APP下载

基于电子鼻和ATD-GC-MS技术分析茉莉花茶香气成分的产地差异

2021-08-11王淑燕饶耿慧林宏政郭永春傅天甫翁发水叶乃兴

食品工业科技 2021年15期
关键词:横县茉莉花茶响应值

王淑燕,赵 峰,饶耿慧,林宏政,郭永春,傅天甫, ,翁发水,叶乃兴,

(1.福建农林大学园艺学院/茶学福建省高校重点实验室,福建福州 350002;2.福建中医药大学药学院,福建福州 350122;3.罗源生春源茶业有限责任公司,福建福州 350600;4.福建闽瑞茶业有限公司,福建福州 350018)

茉莉花茶属于再加工茶类,具有降血糖[1]、抗抑郁[2]、抗氧化[3]等保健功效。2018年全国茉莉花茶产量11.08万吨,产值达到109.1亿元[4−5]。福州为茉莉花茶的发源地,福州茉莉花茶为历史名茶,并被列为地理标志产品[6],横县茉莉花茶在全国茉莉花茶中占主导地位[7],两地的茉莉花茶总产量和总产值在全国茉莉花茶中分别占到80.2%和81.7%[4−5]。

香气是茉莉花茶品质评价的重要指标,而茉莉花茶的香气主要来源于对茉莉鲜花香气的吸附[8−9]。前人在茉莉花茶的窨制过程[10−11]、窨制方式[12]、生产厂家[13]、品类[14]、等级[15]、品质及真伪[16]等方面进行了香气研究。然而,关于不同产地茉莉花茶的香气研究仍较为欠缺。Lin等[17]提出了茉莉花茶香气(jasmine tea flavor,JTF)指数,即邻氨基苯甲酸甲酯、顺-3-己烯醇苯甲酸酯、α-法呢烯和吲哚的峰面积之和与芳樟醇的峰面积比值,JTF指数越大,表明茉莉花茶的品质越好,等级越高。刘晓港[18]和陈梅春等[19]通过气相色谱质谱联用仪(GC-MS)和茉莉花茶香气指数对不同窨制原料的茉莉花茶进行研究,但并未实现茉莉花茶香气的产地区分。电子鼻在食品方面的应用非常广,涉及食品分类、风味研究、新鲜度评价、保质期评价等主要领域[20]。自动热脱附仪具有快速简单、灵敏度高等特点,它作为一种气相色谱的无溶剂萃取技术已经得到了广泛的应用[15]。多元统计分析方法可以最大限度地分离不同组间的样品,获得良好的可视化效果,已广泛应用于不同类别[21]、不同等级[22]和不同品种[23]等茶叶分析。

本研究采用电子鼻和自动热脱附-气相色谱-质谱联用仪(ATD-GC-MS)测定福州和横县两地茉莉花茶的香气,并结合多元统计分析方法进行数据挖掘,为探究不同产地茉莉花茶的香气品质奠定基础,并为消费者选择特定风味的茉莉花茶提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

福建福州茉莉花茶(FZ01-FZ08)、广西横县茉莉花茶(HX01-HX14)的市售茶样 罗源生春源茶业有限责任公司和福建闽瑞茶业有限公司。

iNose型电子鼻 上海昂申智能科技有限公司;QC-1S大气采样仪 北京市科安劳保新技术有限公司;自动热脱附-解吸仪配有吸附管 成都科林分析技术有限公司;GCMS-TQ8040 日本岛津公司。

1.2 实验方法

1.2.1 电子鼻测定方法 参照Wang等[15]的方法,采用电子鼻对茉莉花茶样品进行香气测定。

1.2.1.1 样品的前处理 将3.0 g(精确至0.001 g)茉莉花茶样品称入60 mL的顶空瓶中,在55 ℃的水浴锅中平衡40 min后开始检测。

1.2.1.2 电子鼻检测参数 气体流量为800 mL/min;采样时间为5 min;等待时间为15 s;样品清洗时间为150 s。

1.2.1.3 电子鼻响应值的计算 样品清洗时得到参比电阻R0,检测样品后得出样品电阻R,由R/R0即可得出样品的响应值。

1.2.2 ATD-GC-MS测定 参照Wang等[15]的方法,采用ATD-GC-MS对茉莉花茶样品进行香气测定。

1.2.2.1 香气成分的提取 称取3.0 g样品(精确至0.001 g)至顶空瓶中,将顶空瓶密封,并在55 °C的水浴锅中平衡20 min后,采用聚四氟乙烯管连接大气采样仪和顶空瓶,按吸附管上标注的气流方向以200 mL/min的流速采样30 min。挥发性气体提取完成后,立即取下吸附管,用聚四氟乙烯盖密封其两端,送至实验室待测。

1.2.2.2 自动热脱附-解吸仪条件 阀温度200 ℃;传输温度200 ℃;一级解吸温度250 ℃;一级解吸时间5 min;冷阱吸附温度25 ℃;冷阱加热时间3 min;二级解吸温度300 ℃;进样时间60 s;循环时间50 min。

1.2.2.3 色谱条件 GC条件:色谱柱:Rtx-5MS毛细柱(30 m×0.25 mm,0.25 μm);柱箱温度40 ℃,进样口温度240 ℃,柱流量1 mL/min;升温程序:初始温度40 ℃保持3 min,以5 ℃/min升至120 ℃,保持5 min,再以30 ℃/min升至240 ℃,保持8 min;载气(He) 流速3 mL/min,压力49.5 kPa;分流比5:1。

MS条件:电子轰击离子源;接口温度280 ℃;检测器电压0.8 kV;离子源温度230 ℃;质量扫描范围m/z 28~500。

1.2.2.4 定性和定量方法 将质谱图与质谱库(NIST 11.L和Wiley 7)相匹配,以匹配度大于80%为定性鉴定依据[15]。以峰面积进行定量,再除以样品的质量,最终单位为AU/g[24−25]。

1.2.3 茉莉花茶香气评价指数(JTF)计算 JTF=(邻氨基苯甲酸甲酯+顺-3-己烯醇苯甲酸酯+吲哚+α-法呢烯)与芳樟醇的峰面积比值[16]。

1.3 数据处理

使用SPSS 21.0软件(美国IBM公司)进行单因素分析(ANOVA),通过SIMCA 14.1软件(瑞典Umetrics AB公司)对样品进行正交偏最小二乘判别分析(OPLS-DA)和层次聚类分析(HCA)。

2 结果与分析

2.1 不同产地茉莉花茶的电子鼻数据分析

2.1.1 不同产地茉莉花茶的电子鼻响应值分析 福州茉莉花茶和横县茉莉花茶的电子鼻响应值如表1所示。10个传感器中,S1、S4和S8这3个传感器响应值的组间差异小于或等于组内差异,在两地茉莉花茶之间差异不明显(P>0.05)。其余7个传感器(S2、S3、S5、S6、S7、S9和S10)对横县茉莉花茶的响应值显著大于福州茉莉花茶(P<0.05)。

前人研究表明,电子鼻可以快速区分不同香气强度的茉莉花茶,茉莉花茶的香气强度越高,电子鼻的传感器响应值越高[14-15]。由表1可得,横县茉莉花茶的响应值之和显著大于福州茉莉花茶(P<0.05),说明横县茉莉花茶的香气强度相对较高。

表1 不同产地茉莉花茶的电子鼻响应值Table 1 Electronic nose response values of jasmine tea from different habitats

茉莉花茶的主要香气组分包括醇类、酮类、醛类、酯类、碳氢化合物及含氮化合物[10]。其中,醛类、酯类、醇类、酮类及含氮化合物包含在有机溶剂中。因此,S4(对有机溶剂和酒精敏感)和S6(对碳氢化合物、沼气和甲烷敏感)为茉莉花茶的特征性传感器。实验结果表明,S4对两地茉莉花茶样品的响应值没有显著性差异(P>0.05),而S6则对横县茉莉花茶的响应值显著高于福州茉莉花茶(P<0.05)。由此可推测,S6传感器在两地茉莉花茶的区分中起到重要作用。

2.1.2 不同产地茉莉花茶的HCA分析 图1为茉莉花茶样品电子鼻传感器响应值的层次聚类分析结果。由图1可知,福州茉莉花茶(FZ01-FZ08)和横县茉莉花茶(HX01-HX14)分别聚为一类,聚类效果总体良好。

图1 茉莉花茶样品的层次聚类分析Fig.1 Results of hierarchical cluster analysis analysis of jasmine tea samples

2.1.3 不同产地茉莉花茶的OPLS-DA分析 如图2(A)所示,两组样品在得分散点图的横轴上实现了产地区分,与HCA分析结果一致。其中,横县茉莉花茶样品均分布在横轴正半轴(即,第一象限和第四象限),而福州茉莉花茶样品则分布在横轴负半轴(即,第二象限和第三象限)。图2(B)是本判别模型经200次交叉验证计算的结果,如图所示,所有方形点(Q2)都低于右侧原始点,且Q2回归线与纵轴的相交点小于零,说明模型验证有效。

图2 茉莉花茶样品的正交偏最小二乘判别分析Fig.2 Results of orthogonal partial least squares discriminant analysis of jasmine tea samples

10个传感器在判别模型中的变量权重值(VIP)如表2所示,其中5个传感器(S10, S7, S9, S6, S2)的VIP值大于1.0,说明它们在该产地判别模型中的贡献较大。

表2 10个传感器的变量权重值Table 2 Variable importance for projection of ten sensors

综上所述,通过OPLS-DA模型对样品的电子鼻数据进行分析,能够较好地实现两地茉莉花茶的区分,且S2、S6、S7、S9和S10这5个传感器对茉莉花茶产地区分的贡献较大(P<0.05且VIP>1)。

2.2 不同产地茉莉花茶的GC-MS数据分析

福州和横县两地茉莉花茶的香气成分种类及含量如表3所示。经ATD-GC-MS分析后,共鉴定出48种挥发性有机化合物,包括5种醛类、16种酯类、10种醇类、11种碳氢化合物、4种酮类、1种含氮化合物和1种酚类。

刘晓港[18]和陈梅春等[19]采用SPME-GC-MS对不同窨制原料(福州茉莉花和横县茉莉花)的茉莉花茶进行测定,使用峰面积归一化法定量分析后发现,福州茉莉花茶的香气成分总量略高于横县茉莉花茶,但两地的JTF指数、香气种类和相对含量都没有显著性差异。本研究采用ATD-GC-MS测定样品并直接以峰面积进行定量分析(表3)。结果表明,福州茉莉花茶的香气成分总量和JTF指数(福州茉莉花茶为7.57;横县茉莉花茶为2.89)皆明显高于横县茉莉花茶样品;两地茉莉花茶的29种香气成分含量差异达到显著水平(P<0.05),其中包括在两地茉莉花茶中含量较高(>100×106AU/g)的邻氨基苯甲酸甲酯、苯甲醇、顺-3-己烯醇苯甲酸酯、α-法呢烯和吲哚。

表3 不同产地茉莉花茶香气成分的ATD-GC-MS分析结果Table 3 Analysis results of aroma components of jasmine tea from different origins by ATD-GC-MS

茉莉花茶中的邻氨基苯甲酸甲酯主要来源于窨制过程中的茉莉鲜花[9],具有橙花香[26]、桃子香[12]和甜葡萄般的气味[27]。其在福州茉莉花茶中的含量是横县茉莉花茶中含量的两倍多,可能与两地茉莉鲜花的品质相关。苯甲醇同时存在于茉莉花和茶坯,可以提高茉莉花茶的甜香和烘焙香[28−29]。曾在乌龙茶和红茶中被检测到的顺-3-己烯醇苯甲酸酯具有草本香、木香和青气[23,30],其含量在茉莉花开放释香的过程中逐渐增加,对茉莉花茶的品质有重要影响[31]。据报道,具有花香和果香的α-法呢烯是乌龙茶的特征性香气成分之一,在乌龙茶加工过程中显著增加[23,32];同时,α-法呢烯也是茶坯和茉莉鲜花中原有的挥发性组分,在茉莉花茶的窨制过程大幅增加[17,33]。吲哚具有坚果香、花香和焦香,与茉莉花茶的等级呈正相关[15]。这5种香气成分不仅在茉莉花茶的香气品质方面起到重要作用,且在两地茉莉花茶的差异香气成分中起到主导作用。

续表 3

此外,作为对茉莉花茶鲜灵度有一定影响的香气成分[34],叶醇和水杨酸甲酯在两地茉莉花茶间差异不明显(P>0.05),而乙酸叶醇酯、顺-3-己烯醇苯甲酸酯、α-法呢烯和吲哚在福州茉莉花茶中的含量显著高于横县茉莉花茶(P<0.05)。由此推测,在本试验样品中,福州茉莉花茶的香气鲜灵度相对较高。

3 结论

福州茉莉花茶和横县茉莉花茶的香气成分在种类上相似,而香气成分含量差异明显。福州茉莉花茶的香气鲜灵度相对较高,而横县茉莉花茶的香气强度相对较高。ATD-GC-MS表明,福州茉莉花茶的香气成分总量和JTF指数(福州茉莉花茶为7.57;横县茉莉花茶为2.89)均明显高于横县茉莉花茶样品;两地茉莉花茶的29种香气成分含量差异达到显著水平(P<0.05),其中包括在两地茉莉花茶中含量较高(>100×106AU/g)的邻氨基苯甲酸甲酯、苯甲醇、顺-3-己烯醇苯甲酸酯、α-法呢烯和吲哚。茉莉花茶香气不仅在产地间呈现差异,还会随茶坯及鲜花质量、加工工艺和贮存环境等因素的变化而异。因此,将电子鼻与ATD-GC-MS联用,在技术上优势互补,将为后续深入探究茉莉花茶的香气品质提供技术支撑。

猜你喜欢

横县茉莉花茶响应值
ICP-MS 法测定高钠盐水或食品中碘含量的结果误差分析
基于荧光光谱技术的不同食用淀粉的快速区分
气相色谱法测定蔬菜中常见有机磷农药响应值变化规律
提高环境监测数据准确性初探
柚子花在茉莉花茶窨制中的应用
福州茉莉花茶传统窨制工艺
福州茉莉花茶传统窨制工艺
广西横县垃圾分类,17年的样本如何复制
一杯茉莉花茶
横县加快发展循环低碳农业的路径研究