茉莉花茶窨制过程水分变化与香气品质变化的相关性分析

叶秋萍，余 雯，郑世仲，曾新萍，陈 菲，郝志龙

（1.福建省亚热带植物研究所，福建省亚热带植物生理生化重点实验室，福建 厦门 361006；2.宁德师范学院生命科学学院，闽东特色生物资源福建省高校工程研究中心，福建 宁德 352100；3.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002）

茉莉花茶幽雅芬芳的香气、醇厚鲜爽的滋味及其对自律神经、血压的舒缓作用博得国内外消费者的喜爱[1-2]。窨制是茉莉花茶香气品质形成的关键阶段，主要利用茶叶吸香的原理，沿袭传统的茶花拌和方式，通过茉莉花和茶叶“一吐一吸”将茶香和花香融合在一起。近年来，学者们对茉莉花茶的研究主要集中在窨制方式[3-4]、窨制次数[5-8]、原料[9]对花茶理化品质和香气品质的影响。

茉莉花茶窨制过程存在着茉莉花释香、失水与茶叶吸香、吸湿二者的动态平衡。叶秋萍等[10]发现茉莉花释香过程中花温高于叶温，茉莉花水分含量呈下降趋势，而茶叶含水率则有所增加。Zhang Yangbo等[11]发现茉莉花和茉莉花茶中萜类、酯类、醇类、氮化合物和碳氢化合物的含量呈先上升后下降趋势。Chen Meichun等[8]研究发现茉莉花茶挥发性化合物的总量随着吸香次数的增加而逐渐增加；其对芳樟醇的吸收迅速饱和，其他6种主要挥发性化合物的吸收在6 次重复吸香过程中几乎呈线性增加；JTF（茉莉花茶香气）指数随着吸香次数的增加而逐渐增大。目前的研究局限于通过茶叶和茉莉花含水量、香气成分变化推断其吸附机理，鲜见对水分的赋存状态与分布的报道。低场核磁共振（low-field nuclear magnetic resonance，LF-NMR）技术可通过测定水分子的横向弛豫时间（T2）与食品组分的结合状态判断食品中自由水、结合水、不易流动水的迁移[12-13]，同时可获得氢离子密度图像，分析食品中不同水分的分布状况[14-15]。

本研究采用LF-NMR技术研究茉莉花茶窨制过程的水分状态变化，并结合顶空固相微萃取技术与气相色谱-质谱联用（headspace-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）技术分析香气品质变化规律，以探明茉莉花茶窨制过程不同水分形态与香气组分的相关性，为揭示茉莉花茶吸香机理提供研究基础，为茉莉花茶生产工艺参数调控及创新工艺提供指导。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

于福建春伦集团花茶加工厂制备茉莉花茶并取样：以烘青绿茶（特级）为茶坯，按配花量47%（m/m）进行窨制，制备640 min，茶堆厚度为200 mm，茶堆尺寸为长×宽＝1 200 mm×900 mm；对同一批茉莉花茶加工工序进行跟踪并随机取样，分别取窨花前（F1）、通花前（F2）、起花前（F3）、烘干后（F4）的茉莉花茶样品，每组样品取样重复3 次。

癸酸乙酯（99%） 德国Dr. Ehrenstorfer GmbH公司。

1.2 仪器与设备

NMI20-060H-I NMR成像分析仪 苏州纽迈分析仪器股份有限公司；6890N-5975B GC-MS仪 美国安捷伦科技公司。

1.3 方法

1.3.1 含水率测定

参照GB/T 8304—2002《茶 水分测定》[16]中的恒重法测定茉莉花茶样品含水率。

1.3.2 LF-NMR测定T2

称取茉莉花茶样品8 g，用自封袋置于载床中心位置，然后放入磁体中心位置进行测试，共振频率21.26 MHz，磁体强度0.5 T，线圈直径60 mm，磁体温度32 ℃。采用CPMG脉冲序列测定茶叶的T2信号，通过T2反演数据的拟合结果，得到茶叶中水分分布状态；参数设置为：模拟增益：10；P1：10 μs；P2：19 μs；数字增益：3；PRG：3；重复采样间隔时间：2 500 ms；累加采集次数：4；回波时间：0.3 ms；回波个数：12 000。

1.3.3 香气成分测定

HS-SPME分析：称取10.0 g磨碎茶样于150 mL锥形瓶中，加入10 μL 100 μg/mL癸酸乙酯溶液（内标）和100 mL沸腾蒸馏水，用具硅胶隔垫的顶空螺纹盖盖紧，置于450 r/min的磁力搅拌器上，于50 ℃烘箱中平衡5 min。将萃取头插入锥形瓶，于茶汤液面上空吸附40 min，最后在GC-MS进样口于220 ℃解吸5 min。

GC条件：DB-5MS色谱柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；程序升温：初始温度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升温至80 ℃，保持2 min，以5 ℃/min升温至180 ℃，保持1 min，以10 ℃/min升温至230 ℃，保持5 min，最后以20 ℃/min升温至250 ℃，保持3 min；进样口温度220 ℃；不分流进样；进样量1 μL；载气为高纯氦气（99.999%），流速1.5 mL/min。MS条件：接口温度250 ℃；电子电离源；离子源温度230 ℃；电子能量70 eV；扫描范围m/z50～500。

用NIST08标准谱库对各成分进行检索匹配，通过碎片比对、结合相关文献报道以及各成分的相对保留时间等进行定性分析。根据癸酸乙酯的浓度以及各香气成分与内标的峰面积比值计算各香气组分的含量。

1.3.4 香气指数评价方法

JTF指数，即α-法尼烯、顺-3-苯甲酸叶醇酯、邻氨基苯甲酸甲酯、吲哚总含量与芳樟醇含量的比值[17]；XFJTF（茉莉花茶香气品质评价得分）指数，即(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯、吲哚、邻氨基苯甲酸甲酯总含量与芳樟醇、乙酸叶醇酯、乙酸卞酯总含量的比值[18]。

1.4 数据处理

采用Excel 2016软件进行数据处理，计算平均值并作图；采用SPSS Statistics 20.0软件进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 茉莉花茶窨制过程水分变化分析

2.1.1 茉莉花茶窨制过程含水率的变化

茉莉花茶窨制过程中，茉莉花呼吸作用释放热量和水蒸气，形成湿热的微域环境，而具有吸附性的茶叶在吸附香气的同时也吸附了水分。由图1可知，茉莉花茶窨制过程的含水率差异极显著。其中，F3的含水率最高，为16.39%，且极显著高于F1和F2。这说明随着窨制时间的延长，茉莉花呼吸作用下窨堆堆温上升，茉莉花和茶坯的水分梯度差异迫使茉莉花水分子向茶坯运动，致使茶叶含水率上升，到起花前茶叶中含水率最高。

图1 茉莉花茶在不同窨制过程中的含水率Fig. 1 Moisture content of jasmine tea during the scenting process

2.1.2 茉莉花茶窨制过程水分分布状态变化

图2 茉莉花茶窨制过程的T2弛豫图谱Fig. 2 T2 relaxation spectra of jasmine tea during scenting

为进一步探明水分在茶叶分布情况的变化，采用LFNMR技术获得T2弛豫反演图谱。由图2可知，茉莉花茶窨制过程的T2弛豫反演图谱呈现2～3 个波峰。T2值大小反映水分的流动性大小，T2值越小水的流动性越小，与物质结合越紧密，反之亦然[19-21]。茉莉花茶窨制过程中，水分信号峰主要出现在3 个弛豫时间：T21（0.1～1 ms）为结合水，通过氢键与细胞内大分子物质相结合；T22（1～10 ms）为弱结合水，分布于细胞质内部；T23（10～100 ms）为自由水，分布于细胞外间隙[22-23]。3种不同形态水的变化可以通过峰面积的变化呈现[24-25]。其中，T21的信号峰面积最大，说明茉莉花茶窨制过程中水分主要以结合水形式存在。由图3A可知，F1～F3的T21峰面积比呈上升趋势，分别为89.79%、96.21%、98.11%，F4的T21峰面积比有所下降，为92.23%；这说明在通花前结合水被快速吸附在茶叶内部，结合水大幅增加，收堆续窨后茶叶吸水速率有所减缓，烘干促进结合水含量减少。由图3B可知，T22峰面积比呈先下降后上升趋势，F2～F4分别为3.53%、1.77%、7.49%，但均低于窨花前（10.21%），说明弱结合水含量在花茶窨制过程中有所减少。由图3C可知，T23信号峰在F1中未发现，在F2～F4中出现，但峰面积比例较小，分别为0.44%、0.12%、0.28%，呈先下降再上升趋势，因此，自由水在茉莉花茶窨制过程中有所增加。

图3 茉莉花茶窨制过程不同状态水峰面积比的变化Fig. 3 Changes in the proportion of peak area of three water states in the scenting of jasmine tea

综上，茶花拌和后经通花散热、起花分离等工序，发现茉莉花中的水分在窨花前期扩散能力较强，自由水动能增强，茶叶内部的部分有机物与部分自由水结合，导致结合水含量增多[26]。后期烘干迫使水分在热作用下由内部向外部环境散失，水分结合程度降低，结合水转化为弱结合水，部分弱结合水又转化为自由水。因此，花茶窨制过程中水分流动性的变化反映了水分与茶叶内部有机物可能存在结合作用，并影响茶叶对香气的吸附，这与前人研究[27]提出的高含水率茶坯能充分溶解水浸出物，与香气分子产生化学吸附作用形成络合物具有一致性。

2.2 茉莉花茶窨制过程香气品质的动态变化分析

2.2.1 茉莉花茶香气成分分析

茉莉花茶窨制过程中，茶叶通过吸附茉莉花释放的香气，形成具有茉莉花香型的花茶品质特征。采用HSSPME-GC-MS对茉莉花茶窨制过程中的香气成分进行分析。由表1可知，茉莉花茶窨制过程中共鉴定出75种香气成分，主要包括醇类、酯类、醛类、烯烃类和其他类化合物。其中，烯烃类的数量最多（28种），酯类次之（23种），醇类（12种）、醛类（7种）和其他类（5种）最少。

表1 茉莉花茶窨制过程香气成分含量Table 1 Contents of aroma components in jasmine tea during scenting

续表1

由图4可知，茉莉花茶不同窨制阶段的香气成分中酯类、烯烃类和醇类的含量较高，这3 类香气物质是茉莉花茶香气的主要组成成分。其中，酯类含量随着窨制时间的延长呈递增趋势，由窨花前的0.704 μg/g上升至烘干后的9.721 μg/g。由表2可知，苯甲酸乙酯、(Z)-3-己烯醇2-甲基丁酸酯、异戊酸苄酯、邻甲氨基苯甲酸甲酯、苯甲酸己酯等具有清香、果香的香气成分在茶坯中未检出，窨花后含量增加，说明这些成分是随着茉莉花的开放释香而被茶坯所吸附。乙酸苄酯（梨样的果香与清香）在窨制过程呈递增趋势，烘干后达到4.312 μg/g；水杨酸甲酯（冬青叶和薄荷的香气）在窨制过程中也呈递增趋势，烘干后达到1.936 μg/g；邻氨基苯甲酸甲酯（葡萄样气味）和(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯（新鲜的青草香味）呈先增加后降低再增加的复杂变化趋势，烘干后分别达到1.066、0.913 μg/g。这4种茉莉花茶的特征香气成分含量较高，属于大量香气成分[28]且具有“清香”属性[29]，对形成茉莉花茶清香、果香的香气特征有较大影响。

图4 茉莉花茶窨制过程不同香气成分类别Fig. 4 Contents of all classes of aroma components in jasmine tea during scenting

醇类是具有清新果香和花香的香气成分，其含量由窨花前的0.141 μg/g上升到烘干后的3.854 μg/g（图4），说明茶坯在窨制过程中吸附了茉莉花释放的醇类物质，且随着茉莉花释放度的增加而增加，这与茉莉花释香规律一致[29]。由表1可知，(Z)-3-己烯醇、氧化芳樟醇B、T-依兰油醇等具有浓郁清香、花香的成分在茶坯中未检出，窨制后含量增加。芳樟醇具有铃兰花香，含量最高，是茉莉花茶的主要赋香成分，由茶坯中的0.101 μg/g增加至烘干后的3.225 μg/g；其次，苯甲醇含量由茶坯中的0.004 μg/g增加到烘干后的0.353 μg/g。因此，醇类物质对茉莉花茶香气浓度及花香品质具有重要贡献。

烯烃类是种类最多且具有清香气味的香气物质，由茶坯中的20种经吸香、烘干后达到26种，但其含量呈先增加再下降趋势，由茶坯中的0.502 μg/g上升到烘干后的3.377 μg/g。这可能是因为这类香气物质属于低沸点热敏成分，茉莉花茶窨制过程“堆、花、茶”三元体构成的湿热环境特别是通花散热前后堆温高导致茶坯中部分烯烃类物质挥发散失[10]，而茶坯在香气浓度梯度、水分差作用下吸附了由茉莉鲜花释放的烯烃类物质，因而其种类增加，但又受温度影响易于挥发，所以窨制过程其含量呈先增加后减少。茶叶吸附茉莉花香气后烯烃类物质的种类增加最多，新增的有γ-焦烯、β-荜澄茄油烯、(+)-香橙烯、γ-荜澄茄烯、1-表双环倍半水芹烯、α-荜澄茄烯、1-羟基-1,7-二甲基-4-异丙基-环癸二烯、雪松烯8 个种类。此外，α-法呢烯具有鲜花的清香气味，含量最高，由茶坯中的0.068 μg/g增加到烘干后的2.241 μg/g。其次为δ-荜澄茄烯，其含量由茶坯中的0.010 μg/g增加到烘干后的0.294 μg/g。因此，随着烯烃类物质种类的增加、含量的增加，茶叶的香气由原来带有强烈清香气味转变为鲜灵度较高且带有清新花果香的香气特征。

醛类物质种类较少、含量较低，在茉莉花茶窨制过程中，由茶坯中的0.062 μg/g增加至0.096 μg/g。其中，2,6-二甲基-5-庚烯醛、壬醛、苯甲醛这3种成分的含量较其他成分高，2,6-二甲基-5-庚烯醛由茶坯中的0.006 μg/g降为0.047 μg/g，属于微量成分，壬醛和苯甲醛属于痕量成分，这些成分对茉莉花茶的清香、甜花香起到辅香作用。

其他类香气物质主要包括吲哚、丁香酚、螺环[环丙烷-1,1(4’H)-萘]-4’-酮、α-紫罗酮、香叶基丙酮等，其含量由茶坯中的0.068 μg/g增加至烘干后的1.011 μg/g。其中，吲哚具有重青苦气味[29]且含量最高，由窨花前的0.044 μg/g增加到0.949 μg/g，是花茶中的大量香气成分，对形成茉莉花茶鲜灵的香气品质特征具有重要贡献，这与前人的研究结果一致[5]。

2.2.2 茉莉花茶香气指数评价分析

为进一步明确茉莉花茶窨制过程香气品质的变化规律，采用林杰[17]提出的JTF指数和陈梅春等[18]提出的XFJTF（茉莉花茶香气品质评价得分）指数分别进行评价。

由图5可知，茶叶吸附茉莉花香气后，JTF指数呈现“升-降-升”的趋势。其中，F2的JTF指数最高，达到2.08，说明茉莉花茶通花散热前的香气品质较佳，与离体茉莉花吐香浓度持续至翌日3∶00的研究结果一致[30]；随着窨制时间的延长，JTF指数有所下降，且F3和F4的JTF指数均低于F1，这与茉莉花茶窨制过程吸香规律不一致，可能受到窨制过程中取样时间影响。因此，以JTF指数评价茉莉花茶窨制过程的香气品质有待于进一步验证。

图5 茉莉花茶窨制过程JTF指数的变化Fig. 5 Changes in aroma index of jasmine tea during scenting

由图6可知，茉莉花茶窨制过程中XFJTF指数呈现“升-降-升”的趋势。与JTF指数一样，F2的XFJTF指数最高，达到0.47；F3和F4的XFJTF指数虽有所下降，但均高于F1，符合茶叶吸香规律。因此，与JTF指数相比，XFJTF指数更适合于评价茉莉花茶窨制过程品质变化规律。

图6 茉莉花茶窨制过程XFJTF指数的变化Fig. 6 Changes in score for aroma quality of jasmine tea during scenting

2.3 相关性分析

茉莉花茶窨制过程中，不同状态水的峰面积与醇类、酯类、烯烃类等香气品质指标的相关性分析如表2所示。

表2 不同状态水与茉莉花茶香气成分的相关性Table 2 Correlation between different water states and aroma components of jasmine tea

由表2可知，A、A21、A22与醇类含量均呈正相关，相关系数分别为0.553、0.553、0.516，说明总含水量、结合水含水量、弱结合水含水量越高，茉莉花茶中醇类香气物质的含量也越高，这可能是因为结合水、弱结合水与醇类物质中醇羟基以氢键形式结合[31]。自由水与物料主要以吸附和渗透的形式结合，大量存在于物料的表面、毛细管、孔隙中。A23与酯类含量呈极显著负相关，相关系数为-0.971，说明自由水含量越高，茉莉花茶中酯类物质含量越低；A23与烯烃类含量呈极显著正相关，相关系数为0.846，说明自由水含量越高，茉莉花茶中烯烃类物质的含量越高。

综上，茉莉花茶的主要醇类香气成分和烯烃类成分具有“清新花香”属性，茶坯经窨制后以结合水为主的水分形态及弱结合水能促进茶叶对醇类香气成分的吸附，自由水则有利于烯烃类成分的吸附，这为形成茉莉花茶鲜灵度及浓郁的清香特征提供依据；茉莉花茶中主要的酯类物质具有花果香的“清香”属性，含量较低的自由水有利于茶叶对酯类成分的吸附，这可能是构成茉莉花茶浓郁花果香品质的原因之一。因此，不同形态水分对形成茉莉花茶鲜灵、幽雅的香气品质具有一定作用，这与水作为载体的吸香机理观点一致。

3 结 论

通过LF-NMR技术分析茉莉花茶窨制过程水分分布状态变化，结果表明以结合水为主体的水分在窨制过程呈递增趋势，除茶坯外，其他3 个工序花茶内部存在结合水、弱结合水、自由水3种水分状态，水分流动性变化引起了3种形态水的相互转化。采用HS-SPME-GC-MS分析茉莉花茶香气品质变化规律，结果表明酯类、醇类、其他类香气成分烘干后含量增加，烯烃类、醛类成分含量减少；其中，乙酸苄酯、水杨酸甲酯、邻氨基苯甲酸甲酯、(Z)-3-己烯醇苯甲酸酯、芳樟醇、α-法呢烯、吲哚等属于大量香气成分，也是茉莉花特征香气成分，烘干后含量都增加，对形成茉莉花茶的鲜灵度、浓郁花香具有重要作用。采用JTF指数和XFJTF指数评价茉莉花茶香气品质，均呈“升-降-升”的趋势，花茶窨制过程XFJTF指数均高于窨花前，更符合茶叶吸香规律。

对不同状态水的峰面积与香气品质指标进行相关性分析，结果表明总水分峰面积、结合水峰面积、弱结合水峰面积与醇类含量均呈正相关；自由水峰面积与酯类含量呈极显著负相关，与烯烃类含量呈极显著正相关。综上所述，茶花拌和的花茶窨制存在着茉莉花释香、失水与茶叶的吸香、吸水动态变化，不同水分状态会影响茉莉花茶“清香”和“花香”品质的形成，这为水作为吸香载体的吸附理论和花茶生产的配花量、茶叶含水率等参数调控提供一定理论依据。