萎凋期间早期光质预处理对秋季白茶滋味与香气品质的影响

《Food Frontiers》：Effects of Early Light-Quality Pretreatment During Withering on the Taste and Aroma Quality of Autumn White Tea

　　

摘要翻译
本研究确立了早期光质预处理作为提升秋季白茶风味的有效策略。研究采用整合感官评价、电子舌（E-tongue）、电子鼻（E-nose）、高效液相色谱（HPLC）、紫外-可见（UV-Vis）分光光度法及气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）的多平台框架，将感官感知与化学成分相关联。蓝光预处理显著改善了甜味、鲜味及以甜/焦糖香和烘烤香为特征的更协调的香气轮廓，同时降低了苦味、涩味回味及与青草气息相关的特征。与红光和黄光预处理相比，蓝光表现出较低的仪器检测苦味值，同时降低了与残留回味相关的响应及青草气息相关挥发性特征。这些变化与总游离氨基酸和可溶性糖含量增加、儿茶素组成改变以及青草气味挥发性物质减少相关。黄光优先增强了花果香相关挥发性轮廓，而红光总体效益有限。多元分析和Mantel分析支持化学成分谱与传感器响应之间存在显著关联，包括表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）–涩味及表儿茶素没食子酸酯（ECG）–回味B的关联。综上，蓝光预处理可通过味感活性化合物和挥发性代谢物的协同变化改善秋季白茶风味，为白茶品质的精准调控提供了实践依据。

论文解读

**一、研究背景与科学问题**

白茶是中国六大茶类之一，原产于福建省，其产量占全国白茶的90%以上。白茶以其醇和甘甜的口感以及抗炎、抗癌、抗菌和抗氧化等生物活性而深受消费者青睐。然而，夏秋季采收的茶鲜叶常因高温和强太阳辐射促进苦涩味物质积累，而表现出过度的苦涩味。近年研究表明，夏秋季光热胁迫会提高晚季茶叶中儿茶素的积累，从而加重茶汤苦涩味，而采后加工仅能部分缓解这些感官缺陷。这种供给与市场接受度之间的不匹配已成为夏秋茶资源利用的主要制约因素，并造成显著的经济损失。因此，提高夏秋茶加工利用率对茶产业可持续发展和茶农增收均具有重要意义。

萎凋是白茶加工中的关键工序，其驱动的大量生化转化在很大程度上决定了白茶的最终品质。传统萎凋方式包括自然萎凋、日光萎凋和热风萎凋。为提升加工效率和产品质量，研究者探索了低温冷冻、CO₂/乙烯辅助萎凋及组合处理等多种改良萎凋策略。其中，调控萎凋期间的光照条件作为一种环境友好型的风味改善策略日益受到关注。已有研究表明，萎凋期间的光照影响类黄酮、氨基酸和挥发性化合物的生物合成，从而改变茶叶感官品质。蓝光和红光富集光谱可通过调控萎凋期间的挥发物代谢通路抑制青草气息并增强花果香属性。然而，红光、黄光和蓝光对秋季白茶滋味和香气品质的比较效应尚未得到系统阐明，光诱导感官品质变化背后的化学基础仍知之甚少。

**二、研究内容与技术方法**

针对上述问题，研究人员开展了本研究，系统探究萎凋期间光质对秋季白茶滋味和香气品质的影响。研究于9月下旬在南京江宁区采集一芽二叶茶树鲜叶，在自制的光控萎凋箱（90 cm × 45 cm × 35 cm）中，于温度24°C ± 3°C、相对湿度约65%的条件下进行萎凋处理。实验设四个处理组：CK（室内漫射自然光萎凋48 h）、R（LED红光610–730 nm预处理3.5 h后自然光萎凋44.5 h）、Y（LED黄光570–590 nm预处理3.5 h后自然光萎凋44.5 h）和B（LED蓝光450–460 nm预处理3.5 h后自然光萎凋44.5 h），处理后均在80°C下干燥2 h。选取3.5 h作为探索性早期LED照射时长，依据是前期研究显示茶叶在萎凋早期阶段对光质敏感，短期光照可调控茶叶代谢物和风味相关化合物。所有处理组在LED预处理后均转入相同的室内漫射自然光条件下完成总计48 h的白茶萎凋过程。研究采用了多平台整合分析框架，具体包括：按照国家标准GB/T 23776-2018进行感官评价（8位经过培训的评审专家对汤色、香气和滋味评分）；采用SA-402B电子舌系统检测苦味、涩味、鲜味、回味A、回味B和醇厚感等滋味属性；采用高效液相色谱（HPLC）定量分析儿茶素、咖啡碱和茶氨酸；采用紫外-可见（UV-Vis）分光光度法测定茶多酚、游离氨基酸和可溶性糖含量；采用PEN3电子鼻系统采集香气响应模式；采用气相色谱-离子迁移谱（GC-IMS）定性和定量分析挥发性化合物。数据处理采用单因素方差分析（ANOVA）和Duncan多重比较检验（p < 0.05），并结合偏最小二乘判别分析（PLS-DA）、变量重要性投影（VIP）和Mantel检验进行多变量关联分析。

**三、主要研究结果**

**3.1 不同光质处理白茶的感官评价**

感官评价结果显示，蓝光预处理组（B）表现出最优的感官品质，其茶汤呈现明亮的黄色，滋味甜醇，带有持久的焦糖香。该组的香气得分（95.00）、滋味得分（94.38）和汤色得分（94.75）均为各组最高。黄光组（Y）也提升了感官品质，但改善程度低于蓝光组；红光处理（R）的香气和汤色得分分别比对照（CK）低1.88和1.87分。总体感官评价结果遵循B > Y > CK > R的趋势，表明蓝光预处理能最有效地提升秋季白茶的整体风味和视觉品质。

**3.2 不同早期光质预处理白茶的滋味分析**

**3.2.1 滋味强度的定量评价**

电子舌分析显示，苦味强度顺序为Y > R > B > CK，黄光预处理显著增加了苦味；回味B呈现相反趋势（CK > R > B > Y）。涩味和回味A的趋势分别为Y > R > B > CK和Y > CK > R > B。所有光处理均相对于CK增加了涩味。鲜味和醇厚感均呈现B > R > Y > CK的趋势，蓝光组这两个参数的同步升高与其较高的感官滋味得分一致，表明其改善了茶汤的鲜爽度和醇厚度。基于电子舌数据的PLS-DA模型显示四个处理组明显分离（R²X = 0.995，R²Y = 0.979，Q² = 0.918），200次置换检验确认模型可靠无过拟合。VIP分析表明涩味和回味B（VIP > 1）是区分不同光处理的主要贡献变量，说明处理组间分离主要由涩感和苦味回味的变化驱动。

**3.2.2 味感活性化合物的定量分析**

HPLC和UV-Vis分析显示，游离氨基酸和可溶性糖含量在光质处理下显著增加，顺序为B > R > Y > CK，表明光处理有利于鲜味和甜味相关化合物的积累。苦味和涩味相关化合物呈现不同变化模式：R组咖啡碱、EGC和GC含量低于CK但C含量较高；Y组EGC和GC降低但C升高；B组EGC含量最高但GCG和C含量最低。Y组咖啡碱、EGCG、ECG和C含量相对较高，与其较强的苦味响应一致；B组总游离氨基酸和可溶性糖水平较高，可能部分解释其较高的鲜味和醇厚感值。

**3.3 不同早期光质预处理白茶的香气分析**

**3.3.1 香气强度的定量评价**

电子鼻分析中，传感器W1C、W3C和W5C呈现Y > B > R > CK的响应模式；而W1S、W2S、W2W、W3S、W5S和W6S呈现CK > R > B > Y的相反趋势。基于电子鼻响应的PLS-DA清晰区分了所有处理组（R²X = 0.995，R²Y = 0.886，Q² = 0.783），200次置换检验验证了模型有效性。VIP分析确定W1W、W2W、W3S和W6S为组间区分的主要贡献变量（VIP > 1），表明光质萎凋改变了含硫化合物、芳香/有机硫化合物、烃类及氢化物相关的挥发性响应信号。

**3.3.2 香气化合物的定性与定量分析**

GC-IMS共鉴定出103种挥发性化合物，包括29种醇类、19种醛类、22种酮类、12种酯类、3种呋喃类、5种吡嗪类、8种萜烯类、3种烃类及2种其他化合物。黄光组（Y）的特征是α-松油醇、芳樟醇和2-乙基-1-己醇等花果香相关挥发物水平较高；蓝光组（B）则表现为乙酸异戊酯、乙酸乙酯、糠醛和呋喃酮等甜香、焦糖香和烘烤香相关化合物水平较高，同时顺式-3-己烯醇、1-己烯-3-酮和Z-罗勒烯等青草气息挥发物被抑制。基于GC-IMS数据的PLS-DA明确分离了四个处理组（R²X = 0.978，R²Y = 0.989，Q² = 0.953），鉴定出29个判别性挥发性信号（VIP > 1），其中12个VIP > 1.5。基于检测到的挥发性化合物和已有茶叶香气形成机制，研究人员推测了可能的形成途径：萜烯醇类可能通过糖苷键合前体的酶促水解释放；支链醛类与加工过程中的氨基酸Strecker降解相关；C6/C8醇和酮类可能来源于脂氧合酶-氢过氧化物裂解酶途径的脂肪酸氧化；呋喃类化合物可能与热加工过程中的糖降解和Maillard相关反应有关。需注意的是，这些途径是基于检测到的挥发性轮廓和已有茶叶香气化学提出的推测，未通过靶向通路验证直接确认。

**3.4 化学成分谱与传感器响应的整合关联分析**

Mantel检验显示以下显著相关（p < 0.05）：鲜味与游离氨基酸（r = 0.556）、鲜味与可溶性糖（r = 0.511）、涩味与EGCG（r = 0.527）、回味B与ECG（r = 0.806）。电子鼻传感器W1W与多种醇类、醛类和酮类（包括3-甲基丁醇、2-甲基丁醇、己醛（M）、戊醛（D）和2,3-丁二酮）显著正相关；W2S与α-松油醇正相关（r = 0.570）；柠檬烯（D）与W2W和W5S相关。Mantel分析检测的是整体矩阵水平的相关性而非因果关系，且电子鼻传感器存在交叉敏感性，因此个别传感器应视为香气变化的广义指标而非单一化合物类别的选择性检测器。

**四、讨论与结论**

讨论部分指出，蓝光和黄光处理均改善了香气品质，但通过不同的挥发性模式实现：蓝光主要增强甜香和烘烤香相关化合物并减少青草气息挥发物，黄光则优先促进花果香挥发物。蓝光预处理组感官品质最优，表现为甜味、鲜味和醇厚感增强，苦味和青草气息相关特征降低。这些变化与游离氨基酸和可溶性糖含量增加、GCG和C等特定儿茶素含量降低以及青草气息挥发物积累减少有关。红光总体正面效应有限。多变量PLS-DA模型表现出良好的判别性能，Mantel分析进一步支持化学变化与基于传感器的滋味/香气响应之间的密切关联。

研究结论指出，萎凋期间的光质显著影响秋季白茶的感官品质和化学特性。与自然光萎凋（CK）相比，不同LED光处理尤其是蓝光和黄光，通过感官评价、电子舌、电子鼻、HPLC、UV-Vis分光光度法和GC-IMS的整合分析，改变了滋味和香气轮廓。蓝光预处理产生了最佳的整体感官品质，以甜味、鲜味和醇厚感增强以及苦味和青草气息相关特征降低为特征。黄光主要通过促进花果香相关挥发物（包括芳樟醇和α-松油醇）改善香气品质，而红光正面效应有限。GC-IMS分析进一步表明蓝光和黄光处理通过增加甜香、烘烤香、花香和果香相关化合物同时抑制若干青草气息化合物，显著重塑了挥发性组成。该研究建立了将光质、数字化感官响应和化学成分谱相联系的整合框架，从实践角度看，蓝光预处理是提升秋季白茶整体品质的有前景的策略。这些发现也为未来优化LED光照条件（包括波长、强度和持续时间）以调控茶叶加工中滋味和香气形成提供了基础。由于感官评审小组规模有限，且未测定单个氨基酸/糖类谱、转录组响应、酶活性和连续自然光微气候数据，所提出的代谢解释应视为合理推断，需进一步靶向验证。该研究发表在《Food Frontiers》。