铁观音（Camellia sinensis cv.Tieguanyin）是闽南乌龙的重要代表之一，原产地为福建省泉州市安溪县西坪镇，其香气幽雅馥郁，似兰花香，滋味醇厚甘爽，因此深受大众喜爱。茶叶香气是影响茶叶品质和经济价值的重要因素之一，香气物质在乌龙茶加工过程中形成，特别是在做青工序中，通过摇青和静置（或晾青）不断交替进行的方式产生花果香化合物，最终影响茶叶的品质。在做青过程中，制茶师傅通过感知在制叶气味变化判别调整做青工艺的进行，这种方法会存在一定主观性，不利于茶叶标准化生产。对此，若能掌握乌龙茶做青工艺节点挥发性成分的变化规律，探寻乌龙茶做青的香气指标方案，可以为后续智能化做青提供指导性意见。

福建农林大学园艺学院的毕婉君，魏子淳、孙云*等采用全自动热脱-气相色谱-质谱（ATD-GC-MS）检测技术在线捕集和检测铁观音做青过程中关键工艺节点的环境挥发性成分，开展ATD-GC-MS在茶叶加工过程环境挥发性成分上的应用，并采用偏最小二乘法判别分析（PLS-DA）和短时间序列表达挖掘器（STEM）分析其做青环境实时挥发性成分变化规律，有助于进一步探究乌龙茶做青过程中环境挥发性成分的实时动态变化规律，以期为建立智能化做青香气指标提供理论基础和科学依据。

基于ATD-GC-MS检测技术，对铁观音乌龙茶加工环境挥发性成分进行捕集和分析，得到各个样品的总离子流图（图2）。在铁观音加工环境中共鉴定出122 种挥发性化合物，如表2所示，在XY、WD、1Y、1L、2Y、2L、3Y、3L、4Y、4L过程中分别鉴定出的化合物个数为67、82、100、94、100、100、100、106、95、89 种，与其相对应的化合物总峰面积分别为3.30×10⁷、3.59×10⁷、2.19×10⁸、9.15×10⁷、1.64×10⁸、1.03×10⁸、1.17×10⁸、8.94×10⁷、8.85×10⁷、4.74×10⁷。鉴定出的化合物可分为8 类，包括醇类、酯类、烯烃类、烷烃类、醛类、芳香烃类、酮类和其他化合物。

对铁观音加工过程的环境挥发性成分进行峰面积和相对含量分析（图3），发现酯类物质在第1次摇青时峰面积达到最高（1.32×10⁸），随后呈现阶梯式下降的趋势，但仍然是铁观音做青过程中（1Y～4L）的主要挥发物（28.64%～64.90%），其中(Z)-乙酸4-己烯-1-酯、反-3-己烯基丁酯等含量较高；次之是醇类和烯烃类物质，占比在10.92%～19.49%之间，其中醇类物质主要包括叶醇（强烈嫩绿叶清香）、芳樟醇（百合花和玉兰花香）、1-戊烯-3-醇（果香）、仲丁醇（薄荷香）、2-庚醇（鲜柠檬和青草香）等，烯烃类物质主要有罗勒烯异构体混合物、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、α-法呢烯等，罗勒烯异构体混合物包括α、cis-β和trans-β型3 种，具有草香、花香并伴有橙花油气息、α-法呢烯呈花果香。另外，在做青过程中相对含量最低的是酮类和芳香烃类物质，占比仅有0.55%～2.12%，但其中一些香气成分（如3-羟基-2-丁酮（奶油香）、甲基庚烯酮（水果香））仍存在强烈而稳定的令人愉快的香气，对铁观音乌龙茶做青过程中香气的形成有一定影响。

综上所示，铁观音做青开始后环境总挥发性成分在第1次摇青时达到峰值随后下降，做青过程的主要挥发性成分为(Z)-乙酸-4-己烯-1-酯、反-3-己烯基丁酯、叶醇、罗勒烯异构体混合物，并且酯类是整个铁观音做青过程中主要的环境挥发性成分，但挥发性成分类别的比例和种类都随着做青过程的推进有所变化。

2 铁观音做青过程中环境挥发性成分的动态分析

为直观呈现铁观音做青过程中环境各挥发性成分的整体变化模式，参考陈林等采用STEM 1.3.12软件对萎凋（WD）以及每次做青后（1L、2L、3L、4L）的环境挥发性成分进行基于变量标准化预处理的趋势分析。结果表明，在预设的50 种模型轮廓中可将铁观音做青环境挥发性成分划分成19 种变化趋势，且在2 种趋势模型（Profile#18、Profile#39）中有显著性富集（图4），其中Profile#18包括33 种挥发性成分，其表现为阶梯式上升后略有下降的趋势；Profile#39包括23 种挥发性成分，其呈现持续上升趋势。进一步对Profile#39模型进行分析，发现随着做青过程的推进明显增加并带有特殊气味的物质有仲丁醇（强烈薄荷香）、乙酸乙酯（清灵、微带果香的酒香）、异戊醛（苹果香/桃子香）、异戊醇（苹果白兰地香气和辛辣味）、正己醇（淡青的嫩枝叶气息，微带酒香、果香和脂肪香）、2-庚醇（鲜柠檬香和青草、草药香）、己酸甲酯（菠萝香）、甲基庚烯酮（水果香和新鲜清香）、异丁酸辛酯（凉爽草本香）。此外，其他具有明显规律性变化的乙酸丁酯（浓烈水果香）、丙酸丁酯（苹果香）、双戊烯（好闻的柠檬香）、芳樟醇（甜嫩新鲜的花香，似铃兰香）、己酸异戊酯（呈苹果和菠萝香）、香叶醇（盛开的玫瑰香）、雪松醇（弱木香带些膏香）等醇类、酯类及烯烃类环境挥发性成分对建立铁观音做青挥发性成分指标的贡献也不可忽视。综上所述，铁观音乌龙茶在做青过程大部分挥发性成分呈现较为明显的规律性变化。

3 铁观音做青工艺节点环境挥发性成分的PLS-DA

对做青过程共有的环境挥发性成分的峰面积建立PLS-DA模型（图5），其模型评价参数见表3。通过整体的PLS-DA模型分析发现，摇青部分主要集中分布在Y轴上半部分，晾青部分主要集中分布在Y轴下半部分，每一次做青的摇青和晾青可以分开成独立的两部分。对PLS-DA模型进行200 次排列检验得到交叉验证模型，Q²回归直线与Y轴的截距均小于0，表明该PLS-DA判别模型不存在过度拟合现象，模型较为可靠。因此，PLS-DA模型可以有效区分每次做青的摇青和晾青两部分工艺节点，可用于后续特征挥发性成分的确定。进一步基于变异权重参数值（VIP）大于1的变量作为模型的重要代谢标志物，实验结果如表4所示，4 次做青模型的VIP值大于1的特征挥发性成分分别有16、11、10、13 种，共有特征性挥发性成分7 种，分别为(Z)-乙酸-4-己烯-1-酯、反-3-己烯基丁酯、罗勒烯异构体混合物、叶醇、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、3-己烯醛、异戊腈。这些挥发性成分是区分摇青和晾青工艺节点的关键标志物。

4 铁观音做青工艺节点环境特征挥发性成分的分析

图6结果显示，(Z)-乙酸-4-己烯-1-酯、叶醇、3-己烯醛表现为晾青后的峰面积丰度显著低于摇青后；反-3-己烯基丁酯、罗勒烯异构体混合物、异戊腈、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯表现为晾青后的峰面积丰度高于摇青后。另外，(Z)-乙酸4-己烯-1-酯、反-3-己烯基丁酯、叶醇含量都表现为随着做青推进逐渐减少的趋势；3-己烯醛、异戊腈、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、罗勒烯异构体混合物，呈现先增加后减少的趋势，并都在第2次摇青时达到最高值，值得注意的是，3-己烯醛在晾青后的含量接近消失。进一步分析发现每次做青中(Z)-乙酸-4-己烯-1-酯晾青后比摇青后减少50.55%～59.86%；叶醇晾青后比摇青后减少50.62%～55.81%；3-己烯醛晾青后比摇青后减少98.55%～99.09%；罗勒烯异构体混合物晾青后是摇青后的1.28～1.92 倍；(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯晾青后是摇青后的1.54～1.89 倍；反-3-己烯基丁酯晾青后是摇青后1.71～1.80 倍；异戊腈晾青后是摇青后的1.21～1.66 倍。综上，这7 种挥发性物质每一次做青的摇晾期间都呈现有规律的倍数变化，可以考虑通过检测环境中这些关键挥发性成分的变化倍数指导铁观音智能化做青。

讨论

铁观音做青过程中环境挥发性成分的变化

本研究中大部分挥发性物质在铁观音鲜叶第1次做青期间形成，但在第4次做青结束时消失或减少，推测由于在加工过程中，低沸点青草香的挥发性成分逐渐挥发消散，高沸点花果香的挥发性成分逐渐累积，所以环境中更容易检测到这些低沸点的香气组分，并且含量会随着做青过程的推进而减少，符合本实验呈现的结果。

本实验采用STEM 1.3.12软件对铁观音做青过程中环境挥发性成分进行趋势分析，发现随着做青过程的推进明显增加并带有特殊气味的物质有仲丁醇（强烈薄荷香）、乙酸乙酯（清灵、微带果香的酒香）、异戊醛（苹果香/桃子香）、异戊醇（苹果白兰地香气和辛辣味）、正己醇（淡青的嫩枝叶气息，微带酒香、果香和脂肪香）、2-庚醇（鲜柠檬香和青草、草药香）、己酸甲酯（菠萝香）、甲基庚烯酮（水果香和新鲜清香）、异丁酸辛酯（凉爽草本香），香气特征主要表现为丰富的果香和清新的草木香。本实验结果符合实际生产环境中，花果香随着做青过程推进逐渐显露的香气变化规律。

铁观音做青过程中环境特征挥发性成分

本实验筛选得到7 种区分铁观音摇青和晾青工艺节点的特征性成分：(Z)-乙酸4-己烯-1-酯、反-3-己烯基丁酯、叶醇、3-己烯醛、异戊腈、(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯、罗勒烯异构体混合物，其中，罗勒烯异构体混合物遇空气易聚合散发出草香、花香并伴有橙花油香气，叶醇带有有强烈新鲜青草香，3-己烯醛具有新鲜青香和水果香，异戊腈具有果香味，对判别做青关键工艺节点具有重要的贡献，并且这些物质都呈现有规律的倍数变化，因此通过在线检测做青环境中这些物质变化情况指导智能化做青具有一定可行性。本实验结果与前人研究不完全一致，推测由于鲜叶品种、加工方法和检测方法的不同导致，后续将进一步增加实验次数、验证实验等，提高实验结果的准确性和可靠性。本研究通过Tenax-TA吸附管直接检测做青环境中的挥发性成分，具有一定创新性，可为建立智能化做青香气指标方案提供参考依据，后续研究将对环境与在制叶片的挥发性成分进行差异分析，以揭示乌龙茶做青工艺挥发性成分的变化机理，推动乌龙茶产业的进一步发展。

结论

基于ATD-GC-MS技术在线检测铁观音做青过程中环境挥发性成分的实时动态变化。结果表明，共检测出挥发性成分122 种，其中酯类是做青环境中的主要挥发物；STEM聚类表明大多数环境挥发性成分呈现出较为明显的规律性变化，其中仲丁醇（强烈薄荷香）、乙酸乙酯（清灵、微带果香的酒香）、异戊醛（苹果香/桃子香）、异戊醇（苹果白兰地香气和辛辣味）、正己醇（淡青的嫩枝叶气息，微带酒香、果香和脂肪香）、2-庚醇（鲜柠檬香和青草、草药香）、己酸甲酯（菠萝香）、甲基庚烯酮（水果香和新鲜清香）、异丁酸辛酯（凉爽草本香）带有特殊香气并随着做青次数的增加而显著增加；并通过建立的PLS-DA模型，筛选出7 种共有特征挥发性物质（VIP＞1），发现这些特征性物质在每一次做青中晾青后比摇青后的含量呈现规律性减少的倍数变化，其中(Z)-乙酸-4-己烯-1-酯减少50.55%～59.86%；叶醇减少50.62%～55.81%；3-己烯醛减少98.55%～99.09%；罗勒烯异构体混合物增加到1.28～1.92 倍；(3E)-4,8-二甲基壬-1,3,7-三烯增加到1.54～1.89 倍；反-3-己烯基丁酯增加到1.71～1.80 倍；异戊腈晾增加到1.21～1.66 倍。筛选得到的7 种特征挥发性成分呈现有规律的倍数变化，可作为判断智能化做青的香气指标，为智能化做青提供参考依据。

本文《基于ATD-GC-MS技术检测铁观音做青过程环境挥发性成分的动态变化》来源于《食品科学》2023年44卷第8期201-211页，作者：毕婉君，魏子淳，郑玉成，邓慧莉，倪子鑫，林宏政，郝志龙，孙云。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20220511-144。