白茶诚异品，气质玉玲珑 | 白茶香气品质分析
白茶属微发酵茶，是我国 6 大茶类之一，具有香气清鲜、滋味鲜爽、汤色明亮等品质特点。随着白茶陈化时间的延长，其内含成分会发生变化，品质能得到提升。而香气品质，就是新鲜白茶和陈化白茶明显的区别之一，新鲜白茶以清鲜毫香为主，而陈年白茶则以陈香为主，并伴随枣香、木香、梅子香等香气[1]。然而，白茶在自然条件下转化较慢，陈年白茶的品质风格难以在短时间内形成，因此需要人工快速陈化白茶技术，使其能在相对较短的时间内达到陈年白茶品质[2]。
那么问题来了：
1
快速陈化白茶与自然陈化白茶和新鲜白茶香气成分有什么差异？
2
快速陈化技术对白茶香气品质有什么影响？
带着问题，让我们走进科学，使用3 大工具：
1
安捷伦智能 spme arrow ；
2
气相色谱/三重四极杆质谱 (gc-ms/ms)；
3
agilent mass profiler professional (mpp)质谱统计学软件。
结合感官评价的方法判定不同白茶香气类型，研究快速陈化技术给白茶带来的品质提升。
特征香气化合物的鉴定
agilent gc-ms/ms 具备同步 dmrm 和扫描模式，可实现茶叶香气非靶向筛查和靶向准确定量同步。对 gc-ms/ms 采集到的数据，使用 mpp 软件进行过滤，在四组茶叶样品中筛选出 164 种差异化合物，然后通过 nist 谱库匹配和保留指数比较对其进行鉴定。在 4 组茶叶样品中初步鉴定出 40 种特征化合物（如表 1 所列），其中包括 5 种醇、7 种醛、10 种酮、8 种酯、3 种杂环化合物和 7 种烷烃。另外，采用标准品对其中 16 种化合物进行进一步鉴定。
表 1. 在四组白茶中鉴定出的特征性香气化合物
ari-nist 库：化合物在 nist 库中的保留指数。
bri-标样：使用正构烷烃计算标准品的保留指数。
c鉴定依据：ms：与 nist 库进行比对；ri：保留指数与文献值一致；std：经过标准品验证。
采用表 1 的化合物绘制维恩图，以考察四组白茶样品中的香气化合物分布，结果如图 1 所示。从图中可以看出，在所有四组白茶中检测到 5 种共有的香气化合物，在对照白茶、快速陈化白茶和自然陈化白茶中分别鉴定出 5 种、5 种和 4 种差异香气化合物。这一结果表明，4 组白茶的香气成分构成存在显著差异。
图 1. 四组白茶中 40 种不同香气成分的维恩图
感官分析
感官分析的结果以雷达图显示，以说明每种茶叶样品的主要香气属性。结果如图 2 所示，从图中可以看出，4 组茶叶的香气属性之间存在显著差异。新鲜白茶和对照白茶主要为清香和青草香，快速陈化白茶主要为甜香和药草香，而自然陈化白茶主要是药草香。表明青草香和清香确实会随着陈化时间的延长而减弱，取而代之的是甜香和药草香。快速陈化白茶的香气属性处于对照白茶和自然陈化白茶之间，说明快速陈化技术在诱导香气转化方面是成功的。
图 2. 四组白茶冲泡香气属性的雷达图
四组茶叶的主成分分析
主成分分析是一种常用的无监督统计方法，用于降低大数据集的维数，从而揭示样品间的差异。对表 1 中的化合物进行主成分分析，结果如图 3 所示。前三种主成分（pc1、pc2 和 pc3）的贡献率为 97.96%，四组茶叶得到清晰区分。基于 pc2 和 pc3 的快速陈化白茶和对照白茶的区别表明，快速陈化对白茶香气成分具有显著影响。
图 3. 四组白茶的主成分分析图
四组茶叶的层次聚类分析
层次聚类分析用于揭示数据集中的子群，能够将具有相似丰度特征的观察结果合并成聚类。本研究采用层次聚类分析来考察四组样品中香气化合物丰度的差异。使用与主成分分析相同的数据创建层次聚类分析结果的树状图，结果见图 4。四组白茶分为两组，第一组为新鲜白茶、对照白茶和快速陈化白茶，第二组则是自然陈化白茶。其中，第一组被进一步细分为两组，将新鲜白茶和对照白茶与快速陈化白茶分开。由此证明，快速陈化白茶工艺能够影响香气成分。白茶样品在主成分分析中分离清晰，并且与层次聚类分析的聚类结果一致，表明gc-ms 与化学计量学分析相结合，是一种有效、准确地鉴别不同陈化白茶香气成分的方法。
图 4. 四组白茶挥发物层次聚类分析图
小结
仪器分析和感官分析结果表明，四组白茶的香气成分和香气特征存在显著差异，从中鉴定出 40 种差异性特征香气化合物。其中，快速陈化白茶的香气成分和香气特征与对照白茶存在较大差异，说明快速陈化能在一定程度上加快白茶香气物质的转化，在短时间内改善白茶香气品质。
茶叶香气分析小 tips
1
茶叶香气化合物分析应用广泛的前处理方法——固相微萃取技术 spme
安捷伦智能 spme arrow 模块具备独特的智能芯片，包含特定 arrow 的参数、范围和使用历史记录，并且具备以下优点：
实现 spme 富集的高通量和自动化，提升工作效率；
灵敏度可达传统 spme 纤维头的 10 倍，满足超痕量分析；
可对每个独特
的 spme arrow 进行关键参数追踪，实现智能化操作。
2
香气特征化合物高效的采集模式——agilent 同步 dmrm 和扫描模式
同步 dmrm 和扫描模式，在非靶向筛查同时对数百种分析物进行可靠定量。dmrm 展现出色的靶向筛查灵敏度和优异的线性。而同步采集全扫描数据，不丢失非靶化合物信息，即使在复杂基质中也能实现可靠的回顾性分析，无需重新进样。
3
跨质谱平台最顺畅的信息整合分析工具——agilent mpp 软件
mpp 软件是一个化学计量学平台，用于发掘质谱数据的复杂信息内容，其可用于任何基于质谱的差异分析中，以确定两个或更多个样品组和变量之间的关系。它提供了用于 gc/ms、lc/ms、ce/ms 和 icp-ms 数据的先进的统计分析和可视化工具。
在一个项目中，对来自一个或多个质谱分析平台的两个或更多样品组进行差异分析
提供了全面的统计工具，包括 anova、pca、火山图、层次树、soms 和多种不同的分类预测方法
可以使用 lc/ms 个人化合物数据库（metlin、农药和法医学等）和 gc/ms 数据库（nist 和 agilent fiehn 代谢组学）实现集成式化合物鉴定和标注
可以使用 lc/ms 个人化合物数据库（metlin、农药和法医学等）和 gc/ms 数据库（nist 和 agilent fiehn 代谢组学）实现集成式化合物鉴定和标注
mpp 15.0 与 genespring gx 结合，可以在一个项目中将质谱（代谢组学、蛋白质组学）与基因组学数据（微阵列芯片和 ngs）之间的通路相关联，实现真正的整合生物学研究
参考文献：
[1]刘琳燕, 周子维, 邓慧莉, 等. 不同年份白茶的香气成分. 福建农林大学学报(自然科学版), 2015, 44(1): 27-33.
[2]祁丹丹, 陈维, 苗爱清, 王雯雯, 庞式, 马成英. 气相色谱-串联质谱结合化学计量学分析快速陈化对白茶香气的影响[j]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2018, 44(6): 704-710
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1
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2
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1
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2
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3
agilent mass profiler professional (mpp)质谱统计学软件。
结合感官评价的方法判定不同白茶香气类型，研究快速陈化技术给白茶带来的品质提升。
特征香气化合物的鉴定
agilent gc-ms/ms 具备同步 dmrm 和扫描模式，可实现茶叶香气非靶向筛查和靶向准确定量同步。对 gc-ms/ms 采集到的数据，使用 mpp 软件进行过滤，在四组茶叶样品中筛选出 164 种差异化合物，然后通过 nist 谱库匹配和保留指数比较对其进行鉴定。在 4 组茶叶样品中初步鉴定出 40 种特征化合物（如表 1 所列），其中包括 5 种醇、7 种醛、10 种酮、8 种酯、3 种杂环化合物和 7 种烷烃。另外，采用标准品对其中 16 种化合物进行进一步鉴定。
表 1. 在四组白茶中鉴定出的特征性香气化合物
ari-nist 库：化合物在 nist 库中的保留指数。
bri-标样：使用正构烷烃计算标准品的保留指数。
c鉴定依据：ms：与 nist 库进行比对；ri：保留指数与文献值一致；std：经过标准品验证。
采用表 1 的化合物绘制维恩图，以考察四组白茶样品中的香气化合物分布，结果如图 1 所示。从图中可以看出，在所有四组白茶中检测到 5 种共有的香气化合物，在对照白茶、快速陈化白茶和自然陈化白茶中分别鉴定出 5 种、5 种和 4 种差异香气化合物。这一结果表明，4 组白茶的香气成分构成存在显著差异。
图 1. 四组白茶中 40 种不同香气成分的维恩图
感官分析
感官分析的结果以雷达图显示，以说明每种茶叶样品的主要香气属性。结果如图 2 所示，从图中可以看出，4 组茶叶的香气属性之间存在显著差异。新鲜白茶和对照白茶主要为清香和青草香，快速陈化白茶主要为甜香和药草香，而自然陈化白茶主要是药草香。表明青草香和清香确实会随着陈化时间的延长而减弱，取而代之的是甜香和药草香。快速陈化白茶的香气属性处于对照白茶和自然陈化白茶之间，说明快速陈化技术在诱导香气转化方面是成功的。
图 2. 四组白茶冲泡香气属性的雷达图
四组茶叶的主成分分析
主成分分析是一种常用的无监督统计方法，用于降低大数据集的维数，从而揭示样品间的差异。对表 1 中的化合物进行主成分分析，结果如图 3 所示。前三种主成分（pc1、pc2 和 pc3）的贡献率为 97.96%，四组茶叶得到清晰区分。基于 pc2 和 pc3 的快速陈化白茶和对照白茶的区别表明，快速陈化对白茶香气成分具有显著影响。
图 3. 四组白茶的主成分分析图
四组茶叶的层次聚类分析
层次聚类分析用于揭示数据集中的子群，能够将具有相似丰度特征的观察结果合并成聚类。本研究采用层次聚类分析来考察四组样品中香气化合物丰度的差异。使用与主成分分析相同的数据创建层次聚类分析结果的树状图，结果见图 4。四组白茶分为两组，第一组为新鲜白茶、对照白茶和快速陈化白茶，第二组则是自然陈化白茶。其中，第一组被进一步细分为两组，将新鲜白茶和对照白茶与快速陈化白茶分开。由此证明，快速陈化白茶工艺能够影响香气成分。白茶样品在主成分分析中分离清晰，并且与层次聚类分析的聚类结果一致，表明gc-ms 与化学计量学分析相结合，是一种有效、准确地鉴别不同陈化白茶香气成分的方法。
图 4. 四组白茶挥发物层次聚类分析图
小结
仪器分析和感官分析结果表明，四组白茶的香气成分和香气特征存在显著差异，从中鉴定出 40 种差异性特征香气化合物。其中，快速陈化白茶的香气成分和香气特征与对照白茶存在较大差异，说明快速陈化能在一定程度上加快白茶香气物质的转化，在短时间内改善白茶香气品质。
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1
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3
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参考文献：
[1]刘琳燕, 周子维, 邓慧莉, 等. 不同年份白茶的香气成分. 福建农林大学学报(自然科学版), 2015, 44(1): 27-33.
[2]祁丹丹, 陈维, 苗爱清, 王雯雯, 庞式, 马成英. 气相色谱-串联质谱结合化学计量学分析快速陈化对白茶香气的影响[j]. 浙江大学学报(农业与生命科学版), 2018, 44(6): 704-710
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