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电子鼻技术对普洱熟茶香气判别的研究
发布日期:2024-02-02
        普洱熟茶是以云南大叶茶的晒青毛茶为原料,在高温高湿环境中以及微生物的参与下,制成的具有独特风味品质特征的后发酵茶,茶叶香气是决定茶叶品质最重要的因素之一,而“陈香”是普洱熟茶香气品质最主要的特征,也是决定其销售价格的一 个最重要因子。
        本文选取同普洱熟茶标准样为研究材料,利用电子鼻对干茶、茶汤和叶底香气进行 分析和识别,以期为普洱熟茶香气的品质判别和年份鉴定确立实用的分析方法,同时验证电子鼻技术在普洱熟茶领域的可行性。
        试验方法
        干茶香气分析样的制备
        将待测样普洱熟茶(饼茶)打散,各取3g打散后的茶叶置于250mL三角瓶中,迅速盖上保鲜膜,密封常温静置45min,使三角瓶的气体达到平衡后进行检测。
        茶汤的制备
        取打散后熟茶茶样各 3g 于 250mL 三角瓶中,加入150mL的沸水,迅速盖上保鲜膜 密封,静置冷却至 45℃,摇匀后进行检测。
        叶底的制备
        取打散后熟茶茶样各 3g于 250mL三角瓶中,加入150mL 的沸水,迅速盖上保鲜膜密封,静置冷却至 45℃后滤出茶汤,检测叶底的香气。
        为减少误差,每份茶样的干茶 、茶汤及叶底均制备3个平行样进行检测。
       结果与分析
       电子鼻 10个传感器对不同年份普洱熟茶电导率 G/GO值的变化
       表 2至表 4为 10 个不同年份普洱熟茶的干茶、茶汤和叶底的具体的电导率 G/GO值。从表 2可知,对干茶香气 G/GO值最大的传感器是 w1w 和 W1S,其次是 w2w 和 W2S,其他 6个传感器的 G/GO值较低;对茶汤香气 G/GO值最大的传 感器是 w1w 和 w2w ,其次是 W1S和 W5S,其他 6个传感器的 G/GO值较低(表 3);叶底香气 G/G0值的贡献率大小顺序与茶汤的相同,即为传感器 w1w>w2w >w1s>w 5s(表4)。由表1所示的10个传感器的性能可知,W1S传感器对甲烷类挥发 性成分敏感,w1w ,w2w ,W2S和W 5S分别对硫化物,芳香成分、有机硫化物 ,乙醇和氮氧化合物等挥发性成分敏感。另外,不同年份普洱熟茶的香气物质不论 是干茶 、茶汤和叶底在其组成上基本一致 ,只是在干茶中乙醇气体比和氮氧化合 物更为丰富。总体来看,上述几类挥发性成分的含量在干茶中含量最高,茶汤次之 ,叶底最低;其中2011年干茶对 w 1s,w1w ,w2w ,W2S和 W5S传感器的电导率基本上是所有茶样中最高的。随着贮藏年份的增加,上述几类挥发性成分的含量 在干茶和茶汤中呈显著的上升趋势,在叶底中呈显著的下降趋势。


 
        主成分(PCA)分析结果
        对干茶、茶汤和叶底香气物质进行 PCA 分析 (选取 55~60S的 6个检测信号 ),干茶 (图 2a)、茶汤 (图2b)和叶底(图 2c)的 PCA 分析结果显示:干茶 、茶汤和叶底 的第一主成分区分贡献率分别达到 97.24% ,84.94%和87.44 %,第二主成分区分 贡献率分别达到 2.39% ,14.42% 和 9.36 %,两个主成分区分的累计贡献率分别 达到 99.63% ,99.36% 和 96.80% ,说明这两个主成分已经基本代表了样品的主 要信息特征,PCA分析具有可行性。另外,在 PCA 的散点图中 ,不同年份普洱熟茶香气成分的数据采集点所在的椭圆形区域除2006年 至 2009年 的干茶之间以及 2009年与2010年的茶汤之间有部分重叠外 (图 2a,2b),其余的都分布在特定的区域中,说明不同储藏年份普洱熟茶的香气有较大的差异,PCA分析可以将不同储藏年份的普洱熟茶香气归类,并加以区分,且区分效果良好。
        判别因子分析(LDA)结果
        由 LDA判别因子分析图(图 3)可知,10个不同年份普洱熟茶干茶 (图 3a)的LinearDiscriminant1和LinearDiscriminant2的贡献率分别达到 76.26% 和 12.25% ,两判别式的总贡献率为 88.51%,相互之问都能明显的区分,香气的数据 采集点有不同的分布区域。其中 ,2010年和 2011年茶样相互之间的距离较远,2006—2009年的 4个茶样分布在距离较近的同一区域,2012~2015年 4个茶样也 同样分布在距离较近的同一区域,且两区域相互间距离较近,但两区域距离 2010年和 2011年的区域较远,且 2013年 和 2015年存在重叠现象,说明储藏年份相近 的普洱熟茶干茶中可能含有共同的香气物质,同时也说明随着储藏年份的增加香气成分会产生明显的变化,也说明 LDA法可以区分不同储藏年份的普洱熟茶,与 PCA 的分析结果相互验证 。茶汤 (图 3b)的 LinearDiscriminant1的贡献率达到 59.3l% ,LinearDiscriminant2的贡献率达到 29.90%,两判别式的总贡献率为 89.21% 。从图 3b可以看出,除 2012年和 2015年的茶汤香气数据采集点相互之问的距离较远外,其余的几个集中分布在离 Y=0最远的区域 ,且各个茶样都没有存在重 叠现象,说明茶汤的香气存在差异,且区分效果比干茶好叶底 (图 3c)的LinearDiscriminant1和 LinearDiscriminant2的贡献率分别达到 59.54% 和 23.94% ,两判别式的总贡献率为83.48% ,相互之间都能明显的区分,香气的数据采集点有不同的分布区域,且储藏年份相近的茶样分布在同一区域,说明储藏年份 相近的普洱熟茶叶底中可能含有共同的香气物质,同时也说明随着储藏年份的增加 香气成分会产生明显的变化。综上所述,无 论是PCA 分析还是 LDA分析,都能将 普洱熟茶香气较好地区分开,且 PCA 分析结果明显优于 LDA 分析结果,而且年份 差别越大,分离效果越好。
        LoadingsAnalysis结果 (传感器区分贡献率分析)
        本研究中的Loadings分析法主要是对传感器进行研究,利用该方法可以确认特定试 验样品下各传感器对样品区分的贡献率大小,从而考察在样品区分过程中哪一类气 体起了主要区分作用。干茶的 Loadings分析结果如图 4a,传感器 w1w (对硫化物 敏感 )的位点距离x=0最远,说 明 W1W 对第一主成分的贡献率最大,传感器 W2W (对芳香成分 、有机硫化物灵敏 )次之;而传感器W1s(对甲烷敏感 )的位点距离 y=0最远,说明其对第二主成分贡献率最大,传感器 w2s(对乙醇敏感 )次之。茶汤的 Loadings分析结果如图 4b,传感器对主成分的贡献率与干茶的完全相同,即 w1w 对第一主成分的贡献率最大,传感器 w2w 次之;而传感器 w1S对第二主成分贡献 率最大,传感器 W2S次之。叶底的 Loadings分析结果如图 4c,传感器 w1w 的位 点距 x=0和 y=0都较远,说明其对第一、第二主成分的贡献都较大,而 w2w 距y=0最远,说明其对第二主成分贡献率最大,传感器 w1s对第一主成分的贡献次于 w1w。
综合上述分析,不同储藏年份普洱熟茶的香气物质的变化可能主要与硫化物、甲烷、部分芳香型化合物和乙醇类等挥发性物质有关。
        讨论与结论
        普洱茶是云南所特有地理标志产品,普洱茶与其他茶类最大的不同就在于:普洱茶 在一定时期内、在合适的仓储条件下会表现出“陈化生香 ”,即越陈越香的品质特点 ,“陈化生香 ”是普洱茶吸引消费者和培养消费者忠诚度的重要因素,也是决定普洱 茶价格的重要因素。目前国内对普洱茶香气成分已开展了大量的研究,也取得了可 喜的研究成果。但是目前报道的香气分析方法主要以热点/活动中的感官审评法和气相色谱仪一质谱联用 (GC—MS)的仪器分析为主,同属感官审评法之一的电子鼻技术在普洱茶香气成分的研究领域、特别是对普洱熟茶香气的研究仍处在起步阶段。因此,本文选取同一厂家,茶叶等级、加工、仓储等条件一致,年份不同 (2006—20l5年 )的普洱熟茶 (饼茶 )标准样为研究材料 ,以干茶 、茶汤 、叶底的香气成分 为研究对象,利用电子鼻对研究材料的香气物质开展了研究,以期为普洱熟茶年限 的判别确立一种有别于人为感官审评的实用的分析方法。研究结果表明:在 10 个传感器中,W1W ,w2w ,w1S,W2S和 w5s对干茶、茶汤和叶底香气灵敏度较 高,对普洱熟茶香气测定的贡献率较大,上述传感器在 2011年的普洱熟茶中灵敏度是最高的,这可能是与普洱熟茶的存储过程中香气的变化和组成成分有关。同时 也表明使用电子鼻研究普洱熟茶香气时,选择使用上述5个传感器较好;在分析方 法中,主成分分析方法 (PCA)能很好地区分不同年份普洱熟茶干茶、茶汤和叶底香气,且年份差别越大,分离效果越好;线性判别分析 (LDA)和传感器区分贡献率分 析 (Loadings)能很好地区分干茶、茶汤和叶底的香气。总体而言,PCA 的分析效果 优于 LDA 分析结果,以干茶为分析样品开展电子鼻技术对普洱熟茶香气的研究优 于茶汤和叶底,而且年份差别越大,分离效果越好。另外,通过传感器区分贡献率 分析可知,传感器 w1w (对硫化物敏感 )、W1S(对甲烷敏感 )、W2W (对芳香成分 、有机硫化物敏感 )和 W2S(对乙醇敏感 )在判断普洱熟茶中起到了较大的作用,表 明普洱熟茶储藏期间其挥发性有机硫化物、甲烷、部分芳香型化合物和乙醇类物质 可能发生了较大变化,这为更好地 利用电子鼻来判断普洱熟茶的年限提供了依 据。
        来源:感官科学与评定   转载请注明来源。
        参考文献:罗美玲,田洪敏,杨雪梅,占琪,刘莹亮,穆丽红,刘福桥,吕才有,李家华.电子鼻技术对普洱熟茶香气判别的研究[J].西南大学学报(自然科学版),2018,40(08):16-24.转载请注明来源。
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