龙井茶在烘焙过程中的变化：对烘焙后香气特征的感官、化学及分子层面的探究

《Food Research International》：Roasting-induced transformations in Longjing tea: Sensory, chemical, and molecular insights into roasted aroma profiles

龙井茶烘烤工艺通过HS-SPME-GC-MS/MS分析发现，延长烘烤时间和提高温度会增强“烤香”和“焦味”，但导致鲜味和甜味降低，这与吡嗪类化合物及含硫挥发性有机物的积累及儿茶素异构化相关。分子对接表明这些化合物通过疏水、氢键和π-π堆积与OR1A1和OR1D2嗅觉受体稳定结合，揭示了烤香形成的分子机制。

　　

陈一琴|刘新宇|朱婉|王梓|吴佳欣|倪子欣|潘红静|李丹秋|王月飞|周继红

浙江大学茶叶研究所，中国杭州310058

摘要

烘焙是龙井茶加工中的关键步骤，它决定了茶叶的感官品质，然而其独特烘焙香气的分子基础仍尚未得到充分研究。在这项研究中，我们系统地探讨了烘焙时间（10–30分钟）和温度（210–230摄氏度）对龙井茶感官特性、生化成分以及挥发性有机化合物（VOCs）的影响，并通过分子对接技术阐明了香气的感知机制。感官评估显示，随着烘焙程度的增加，“烘焙”和“烧焦”香气增强，同时涩味和苦味也有所增加。这些感官变化与鲜味相关游离氨基酸和可溶性糖的显著降解以及儿茶素的氧化和异构化有关。利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱（HS-SPME-GC–MS/MS）技术，我们检测到了1286种VOCs。特别是吡嗪类杂环化合物的含量显著增加，并与烘焙香气密切相关。相对气味活性值（ROAV）分析确定了27种关键香气活性化合物，包括2-乙基-3,5-二甲基吡嗪、2,3-二乙基-5-甲基吡嗪、2,3,5-三甲基-6-乙基吡嗪、2-甲氧基-3,5-二甲基吡嗪和2,6-二乙基吡嗪。分子对接模拟进一步表明，吡嗪类化合物主要通过疏水作用、氢键作用和π–π堆叠相互作用稳定地结合到嗅觉受体OR1A1和OR1D2上。这些发现揭示了龙井茶烘焙香气的分子基础，并为优化烘焙工艺提供了科学依据。

引言

烘焙茶因其独特的温暖、坚果味和焦糖般的感官特性而受到全球消费者的青睐。例如，日本的红茶“Hojicha”通过高温烘焙绿茶叶片来形成其独特的烘焙香气和降低涩味（Sasaki等人，2020年）。同样，乌龙茶“武夷岩茶”因其传统的重炭烘焙而具有著名的“岩韵”和深焦糖香气（Guo等人，2021年；Zhan等人，2023年）。在中国绿茶中，龙井茶以其特有的“栗子味”烘焙香气而著称，这种香气是在严格的炒制过程中形成的，该过程促进了吡嗪和吡咯的积累（Y.-M. Zhu等人，2021年）。与以草本和花香为主的新鲜绿茶相比，这些烘焙茶经过特定的热处理后具有更稳定的香气和更柔和的口感（Wang, Fu等人，2022年）。因此，在不断扩大的新型中国茶饮料市场中，它们备受重视，其浓郁的感官特性使其成为与新鲜乳制品和水果成分混合的理想选择。

烘焙是塑造烘焙和醇厚感官特性的关键因素，温度和时间是控制风味形成的核心参数。这一热驱动过程引发了一系列Maillard反应、Strecker反应和脂质氧化反应，显著改变了茶叶的化学和感官性质（Wang, Chen等人，2024年）。先前的研究表明，烘焙条件严格决定了挥发性成分的组成：适度加热能增强甜味和花香特性，而较高温度或较长的烘焙时间则有利于含氮杂环化合物（如吡嗪和吡咯）的积累，这些化合物赋予了茶叶理想的烘焙香气和坚果味（Fu等人，2020年；Sasaki等人，2020年；Wang, Fu等人，2022年）。同时，烘焙引起的非挥发性化合物的变化（如儿茶素的异构化和氨基酸的降解）有效降低了苦味和涩味，进一步协调了整体口感（Sasaki等人，2020年；Zhang等人，2024年）。研究表明，烘焙后的处理可以通过提高醛类（如己醛、壬醛）和Maillard衍生的挥发性物质来恢复储存茶叶的新鲜度和香气持久性（P.-P. Liu等人，2023年）。

尽管吡嗪和吡咯主导的烘焙香气的化学基础已被广泛研究（J.-Q. Wang等人，2022年；Zhang等人，2023年），但其感官感知的分子机制仍不甚明了。香气的感知不仅受VOCs浓度的影响，还受它们与人类嗅觉受体（ORs）选择性相互作用的影响（Li, Shi等人，2025年）。这些属于G蛋白偶联受体（GPCR）超家族的受体表达在嗅觉感觉神经元的膜上，在检测和区分空气中的气味分子中起着关键作用（Gu等人，2025年）。尽管已鉴定出许多对绿茶烘焙香气有贡献的挥发性物质（J.-Q. Wang等人，2025年；Zhang等人，2023年；Y.-M. Zhu等人，2021年），但尚不清楚哪些特定受体识别这些“烘焙”分子以及它们在原子层面的相互作用机制。这一知识空白限制了通过合理工艺设计精确调节香气质量的能力。

为了弥合挥发性化学与嗅觉感知之间的差距，分子对接技术成为一种强大的计算工具（Li, Han等人，2025年）。通过模拟配体-受体相互作用，该技术提供了对感官识别的机制性见解。最近的应用成功阐明了梅潭翠雅绿茶的栗子香气（J. Zhu等人，2024年）、普洱茶的陈年香气（Ma等人，2025年）、茉莉茶的花香（Chen等人，2025年）以及白茶的可可香气（Zheng等人，2025年）的分子基础。基于这些进展，为了全面表征烘焙茶的挥发性成分，我们采用了HS-SPME-GC–MS/MS技术，因为它在复杂基质中检测微量香气化合物方面具有出色的选择性和灵敏度（Xu等人，2016年）。通过将这种仪器分析与感官评估和分子对接相结合，本研究旨在系统地解析龙井茶烘焙香气的化学基础。我们建立了具有明确烘焙时间（10–30分钟）和温度（210–230摄氏度）的受控烘焙模型，以系统地表征感官特性的变化和关键香气活性化合物，并同时阐明代表性烘焙挥发性物质与嗅觉受体之间的分子相互作用机制。这些综合分析为精确调节烘焙参数提供了机制基础，并为绿茶加工中香气质量的优化提供了理论框架。

茶样

茶样由浙江骆驼九宇有机食品有限公司于2024年10月提供，并按照浙江省龙井茶加工地方标准（DB33/T 239–2023）进行加工。标准流程包括鲜叶摊开（含水量70±2%）、压紧固定（250–270摄氏度）、空气冷却、二次烘焙、压紧整形和最终烘焙（150–170摄氏度）。在本研究中，通过改变特定参数来创建实验组。

不同烘焙条件下龙井茶的感官评估

如图1所示，龙井茶的香气和口感特性受到烘焙时间和温度的显著影响。对照样品（LJ）具有微弱的气味和略微柔和的香气，口感被描述为醇厚且略带涩味。随着烘焙时间从20分钟延长到30分钟，香气逐渐从微弱变为烘焙味并带有烧焦味，而口感则从浓郁醇厚变为非常浓郁、辛辣。

结论

本研究表明，增加烘焙强度是龙井茶形成独特“烘焙”和“烧焦”香气的主要因素，这会导致鲜味和甜味的减弱，因为Maillard反应前体（氨基酸和糖类）的消耗以及儿茶素的异构化。特别是吡嗪类杂环化合物和含硫挥发性物质被认为是这种烘焙特性的核心贡献者。

作者贡献声明

陈一琴：撰写初稿、数据可视化、软件使用、实验设计、数据分析、概念化。刘新宇：数据可视化、软件使用、数据分析。朱婉：数据可视化、软件使用、数据分析。王梓：方法学设计、实验研究。吴佳欣：方法学设计、实验研究。倪子欣：实验研究。潘红静：实验研究。李丹秋：实验研究。王月飞：项目监督、资源协调、项目管理。周继红：

资金来源

本研究得到了浙江省自然科学基金（项目编号QN26C200041）、云南省乡村振兴综合茶文化、产业与技术创新团队（2024CX13）、浙江大学龙泉创新中心的科技计划项目以及浙江省农业重大技术协作推广项目的支持。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们衷心感谢浙江骆驼九宇有限公司提供实验设施和茶样。同时感谢郭浩伟在感官评估方面的支持。