基于香气指纹图谱和多元化学...对黄金茶2号等级的判别分析_巢瑾.pdf

安全检测 食品科学 2023,Vol.44,No.04 321基于香气指纹图谱和多元化学计量法对 黄金茶2号等级的判别分析巢 瑾1,2，周令欣2，银飞燕2，罗 茜2，赵萌萌2，袁 勇2，吴浩人2，李 跑1，蒋立文1,*（1.湖南农业大学食品科学技术学院，湖南 长沙 410128；2.国家茶叶加工技术研发分中心，湖南省茶叶种植与 加工工程技术研究中心，湖南省茶业集团股份有限公司，湖南 长沙 410126）摘 要：以黄金茶2号为研究对象，采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱联用技术建立不同等级黄金茶香气成分气相色谱-质谱指纹图谱，并通过化学计量法对两个等级的黄金茶进行判别分析。研究表明，2 个等级的黄金茶中鉴定出81 种香气组分，其中41 种为共有香气组分。基于共有香气组分的正交偏最小二乘判别分析可以区分2 个等级黄金茶，并筛选出9 种差异香气组分，分别是庚醛、柠檬烯、反式-罗勒烯、1-辛醇、反式-4,8-二甲基-1,3,7-壬三烯、反-橙花叔醇、1,10-diepicubenol、epicubenol、十六酸甲酯。以9 种差异香气组分为变量建立的线性判别方程对2 个等级的黄金茶进行等级判别，自身验证和交叉验证正确率为100%。本实验结果可为黄金茶的分级提供客观量化的参考依据。关键词：黄金茶；顶空固相微萃取；香气指纹图谱；等级判别；化学计量学Grade Identification of Huangjincha Tea 2 by Aroma Fingerprinting Combined with Multivariate Chemometric AnalysisCHAO Jin1,2,ZHOU Lingxin2,YIN Feiyan2,LUO Qian2,ZHAO Mengmeng2,YUAN Yong2,WU Haoren2,LI Pao1,JIANG Liwen1,*(1.College of Food Science and Technology,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;2.National R&D Center for Tea Processing,Hunan Research Center of Tea Plantation and Processing Technology,Hunan Tea Group Co.Ltd.,Changsha 410126,China)Abstract:The aroma components of two grades of Huangjincha tea 2 were investigated by using headspace solid-phase microextraction(HS-SPME)coupled with gas chromatography-mass spectrometry(GC-MS)to establish their aroma fingerprints.The results were analyzed using chemometrics.Totally 81 aroma components were identified,41 of which were common to both.Based on these common aroma components,the two grades could be discriminated by orthogonal partial least squares-discrimination analysis(OPLS-DA),and nine differential aroma components between them were identified including heptanal,limonene,trans-ocimene,1-octanol,(E)-4,8-dimethylnona-1,3,7-triene,trans-nerolidol,1,10-diepicubenol,epicubenol,and methyl hexadecanoate.A linear discriminant model to distinguish the two grades was established using the differential aroma components as independent variables.The self-validation and cross-validation accuracy of this model were 100%.These results may provide an objective and quantitative reference for the classification of Huangjincha 2.Keywords:Huangjingcha tea;headspace solid-phase microextraction;aroma fingerprints;classification discrimination;chemometric analysisDOI:10.7506/spkx1002-6630-20211202-019中图分类号：TS207.3；S571.1 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2023）04-0321-08引文格式：巢瑾,周令欣,银飞燕,等.基于香气指纹图谱和多元化学计量法对黄金茶2号等级的判别分析J.食品科学,2023,44(4):321-328.DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211202-019.http:/ 收稿日期：2021-12-02基金项目：湖南省科技重点研发计划项目（2020NK2026；2021NK2016）第一作者简介：巢瑾（1987）（ORCID:0000-0002-4765-6061），男，硕士研究生，研究方向为食品生物技术。E-mail:*通信作者简介：蒋立文（1968）（ORCID:0000-0002-8536-8289），男，教授，博士，研究方向为食品生物技术。E-mail:322 2023,Vol.44,No.04 食品科学 安全检测CHAO Jin,ZHOU Lingxin,YIN Feiyan,et al.Grade identification of Huangjincha tea 2 by aroma fingerprinting combined with multivariate chemometric analysisJ.Food Science,2023,44(4):321-328.(in Chinese with English abstract)DOI:10.7506/spkx1002-6630-20211202-019.http:/黄金茶原产于湖南湘西地区保靖县葫芦镇黄金村，具有“四高四绝”的品质特征，被誉为“中国最好的绿茶之一”1。明显的熟板栗香高而持久，是黄金茶的品质特征之一2。“湘西黄金茶”是湘西土家族苗族自治州所辖区域内生产，以黄金茶系列品种鲜叶为原料，按照T/HNTI 0102019湘西黄金茶绿茶加工技术规范的要求加工而成，具有“翠、香、鲜、浓”品质特征的地理标志绿茶。茶叶的香气可能受到品种3、原料 等级4、产地5和生产工艺条件6-7等多方面的影响。在GB/T 237762018茶叶感官审评方法中，香气对茶叶感官品质的贡献率达25%35%。而该方法对评审人的经验有较高要求，且容易受主观因素的影响8，导致茶叶同等级间质量差别较大，市场质量参差不齐，严重影响了茶叶生产和消费9。指纹图谱指在固定的实验条件下将待测物经适当处理后得到能标识其化学特征的谱图10，其数据需结合化学计量学通过统计分析获得有效结论11，可以用于茶叶品牌12、产地13、等级等方面的判别。Li Zhanbin等14采用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（headspace solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）联用方法建立了贵州绿茶香气成分的指纹图谱。张玲玲等15建立不同品种茶叶的液相指纹图谱，为其质量控制和科学应用提供参考依据。王旭16采用主成分分析（principal component analysis，PCA）法构建不同品质铁观音液相指纹图谱能够很好地鉴别优良两级品质的铁观音。徐淑娟17将提取出的15 个共有物质峰作为鉴别铁观音来源的必要条件。此前利用香气指纹图谱对黄金茶进行等级判别的研究较少，因此本实验采用HS-SPME-GC-MS技术对湘西黄金茶香气组分进行高效提取和分离检测，结合自动质谱解卷积鉴定系统（automated mass-spectral deconvolution and identification system，AMDIS）解析共流出组分，利用NIST数据库和保留指数（retention index，RI）定性，建立黄金茶一级和二级指纹图谱，利用化学计量学方法对数据进行降维处理，筛选差异香气组分，并建立等级判别函数，为湘西黄金茶的分级提供客观数据支撑和辅助手段。1 材料与方法1.1 材料与试剂黄金茶一级样13 个批次，分别标记为F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7、F8、F9、F10、F11、F12、F13；黄金茶二级样10 个批次，分别标记为S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10。由湖南省农业科学院茶叶研究所和湖南省茶业集团股份有限公司提供。所有样品经粉碎后过40 目筛，装入铝箔袋中密封保存。C7C40正构烷烃标准品购自美国Supelco公司，正己烷稀释，配制成10 mg/L溶液；癸酸乙酯标准品购自北京百灵威科技有限公司，乙醇溶解，配制成10 mg/L溶液。1.2 仪器与设备7890B-5977A GC-MS联用仪 美国Agilent公司；手动固相微萃取进样器、65 m CAR/PDMS萃取纤维 美国Supelco公司；DF-101S集热式恒温加热磁力搅拌器 巩义市予华仪器有限责任公司。1.3 方法1.3.1 顶空固相微萃取条件准确称取茶叶样品0.5 g于20 mL顶空瓶内，依次加入一颗磁转子和100 蒸馏水10 mL，迅速盖紧顶空瓶盖。准确量取20 L癸酸乙酯内标溶液注入瓶内。将顶空瓶置于60 磁力搅拌水浴锅中，调节转速20 r/min，平衡10 min。将250 老化30 min的手动固相微萃取进样器固定在顶空瓶上方，插入顶空瓶内，推出萃取头并开始计时，顶空吸附50 min。收回萃取头，将固相微萃取进样器立即插入气相色谱仪进样口，在240 解吸附5 min，点击开始运行收集数据。1.3.2 色谱条件进样口温度240，进样模式为不分流进样，分流出口5 min打开；色谱柱为HP-5ms毛细管柱（30 m0.25 mm，0.25 m），载气为高纯氦气（99.999%），柱流量1.5 mL/min；升温程序：初始温度50，保持5 min，以3/min上升至170，再以5/min 上升至220。1.3.3 质谱条件电子电离源；离子源温度230；四极杆温度150；离子化电压70 eV；质谱扫描范围m/z 35500；传输线温度280。1.3.4 香气成分的定性用AMDIS对色谱图进行自动解卷积，得到的峰质谱图与NIST 17数据库进行比较，匹配因子设置为80；在相同实验条件下测得正构烷烃标准品的保留时间，以此计算各色谱峰的RI，并与NIST 17 RI库进行比较，个别与文安全检测 食品科学 2023,Vol.44,No.04 323献值比较，确定各个色谱峰对应的化合物。RI计算公式如下：RIunknown=100n+100RTunknown-RTnRTn+1