杜仲葉富含木脂素、環烯醚萜、酚類、類固醇、萜類、類黃酮等活性物質，具有滋補肝腎、調節血壓的保健功能。電子鼻是一種模仿人類嗅覺感知-解釋-辨別過程的氣體傳感器陣列，可以對特定的揮發物做出特殊響應。電子鼻和HS-SPME-GC-MS技術聯用常用于區分和鑒別不同產地、不同工藝下的茶類、果類和酒類的香氣特征差異。
本研究以杜仲‘華仲8號’（E. ulmoides‘Huazhong 8’）嫩葉和成熟葉為對象，結合電子鼻、HS-SPME-GC-MS、氣味活度值（OAV）法和感官定量描述分析（SQDA）法，對比蒸汽爆破處理前后兩種原材料制成的杜仲茶揮發性物質的變化；同時結合主成分分析（PCA）法和線性判別分析（LDA）法進行降維分析，解析嫩葉茶和成熟葉茶關鍵香氣化合物種類及其含量，以期為改善杜仲茶感官品質、采用蒸汽爆破輔助生產具有獨特香氣的杜仲飲品提供參考依據。
1 感官評定
1 感官評定
4 種處理下杜仲茶的香氣屬性描述詞上的平均得分如圖1所示，整體上香氣屬性得分排序為T2＞T1＞CK2＞CK1。經蒸汽爆破處理后，嫩葉和成熟葉茶的香氣在感官上都有顯著提升，T2除脂香稍弱于T1，木香、花香、堅果香均較顯著；T1在脂香、花香表現較好，其次還伴有烤香。
2 基于電子鼻分析蒸汽爆破對嫩葉和熟葉杜仲茶的影響
杜仲嫩葉和成熟葉茶的電子鼻響應值表1所示，7 個傳感器對嫩葉和熟葉杜仲茶樣氣味的響應值不同。在7 個傳感器中，W1W、W2S、W2W和W5S 4 個傳感器的響應值在4 個茶樣中存在顯著差異（P＜0.05，VIP＞1），即這4 個傳感器檢測到的揮發性物質對杜仲茶樣氣味的貢獻較大。
LDA也是一種聚類分析方法，一般注重類別的分類以及各種組之間的距離分析，即LDA會盡量縮小組內的差異，擴大組間的差異。縮小組間差距后的杜仲茶樣香氣區分更為明顯，4 種杜仲茶香氣能夠被有效分開（圖3B）。
3.1 HS-SPME-GC-MS檢測結果
為探究嫩葉和熟葉杜仲茶汽爆前后制成杜仲茶的香氣特征差異，利用HS-SPME-GC-MS聯用對4 種處理杜仲茶的揮發性化合物成分和相對含量進行分析鑒定，得到其總離子流圖（圖4），共檢測到177 種揮發性物質，其中，CK1、T1、CK2和T2中可鑒定的峰面積分別占比92.32%、100.00%、94.50%和100.00%。根據化合物類型將其分為碳氫化合物、雜環類化合物、醇類化合物、醛類化合物、酮類化合物、酯類化合物和其他類化合物。由圖5A可知，CK1、T1、CK2和T2 4 個處理所制的杜仲茶揮發性化合物種數差異顯著，數量排序為T1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶揮發性化合物種類高于未汽爆處理，增加了16 種，而嫩葉茶汽爆前后揮發性化合物種類無顯著差異。其中，嫩葉茶汽爆后醛類、酮類和雜環類分別增加了2、6 種和3 種，成熟葉茶汽爆后醇類、醛類和酮類分別增加了5、3 種和9 種（圖5B）。CK1、T1、CK2和T2 4 種杜仲茶揮發性化合物相對含量的差異也十分顯著，酯類是相對含量最高的化合物類型，相對含量分別為42.07%、16.33%、23.70%和21.89%；酮類相對含量分別為6.63%、29.05%、12.30%和13.15%；碳氫類的相對含量分別為10.76%、10.83%、14.20%和13.89%；醇類的相對含量分別為9.27%、15.22%、9.48%和14.87%；雜環類的相對含量分別為18.73%、8.83%、14.13%和13.13%；其他類的相對含量分別為0.90%、8.68%、5.25%和4.92%（圖5C）。
3.2 OPLS-DA法分析揮發性化合物
如圖6所示，模型累積解釋率R2x為0.999 1，整體預測能力Q2為－0.704 0，置換檢驗200 次的模型R2＝0.999 1，Q2＝－0.862 5，并且Q2回歸曲線與Y軸的截距小于0，表明模型不存在過度擬合現象，結果較為可靠。在OPLS-DA中，茶樣之間距離越小則差異越小，反之則意味著差異較大。CK2、T2、CK1和T1分別置于4 個象限，表明杜仲嫩葉茶和成熟葉茶揮發性化合物組成在蒸汽爆破處理后均發生了顯著變化，同時，嫩葉茶和成熟葉茶之間的揮發性化合物組成存在顯著差異。整體上，4 種處理的揮發性化合物組成均能被有效區分開。
3.3 特征香氣化合物與感官評定之間的相關性分析
通過PLSR進行4 個茶樣的感官評定結果和特征香氣化合物的相關性分析。X矩陣（貢獻率73.43%）代表不同茶樣的特征香氣化合物，Y矩陣（貢獻率98.13%）代表不同茶樣的感官評定結果，香氣化合物和感官屬性之間的關系如圖8所示。圖中的大、小圓環分別表示100%和50%的相關性，分布在兩個圓環之間則表示相關性良好，大多數據分布在雙環之間，這說明圖中的特征香氣化合物與感官屬性均呈顯著相關。由圖8可見，與花香、脂香關聯的特征香氣化合物占比較多，其中，花香與苯甲醇和香葉基丙酮等香氣化合物的關聯性較好，脂香與(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯的關聯性較好，這說明花香氣和脂香氣占據杜仲茶特征香氣的主要地位。
通過PLSR進行4 個茶樣的感官評定結果和特征香氣化合物的相關性分析。X矩陣（貢獻率73.43%）代表不同茶樣的特征香氣化合物，Y矩陣（貢獻率98.13%）代表不同茶樣的感官評定結果，香氣化合物和感官屬性之間的關系如圖8所示。圖中的大、小圓環分別表示100%和50%的相關性，分布在兩個圓環之間則表示相關性良好，大多數據分布在雙環之間，這說明圖中的特征香氣化合物與感官屬性均呈顯著相關。由圖8可見，與花香、脂香關聯的特征香氣化合物占比較多，其中，花香與苯甲醇和香葉基丙酮等香氣化合物的關聯性較好，脂香與(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯的關聯性較好，這說明花香氣和脂香氣占據杜仲茶特征香氣的主要地位。
OAV表征了茶樣中不同香氣成分對整體香氣的貢獻程度。基于OPLS-DA法篩選出的VIP≥1、P＜0.05的24 種特征香氣成分進行OAV分析（表3）。
基于OAV的香氣特征分析如表4所示，當OAV＞1時，定義為關鍵香氣成分，該香氣成分對總體香氣有直接影響；當0.1＜OAV≤1時，定義為修飾性香氣成分，該香氣成分對總體香氣有輔助影響；當0＜OAV≤0.1時，定義為潛在香氣成分，該香氣成分對總體香氣有潛在影響。在一定范圍內，OAV越大說明該香氣成分對總體風味貢獻越大。T1的關鍵香氣組分（OAV＞1）為二氫獼猴桃內酯和壬醛，呈現甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香，CK2為二氫獼猴桃內酯，呈現甜桃香、木香，T2為二氫獼猴桃內酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛，呈現甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香、苦杏仁味、堅果香、玫瑰香、巧克力香。二氫獼猴桃內酯在T1、T2和CK2 3 種茶樣香氣中均占主導地位，其OAV以T1最高，為4.743，其次是T2為1.586。
4 討論
感官評定結果表明，汽爆處理后的嫩葉茶和成熟葉茶分別不同程度地增加了木香、花香和堅果香以及脂香和花香，其中，嫩葉茶的香氣要略重于成熟葉茶。電子鼻分析表明，汽爆前兩種杜仲茶的響應值均較高，嫩葉茶的響應程度明顯大于成熟葉茶，這種差異可能是其中的青草氣較重導致的。同時，PCA和LDA所得到的模型擬合度較好，能很好地將4 個茶樣的香氣區分，說明嫩葉茶和成熟葉茶在汽爆前后，二者之間的香氣組分均存在顯著差異，且汽爆前后香氣組分均有顯著變化。HS-SPMEGC-MS檢測結果發現，共檢測出177 種揮發性化合物，其中酯類的相對含量最高，化合物種類數量排序為T1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶種類增加了1 6 種，而嫩葉茶種類無明顯變化。OPLS-DA表明，4 個茶樣之間能實現較好的區分（R2x＝0.999 1，Q2＝－0.862 5），以VIP≥1為標準，篩選出了65 種揮發性成分，剔除P＞0.05的成分后，得到24 種特征香氣成分，嫩葉茶和成熟葉茶經汽爆后酯類和酮類相對含量分別增加了13.06%和4.12%、9.71%和4.84%。特征香氣化合物與感官評定之間相關性分析表明，杜仲茶中的苯甲醇和香葉基丙酮是花香的主要來源，(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯是脂香的主要來源，花香氣和脂香氣是杜仲茶的主要特征香氣，這與感官評定結果相符合。
本研究認為，二氫獼猴桃內酯是4 種杜仲茶的香氣基調，經蒸汽爆破處理后，生成的其他特有香氣物質是杜仲汽爆茶具有各類香氣特征的主要因素之一。杜仲嫩葉汽爆茶中二氫獼猴桃內酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛對其香氣特征有主要貢獻，產生了甜桃香、木香、柑橘香、花香等香氣。杜仲熟葉汽爆茶中二氫獼猴桃內酯和壬醛對香氣特征有主要貢獻，產生了甜桃香、花香、焦糖香等香氣。
本研究首先對杜仲茶香氣進行了整體感知，進行感官評定和電子鼻分析，基于電子鼻的雷達圖、PCA和LDA對比兩種杜仲茶汽爆處理前后的氣味強度，確定汽爆處理和采摘時段影響了杜仲茶的香氣組成，GC-MS檢測結果采用OPLS-DA法將4 種處理的杜仲茶有效區分后，篩選VIP≥1、P＜0.05的揮發性成分，并進行特征香氣化合物與感官評定間的相關性分析，驗證了杜仲汽爆茶特征香氣的揮發性化合物主要來源，最后，用OAV將4 種杜仲茶的特征香氣化合物劃分為關鍵香氣成分、修飾性香氣成分和潛在香氣成分，進一步細化了各種杜仲茶特征香氣的具體貢獻程度和多種氣味之間的強弱關系。感官評定結果表明，汽爆處理后的嫩葉茶和成熟葉茶分別不同程度地增加了木香、花香和堅果香以及脂香和花香，其中，嫩葉茶的香氣要略重于成熟葉茶。電子鼻分析表明，汽爆前兩種杜仲茶的響應值均較高，嫩葉茶的響應程度明顯大于成熟葉茶，這種差異可能是其中的青草氣較重導致的。同時，PCA和LDA所得到的模型擬合度較好，能很好地將4 個茶樣的香氣區分，說明嫩葉茶和成熟葉茶在汽爆前后，二者之間的香氣組分均存在顯著差異，且汽爆前后香氣組分均有顯著變化。HS-SPMEGC-MS檢測結果發現，共檢測出177 種揮發性化合物，其中酯類的相對含量最高，化合物種類數量排序為T1＞CK2＞T2＞CK1，汽爆處理后的成熟葉茶種類增加了1 6 種，而嫩葉茶種類無明顯變化。OPLS-DA表明，4 個茶樣之間能實現較好的區分（R2x＝0.999 1，Q2＝－0.862 5），以VIP≥1為標準，篩選出了65 種揮發性成分，剔除P＞0.05的成分后，得到24 種特征香氣成分，嫩葉茶和成熟葉茶經汽爆后酯類和酮類相對含量分別增加了13.06%和4.12%、9.71%和4.84%。特征香氣化合物與感官評定之間相關性分析表明，杜仲茶中的苯甲醇和香葉基丙酮是花香的主要來源，(E,E)-2,4-庚二烯醛和3-呋喃甲基乙酸酯是脂香的主要來源，花香氣和脂香氣是杜仲茶的主要特征香氣，這與感官評定結果相符合。
本研究認為，二氫獼猴桃內酯是4 種杜仲茶的香氣基調，經蒸汽爆破處理后，生成的其他特有香氣物質是杜仲汽爆茶具有各類香氣特征的主要因素之一。杜仲嫩葉汽爆茶中二氫獼猴桃內酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛對其香氣特征有主要貢獻，產生了甜桃香、木香、柑橘香、花香等香氣。杜仲熟葉汽爆茶中二氫獼猴桃內酯和壬醛對香氣特征有主要貢獻，產生了甜桃香、花香、焦糖香等香氣。
5 結論
蒸汽爆破處理對杜仲嫩葉茶和成熟葉茶的香氣特征均有顯著影響。未汽爆處理嫩葉茶的關鍵香氣成分為二氫獼猴桃內酯，呈現甜桃香、木香，經汽爆處理后嫩葉茶的關鍵香氣為二氫獼猴桃內酯、壬醛、苯甲醛和苯乙醛，呈現甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香、苦杏仁味、堅果香、玫瑰香、巧克力香。未汽爆處理成熟葉茶無明顯的關鍵香氣，汽爆后成熟葉茶的關鍵香氣為二氫獼猴桃內酯和壬醛，呈現甜桃香、木香、柑橘香、花香、焦糖香。本研究結果可為杜仲葉在茶飲品方面的開發利用提供參考依據，且所用的研究方法可運用于多種食品的香氣分析研究。
參考文獻：周昀菲,孫志強,杜慶鑫,等.基于電子鼻和HS-SPME-GC-MS分析蒸汽爆破對杜仲嫩葉和成熟葉茶香氣特征的影響[J].食品科學,2024,45(01):91-100.
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