筠連紅茶以其滋味鮮爽、回甘甘甜、香氣濃郁、湯色清亮而著稱,是國家地理標志產品、四川省宜賓市筠連縣特產,居全國紅茶品牌價值排行榜第8位。筠連縣是中國茶業百強縣、四川紅茶第一縣,被譽為“川紅故里”。筠連茶葉生產歷史悠久,在國際茶葉市場上與“安徽祁紅”和“云南滇紅”相媲美,是中國三大高香工夫紅茶之一。
茶葉的產地通常被認為是影響茶葉品質的關鍵因素之一。茶葉在核心產地經常表現出更高的品質,深為消費者所喜愛,價格也更高。筠連紅茶主要分布在筠連鎮、巡司鎮、沐愛鎮、大雪山鎮、銀星村、銀江村、冒鼓村、塘壩鄉等多個鄉鎮。盡管這些產地有地理上的相似性,但它們的海拔、溫度和濕度水平仍然不同,最終會影響茶葉的質量。
代謝組學為茶葉的質量評價和區分不同產地提供了科學的途徑,常用的方法包括液相色譜-質譜和氣相色譜-質譜,并已被用于茶葉中非揮發性和揮發性成分的綜合評價。
南昌大學食品科學與資源挖掘全國重點實驗室的孫奇芳,北京工商大學老年營養與健康教育部重點實驗室的李金旺*、羅麗萍*等以3 個不同產地的筠連紅茶為實驗材料,進行感官審評和理化品質測定,并采用超高效液相色譜-四極桿飛行時間-質譜(UPLC-QTOF-MS)和固相微萃取-氣相色譜-質譜(SPME-GC-MS)分別對其非揮發性成分和揮發性成分進行鑒定,并結合熱圖、主成分分析(PCA)、偏最小二乘判別分析(PLS-DA)和變量投影重要性(VIP)等多變量分析,解析不同產地筠連紅茶之間差異,確定區分不同產地茶葉的關鍵化合物,以期為筠連紅茶的產地溯源和質量控制提供理論基礎。
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1 感官評審
3 個不同產地的筠連紅茶感官評審結果存在明顯差異(表2),來自YXC的茶葉樣品得分最高,表現為茶葉細緊有鋒苗,色澤烏黑油潤,湯色紅艷明亮,具有甜香、花果香,滋味鮮爽甘醇,葉底細嫩多芽。其次是MGC茶葉,表現為茶葉較細緊烏潤,尚勻整,湯色尚紅亮,香氣純正高香,滋味尚醇,葉底尚嫩。來自YJC的茶葉樣本得分最低,表現為茶葉尚緊實勻整,湯色尚紅亮,香氣純正高香,滋味醇厚,葉底略有芽。
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2 理化品質
3 個產地筠連紅茶的理化成分結果如表3所示。來自YXC的茶葉樣品的含水量最低,其次為MGC,YJC的樣品含水量最高。此外,3 個產地的筠連紅茶的水浸出物也存在顯著差異,YXC樣品中的水浸出物含量最高,YJC次之,MGC最低,這可能是YXC樣品滋味更醇厚的原因之一。就茶多酚而言,MGC樣品中的茶多酚含量最高,其次為YJC和YXC,這可能是MGC樣品更為苦澀的原因。綜上表明,筠連紅茶總體滋味甘爽醇厚,與感官審評結果一致。
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3 非揮發性化合物
為探究不同產地中筠連紅茶的非揮發性化合物的差異,采用UPLC-QTOF-MS對其進行鑒定,總共鑒定出189 種化合物,正、負離子模式下分別鑒定出103 種和86 種化合物,包括69 種黃酮類、28 種其他類、21 種有機酸類、19 種兒茶素類、17 種酚酸類、16 種氨基酸類、9 種糖類、5 種核苷酸類以及5 種嘌呤類化合物(圖1),這表明筠連紅茶中的化學成分豐富。
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為了進一步明確不同產地筠連紅茶中化學組成的差異,將所鑒定的189 種化合物進行多變量分析。結果如圖2A所示,來自同一產地的筠連紅茶聚類在一起,而來自不同產地的筠連紅茶則分散開來,且PC1和PC2分別為98.2%和1.5%,這表明UPLC-QTOF-MS結合PCA可以有效區分不同產地的筠連紅茶,并具有較好的區分效果。在進行無監督模式的PCA后,隨后也進行了PLS-DA(圖2B),不同產地的筠連紅茶分離效果也很好,說明不同產地的筠連紅茶中的化學組成具有明顯差異。
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為揭示造成不同產地的筠連紅茶差異的關鍵化合物,PLS-DA模型中的VIP值被用于篩選差異化合物。共篩選出50 種差異代謝物(VIP>1),包括15 種黃酮類、6 種兒茶素類、6 種糖苷類、5 種氨基酸類、10 種有機酸類和8 種其他類,這些化合物可作為區分3 個不同產地筠連紅茶的潛在標志化合物。為了更直觀地展示不同產地的筠連紅茶中這些不同種類差異代謝物的相對含量,對這50 種差異代謝物進行熱圖分析(圖3)。結果表明,篩選出的15 種黃酮類化合物,只有新紅花苷、槲皮素-7-木糖苷和漆黃素在YXC樣品中含量較高,其余12 種黃酮類化合物均在MGC樣品中顯著積累,同樣大部分兒茶素類化合物也在MGC樣品中含量較高。然而,絕大多數的糖苷類化合物在YXC樣品中顯著積累,只有糖基酸A 21-葡萄糖基酯和1,2’,3,5-四沒食子酰基濱黎糖分別在MGC和YJC樣品中含量較高。就氨基酸而言,
L-色氨酸在MGC樣品中含量較高,谷氨酸-纈氨酸和吡咯-
L-谷氨酰-
L-谷氨酰胺在YJC中積累較多,而
N-丙烯酰甘氨酸和
N-谷氨酰基)乙醇胺在YXC樣品中含量較高。有機酸類化合物如檸康酸、(
E)-3-(4-羥基苯基)丙-2-烯酸和抗壞血酸酰胺酸均在YXC樣品中顯著積累,奎寧酸、(2
R)-2-羥基丁二酸和水楊酸則在MGC中含量較高,而咖啡酰蘋果酸則在YJC中含量較高。此外,其他類化合物中的茶堿(二甲基黃嘌呤)、1,7-二甲基黃嘌呤和肌苷也在YXC樣品中含量較高,荊芥素F、5’-單磷酸鳥苷和肉桂醇苷在MGC中積累,5-脫氧-5-甲硫腺苷和5-甲氧基二甲基色胺則在YJC中含量較高。
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為了解析不同產地筠連紅茶中多酚含量的差異,采用UPLC-QTOF-MS結合外標法建立了標準曲線,對不同產地筠連紅茶中的主要多酚類化合物進行了定量分析。總共對31 種化合物(包括多酚和茶氨酸)進行了定量分析,其中8 種為兒茶素類化合物(圖4),其中含量較高的有EGCG、EGC、GA、CG。結果表明,大多數的化合物在YXC樣品中含量較高,包括CG、GA、GC、C、EC、茶氨酸、對羥基苯甲酸、鞣花酸、咖啡酸、蘆丁、木犀草素、漆黃素、柚皮苷、高良姜素、柚皮素和對羥基苯丙酸。此外,染料木苷、山柰酚、原兒茶酸和槲皮素這4 種化合物在YJC和MGC樣品中顯著積累,但山柰素、香草酸、2-羥基肉桂酸、反式-4-羥基肉桂酸、楊梅素、脫落酸、綠原酸、EGCG、EGC、GCG和水楊酸均在MGC樣品中含量最高。
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4 揮發性化合物
為進一步探索不同產地筠連紅茶中的香氣成分的差異,采用SPME-GC-MS方法對其揮發性代謝物進行了鑒定,共鑒定出44 種揮發性化合物,其中包括17 種酯類、6 種醇類、3 種烯烴類、5 種酮類、3 種其他類、4 種烷類和6 種醛類。在所鑒定的化合物中,含量較高的有芳樟醇、香葉醇和
-紫羅蘭酮,均表現出花果香和甜香味,可作為筠連紅茶香氣的特征成分。此外,對筠連紅茶中的揮發物的含量及比例進行了分析,結果如圖5所示。結果表明,筠連紅茶樣品中醇類化合物含量最高,其次是酯類、酮類和烷類(圖5A),這表明醇類化合物是筠連紅茶香氣的主要組成部分。結果顯示YXC樣品揮發性化合物的質量濃度最高,YXC-1和YXC-2分別為1 974.31 μg/L和1 893.69 μg/L,其次是YJC-1(1 039.97 μg/L)和YJC-2(1 000.84 μg/L),最后是MGC-1(987.70 μg/L)和MGC-2(954.56 μg/L),這表明來自YXC的樣品茶香最濃郁。3 個產地的筠連紅茶揮發性化合物的組成(圖5B)并無很大的差異,均以酯類、其他類和酮類為主。綜上可知,茶葉的生長環境會直接影響茶葉香氣的組成。
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為進一步探究不同產地筠連紅茶香氣差異的主要原因,對所鑒定出的揮發性化合物進行多變量分析。如圖6A所示,來自同一產地的筠連紅茶聚類在一起,而來自不同產地的筠連紅茶則分散開來,表明SPME-GC-MS結合PCA可以有效區分不同產地的筠連紅茶,并具有較好的區分效果。隨后進行PLS-DA(圖6B),發現不同產地的筠連紅茶分離效果也很好,說明不同產地的筠連紅茶中揮發性化合物具有明顯的差異。
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此外,通過PLS-DA模型總共篩選出17 種差異代謝物(VIP>1)(圖6C),包括6 種酯類、5 種醇類、2 種烯烴類、2 種酮類、2 種醛類,可作為區分不同產地筠連紅茶的潛在標記揮發性化合物。隨即,對17 種差異代謝物進行熱圖分析(圖6D)。結果表明,大多數差異揮發性代謝物均在YXC樣品中含量較高,這和YXC中揮發性化合物含量最高的結果一致。就酯類化合物而言,順-3-己烯基辛酸酯、己酸己酯、
N-己酸(反-2-己烯基)酯、順式-3-己烯醇苯甲酸酯、順式-3-己烯醇-2-甲基丁酸酯均在YXC樣品中含量最高,但異戊酸己酯則在YJC樣品中含量最高。香葉醇、1-壬醇、反式-橙花叔醇和橙花醇在YXC樣品中含量較高,而杜松醇在MGC中含量最高。此外,1,2,3,4-四氫-1,6,8-山欖烯、-紫羅蘭酮、香葉基丙酮也均在YXC樣品中含量較高。另外,部分揮發性化合物在YJC中含量較高,如杜松烯、-亞乙基-苯乙醛和可卡醛。
由感官評審結果可得,來自YXC的茶葉細嫩多芽,制成的紅茶感官評審得分最高,這或許說明嫩度是形成紅茶品質差異的主要因素,有報道稱茶鮮葉采摘時間相同但采摘嫩度不同加工制作的紅茶外形、湯色、香氣、滋味和葉底均具有差異。有研究對湖南不同地區的191 個紅茶樣進行感官品質評價,并表明茶葉的嫩度會影響紅茶感官品質,且茶葉越嫩紅茶感官品質越好。在紅茶加工過程中,以兒茶素為主的多酚類物質通過酶促氧化會生成茶黃素、茶紅素、茶褐素類化合物,對紅茶的色、香、味及品質起著決定性作用。茶黃素和茶紅素是紅茶滋味強度和鮮度的重要成分,分別影響茶湯亮度和色澤,而茶褐素是造成茶湯發暗、無收斂性的重要因素。由此推測,來自YXC的茶葉樣品湯色紅艷明亮且滋味鮮爽甘醇,可能是茶紅素、茶黃素的含量較高所導致的。
茶葉的品質會受含水量的影響,根據GB/T 13738.2—2017《紅茶 第2部分:工夫紅茶》,在貯藏運輸過程中,要保持紅茶含水量低于7%,避免茶葉產生霉變。本研究表明,筠連紅茶中的樣品中的含水量均較低且均符合國家標準要求。水浸出物含量的高低可以體現茶湯滋味的強弱,筠連紅茶的水浸出物和其他紅茶的水浸出物(42.20%~49.48%)的含量相差不大,且YXC的水浸出物含量最高,這說明YXC的茶樣的茶湯滋味更醇厚。茶多酚是茶湯呈苦澀味的主要原因,會直接決定茶湯滋味濃度和強度,筠連紅茶的茶多酚的含量與寧紅、英紅、滇紅等3 款紅茶含量相似。
茶葉的功能活性,品質和滋味主要由其非揮發性化合物所決定。結果表明,大部分的黃酮類和兒茶素化合物在MGC中含量較高,黃酮類和兒茶素類化合物被認為是茶湯產生苦味和澀味的關鍵因素,這可能是MGC樣品滋味更純厚苦澀的主要原因。然而,大部分的糖苷類化合物在YXC樣品中顯著積累,在茶鮮葉中許多香氣成分(如香葉醇、橙花醇及其氧化物等)以糖苷形式存在,與本研究在YXC樣品中香葉醇和橙花醇含量較高的結果相吻合。有機酸是決定茶葉的酸味和果味的關鍵因素,氨基酸是鮮味的主要貢獻者,也是香氣形成的重要前體物質。部分氨基酸類和有機酸類化合物也均在YXC樣品中顯著積累,這可能是YXC樣品滋味鮮爽的原因。茶堿(二甲基黃嘌呤)和1,7-二甲基黃嘌呤肌苷也在YXC樣品中含量較高,甲基黃嘌呤類藥物在支氣管舒張、抗炎、調節免疫等方面具有重要作用。研究表明各產地的氣候和土壤等因素不同,茶葉中的化合物因產地而異。此外,有研究表明綠茶中的氨基酸、黃酮類和兒茶素類等化合物的含量與環境因素直接相關,由此推測,不同產地筠連紅茶的降水量、光照強度、光照時長等氣候因子會影響茶樹次級代謝物的特定合成途徑,從而導致化合物的含量產生差異。
茶多酚(尤其是兒茶素類)是茶的主要活性化合物,是影響茶葉品質的重要指標,也是許多消費者關注的焦點。結果顯示,大多數多酚類化合物在YXC樣品中含量較高,比如與醇度和鮮味呈正相關的GA,與茶湯回甘強度呈正相關的EC,具有酸味的對羥基苯甲酸和咖啡酸,可能是這些化合物的協同作用促使YXC的樣品口感甘爽醇厚,并且溫度降低會導致兒茶素類和酚類化合物含量增加,由此推測YXC中酚類化合物含量較高可能是由于在高海拔地區溫度較低所導致的。此外,也有部分化合物在MGC樣品中含量較高,如作為茶葉中的重要的澀味來源的綠原酸,與茶湯苦味高度相關的EGCG,具有澀味的EGC,由此推測可能是這些化合物的含量較高從而導致MGC樣品滋味苦澀。雖然這些化合物具有各自特定的滋味特征,但它們之間也存在協同、拮抗等相互作用,對茶湯產生倍增、對立和抵消作用。
茶葉的香氣特征一直受到廣泛關注。筠連紅茶樣品中醇類化合物含量最高,其次是酯類和酮類,這和前人研究結果基本一致,即醇類、醛類和酯類是紅茶香氣的重要組成部分,這可能是由鮮葉中的氨基酸類、糖苷類、脂肪酸類化合物在加工過程中經歷異構化、水解和熱反應等過程形成的。為探究不同產地的筠連紅茶香氣差異的原因,共篩選出17 種的差異揮發性代謝物。大多數差異揮發性代謝物均在YXC樣品中含量較高,包括具有甜味和水果味的己酸己酯,具有玫瑰花香和甜香的香葉醇(也是祁門紅茶的主要香氣貢獻者),具有花香的1-壬醇,具有玫瑰香和甜香的橙花醇,具有果香的
-紫羅蘭酮,具有玫瑰花香的香葉基丙酮,這可能是YXC的果香味和花香味的重要組成部分,并且可能是由于筠連紅茶在高海拔地區下在多云霧、長時間弱光和多藍紫光的環境下,茶樹鮮葉中香氣化合物的前體(類胡蘿卜素、糖苷類化合物、酯類化合物)大量形成,并在加工過程中經酶解、光氧化及熱裂解釋放出花果香和甜香味。此外,也有部分化合物在YJC和MGC中含量較高,分別為具有木香的杜松烯和具有草香和木香的杜松醇。本研究通過多元數據分析方法全面解析3 個不同產地筠連紅茶的風味化學組成,解析了其化學組成和香氣成分的主要組成及其區別,為區分不同產地的筠連紅茶提供了科學參考和依據。然而,研究也存在一定不足,因樣品收集的局限性而未能涵蓋筠連縣其他區域樣本;此外,對部分重要香氣物質的定性定量研究尚不充分,對特殊香氣化合物的香氣特征仍需要進一步深入研究。
結 論
本實驗揭示了不同產地3 個不同產地(YXC、YJC和MGC)的筠連紅茶的感官特性、理化品質、非揮發性成分和揮發性成分。結果表明,來自YXC的樣品的感官評審得分最高,含水率和茶多酚最低,水浸出物最高。通過UPLC-QTOF-MS和SPME-GC-MS分別篩選出50 種非揮發性成分和17 種揮發性成分,可用來區分3 個不同產地的筠連紅茶。大部分糖苷類化合物、部分氨基酸類和有機酸類在YXC中顯著積累,大部分的黃酮類和兒茶素化合物在MGC中含量較高。揮發性成分中含量較高的芳樟醇、香葉醇和
-紫羅蘭酮,可作為筠連紅茶香氣的特征成分,并且大多數差異揮發性代謝物均在YXC樣品中含量較高,呈現顯著的花香和果香。本研究可為筠連紅茶的質量控制提供理論基礎,也可為今后進一步探索筠連紅茶關鍵化學成分和香氣成分形成機制奠定基礎。引文格式:
孫奇芳, 董方, 胡蕾, 等. 不同產地筠連紅茶風味化學成分差異分析[J]. 食品科學, 2025, 46(6): 172-182. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240830-237.
SUN Qifang, DONG Fang, HU Lei, et al. Differential analysis of flavor compounds in Junlian black tea from different geographical origins[J]. Food Science, 2025, 46(6): 172-182. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240830-237.
實習編輯:林安琪;責任編輯:張睿梅。點擊下方 閱讀原文 即可查看全文。圖片來源于文章原文及攝圖網
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