但回甘最强；PB苦味涩味和醇厚度均适中；NS鲜味较高但口感单薄、回甘弱。

3.2 电子鼻和电子舌对绿茶风味特征的区分

电子鼻主成分分析（PCA）显示CT与其他三种处理（NS、PB、LT）清晰分离，其几乎所有传感器类别响应均更强，尤其是芳香族/醛类传感器响应极高，表明CT香气中芳香族和醛类挥发性物质贡献更大。电子舌PCA显示四种做形方法间分离更清晰：CT鲜味响应最高、苦味和涩味响应最低；PB苦味和涩味响应最高；LT甜味响应最高。皮尔逊相关分析证实了仪器与感官评价的关联性：电子鼻酮类/芳香族、含氮化合物和酮类/醇类传感器与青草气和花香显著负相关（r = ?0.86至?0.84，p < 0.01），与栗香和豆香正相关（r = 0.79–0.82，p < 0.05）；电子舌苦味和涩味传感器与对应感官评分高度相关（r = 0.993，p < 0.001），甜味传感器与回甘高度相关（r = 0.972，p < 0.001）。

3.3 不同做形工艺引起的理化成分变化

所有做形处理（CT、PB、LT）的水浸出物含量均高于NS，其中CT最高。CT显著增加了氨基酸含量，而LT和PB显著降低。所有做形样品的茶多酚、咖啡碱和总儿茶素含量均高于NS，其中PB和LT超过CT。酯型儿茶素（EGCG、GCG、ECG）总和从NS的10.89%升至CT的12.54%，升高约15.2%。非酯型儿茶素中，EGC和EC在多数做形样品中升高。CT显著降低了可溶性糖含量，而LT和PB略有升高（不显著）。黄酮类含量以NS最高，其次为PB和CT，LT最低。这些成分变化为仪器和感官数据提供了化学解释：CT因水浸出物和氨基酸含量最高而有利于鲜味和醇厚感；高氨基酸可能通过味觉互作掩盖苦味和涩味；LT的高可溶性糖解释了其回甘特征。

3.4 不同做形工艺对挥发性代谢物谱的影响

挥发性代谢物分为14类，萜类占比最高。CT的总挥发性含量最高，胺类、含硫化合物和杂环化合物相对贡献最大；PB的酚类含量较高；LT的酯类含量最高。共鉴定出50种VIP>1的差异挥发性代谢物，以萜类（12种）、醚类（14种）和杂环化合物（7种）为主。CT显著上调了二烯丙基硫醚、O-癸基羟胺、六亚甲基亚胺、3-己烯-1-醇丙酸酯、3,5-二甲基-1-丁基吡唑和（E）-2-己烯基丁酸酯等化合物，这些以含氮杂环（如吡唑类）和含硫化合物为主，已知赋予焙烤食品坚果香和烘烤香，与感官评价中CT强烈的栗香和豆香一致。相反，葑酮及其异构体等单萜酮类以及某些吡喃衍生物在所有做形处理中均较NS降低，尤其在CT中降低最明显，反映了机械降解作用。

3.5 不同做形工艺对非挥发性代谢物谱的影响

共注释到5406种非挥发性代谢物。含氮化合物和酚类化合物始终是主要类别，合计约占相对丰度的三分之二（约34%和约32%），总体组成谱在各处理间相对稳定，表明做形的作用在于精细调控特定关键代谢物。共鉴定出88种显著差异代谢物（VIP>1.5，p<0.05）。含氮化合物方面，LT广泛升高了大多数二肽和三肽，其中Glu-His（已知增鲜二肽）和Tyr-Trp（潜在kokumi活性肽）达到最高水平；CT则表现出选择性调控：Gly-Met-His、Phe-Gln-Asp-Arg和异戊二烯化FMNH?较NS升高3–4.6倍，而Ile-Ala、Phe-Thr-Lys-Lys和氧化白藜芦醇显著降低。酚类化合物方面，LT广泛升高了黄酮苷（如鹰嘴豆素A 7-O-（6-O-丙二酰基-β-D-葡萄糖苷）、没食子儿茶素-（4α→8）-表没食子儿茶素、（+）-儿茶素7-O-β-D-木糖苷）、甲基化黄烷酮（如樱花素）和苯甲醛衍生物；CT最显著的特征是咖啡酸（关键涩味酚酸）大幅降低，同时（+）-儿茶素7-O-β-D-木糖苷和corniculatusin显著升高。有机酸方面，三种做形处理普遍上调了多数有机酸代谢物；LT中糖基化和硫酸化有机酸衍生物广泛升高，香叶基香叶基二磷酸（GGPP）较其他处理高约2.1倍；CT中GGPP降低最明显。脂质、萜类及其他代谢物方面，多种聚酮类和黄酮衍生物在CT和LT中均显著升高，可能增强茶汤黄色和干茶色泽；三萜类灵芝酸A和木脂素maglifloenone仅在CT中强烈富集，两者均具有抗氧化和自由基清除活性。

四、讨论与结论

综合来看，做形工艺是影响信阳毛尖绿茶代谢重编程的重要因素，并与不同的品质结果相关联。CT处理在挥发性和非挥发性代谢组中均表现出最显著的变化：挥发性方面，CT较强的机械作用促进了杂环化合物的形成和单萜酮的消耗，可能贡献了强烈的栗香/豆香和更高的电子鼻响应；非挥发性方面，CT选择性降低了涩味酚类（如咖啡酸），增加了特定鲜味和kokumi肽，并降低了GGPP，这些变化可能有助于形成更平衡的鲜味口感并降低苦味和涩味，与其在各类做形处理中水浸出物和氨基酸含量最高相一致。相比之下，LT广泛积累小分子肽和酚苷类物质，可能与其较温和的机械作用有关，有助于形成更饱满的口感和回甘，尽管其游离氨基酸有所降低。总体而言，这些发现有助于将做形工艺与风味复杂性联系起来，为高品质绿茶的定向生产提供了潜在见解。