2.4 杜仲葉茯磚茶加工過程中GC-IMS揮發(fā)性氣味成分指紋圖譜分析

為了進(jìn)一步更具體直觀的表現(xiàn)杜仲葉茯磚茶加工過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化規(guī)律，使用GalleryPlot插件繪制了EF0、EF1EF2、EF3、EF4和EF5的揮發(fā)性物質(zhì)離子遷移指紋譜圖，如圖4所示，每個樣本3個平行，圖中右側(cè)為樣本名稱，底部為揮發(fā)性物質(zhì)定性結(jié)果，各點顏色深淺代表物質(zhì)濃度高低，紅色代表濃度較高，白色代表濃度較低。

從圖4可以直觀看出茯磚茶不同階段揮發(fā)性物質(zhì)組成具有明顯差異，且隨著加工過程的進(jìn)行，杜仲葉茯磚茶中一部分揮發(fā)性成分不斷減少，另有一部分揮發(fā)性成分先增加后減少，還有一部分揮發(fā)性成分不斷增加。將不同加工階段的杜仲葉茯磚茶樣本指紋圖譜分為A、B、C、D、E、F、G等7個區(qū)域，A區(qū)域的揮發(fā)性成分包括康硫醇、2-甲基-3-甲硫基呋喃、環(huán)己酮和2-己酮，上述成分主要具有泥土氣息，熟菜香和洋蔥、大蒜、肉、咖啡香等，在樣本中的相對含量總體上隨加工過程的進(jìn)行而逐步減少，其中2-己酮自渥堆階段起開始逐漸下降，2-甲基-3-甲硫基呋喃、環(huán)己酮和康硫醛在發(fā)花過程中下降明顯。B區(qū)域的揮發(fā)性成分是壬醛二聚體、二乙二醇丁醚、2-甲基-3-庚酮、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪單體、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚體、2-乙基-5-甲基吡嗪單體、2-乙基-5-甲基吡嗪二聚體、甲基庚烯酮、芳樟醇和γ-松油烯，上述揮發(fā)性成分以焦香、烤香、青草香、橘香和果香為主，且在原料中相對含量較低，而經(jīng)過渥堆處理后上升明顯，這可能是由于渥堆提供的高溫高濕環(huán)境促進(jìn)了糖類物質(zhì)發(fā)生脫水、縮合、聚合等焦糖化反應(yīng)，從而產(chǎn)生焦香，而甜香、果香和花香則可能是由渥堆過程中微生物的作用。此外，呈青草香、焦香和烤香的吡嗪類物質(zhì)在進(jìn)入發(fā)花階段后下降明顯，這有助于改善茶葉的風(fēng)味。C區(qū)域的揮發(fā)性成分為辛醛、乙酸、苯甲醛二聚體、3-甲基-1-戊醇、4-甲基-1-戊醇和丙酸，從圖4中可以看出，這些成分在原料、渥堆和氣蒸及壓制成型階段變化較小，而進(jìn)入發(fā)花階段后，上述揮發(fā)性成分明顯下降直至發(fā)花結(jié)束（25d），該區(qū)域的揮發(fā)性成分主要以苦杏仁味、烘烤味和醋味為主，其相對含量的下降有助于產(chǎn)品風(fēng)味的改善。同時，在陳化階段具有真菌香氣的3-甲基-1-戊醇相對含量明顯上升，從而增強(qiáng)產(chǎn)品菌香味。D區(qū)域包含的鑒定出的揮發(fā)性成分包括2，4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、葉醇、異丙醇、2-庚酮、異戊醛和乙酸異戊酯，這些成分主要以青香、藥香和果香為主，在原料、渥堆和氣蒸壓制成型樣本中含量均較低，但發(fā)花促進(jìn)了上述揮發(fā)性成分含量的增加，隨著發(fā)花時間的延長，2-庚酮、異戊醛和乙酸異戊酯相對含量繼續(xù)增加，至陳化階段則開始下降，而其他揮發(fā)性成分則在發(fā)花8d后和后續(xù)干燥陳化階段，相對含量開始下降。區(qū)域E中包含的揮發(fā)性成分主要有2-庚酮、異戊醛、乙酸異戊酯、3-甲硫基丙醛、2-甲基丁醛和3-呋喃甲醇等，上述揮發(fā)性成分以藥香、果香和醇厚的醬香為主，在發(fā)花的8～25d中增加較為明顯，這對于形成杜仲葉茯磚茶良好的風(fēng)味具有重要作用。F區(qū)域中包含的揮發(fā)性成分包括3-呋喃甲醇、5-甲基糠醛、二氫-2（3H）-呋喃酮單體、二氫-2（3H）-呋喃酮二聚體、丙烯酸正丁酯單體、丙烯酸正丁酯二聚體、2-已烯醛單體、2-已烯醛二聚體、糠醛單體、糠醛二聚體、2，3-丁二醇等，上述揮發(fā)性成分主要具有甜香、辛香、青草香和乳酪香，其中，除具有青草味的2-已烯醛單體相對含量明顯下降外，其余成分在杜仲葉茯磚茶陳化階段的含量均高于其他階段。區(qū)域G中包括的揮發(fā)性成分主要為二甲基二硫單體、二甲基二硫二聚體、正己醛單體、正己醛二聚體、乙酸乙酯、丙酮、正丁醇和己酸甲酯，上述揮發(fā)性成分以果酒香、果香和青草香為主，值得注意的是，此區(qū)域中大多數(shù)揮發(fā)性成分在加工不同階段相對含量較穩(wěn)定，包括具有青草香的正己醛單體和二聚體，由于杜仲葉茯磚茶樣本中呈青草香氣揮發(fā)性成分較多，除正己醛和其他階段相比變化不大外，其他如2-乙基-5-甲基吡嗪單體、2-已烯醛單體隨加工過程的進(jìn)行均明顯下降，因此最終杜仲葉茯磚茶中青辛氣不明顯，這和感官評審結(jié)果基本一致。此外，不在上述區(qū)域中的呈甜香、花香、橙香和橘香的葵醛、壬醛單聚體在隨著加工的進(jìn)行相對含量逐步上升，促進(jìn)了杜仲葉茯磚茶良好風(fēng)味的形成。

從圖4還可以發(fā)現(xiàn)，陳化和渥堆階段紅點最多，說明揮發(fā)性成分最為豐富，其次為原料和氣蒸及壓制成型階段，最后為發(fā)花階段樣本，這可能是由于在發(fā)花階段以冠突散囊菌為主的曲霉屬為絕對優(yōu)勢菌群，茯磚茶發(fā)酵過程中微生物多樣性較低導(dǎo)致的，尚需進(jìn)一步證實。此外，和其他加工階段相比，發(fā)花階段促進(jìn)了杜仲葉茯磚茶藥香、果香和菌香的形成，因此，發(fā)花和陳化是促進(jìn)杜仲葉茯磚茶香氣和風(fēng)味形成的重要步驟。總體來看，所有的70種揮發(fā)性成分在EF5中的含量較EF0上升的有37種，主要為醛類，醇類，酮類和酯類，這些成分具有良好的香氣，而下降的成分有33種，其中下降較為明顯的有呈醋酸味的乙酸以及具有青草味，堅果味的2-乙基-5-甲基吡嗪二聚體等，上述成分的含量變化有助于改善杜仲葉茯磚茶成品的香氣。不同香氣成分之間具有一定的協(xié)同作用，如甲苯、乙醇、苯甲醛、2-庚酮、乙酸乙酯、乙酸等風(fēng)味物質(zhì)可發(fā)生加成或協(xié)同作用，從使酒香、果香和花香更強(qiáng)烈，酯類香氣物質(zhì)之間也有較強(qiáng)的協(xié)同作用。本實驗表明，和EF0相比，EF5中苯甲醛二聚體、2-庚酮、乙酸乙酯含量均增加，而且所鑒定出的5種酯類揮發(fā)性成分中有4種含量增加，這有助于增強(qiáng)各成分之間的協(xié)同作用，從而提升杜仲葉茯磚茶的香氣品質(zhì)。此外，渥堆樣本中2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚體，發(fā)花8d樣本中的2，4-庚二烯醛和發(fā)花25d樣本中的3-甲硫基丙醛，以及陳化階段5-甲基糠醛、丙烯酸正丁酯單體、丙烯酸正丁酯二聚體、糠醛二聚體、2，3-丁二醇等在圖4中各點的顏色明顯較其他階段深，說明其相對含量明顯高于上述各成分在其他階段樣本中的含量，這些成分可以分別作為杜仲葉茯磚茶渥堆、發(fā)花和陳化階段的候選標(biāo)記物進(jìn)行深入研究。

2.5 基于GC-IMS的主成分分析

主成分分析可以簡化數(shù)據(jù)并揭示變量間的相互關(guān)系，其作為一種多元統(tǒng)計分析技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品加工過程中品質(zhì)差異分析。從圖5可以看出，不同加工階段杜仲葉茯磚茶揮發(fā)性成分PCA圖中PC1的貢獻(xiàn)率為47%，PC2的貢獻(xiàn)率為27%，累計貢獻(xiàn)率為74%，表明PC1、PC2的總貢獻(xiàn)率包含了杜仲葉茯磚茶樣本的大部分信息，較好的反映了不同茶樣之間揮發(fā)性成分差異的影響因素。從主成分分析圖中可以看出，EF1和EF2樣本間距離最近，說明渥堆和氣蒸壓制成型樣本之間差異性相對較小，而EF0和EF1樣本間距離較大，說明渥堆對杜仲葉茯磚茶揮發(fā)性成分變化影響較大。發(fā)花和陳化階段樣本在PCA圖上和其他樣本呈現(xiàn)明顯的分離，說明茶樣揮發(fā)性成分在此過程中發(fā)生了很大的變化，發(fā)花和陳化對于杜仲葉茯磚茶香氣和風(fēng)味的形成具有重要作用，這與感官審評結(jié)果基本一致。

3 結(jié)論

采用GC-IMS分析技術(shù)分析了杜仲葉茯磚茶加工過程中揮發(fā)性成分，共檢測出70種揮發(fā)性成分，其中明確定性的有51種，包括醛類、酮類、醇類、酯類、吡嗪類、酸類、萜烯類、呋喃類、醚類及含硫化合物等。通過構(gòu)建杜仲葉茯磚茶GC-IMS揮發(fā)性成分指紋圖譜和PCA分析，可明確各不同階段杜仲葉茯磚茶特征風(fēng)味物質(zhì)，發(fā)花和陳化對于形成杜仲葉茯磚茶香氣和風(fēng)味特征具有重要作用，最終形成了杜仲葉茯磚茶較好的藥香、果香和菌香?？紤]到各不同揮發(fā)性成分在賦予茯磚茶良好風(fēng)味和香氣時的互補(bǔ)和協(xié)調(diào)作用，因此，除GC-IMS外，還可以結(jié)合GC-MS、電子鼻、氣相色譜-嗅覺-質(zhì)譜測定法（GC-O-MS）等多種儀器分析和感官評審結(jié)合起來進(jìn)行研究將有助于更準(zhǔn)確的評價其風(fēng)味和品質(zhì)。2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚體、2，4-庚二烯醛、3-甲硫基丙醛、5-甲基糠醛、丙烯酸正丁酯單體、丙烯酸正丁酯二聚體、糠醛二聚體、2，3-丁二醇等揮發(fā)性成分分別在杜仲葉茯磚茶加工特定階段的相對含量遠(yuǎn)高于其他階段，可以作為杜仲葉茯磚茶渥堆、發(fā)花和陳化階段的候選標(biāo)記物，后續(xù)應(yīng)進(jìn)一步對此進(jìn)行深入研究，從而為杜仲葉茯磚茶的加工水平的提升、風(fēng)味鑒別和品質(zhì)評價等提供依據(jù)和參考。

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