关于固态发酵对福建砖茶沙棘叶茶风味的影响的深入研究：采用电子鼻、HS-SPME-GC-MS和GC-IMS联用技术的综合分析

《Food Chemistry》：Insights into the effect of solid-state fermentation on the flavor profile of Fuzhuan brick sea buckthorn leaf tea: A combined analysis by using electronic nose, HS-SPME-GC-MS, and GC-IMS

海柳叶砖茶制备工艺及风味关键成分研究。采用Fuzhuan砖茶传统发酵工艺处理海柳叶绿茶，通过HS-SPME-GC-MS和HS-GC-IMS鉴定出105和58种挥发性化合物，结合感官评价和随机森林模型筛选出α-terpineol、linalool等5种关键风味物质，有效改善原绿茶青草味，赋予花果、真菌等复合香气，并产生益生菌代谢产物，为海柳叶资源高值化利用提供理论依据。

　　

郭千坤|孙天津|王玉璐|谢志勇|范霞|张浩宇|王志鹏|曾晓雄

中国江苏省南京市南京农业大学食品科学与技术学院，邮编210095

摘要

沙棘叶茶是一种由沙棘（Hippophae rhamnoides L.）的叶子制成的草药饮料。然而，传统的沙棘叶绿茶存在明显的草腥味等缺点。因此，在本研究中，采用了福建砖茶的加工技术来生产福建砖沙棘叶茶，旨在改善其风味。通过HS-SPME-GC-MS和GC-IMS技术，分别检测出福建砖沙棘叶茶中含有105种和58种挥发性化合物，这些化合物主要为醇类、醛类、酯类和酮类。通过香气活性值和随机森林分类模型的分析，确定α-萜品醇、芳樟醇、橙花醇、反-2-壬烯醛和水杨酸甲酯是福建砖沙棘叶茶的关键风味成分。这些化合物赋予了该茶花香、真菌香、木质香和薄荷香等复杂风味。

引言

茶是一种广泛流行的饮品，由茶树（Camellia sinensis L.）的叶子和芽通过特殊加工工艺制成（Bag, Mondal, Majumder, & Banik, 2022）。作为全球三大非酒精饮料之一，茶因其美味和丰富的生物活性成分而逐渐成为功能性饮料市场的领导者（Xu et al., 2025）。根据加工程度的不同，茶可分为绿茶、白茶、黄茶、乌龙茶和黑茶（Liang et al., 2021）。其中，黑茶是唯一一种通过微生物发酵制成的茶叶。在乌龙茶（半发酵）和黑茶（全发酵）等发酵茶中，发酵主要依赖于茶叶内的内源性酶（如过氧化物酶和多酚氧化酶）；而黑茶的发酵则主要依靠微生物分泌的酶（Pan, Le, He, Yang, & Ling, 2023; Zhang et al., 2025）。福建砖茶（FBT）是一种独特的黑茶类型，主要产自中国的湖南、四川、陕西和浙江等地，其中湖南的益阳FBT和陕西的泾阳FBT尤为著名（Zheng, Wan, & Bao, 2015）。其独特的加工工艺，尤其是通过微生物发酵培养Aspergillus cristatus菌以形成金黄色外壳（称为“金花”），对塑造其风味和健康功效至关重要。

沙棘（Hippophae rhamnoides L.）是一种属于Elaeagnaceae科的多年生落叶灌木，分布于中国、印度和蒙古等多个国家（Mei, Ma, Fu, & Cao, 2023）。大量研究表明，沙棘的果实、叶子和树皮富含黄酮类、抗坏血酸和多糖等生物活性物质，具有重要的营养和健康价值（Yu et al., 2024; Zhu et al., 2025）。尽管沙棘叶也含有多种生物活性成分和药理作用，但相关研究主要集中在果实上。目前，由于对沙棘叶的研究和开发不足，大多数沙棘叶在果实收获后被作为废弃物丢弃，导致这一宝贵植物资源未被充分利用。事实上，中国拥有世界上最丰富的沙棘种质资源，人工种植面积达210万公顷（Mei et al., 2023），完全有条件将其应用于实际生产。目前市场上主要销售的是沙棘叶茶，近年来由于其显著的保健效果而受到越来越多关注（Chen et al., 2024b; He et al., 2023; Ma et al., 2019; Wang et al., 2022; Zhu et al., 2025）。因此，研究沙棘叶茶的植物化学成分、风味、品质和生物活性对于推动茶产品的全面发展具有重要意义。为了解决传统沙棘叶绿茶存在的草腥味重、风味强度低和香气不足等问题，本研究采用了福建砖茶的加工技术来生产福建砖沙棘叶茶，以期提升其风味。与传统黄茶、黑茶和乌龙茶的发酵工艺相比，福建砖茶工艺能更显著地提升沙棘叶茶的风味，赋予其独特的真菌香气，并通过“金花”的形成带来额外的益生菌益处。本研究首次探讨了福建砖茶加工对风味形成的影响。首先使用电子鼻（E-nose）评估了茶叶的整体风味，随后通过顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱（HS-SPME-GC-MS）和顶空气相色谱-离子迁移谱（HS-GC-IMS）技术鉴定出茶叶中的挥发性有机化合物（VOCs），并通过香气活性值和随机森林模型筛选出关键风味成分。这是首次将传统福建砖茶发酵技术应用于沙棘叶茶加工，并对福建砖沙棘叶茶进行了全面的系统风味评价，创新性地关联了其中的黄酮类化合物与其他挥发性物质，解决了其风味单一的问题，为沙棘资源的综合利用奠定了科学基础。

试剂与样品

没食子酸（GA）和芦丁购自上海玉源生物科技有限公司（中国上海）。高效液相色谱（HPLC）级乙腈和甲醇购自南京首德科技有限公司（中国南京）。癸酸乙酯和4-甲基-2-戊醇购自上海阿拉丁试剂有限公司（中国上海）。C7-C40正烷烃购自Sigma-Aldrich（上海）贸易有限公司（中国上海），C4-C9正酮类化合物也来自同公司。

非挥发性成分的变化

如图1所示，在福建砖沙棘叶茶的加工过程中，总多酚、总黄酮和总碳水化合物的含量发生了显著变化。在发酵过程中，福建砖茶特有的“金花”真菌在茶叶中大量繁殖。发酵第九天时，肉眼可见金黄色孢子开始出现，并随着发酵的进行逐渐在茶叶表面变得更加明显（图S1）。

结论

研究发现，当沙棘叶绿茶经过福建砖茶工艺发酵后，“金花”逐渐在茶叶中形成，茶液颜色从黄绿色变为红棕色。E-nose中的各个传感器的响应值均有所增加，表明不同发酵时间的茶叶之间存在显著差异。通过HS-SPME-GC-MS和HS-GC-IMS技术鉴定出105种和58种挥发性化合物。

作者贡献声明

郭千坤：撰写初稿、验证方法、实验设计、数据分析、正式分析。孙天津：方法设计、实验设计。王玉璐：实验设计。谢志勇：实验设计。范霞：实验设计。张浩宇：实验设计。王志鹏：实验设计。曾晓雄：撰写、审稿与编辑、资源协调、项目管理、方法设计、实验设计、概念构思。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

本研究得到了江苏省高等教育机构重点学术发展计划和江苏省关键技术研发计划（BE2020341）的资助。