基于感官评价与代谢组学整合分析的不同等级白芽奇兰茶（BYQL）风味特征及关键判别标志物研究

《Food Chemistry: X》：Flavor characteristics of different grades of Baiyaqilan tea: An integrated analysis based on sensory evaluation and metabolomics

　　

白芽奇兰茶（Baiyaqilan tea, BYQL）是优质乌龙茶品种，其不同等级的风味差异尚需从感官与化学层面系统解析。研究人员将传统感官评价、电子感官分析与代谢组学整合，对平和产区特级、一级和二级BYQL样品进行比较。感官评价和电子感官分析一致表明，不同等级BYQL在香气和滋味轮廓上存在显著差异：特级茶具有浓郁香气、“醇厚、鲜爽、回甘、爽适”滋味和最高汤色亮度；一级茶呈现特征性杏仁样香气，样品S2具有最强红黄色调；二级茶香气较弱且苦味明显。超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析注释到1547种非挥发性化合物，归为12类，其中黄酮类、酚酸类等为主要类别；经严格筛选获得100种差异标志物（VIP>2，p<0.05）。琥珀酸（succinic acid）和L-苹果酸（L-malic acid）等有机酸及特定黄酮苷是特级茶“鲜、厚、甜、爽”的化学基础；一级茶富含溶血磷脂酰胆碱（LPCs），可能与其香气和滋味协调性稍逊有关；二级茶富含leucocyanidin、quercetin-3-O-alloside、apigenin-6-C-(2″-glucuronosyl)xyloside和quercetin-3-O-robinobioside等苦涩相关黄酮。气相色谱-质谱（GC-MS）检测并半定量51种挥发性化合物，气相色谱-嗅闻-质谱（GC-O-MS）鉴定20种气味活性化合物或气味活性区域；整合变量投影重要性（VIP）、显著性和相对气味活度值（rOAV）筛选出7种候选关键香气活性化合物：indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、nerol、α-farnesene、jasmone、benzaldehyde和benzyl nitrile。indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、jasmone和α-farnesene与特级茶花香、清新和木质香气更相关；benzaldehyde和benzyl nitrile与一级茶杏仁样香气更相关；nerol亦可能贡献清新花香；这些候选香气活性化合物丰度较低可能部分解释二级茶香气较弱。该研究为平和产区BYQL等级区分提供了候选标志物和风味化学证据，但仍需更大规模跨年份、跨区域样本验证。

研究背景与问题：白芽奇兰茶（Baiyaqilan tea, BYQL）是闽南乌龙茶特色品种，芽叶白绿，具细腻花香和醇厚滋味。其加工遵循萎凋、做青（Zuoqing）、杀青、揉捻、包揉和烘焙等乌龙茶工艺，但做青和烘焙程度常被调整以保留清新花香和品种感官特征。鲜叶质量、采摘标准和加工差异可导致风味多样和等级划分。按GB/T 30357.9–2020，BYQL产品分为特级、一级、二级和三级。优质BYQL常呈明显兰花香、醇厚爽口、回甘和汤色明亮；低等级样品香气较弱，苦涩更显。目前BYQL分级主要依赖专业评审员感官评价，虽标准化且可靠，但结果可能受评审经验、疲劳和个体感知差异影响。因此，整合感官评价、电子感官技术和代谢组学，可为等级相关风味差异提供互补化学证据。已有研究对肉桂、铁观音和水仙等乌龙茶等级差异进行代谢组学分析，但BYQL内部等级差异，尤其感官属性、非挥发性化合物和挥发性化合物的整合分析，仍相对缺乏。故研究人员旨在阐明平和产区代表性BYQL样品的等级相关感官和化学差异，提供候选化学标志物和风味证据，以支持客观等级评价。

关键技术方法：样本来自2024年福建省漳州市平和县第17届BYQL质量比赛，共收集215份，根据GB/T 30357.9–2020、专家感官评价、样本完整性、贮藏条件和材料充足性，选择6份样品：特级C1、C2，一级S1、S2，二级P1、P2，属探索性比较。研究采用8人培训小组传统感官评价和定量描述分析（QDA），并进行电子鼻、电子舌和色差仪分析；非挥发性化合物采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）；挥发性化合物采用气相色谱-质谱（GC-MS）和气相色谱-嗅闻-质谱（GC-O-MS）；统计采用主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘判别分析（OPLS-DA）、变量投影重要性（VIP）、相对气味活度值（rOAV）和KEGG富集分析。

研究结果如下。3.1 不同等级BYQL风味特征分析：通过传统感官评价、QDA、电子鼻、电子舌和色差仪分析发现，特级茶香气更强、更持久，花香、果香、清新和香气持久性通常随等级下降而减弱，烘焙香未呈严格等级趋势。特级茶厚度、鲜味和回甘强度高于一级，二级茶苦味和涩味明显。电子鼻R1芳香化合物、R7硫化合物、R8醇类和部分芳香化合物、R9芳香和含硫有机化合物响应差异显著；特级茶R1和R8较高，一级茶R7和R9较高，二级茶居中。电子舌显示特级茶鲜味、甜味和口感相关响应较高，二级茶苦味相关响应较强。色差参数L*为38.79–42.86，a*为?0.70–0.57，b*为6.88–8.29；特级茶L*最高，样品S2的a*和b*最高。智能感官分析结果与传统感官评价一致，可区分不同等级BYQL风味特征。

3.2 不同等级BYQL非挥发性化合物分析。3.2.1 BYQL主要化学成分分析：UPLC-MS/MS注释到1547种非挥发性化合物，分属12类，包括黄酮类、酚酸类、氨基酸及衍生物、脂质和生物碱等。特级茶非挥发性化合物总丰度显著较高。PCA和OPLS-DA显示等级相关分离趋势，OPLS-DA参数为R²X=82.4%、R²Y=99.3%、Q²=88.8%，200次置换检验未见过拟合。3.2.2 KEGG分析：以VIP>1且|log₂FC|≥1筛选候选差异代谢物，进行C1 vs S1、S1 vs P1和C1 vs P1比较；因每等级仅一个生物样本，未进行推断性统计，结果视为候选。C1 vs S1富集丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢、嘌呤代谢、亚油酸代谢和α-亚麻酸代谢，可能与鲜味相关氨基酸及脂质来源香气前体有关。S1 vs P1富集氨基酸生物合成和次生代谢物生物合成。C1 vs P1富集嘌呤代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、α-亚麻酸代谢及次生代谢物生物合成。3.2.3 差异非挥发性化合物：按VIP>2且p<0.05，获得100种差异化合物，包括黄酮46种、酚酸14种、脂质9种、生物碱8种、有机酸7种、单宁7种、氨基酸及衍生物5种、核苷酸及衍生物3种和糖1种。特级茶黄酮、酚酸、生物碱、单宁、糖和有机酸丰度较高，脂质最低；二级茶核苷酸及衍生物较低；氨基酸及衍生物无显著差异。VIP前10中，琥珀酸、甲基丙二酸、苹果酸、kaempferol-4′-O-glucoside和genistein-8-C-glucoside随等级升高。琥珀酸和苹果酸可作为鲜味增强剂，与谷氨酸协同增强清爽感。特级茶LPCs显著最低，可能通过削弱与多酚和蛋白的疏水聚集降低粗糙涩感并提高滋味纯净度；一级茶LPCs最高。二级茶富含leucocyanidin、quercetin-3-O-alloside、apigenin-6-C-(2″-glucuronosyl)xyloside和quercetin-3-O-robinobioside等苦涩相关黄酮。特级茶3-O-p-coumaroylshikimic acid和没食子酸较低。总体看，有机酸、黄酮苷等差异非挥发性化合物与特级茶“鲜、厚、甜、爽”相关。

3.3 不同等级BYQL挥发性化合物分析。3.3.1 挥发性组成总体分析：GC-MS检测到51种挥发性化合物，包括醇类6种、酯类8种、酮类8种、醛类11种、内酯3种、烃类6种、吡咯及衍生物8种和醚1种。醇类和吡咯衍生物在特级茶中更丰富，总挥发性化合物含量随等级下降显著降低。3.3.2 差异挥发性化合物：PCA前两个主成分累计解释80.1%（PC1=58.5%，PC2=21.6%），特级茶与一级、二级茶分离，一级和二级茶较近但仍可区分；OPLS-DA前两个成分累计75.6%，200次置换检验未见过拟合。按VIP>1且p<0.05得8种重要差异挥发物；结合rOAV≥1进一步筛选出7种候选关键香气活性化合物：indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、jasmone、nerol、α-farnesene、benzyl nitrile和benzaldehyde。indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、jasmone和α-farnesene与特级茶花香、清新和木质香气相关；benzaldehyde和benzyl nitrile与一级茶杏仁样香气相关；二级茶关键香气化合物丰度较低，可能解释其香气较弱。3.3.3 GC-O-MS嗅闻分析：GC-O-MS记录20种气味活性化合物或气味活性区域。indole、nerol、α-farnesene和benzyl nitrile同时被rOAV和GC-O识别为核心香气贡献物；部分rOAV<1化合物如pyrazine,2,5-dimethyl-和(E)-2-nonenal仍具明显气味强度，提示挥发物间可能存在协同、掩盖或加和作用。

讨论部分指出，本研究独立生物学样本数量少，技术重复不能替代生物学重复；OPLS-DA和VIP筛选结果应视为探索性，候选差异化合物需在跨年份、产地和加工批次的更大独立样本中验证；研究未进行独立样本外部验证和靶向定量。研究结论翻译：本研究结合感官评价与代谢组学技术，解析BYQL等级相关风味特征和化学基础。感官评价和电子感官分析一致显示不同等级香气和滋味差异；特级茶香气迷人，呈“厚、鲜、甜、爽”滋味，汤色亮度最高；一级茶具杏仁样香气，样品S2红黄色最强；二级茶香气较弱且苦味明显。UPLC-MS/MS注释1547种非挥发性化合物，分12类；严格筛选获得100种标志物（VIP>2，p<0.05）。琥珀酸和L-苹果酸等有机酸及特定黄酮苷构成特级茶“鲜、厚、甜、爽”的化学基础；一级茶LPCs较高，可能与其香气和滋味协调性稍逊有关；二级茶富含苦涩相关黄酮。GC-MS检测并半定量51种挥发性化合物，GC-O记录20种气味活性化合物或区域；整合VIP、显著性和rOAV筛选出7种候选香气活性化合物，包括indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、nerol、α-farnesene、jasmone、benzaldehyde和benzyl nitrile。indole、1,5,7-octatrien-3-ol,3,7-dimethyl-、jasmone和α-farnesene与特级茶花香、清新和木质香气更相关，benzaldehyde和benzyl nitrile与一级茶杏仁样香气更相关，nerol也可能贡献清新花香；候选香气活性化合物丰度较低可能部分解释二级茶香气较弱。总体而言，该研究为平和产区BYQL等级区分提供候选标志物和风味化学证据，可作为相似生产、加工和分级背景BYQL的参考，并支持未来客观BYQL等级评价体系；仍需更大规模跨年份和跨区域样本验证，以增强普适性并支持建立更通用的等级鉴别模型。