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白茶誠異品，氣質(zhì)玉玲瓏 | 白茶香氣品質(zhì)分析
白茶屬微發(fā)酵茶，是我國 6 大茶類之一，具有香氣清鮮、滋味鮮爽、湯色明亮等品質(zhì)特點(diǎn)。隨著白茶陳化時間的延長，其內(nèi)含成分會發(fā)生變化，品質(zhì)能得到提升。而香氣品質(zhì)，就是新鮮白茶和陳化白茶明顯的區(qū)別之一，新鮮白茶以清鮮毫香為主，而陳年白茶則以陳香為主，并伴隨棗香、木香、梅子香等香氣[1]。然而，白茶在自然條件下轉(zhuǎn)化較慢，陳年白茶的品質(zhì)風(fēng)格難以在短時間內(nèi)形成，因此需要人工快速陳化白茶技術(shù)，使其能在相對較短的時間內(nèi)達(dá)到陳年白茶品質(zhì) [2]。
那么問題來了：
1
快速陳化白茶與自然陳化白茶和新鮮白茶香氣成分有什么差異？
2
快速陳化技術(shù)對白茶香氣品質(zhì)有什么影響？
帶著問題，讓我們走進(jìn)科學(xué)，使用 3 大工具：
1
安捷倫智能 SPME Arrow ；
2
氣相色譜/三重四極桿質(zhì)譜 (GC-MS/MS)；
3
Agilent Mass Profiler Professional (MPP)質(zhì)譜統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件。
結(jié)合感官評價的方法判定不同白茶香氣類型，研究快速陳化技術(shù)給白茶帶來的品質(zhì)提升。
特征香氣化合物的鑒定
Agilent GC-MS/MS 具備同步 dMRM 和掃描模式，可實(shí)現(xiàn)茶葉香氣非靶向篩查和靶向準(zhǔn)確定量同步。對 GC-MS/MS 采集到的數(shù)據(jù)，使用 MPP 軟件進(jìn)行過濾，在四組茶葉樣品中篩選出 164 種差異化合物，然后通過 NIST 譜庫匹配和保留指數(shù)比較對其進(jìn)行鑒定。在 4 組茶葉樣品中初步鑒定出 40 種特征化合物（如表 1 所列），其中包括 5 種醇、7 種醛、10 種酮、8 種酯、3 種雜環(huán)化合物和 7 種烷烴。另外，采用標(biāo)準(zhǔn)品對其中 16 種化合物進(jìn)行進(jìn)一步鑒定。
表 1. 在四組白茶中鑒定出的特征性香氣化合物
a RI-NIST 庫：化合物在 NIST 庫中的保留指數(shù)。
b RI-標(biāo)樣：使用正構(gòu)烷烴計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)品的保留指數(shù)。
c 鑒定依據(jù)：MS：與 NIST 庫進(jìn)行比對；RI：保留指數(shù)與文獻(xiàn)值一致；STD：經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)品驗(yàn)證。
采用表 1 的化合物繪制維恩圖，以考察四組白茶樣品中的香氣化合物分布，結(jié)果如圖 1 所示。從圖中可以看出，在所有四組白茶中檢測到 5 種共有的香氣化合物，在對照白茶、快速陳化白茶和自然陳化白茶中分別鑒定出 5 種、5 種和 4 種差異香氣化合物。這一結(jié)果表明，4 組白茶的香氣成分構(gòu)成存在顯著差異。
圖 1. 四組白茶中 40 種不同香氣成分的維恩圖
感官分析
感官分析的結(jié)果以雷達(dá)圖顯示，以說明每種茶葉樣品的主要香氣屬性。結(jié)果如圖 2 所示，從圖中可以看出，4 組茶葉的香氣屬性之間存在顯著差異。新鮮白茶和對照白茶主要為清香和青草香，快速陳化白茶主要為甜香和藥草香，而自然陳化白茶主要是藥草香。表明青草香和清香確實(shí)會隨著陳化時間的延長而減弱，取而代之的是甜香和藥草香?？焖訇惢撞璧南銡鈱傩蕴幱趯φ瞻撞韬妥匀魂惢撞柚g，說明快速陳化技術(shù)在誘導(dǎo)香氣轉(zhuǎn)化方面是成功的。
圖 2. 四組白茶沖泡香氣屬性的雷達(dá)圖
四組茶葉的主成分分析
主成分分析是一種常用的無監(jiān)督統(tǒng)計(jì)方法，用于降低大數(shù)據(jù)集的維數(shù)，從而揭示樣品間的差異。對表 1 中的化合物進(jìn)行主成分分析，結(jié)果如圖 3 所示。前三種主成分（PC1、PC2 和 PC3）的貢獻(xiàn)率為 97.96%，四組茶葉得到清晰區(qū)分。基于 PC2 和 PC3 的快速陳化白茶和對照白茶的區(qū)別表明，快速陳化對白茶香氣成分具有顯著影響。
圖 3. 四組白茶的主成分分析圖
四組茶葉的層次聚類分析
層次聚類分析用于揭示數(shù)據(jù)集中的子群，能夠?qū)⒕哂邢嗨曝S度特征的觀察結(jié)果合并成聚類。本研究采用層次聚類分析來考察四組樣品中香氣化合物豐度的差異。使用與主成分分析相同的數(shù)據(jù)創(chuàng)建層次聚類分析結(jié)果的樹狀圖，結(jié)果見圖 4。四組白茶分為兩組，第一組為新鮮白茶、對照白茶和快速陳化白茶，第二組則是自然陳化白茶。其中，第一組被進(jìn)一步細(xì)分為兩組，將新鮮白茶和對照白茶與快速陳化白茶分開。由此證明，快速陳化白茶工藝能夠影響香氣成分。白茶樣品在主成分分析中分離清晰，并且與層次聚類分析的聚類結(jié)果一致，表明 GC-MS 與化學(xué)計(jì)量學(xué)分析相結(jié)合，是一種有效、準(zhǔn)確地鑒別不同陳化白茶香氣成分的方法。
圖 4. 四組白茶揮發(fā)物層次聚類分析圖
小結(jié)
儀器分析和感官分析結(jié)果表明，四組白茶的香氣成分和香氣特征存在顯著差異，從中鑒定出 40 種差異性特征香氣化合物。其中，快速陳化白茶的香氣成分和香氣特征與對照白茶存在較大差異，說明快速陳化能在一定程度上加快白茶香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，在短時間內(nèi)改善白茶香氣品質(zhì)。
茶葉香氣分析小 tips
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茶葉香氣化合物分析應(yīng)用廣泛的前處理方法——固相微萃取技術(shù) SPME
安捷倫智能 SPME Arrow 模塊具備獨(dú)特的智能芯片，包含特定 Arrow 的參數(shù)、范圍和使用歷史記錄，并且具備以下優(yōu)點(diǎn)：
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實(shí)現(xiàn) SPME 富集的高通量和自動化，提升工作效率；
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靈敏度可達(dá)傳統(tǒng) SPME 纖維頭的 10 倍，滿足超痕量分析；
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可對每個獨(dú)特
的 SPME Arrow 進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)追蹤，實(shí)現(xiàn)智能化操作。
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香氣特征化合物高效的采集模式——Agilent 同步 dMRM 和掃描模式
同步 dMRM 和掃描模式，在非靶向篩查同時對數(shù)百種分析物進(jìn)行可靠定量。dMRM 展現(xiàn)出色的靶向篩查靈敏度和優(yōu)異的線性。而同步采集全掃描數(shù)據(jù)，不丟失非靶化合物信息，即使在復(fù)雜基質(zhì)中也能實(shí)現(xiàn)可靠的回顧性分析，無需重新進(jìn)樣。
3
跨質(zhì)譜平臺最順暢的信息整合分析工具——Agilent MPP 軟件
MPP 軟件是一個化學(xué)計(jì)量學(xué)平臺，用于發(fā)掘質(zhì)譜數(shù)據(jù)的復(fù)雜信息內(nèi)容，其可用于任何基于質(zhì)譜的差異分析中，以確定兩個或更多個樣品組和變量之間的關(guān)系。它提供了用于 GC/MS、LC/MS、CE/MS 和 ICP-MS 數(shù)據(jù)的先進(jìn)的統(tǒng)計(jì)分析和可視化工具。
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在一個項(xiàng)目中，對來自一個或多個質(zhì)譜分析平臺的兩個或更多樣品組進(jìn)行差異分析
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提供了全面的統(tǒng)計(jì)工具，包括 ANOVA、PCA、火山圖、層次樹、SOMs 和多種不同的分類預(yù)測方法
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可以使用 LC/MS 個人化合物數(shù)據(jù)庫（METLIN、農(nóng)藥和法醫(yī)學(xué)等）和 GC/MS 數(shù)據(jù)庫（NIST 和 Agilent Fiehn 代謝組學(xué)）實(shí)現(xiàn)集成式化合物鑒定和標(biāo)注
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可以使用 LC/MS 個人化合物數(shù)據(jù)庫（METLIN、農(nóng)藥和法醫(yī)學(xué)等）和 GC/MS 數(shù)據(jù)庫（NIST 和 Agilent Fiehn 代謝組學(xué)）實(shí)現(xiàn)集成式化合物鑒定和標(biāo)注
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MPP 15.0 與 GeneSpring GX 結(jié)合，可以在一個項(xiàng)目中將質(zhì)譜（代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)）與基因組學(xué)數(shù)據(jù)（微陣列芯片和 NGS）之間的通路相關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)真正的整合生物學(xué)研究
參考文獻(xiàn)：
[1]劉琳燕, 周子維, 鄧慧莉, 等. 不同年份白茶的香氣成分. 福建農(nóng)林大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2015, 44(1): 27-33.
[2]祁丹丹, 陳維, 苗愛清, 王雯雯, 龐式, 馬成英. 氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)分析快速陳化對白茶香氣的影響[J]. 浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版), 2018, 44(6): 704-710