《LWT》:How Do Green-Leaf and Yellow-Leaf Tea Cultivars Influence Oolong Tea Flavor? Insights from Metabolomic Analysis with Two Fujian Traditional Processing Technologies
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本研究针对乌龙茶风味形成中品种基因型与加工工艺互作机制不明确的问题,通过代谢组学技术系统解析了黄绿叶品种(金观音)与绿叶品种(茗科1号)在闽南、闽北两种传统工艺下的风味代谢规律。研究发现加工阶段(贡献方差27.43%)和品种(29.52%)是代谢变异主因,酶促氧化与热反应协同调控香气前体转化,金观音适配闽北工艺呈现甜醇花果香,茗科1号更适闽南工艺凸显清雅花香。研究为定向优化乌龙茶品质调控提供了代谢基础。
乌龙茶作为半发酵茶的代表,以其独特的花果香、醇厚滋味和持久回甘深受消费者喜爱。其风味形成不仅取决于茶树品种的遗传背景,更与加工工艺中酶促氧化和非酶热反应的精细调控密切相关。福建作为乌龙茶两大传统工艺——闽南工艺(以安溪铁观音为代表)和闽北工艺(以武夷岩茶为特色)的发源地,虽共享萎凋、做青、杀青、揉捻和干燥等基本工序,但在具体参数调控上存在显著差异,导致成品茶在香气类型、汤色和叶底形态上各具特色。然而,当前研究对品种特性与工艺适配性的代谢机制认知不足,尤其缺乏对特殊叶色品种(如黄化品种)在乌龙茶加工中代谢响应规律的系统解析。
为破解这一难题,福建省农业科学院茶叶研究所的研究团队在《LWT》发表最新研究,以绿叶品种茗科1号和黄叶品种金观音为材料,分别采用闽南、闽北传统工艺加工乌龙茶,结合感官评价、靶向GC-MS和非靶向LC-MS代谢组学技术,从4578种代谢物中揭示了品种与工艺互作塑造风味的代谢基础。研究发现,萎凋和做青阶段通过酶促氧化降解脂质和氨基酸生成香气前体,后续杀青和干燥则通过非酶热反应将其转化为复杂香气化合物。茗科1号与闽南工艺组合突出清雅花香和明亮汤色,而金观音与闽北工艺组合呈现甜醇花果香与坚果香,汤色偏红。品种主要影响苦味特征,工艺则调控花香、果香、坚果香、甜味和异杂味等维度。
研究采用的关键技术包括:基于SPME-GC-MS/MS的挥发性代谢物广泛靶向分析、UHPLC-Q-Exactive-MS非靶向代谢物检测、感官评价标准化流程(GB/T 14487-2017和GB/T 23776-2018)、多变量统计(PCA、ASCA+)以及化学相似性富集分析(ChemRICH)。样本来源于福建省农业科学院茶叶研究所试验茶园春季头轮新梢。
3.1 成品茶感官品质评价
通过专业审评发现,闽南工艺制得的乌龙茶叶形紧结、汤色黄绿明亮,闽北工艺则叶形松散、汤色绿黄至橙黄且红边明显。金观音经闽北工艺呈现更丰富的甜花香和坚果香,而茗科1号在闽南工艺下花香纯正、滋味醇和。表明工艺参数(如萎凋失水率、做青次数)通过调控氧化强度显著影响感官属性。
3.2 品种、工艺与加工阶段的全局代谢变异
PCA分析显示,挥发性代谢物(主要为萜类、酯类、酮类)在加工过程中变异最大,非挥发性代谢物(黄酮、脂质、氨基酸等)在做青阶段发生显著转化。挥发物主导了品种和工艺的特异性风味特征。
3.3 代谢变异的贡献度解析
ASCA+分析表明,品种(29.52%)和加工阶段(27.43%)是代谢变异主要来源,工艺方法仅贡献3.19%。鲜叶阶段品种解释66.66%方差,成品茶阶段工艺作用增强(19.63%),说明加工累积效应放大品种差异性响应。
3.4 品种、工艺与阶段的差异代谢物调控网络
黄叶品种金观音在脂肪酸、萜类、类胡萝卜素代谢上显著重构,绿叶品种茗科1号富集吡咯、吡嗪类物质。闽北工艺促进含氮挥发物积累增强坚果香,闽南工艺则保留单萜等清新花香成分。ChemRICH富集分析揭示加工存在两阶段代谢接力:做青阶段以酶促氧化为主,后期以热反应为主导。
3.5 差异代谢物与风味属性的关联
FlavorMiner注释发现,金观音中香叶基丙酮(geranylacetone)、橄榄苦苷(oleuropein)等贡献甜花香与苦味,茗科1号的茶吡咯(tea pyrrole)和氨基吡嗪(aminopyrazine)赋予坚果香。雷达图显示品种主导苦味代谢物分布,工艺调控花香、果香、甜味代谢物丰度,二者互作共同精细调控风味轮廓。
该研究首次从代谢层面系统阐明了黄绿叶品种与福建传统工艺对乌龙茶风味的协同调控机制,证实品种遗传背景决定代谢基线,而工艺参数通过阶段特异性生化反应重塑风味轨迹。研究为定向育种和工艺优化提供了理论依据,例如黄叶品种适配重发酵的闽北工艺以增强甜醇感,绿叶品种宜采用轻发酵的闽南工艺保留清新花香。未来可结合分子感官组学技术,进一步解析关键风味化合物的呈味机制与相互作用网络,推动乌龙茶品质调控向精准化、标准化方向发展。