《食品科学》：福建农林大学金珊副教授等：小贯小绿叶蝉刺吸对青心大冇美人茶香气和滋味代谢物的影响

乌龙茶是一种典型的半发酵茶，以其独特的风味和多种保健功效而闻名，广受国内外市场欢迎。美人茶是一种深度发酵的乌龙茶（60%～80%发酵），选用被小贯小绿叶蝉

Empoasca onukii

Matsuda（以下简称叶蝉）吸食的一芽二叶鲜叶加工而成，以其独特的熟果香、蜂蜜香而受到专家的推崇。叶蝉刺吸可调节茶叶中的代谢物组成，进而形成美人茶独特的滋味和香气品质特征。 代谢组学被认为是一种全面、高效的组学方法，用于分析生物体内代谢产物的总量，被广泛用于研究环境 、茶树品种 和制茶工艺 对茶代谢产物的影响。

福建农林大学园艺学院的李明金、朱艳宇、金珊*等采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UPLC-Q-TOF-MS）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）的非靶向代谢组学方法，结合感官审评对无叶蝉刺吸和有叶蝉刺吸美人茶的非挥发性和挥发性代谢物进行分析。此外，通过气味活度值（OAV）和多元统计分析，包括主成分分析（PCA）、层次聚类分析（HCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）揭示有无叶蝉刺吸的美人茶的代谢物差异，以期为提高美人茶品质的提供理论和实践指导。

1感官审评

对CG和EG进行感官审评，结果如表2所示。可以看出，未受叶蝉刺吸和受叶蝉刺吸的青心大冇茶树鲜叶均能制出高品质的美人茶，但叶蝉刺吸的美人茶品质更优。与CG相比，EG外形色泽更丰富，更符合美人茶五色相间的特征，叶底更加红亮，汤色较浅，呈浅橙黄（图2）。在5 项品质因子中，除汤色外均以EG的评分较高，尤其是权重最高的香气和滋味。香气上，CG呈花蜜香显，而EG香气更加丰富持久，除了明显的花蜜香，还有果蜜香。滋味上，CG较浓、甜，而EG口感更加甘爽顺滑，且花香入水。表明叶蝉刺吸对美人茶的香气和滋味有明显促进作用。

2非挥发物代谢组学差异分析

2.1 PCA

为了初步了解CG和EG中非挥发性代谢物的差异，对两个样品进行PCA。如图3所示，CG和EG样品明显聚成2 组，得到了有效区分。PC1的贡献率高达84.31%，PC2的贡献率为8.58%，说明组间非挥发性成分存在明显差异。

2.2 PLS-DA

为了获取更加精确的结果，通过放大组间的差异，缩小组内的差异，过滤掉与分类无关的信息，快速准确地分析组间差异，故采用监督分析方法PLS-DA探究CG和EG之间的差异。PLS-DA评分图（图4A）显示，样本全部处于95%置信区间内，说明该模型的预测能力较好，大部分数据都被模拟在内。CG和EG样品分布在置信区间两侧，区分度较明显，说明CG和EG中非挥发性成分差异明显。此外，根据PLS-DA的置换检验图（图4B），模型累积预测率

Q

2 ＝0.963、 ＝0.987，

Q

2 回归线和

Y

轴截距小于0，且最右边的原始蓝色

Q

2 点均比所有左边的蓝色

Q

2 点位置高，更加说明该评估模型有效。

2.3 差异代谢物的鉴定和分析

共鉴定出差异代谢物85 种，包括儿茶素及其衍生物21 种、黄酮和黄酮醇及其糖苷类19 种、酚酸类8 种、氨基酸类1 种、原花青素类6 种、茶黄素类4 种、糖和糖苷衍生物类10 种、单宁类3 种、脂质类10 种和其他物质3 种。表明叶蝉刺吸主要影响茶多酚、糖和糖苷衍生物以及脂质类代谢物。根据代谢物的相对含量绘制了聚类热图（图5）。研究结果表明，与CG相比，EG中黄酮和黄酮醇及其糖苷类、酚酸类、茶黄素类、糖苷衍生物类和单宁类的相对含量升高，氨基酸类、糖类和脂质类下降，而儿茶素及其衍生物和原花青素类无明显变化。虽是同一种原料茶，但因叶蝉刺吸的有无，造成了两种茶在非挥发性代谢物含量上的差异，从而形成CG和EG不同的滋味特征。

茶树会识别各胁迫下的化学信号来调控自身防御机制，诱导产生各类代谢物以提高抗逆性。研究表明，与非生物胁迫相比，昆虫为害等生物胁迫对儿茶素含量没有显著影响。在此研究中，儿茶素类总体变化并不明显，差异代谢物主要为一些二聚儿茶素以及一些儿茶素的

O

-甲基化衍生物。研究表明，类黄酮化合物，如黄酮醇苷、黄酮苷、原花青素二聚体和可水解单宁的含量在昆虫侵扰期间升高，它们通过改变植物适口性或可能作为毒素保护植物免受害虫侵害在。在本研究中，EG中黄酮及其苷类含量高于CG，表明叶蝉刺吸可能直接影响了黄酮及其苷类物质水平，这类物质可赋予茶汤丝滑的感觉，这可能为EG的口感更加顺滑的原因。研究表明，在非酶促阶段，茶黄素类化合物的含量显著增加。此外，叶蝉刺吸可激活PPO，刺吸式昆虫的持续创伤显著增加茶叶各种茶黄素、茶黄素-3-没食子酸酯、茶黄素-3’-没食子酸酯、茶黄素-3,3’-双没食子酸酯的含量。在本研究中，EG中茶黄素含量显著高于CG（

P

＜0.05），与黄酮及其苷类物质趋势一致，表明叶蝉刺吸可能直接影响茶黄素水平。研究表明，与叶蝉零危害和轻危害程度茶鲜叶相比，重危害程度茶鲜叶中脂质的含量显著下降。脂质的生成受细胞内质网中的脂质相关蛋白（AtLDAP1）和脂质互作蛋白（AtLDIP）调控，表明叶蝉刺吸可能影响这些蛋白表达，进而影响脂质水平。此外，研究表明，脂质含量的减少与口感和风味的改善成反比，本研究结果也印证了这一结论。 研究表明，叶蝉攻击对乙胺影响不大，表明叶蝉刺吸可能通过其他未知因素影响

L

-茶氨酸含量 。在加工过程中，受损伤、高温等非生物胁迫的影响，氨基酸能通过脱氨和脱羧作用以及与糖类发生美拉德反应产生挥发性的香气物质 。此外，在本研究中，EG中糖类物质含量同

L

-茶氨酸一样，均显著低于CG，这可能导致CG中香气物质含量更高。酚酸也具有很高的生物利用度，它是酯型儿茶素的前体，可以与EGCG协同作用，对苦味和涩味起到促进或抑制作用 。研究发现，花生中大部分酚酸会响应鳞翅目昆虫的攻击而积累 。在本研究中，EG中酚酸含量高于CG，表明茶叶中酚酸可能响应叶蝉刺吸而积累。

除了以上主要物质外，糖类及糖苷衍生物也是一类重要品质成分。在本研究中，CG中糖类物质包括异麦芽糖等可溶性糖含量高于EG，这可能是CG有甜感的原因。有研究表明，糖苷衍生物的含量与白茶的品质呈正相关 ，与本实验研究结果一致。美人茶属于重发酵乌龙茶，在发酵过程中，茶多酚（TPs）转化为多种成分，如儿茶素衍生物、黄酮类及其苷类、酚酸类等 。受各种代谢物的相互作用及加工中的各种非生物胁迫的影响，茶叶中的代谢物进一步重组，形成了具有独特风味的美人茶。

3挥发物代谢组学分析

3.1 PCA

CG和EG的挥发物PCA得分图如图6所示，两个样品中的挥发物在95%置信区间内可以明显区分，说明有无叶蝉刺吸的美人茶香气组成与含量上存在明显差异。PC1和PC2累计贡献率分别为81.79%和5.97%，累计贡献率为87.76%，说明前两个PC充分反映了有无叶蝉刺吸美人茶中挥发物的整体数据信息。

3.2 PLS-DA

为进一步了解挥发物对区分不同香气特征美人茶的作用以及挥发物的分布差异，对CG和EG中的香气组分进行PLS-DA。由图7A可知，样品可被很好地分布在置信区间两侧，表明无刺吸和有刺吸美人茶的挥发物组成具有明显差异。图7B是PLS-DA交叉验证结果，左边的所有蓝色

Q

2 值都低于右边的原始点，

Q

2 点的蓝色回归线与垂直轴（左侧）的截距低于零，表明该评估模型有效。图7C所示为PLS-DA的VIP图，VIP值大于1的香气物质对不同香气特征美人茶的鉴别起作用，由图可知，共有9 种挥发性成分对不同刺吸程度美人茶区分起作用。

3.3 不同刺吸程度美人茶挥发性成分分析

采用GC-MS对CG和EG样品的挥发性物质进行检测，共鉴定出71 种挥发性成分，根据其化学结构性质可分为7 类，包括醇类13 种、醛类7 种、酯类13 种、烯烃类15 种、烷烃类10 种、芳香族化合物9 种、酮类4 种（表3）。在这71 种挥发性成分中，CG中检测到53 种，而EG检测到59 种。其中含量较高的类别为醇类（CG 314.61 μg/kg，EG 203.11 μg/kg）、酯类（CG 287.79 μg/kg，EG 146.81 μg/kg）、烯烃类（CG 181.91 μg/kg，EG 89.35 μg/kg）、醛类（CG 99.82 μg/kg，EG 65.20 μg/kg），而芳香族化合物（CG 93.91 μg/kg，EG 56.10 μg/kg）、酮类（CG 49.26 μg/kg，EG 23.53 μg/kg）、烷烃类（CG 13.47 μg/kg，EG 28.42 μg/kg）的含量相对较低。由此可知，CG中绝大部分香气物质含量高于EG，非挥发性成分的测定也印证了这一结果。醇类如芳樟醇和香叶醇是乌龙茶中主要的特征香气物质；醛类也是乌龙茶主要香气成分，其形成可由游离氨基酸通过脱羧、脱氨和美拉德反应生成，醛也可以转化为相应的醇或有机酸；酯类是影响乌龙茶香型差异重要物质之一，在加工过程中的各种非生物胁迫下，其可由脂质及氨基酸转变而成。这些结果表明以上几类物质可能是造成CG和EG不同香气轮廓的主要成分，除了叶蝉刺吸，加工中的各种非生物胁迫也决定了茶叶香气特征

对单个挥发性成分而言，两种美人茶样品中含量最高的均为香叶醇和水杨酸甲酯，除这两种香气物质外，CG中4-异丙基-1,6-二甲基-1,2,3,4-四氢萘、

-月桂烯、芳樟醇、苯甲醛和二氢芳樟醇含量最高，而EG中二氢芳樟醇、苯甲醛、萘,1,2,3,4-四氢-1,6-二甲基-4-(1-甲基乙基)-,(1

S

cis

)、芳樟醇和

-月桂烯的含量最高。以上结果表明，挥发性成分数量和含量的差异可能是造成CG和EG不同香气特征的原因。

3.4 不同刺吸程度美人茶关键呈香成分分析

由表4可知，OAV≥1的香气物质共有18 种，CG和EG中分别有17 种。其中，OAV较大的香气物质为香叶醇、芳樟醇、

-月桂烯、反式-

-紫罗兰酮、

-环柠檬醛、水杨酸甲酯。为了进一步确认挥发物与香气特性之间的关系，选择VIP＞1和OAV≥1的挥发物作为特征挥发物，共鉴定出5 种特征挥发物，包括香叶醇、芳樟醇、

-月桂烯、水杨酸甲酯和

D

-柠檬烯，这些成分主要呈花香、果香和甜香，这可能是由于叶蝉刺吸影响这些特征挥发物的含量发生变化，进而导致CG和EG香气品质的差异。

研究表明，叶蝉刺吸使茶鲜叶形成和释放更多的芳樟醇、香叶醇和

-月桂烯，以间接防御昆虫。在此研究中，CG中这3 种香气物质含量均显著高于EG（

P

＜0.05），表明加工工艺对香气成分的影响很大。 芳樟醇的关键前体包括牻牛儿基二磷酸（GPP）和芳樟醇糖苷，研究表明，叶蝉刺吸后茶鲜叶及其干茶中芳樟醇糖苷含量增加 ，表明叶蝉刺吸可能通过提高芳樟醇糖苷的含量进而提高芳樟醇水平。 而香叶醇可能是由昆虫分泌的萜烯合酶诱导形成 。 美人茶在加工过程中主要通过磷酸甲基赤藓醇（MEP）途径合成芳樟醇、香叶醇等单萜 。 研究表明，在酶反应阶段，美人茶中香叶醇丰度增加最多； 非酶反应阶段，由于高温使酶失活，大量香气物质蒸发或降解。 酶活性与水分关系密切，脂质的变化会改变细胞膜渗透性，从而改变水含量，推测EG中各香气组分含量下降可能与加工过程中的失水有关 。 水杨酸甲酯是氨基酸的衍生物 ，其形成可能与游离氨基酸脱羧、脱氨以及美拉德反应有关。 研究表明，相比于健康铁观音茶鲜叶加工成的美人茶，叶蝉刺吸过的美人茶中水杨酸甲酯含量下降，但不显著（

P

＞0.05） 。 在本实验中，EG中水杨酸甲酯含量显著低于CG（

P

＜0.05），且CG和EG中氨基酸与水杨酸甲酯变化趋势一致，表明叶蝉刺吸可能影响鲜叶中氨基酸的含量，进而影响了干茶中水杨酸甲酯的含量，且不同茶树品种对叶蝉刺吸有不同的响应反应。 此外，水杨酸甲酯含量可用于表征茶叶的发酵程度 。 在本实验中，水杨酸甲酯的含量是除香叶醇外最高的，而美人茶又是重发酵乌龙茶，表明水杨酸甲酯含量可能与茶叶发酵程度呈正相关。

D

-柠檬烯被认为是形成武夷岩茶不同香气特征的关键挥发物之一 ，其前体物异戊烯基焦磷酸/二甲基烯丙基焦磷酸（IPP/DMAPP）合成需要大量的腺嘌呤核苷三磷酸和还原型辅酶II（NADPH），即更依赖于能量代谢即辅酶供应 。 本研究中，EG中糖类物质含量显著下降（

P

＜0.05），这可能是EG中

D

-柠檬烯含量下降的原因之一。

以上物质中，已有不少研究关于其对茶叶香型的贡献。 本研究中香叶醇为美人茶香气的首要贡献物，与前人的研究一致。

4 结论

此研究通过感官审评分析了无叶蝉刺吸和有叶蝉刺吸美人茶的品质差异，同时采用UPLC-Q-TOF-MS和GC-MS技术对其非挥发性和挥发性成分进行差异性分析。结果表明，叶蝉刺吸后的茶鲜叶加工成的美人茶品质更好，口感更加甘爽顺滑、花香入水，香气更丰富持久。叶蝉刺吸提高了美人茶中黄酮和黄酮醇及其糖苷类、酚酸类、茶黄素类、糖苷衍生物类和单宁类的含量，降低了氨基酸类、糖类和脂质类的含量，进而提高美人茶的滋味品质。GC-MS分析结果显示，共检测出7 类71 种挥发性成分，包括醇类、醛类、酯类、烯烃类、烷烃类、芳香族化合物、酮类。基于VIP＞1和OAV≥1确定了香叶醇、芳樟醇、

-月桂烯、水杨酸甲酯和

D

-柠檬烯5 种特征差异挥发物，这些香气化合物可能是形成无叶蝉刺吸和有叶蝉刺吸美人茶不同香气品质的关键。本研究结果可为美人茶的品质研究提供理论和实践指导，有助于促进其优异品质的稳定化发展。

文章引用信息

本文《小贯小绿叶蝉刺吸对青心大冇美人茶香气和滋味代谢物的影响》来源于《食品科学》2023年45卷2期248-257页. 作者：李明金，朱艳宇，何春梅，闫佳伟，金 珊*. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20230422-215.点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：栾文莉；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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