基于气相离子迁移谱技术分析杜仲叶茯砖茶加工过程中挥发性成分（三）

2.4 杜仲叶茯砖茶加工过程中GC-IMS挥发性气味成分指纹图谱分析

为了进一步更具体直观的表现杜仲叶茯砖茶加工过程中挥发性物质的变化规律，使用GalleryPlot插件绘制了EF0、EF1EF2、EF3、EF4和EF5的挥发性物质离子迁移指纹谱图，如图4所示，每个样本3个平行，图中右侧为样本名称，底部为挥发性物质定性结果，各点颜色深浅代表物质浓度高低，红色代表浓度较高，白色代表浓度较低。

从图4可以直观看出茯砖茶不同阶段挥发性物质组成具有明显差异，且随着加工过程的进行，杜仲叶茯砖茶中一部分挥发性成分不断减少，另有一部分挥发性成分先增加后减少，还有一部分挥发性成分不断增加。将不同加工阶段的杜仲叶茯砖茶样本指纹图谱分为A、B、C、D、E、F、G等7个区域，A区域的挥发性成分包括康硫醇、2-甲基-3-甲硫基呋喃、环己酮和2-己酮，上述成分主要具有泥土气息，熟菜香和洋葱、大蒜、肉、咖啡香等，在样本中的相对含量总体上随加工过程的进行而逐步减少，其中2-己酮自渥堆阶段起开始逐渐下降，2-甲基-3-甲硫基呋喃、环己酮和康硫醛在发花过程中下降明显。B区域的挥发性成分是壬醛二聚体、二乙二醇丁醚、2-甲基-3-庚酮、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪单体、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚体、2-乙基-5-甲基吡嗪单体、2-乙基-5-甲基吡嗪二聚体、甲基庚烯酮、芳樟醇和γ-松油烯，上述挥发性成分以焦香、烤香、青草香、橘香和果香为主，且在原料中相对含量较低，而经过渥堆处理后上升明显，这可能是由于渥堆提供的高温高湿环境促进了糖类物质发生脱水、缩合、聚合等焦糖化反应，从而产生焦香，而甜香、果香和花香则可能是由渥堆过程中微生物的作用。此外，呈青草香、焦香和烤香的吡嗪类物质在进入发花阶段后下降明显，这有助于改善茶叶的风味。C区域的挥发性成分为辛醛、乙酸、苯甲醛二聚体、3-甲基-1-戊醇、4-甲基-1-戊醇和丙酸，从图4中可以看出，这些成分在原料、渥堆和气蒸及压制成型阶段变化较小，而进入发花阶段后，上述挥发性成分明显下降直至发花结束（25d），该区域的挥发性成分主要以苦杏仁味、烘烤味和醋味为主，其相对含量的下降有助于产品风味的改善。同时，在陈化阶段具有真菌香气的3-甲基-1-戊醇相对含量明显上升，从而增强产品菌香味。D区域包含的鉴定出的挥发性成分包括2，4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、叶醇、异丙醇、2-庚酮、异戊醛和乙酸异戊酯，这些成分主要以青香、药香和果香为主，在原料、渥堆和气蒸压制成型样本中含量均较低，但发花促进了上述挥发性成分含量的增加，随着发花时间的延长，2-庚酮、异戊醛和乙酸异戊酯相对含量继续增加，至陈化阶段则开始下降，而其他挥发性成分则在发花8d后和后续干燥陈化阶段，相对含量开始下降。区域E中包含的挥发性成分主要有2-庚酮、异戊醛、乙酸异戊酯、3-甲硫基丙醛、2-甲基丁醛和3-呋喃甲醇等，上述挥发性成分以药香、果香和醇厚的酱香为主，在发花的8～25d中增加较为明显，这对于形成杜仲叶茯砖茶良好的风味具有重要作用。F区域中包含的挥发性成分包括3-呋喃甲醇、5-甲基糠醛、二氢-2（3H）-呋喃酮单体、二氢-2（3H）-呋喃酮二聚体、丙烯酸正丁酯单体、丙烯酸正丁酯二聚体、2-已烯醛单体、2-已烯醛二聚体、糠醛单体、糠醛二聚体、2，3-丁二醇等，上述挥发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-已烯醛单体相对含量明显下降外，其余成分在杜仲叶茯砖茶陈化阶段的含量均高于其他阶段。区域G中包括的挥发性成分主要为二甲基二硫单体、二甲基二硫二聚体、正己醛单体、正己醛二聚体、乙酸乙酯、丙酮、正丁醇和己酸甲酯，上述挥发性成分以果酒香、果香和青草香为主，值得注意的是，此区域中大多数挥发性成分在加工不同阶段相对含量较稳定，包括具有青草香的正己醛单体和二聚体，由于杜仲叶茯砖茶样本中呈青草香气挥发性成分较多，除正己醛和其他阶段相比变化不大外，其他如2-乙基-5-甲基吡嗪单体、2-已烯醛单体随加工过程的进行均明显下降，因此最终杜仲叶茯砖茶中青辛气不明显，这和感官评审结果基本一致。此外，不在上述区域中的呈甜香、花香、橙香和橘香的葵醛、壬醛单聚体在随着加工的进行相对含量逐步上升，促进了杜仲叶茯砖茶良好风味的形成。

从图4还可以发现，陈化和渥堆阶段红点最多，说明挥发性成分最为丰富，其次为原料和气蒸及压制成型阶段，最后为发花阶段样本，这可能是由于在发花阶段以冠突散囊菌为主的曲霉属为绝对优势菌群，茯砖茶发酵过程中微生物多样性较低导致的，尚需进一步证实。此外，和其他加工阶段相比，发花阶段促进了杜仲叶茯砖茶药香、果香和菌香的形成，因此，发花和陈化是促进杜仲叶茯砖茶香气和风味形成的重要步骤。总体来看，所有的70种挥发性成分在EF5中的含量较EF0上升的有37种，主要为醛类，醇类，酮类和酯类，这些成分具有良好的香气，而下降的成分有33种，其中下降较为明显的有呈醋酸味的乙酸以及具有青草味，坚果味的2-乙基-5-甲基吡嗪二聚体等，上述成分的含量变化有助于改善杜仲叶茯砖茶成品的香气。不同香气成分之间具有一定的协同作用，如甲苯、乙醇、苯甲醛、2-庚酮、乙酸乙酯、乙酸等风味物质可发生加成或协同作用，从使酒香、果香和花香更强烈，酯类香气物质之间也有较强的协同作用。本实验表明，和EF0相比，EF5中苯甲醛二聚体、2-庚酮、乙酸乙酯含量均增加，而且所鉴定出的5种酯类挥发性成分中有4种含量增加，这有助于增强各成分之间的协同作用，从而提升杜仲叶茯砖茶的香气品质。此外，渥堆样本中2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚体，发花8d样本中的2，4-庚二烯醛和发花25d样本中的3-甲硫基丙醛，以及陈化阶段5-甲基糠醛、丙烯酸正丁酯单体、丙烯酸正丁酯二聚体、糠醛二聚体、2，3-丁二醇等在图4中各点的颜色明显较其他阶段深，说明其相对含量明显高于上述各成分在其他阶段样本中的含量，这些成分可以分别作为杜仲叶茯砖茶渥堆、发花和陈化阶段的候选标记物进行深入研究。

2.5 基于GC-IMS的主成分分析

主成分分析可以简化数据并揭示变量间的相互关系，其作为一种多元统计分析技术已广泛应用于食品加工过程中品质差异分析。从图5可以看出，不同加工阶段杜仲叶茯砖茶挥发性成分PCA图中PC1的贡献率为47%，PC2的贡献率为27%，累计贡献率为74%，表明PC1、PC2的总贡献率包含了杜仲叶茯砖茶样本的大部分信息，较好的反映了不同茶样之间挥发性成分差异的影响因素。从主成分分析图中可以看出，EF1和EF2样本间距离最近，说明渥堆和气蒸压制成型样本之间差异性相对较小，而EF0和EF1样本间距离较大，说明渥堆对杜仲叶茯砖茶挥发性成分变化影响较大。发花和陈化阶段样本在PCA图上和其他样本呈现明显的分离，说明茶样挥发性成分在此过程中发生了很大的变化，发花和陈化对于杜仲叶茯砖茶香气和风味的形成具有重要作用，这与感官审评结果基本一致。

3 结论

采用GC-IMS分析技术分析了杜仲叶茯砖茶加工过程中挥发性成分，共检测出70种挥发性成分，其中明确定性的有51种，包括醛类、酮类、醇类、酯类、吡嗪类、酸类、萜烯类、呋喃类、醚类及含硫化合物等。通过构建杜仲叶茯砖茶GC-IMS挥发性成分指纹图谱和PCA分析，可明确各不同阶段杜仲叶茯砖茶特征风味物质，发花和陈化对于形成杜仲叶茯砖茶香气和风味特征具有重要作用，最终形成了杜仲叶茯砖茶较好的药香、果香和菌香。考虑到各不同挥发性成分在赋予茯砖茶良好风味和香气时的互补和协调作用，因此，除GC-IMS外，还可以结合GC-MS、电子鼻、气相色谱-嗅觉-质谱测定法（GC-O-MS）等多种仪器分析和感官评审结合起来进行研究将有助于更准确的评价其风味和品质。2-乙基-3，5-二甲基吡嗪二聚体、2，4-庚二烯醛、3-甲硫基丙醛、5-甲基糠醛、丙烯酸正丁酯单体、丙烯酸正丁酯二聚体、糠醛二聚体、2，3-丁二醇等挥发性成分分别在杜仲叶茯砖茶加工特定阶段的相对含量远高于其他阶段，可以作为杜仲叶茯砖茶渥堆、发花和陈化阶段的候选标记物，后续应进一步对此进行深入研究，从而为杜仲叶茯砖茶的加工水平的提升、风味鉴别和品质评价等提供依据和参考。

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