茶小绿叶蝉危害对金萱红茶挥发性成分的影响

乔小燕，操君喜，黄华林，李波，陈栋

（广东省农业科学院茶叶研究所，广东省茶树资源创新利用重点实验室，广东广州 510640）

茶小绿叶蝉是茶园最为常见的茶树害虫，主要危害嫩梢嫩叶，新梢危害后，叶缘黄化、叶脉红变，严重时枝梢红褐焦枯[1,2]。茶树在长期的进化过程中，也形成一定的防御能力，茶树叶表结构、茶多酚和氨基酸等均可参与防御[3～6]，而且茶树体内次生代谢也会发生改变，产生具有趋避作用的挥发物，如β-罗勒烯、芳樟醇、香叶醇、β-紫罗酮和橙花叔醇等成分[7～9]。因此，在防御和抵抗害虫的过程中，茶树初生代谢和次生代谢均发生了变化，这为危害鲜叶的再利用提供了可能。产于台湾省新竹、蛾眉及苗栗县等地茶区的东方美人茶是虫害危害后鲜叶创新利用的成功典范，将茶小绿叶蝉危害的青心大叶的嫩梢嫩叶加工成乌龙茶，成品茶滋味甘醇，花蜜香浓郁，已在广东、广西和福建等地成功推广应用。

茶小绿叶蝉是广东茶园危害最重的害虫，在正常年份，夏、秋两季茶叶约损失10%～15%，而重灾年份茶叶损失高达50%以上[10]。发展生态有机茶园，生产有机高品质茶是当前茶叶产业发展的需求，减少或不使用农药成为茶叶企业的必然选择。因此，挖掘现有茶树品种的潜力，利用茶小绿叶蝉危害新梢因势利导的生产特色茶叶，避免茶区减产，具有重要的现实意义。金萱是台湾乌龙茶品种，加工乌龙茶滋味甘醇浓厚，奶香味浓郁，在广东省各大茶区均有大面积种植。近年来，创新红茶受到市场追捧，许多茶叶生产者将乌龙茶、绿茶品种改制红茶，增加产品种类，以适应市场需求。加工实验证明，金萱改制红茶品质良好[11]，若茶小绿叶蝉危害后，加工的红茶有浓郁的熟果香或蜜香[12]。挥发性成分不仅构成茶叶香气，也是茶树趋避害虫的重要成分。因此，在茶小绿叶蝉危害对新梢影响的研究中，挥发性成分一直是研究者关注的重点，但现有研究主要集中于挥发性成分在趋避害虫方面的作用[13～15]，品质影响方面鲜有报道[16]。本研究以金萱为材料，研究茶小绿叶蝉危害对鲜叶和红茶挥发性成分的影响，为今后茶小绿叶蝉危害茶树综合利用提供理论支持。

1 材料和方法

1.1 试验材料

试验于2013年4月在广东省韶关市新丰县茶垌茶场开展，在自然生长的金萱茶园中选取树龄相同，生长环境一致的地块。采摘金萱一芽二叶鲜叶，并将其加工成红茶，见表1。YC0、YC1和YC2采用微波杀青固样，参数如下：100 g鲜叶，高火杀青3～5 min，摊凉后80 ℃烘干。DF0，DF1和DF2按照工夫红茶加工工艺加工，参数如下：鲜叶鼓风抽湿萎凋24 h，萎凋叶含水量达到55%左右；发酵室温度为30 ℃，发酵时间为 6～7 h；烘干采用两步法，初烘温度为100～120 ℃；足烘温度为80 ℃。

表1 试验材料一览表Table 1 The list of experiment materials

1.2 试验方法

1.2.1 挥发性成分测定

挥发性成分测定采用 HS-SPME-GC-MS进行分析，方法参照赖幸菲等[17]，并做一些调整。萃取方法：样品粉碎后称取10.0 g于500 mL萃取瓶中，加入100 mL沸水后密封，50 ℃水浴加热，让萃取瓶内的香气物质达到平衡，5 min后插入萃取头（DVB/CAR/PDMS-50/30 μm，美国Supleco公司）吸附80 min，结束后采用GC-MS进行分析。GC条件：采用HP-5MS弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，ID×0.25 µm膜厚）；进样口温度：230 ℃；升温程序：50 ℃保持 5 min，以 2 ℃/min 升至 180 ℃，保持 l min，再以10 ℃/min升到230 ℃，保持2 min；载气：高纯氦气（纯度＞99.999%），流速 1 mL/min；进样后于230 ℃解吸5 min。MS条件：电离方式为EI；离子源温度为230 ℃；电子能量为70 eV；质量扫描范围：50～650 u；电子倍增管电压为1800 V，总离子流强度为100 mA。挥发性成分根据质谱数据和GC/MS标准图谱数据库的检索结果定性；根据离子流峰面积归一化法计算各组分在总挥发物中的相对含量。

1.2.2 数据分析

用PAST 20.0软件对挥发性成分进行主成分和聚类分析。消除不同指标变量间的量纲关系，计算各变量的载荷值、特征向量和方差贡献率。

2 结果与分析

2.1 挥发性成分及相对含量分析

由表2可知，在鲜叶（或萎凋叶）和红茶中共鉴定出72种挥发性成分，主要为醇类，其次是醛类，再次是酮类和酯类，在YC0、YC1和YC2中没检测到杂环化合物。鲜叶（或萎凋叶）和红茶中检测到不同的酚类化合物，2,4-二特丁基苯酚在YC0、YC1和YC2中检测到，而2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚则在DF0、DF1和 DF2中检测到，2,4-二特丁基苯酚含量（1.93%～2.95%）高于 2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚（0.20%～0.43%）。

萜醇是醇类中主要挥发性成分，YC0在茶小绿叶蝉危害后，萜醇含量降低（YC1），萎凋24 h后降低到40.21%（YC2），红茶含量高于YC0（56.11%）。橙花醇是萜醇的主要成分，YC0和YC1橙花醇含量在28.28%～30.86%之间，萎凋 24 h后降低到 8.68%（YC2）。脂肪醇和芳香醇在醇类中只占很小的一部分，茶小绿叶蝉危害后，含量增加（YC1），萎凋24 h后芳香醇降低（YC2），加工前后含量差异不大。YC0中萜酮、脂肪酮、酯类和碳水化合物在茶小绿叶蝉危害后含量增加（YC1），而萜烯和酸类含量降低（YC1），萎凋24 h后均有增加（YC2），红茶中萜酮、脂肪酮和碳水化合物含量低于YC0，萜烯和酸类含量基本低于YC1。醛类在YC1和YC2中含量低于YC0，但在DF0和DF1中含量高于YC0。DF1和DF2中醇类（萜醇、脂肪醇）、酮类（萜酮、脂肪酮）、烃类和酸类含量均低于DF0。β-芳樟醇和橙花醇是萜醇的主要成分DF1(2.32%、28.05%)和DF2(5.30%、31.14%)含量低于DF0。脱氢芳樟醇则相反，DF1和DF2含量高于DF0，分别为 20.82%（DF1）和 9.60%(DF2)。酯类在 DF1和DF2中含量高于DF0，其中DF2最高，为18.19%，水杨酸甲酯是酯类中最主要的挥发性成分，从 1.63%（DF0）增加到16.86%（DF2）。

表2 金萱挥发性成分及相对含量（%）Table 2 Composition and relative contents of the volatiles of Jin xuan (%)

正己醛 Q13 C6H12O 醛类 0.28 0.33 0.44 0.70 0.49 0.61 2-苯基丁烯2-醛 Q14 C10H10O 醛类 - - - 0.38 0.39 0.21 3-甲基丁醛 Q15 C5H10O 醛类 - - - 0.26 0.18 0.14 5-甲基-2-苯基己烯-2-醛 Q16 C13H16O 醛类 - - - 0.41 0.37 0.18糠醛 Q17 C5H4O2 醛类 - - - 0.05 1.13 0.20顺-2-壬烯醛 Q18 C9H16O 醛类 - - - 0.19 0.28 0.20醛类 14.51 14.24 13.10 16.29 16.12 11.57 2,3-环氧-β-紫罗酮 C13H20O2 萜酮 0.51 1.01 0.67 0.43 0.17 0.16 3,4-脱氢-β-紫罗兰酮 C13H18O 萜酮 - - - 0.23 0.20 0.09 α-紫罗酮 C13H20O 萜酮 1.22 1.53 2.63 0.63 0.29 0.21 β-达马烯酮 C13H18O 萜酮 - - - 0.79 0.60 1.22 β-紫罗酮 C13H20O 萜酮 2.75 4.26 3.36 2.91 1.19 0.90顺-茉莉酮 C11H16O 萜酮 0.22 0.36 2.23 0.32 0.53 0.47香叶基丙酮 C13H22O 萜酮 0.99 1.30 1.46 0.74 0.54 0.38紫罗酮 C13H20O 萜酮 - - - 0.11 0.33 0.06 5,6-环氧-β-紫罗酮 C13H20O2 萜酮 0.52 0.63 1.21 - - -小计 6.19 9.09 11.57 6.15 3.86 3.47 2-庚酮 C7H14O 脂肪酮 - - - 0.07 0.17 0.11 3,5-辛二烯-2-酮 C8H12O 脂肪酮 1.04 1.76 1.43 0.32 0.65 0.27甲基庚烯酮 C8H14O 脂肪酮 1.57 2.15 3.04 0.79 0.45 0.26酮类 8.82 13.00 16.03 7.34 5.12 4.13苯甲酸甲酯 Z1 C8H8O2 酯类 - - - 0.22 0.13 0.05二氢猕猴桃内酯 Z2 C11H16O2 酯类 1.09 1.27 1.79 0.61 0.10 0.07己酸己酯 Z3 C12H24O2 酯类 0.53 0.92 0.68 0.19 0.29 0.79水杨酸甲酯 Z4 C8H8O3 酯类 3.18 2.18 2.58 1.63 4.04 16.86顺-己酸-3-己烯酯 Z5 C12H22O2 酯类 1.07 1.91 1.94 0.19 0.17 0.21乙酸香叶酯 Z6 C12H20O2 酯类 - - - 0.24 0.26 0.13棕榈酸甲酯 Z7 C17H34O2 酯类 0.48 0.36 0.48 0.13 0.10 0.08反-丁酸-3-己烯酯 Z8 C10H18O2 酯类 0.29 1.00 0.77 - - -反-己酸-2-己烯酯 Z9 C12H22O2 酯类 0.38 0.83 0.59 - - -酯类 7.03 8.47 8.84 3.21 5.09 18.19 2-菠烯 C10H16 萜烯 - - - 0.35 1.16 0.35 D-柠檬烯 C10H16 萜烯 0.99 0.81 2.86 0.55 0.53 0.30 L-菖薄烯 C15H22 萜烯 - - - 0.24 0.28 0.23 δ-杜松烯 C15H24 萜烯 1.06 0.95 2.12 0.38 0.38 0.45顺-β-罗勒烯 C10H16 萜烯 1.15 1.21 1.54 0.19 0.28 0.20小计 3.20 2.97 6.52 1.72 2.63 1.52对异丙基甲苯 C10H14 芳香烃 0.75 0.49 2.03 0.34 0.43 0.12甲苯 C7H8 芳香烃 - - - 0.67 0.45 0.12 4-乙烯基-1,2-二甲基苯 C10H12 芳香烃 0.52 0.63 1.21 - - -萘 C10H8 芳香烃 - - - 0.13 0.17 0.53 2,6-二甲基-1,3,5,7-辛四烯 C10H14 烯烃 0.47 0.62 0.59 - - -十四烷 C14H30 烷烃 0.64 0.77 1.63 - - -

碳水化合物 2.36 2.50 5.47 1.15 1.05 0.77香叶酸 C10H16O2 酸类 1.94 1.86 1.10 2.89 2.52 0.99棕榈酸 C16H32O2 酸类 1.92 1.02 4.30 0.19 0.08 0.06酸类 3.86 2.88 5.40 3.08 2.61 1.05 2,4-二特丁基苯酚 C14H22O 酚类 1.93 2.52 2.95 - - -2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚 C15H24O 酚类 - - - 0.20 0.43 0.20酚类 1.93 2.52 2.95 0.20 0.43 0.20苯乙腈 C8H7N 杂环类 - - - 0.21 0.73 1.22 1-乙基-2-甲酰吡咯 C7H9NO 杂环类 - - - 0.61 0.96 0.22杂环类 - - - 0.82 1.69 1.44

2.2 主成分和聚类分析

图1 金萱挥发性成分主成分（a）和聚类分析（b）Fig.1 Principal component (a) and cluster (b) analysis of the volatiles of Jin xuan

以萜醇、萜酮、酯类、醛类、萜烯、酸类和酚类等7类挥发性成分为变量进行主成分分析，由表3可知，特征值大于1的前2个变量方差贡献率为94.06%，基本可以代表7个变量的绝大部分变异信息。第一主成分PC1解释了总变异信息的63.12%，萜醇在PC1上载荷值最高（0.9997），对 PC1贡献最大，将 PC1称之为萜醇因子；第二主成分PC2解释了总变异信息的30.94%，酯类在PC2上载荷值最高（0.9849），对PC2贡献最大，将PC2称为酯类因子。

主成分分析显示（图 1A），YC0、YC1和 YC2位于纵坐标轴PC2右侧，PC1对3点的贡献率为正，且贡献率差异较大，因此，萜醇因子（PC1）是引起YC0、YC1和YC2分散于坐标轴上的主要原因。由表2可知，YC0、YC1和YC2中有低含量萜醇、高含量酯类，其中 YC0有较高含量萜醇、较低含量酯类；YC1和YC2则酯类含量基本相同，萜醇含量差异大。DF0，DF1和DF2位于纵坐标轴PC2左侧，PC1对3点的贡献率为负，但PC2对3点的贡献率差异远大于PC1，因此，酯类因子（PC2）是引起 DF0，DF1和DF2分散于坐标轴的主要原因。DF0，DF1和DF2含有高含量萜醇、低含量酯类，DF0，DF1和DF2中萜醇含量接近，但酯类差异大（见表2）。

结合审评结果可知（见表1），DF1香气最佳，其萜醇含量为61.66%、酯类为5.09%。聚类结果显示（图1B），YC（YC0、YC1 和 YC2）、DF（DF0，DF1 和DF2）各自聚为一类，与主成分分析结果一致，在加工前后茶叶挥发性成分轮廓发生变化。

表3 主成分载荷矩阵与特征向量Table 3 Loading matrix and eigenvectors of principal components

2.3 金萱特征性挥发成分分析

由表3可知，萜醇在PC1的载荷绝对值最大，酯类和醛类在PC2上载荷绝对值较大，是影响PC1和PC2的主要挥发性成分，因此对萜醇、醛类和酯类挥发性成分分别编号，进行主成分分析。由图2可知，YC0、YC1和YC2，DF0，DF1和DF2分别位于坐标轴的三个象限，香气轮廓差异显著，且此差异能在构建的平面上充分展示。图2中，每个编号对应某一挥发性成分，距原点的距离基本可表示该成分对鲜叶（萎凋叶）或红茶整体香气轮廓的贡献程度。由图2可知，β-芳樟醇（C2）、橙花醇（C1）、顺-氧化芳樟醇 II（C4）、顺-氧化芳樟醇 I（C5）、香叶醇（C7）、α-萜品醇（C10）和苯乙醛（Q7）是YC0的特征性成分。YC1中苯甲醛（Q6）、顺-柠檬醛（Q12）、3,7-二甲基-2,6-二辛烯醛（Q3）、2-甲基丁醛（Q2）和环氧芳樟醇（C6）是特征性成分，YC2中脱氢芳樟醇（C3）、4-甲基-2-苯基戊烯-2-醛（Q4）、反-橙花叔醇（C11）、反-2-反-4-庚二烯醛（Q9）、α-雪松醇（C8）、α-萜品醇（C10）、癸醛（Q10）和壬醛（Q11）为特征性成分。β-芳樟醇（C2）、橙花醇（C1）、香叶醇（C7）、橄榄醇（C12）、苯甲酸甲酯（Z1）、二氢猕猴桃内酯（Z2）和棕榈酸甲酯（Z7）是DF0的特征性成分。DF1中水杨酸甲酯（Z4）和橙花醇（C1）是特征性成分。DF2中以顺-氧化芳樟醇II（C4）、顺-氧化芳樟醇I（C5）、环氧芳樟醇（C6）、橄榄醇（C12）、水杨酸甲酯（Z4）和顺-己酸-3-己烯酯（Z5）为特征性成分。因此，YC0以萜醇（β-芳樟醇、橙花醇、顺-氧化芳樟醇II、顺-氧化芳樟醇 I、香叶醇）为主，茶小绿叶蝉危害后，萜醇减少，醛类（β-环柠檬醛、3,7-二甲基-2,6-二辛烯醛、苯甲醛）增加。DF1和DF2是茶小绿叶蝉危害鲜叶加工的红茶，其特征成分与DF0差别较大，其中DF1花蜜香浓度持久，香气最佳，其特征成分水杨酸甲酯和橙花醇对形成花蜜香有重要作用。

图2 金萱特征挥发性成分分析结果Fig.2 Principal component analysis of volatile flavor compounds of Jin xuan

3 结论

3.1 金萱在茶小绿叶蝉危害前或危害后，鲜叶（或萎凋叶）和红茶主要挥发性成分均为醇类，且以萜醇为主。茶小绿叶蝉危害鲜叶后，醇类和醛类含量降低；

脂肪醇、芳香醇、萜酮、脂肪酮、酯类和烷类增加。与王敏[16]研究结果不同，王敏认为醇类和醛类含量增加，酯类、烷类减少。加工成红茶后，萜醇和醛类含量高于鲜叶（或萎凋叶），并有苯乙腈和 1-乙基-2-甲酰吡咯等杂环类化合物产生，这与前人的研究结果基本一致[11,17]。2,6-二甲基-3,7-辛二烯-二醇被认为是茶小绿叶蝉危害后新梢产生的特殊挥发性成分，也是东方美人的重要醇类物质[7,18]。在本研究中鲜叶（萎凋叶）和红茶中并没检测到2,6-二甲基-3,7-辛二烯-二醇，这可能与鲜叶处理方法不同有关，本实验中鲜叶采用微波杀青后检测其挥发性成分。

3.2 醇类、醛类、酮类、碳水化合物和酯类等5类物质对茶叶气味起主要作用[19,20]。茶小绿叶蝉危害前后鲜叶（或萎凋叶）和红茶均以醇类为主，这与东方美人茶中挥发性成分基本一致（香叶醇、2,6-二叔丁基-4-甲基苯酚、β-芳樟醇、反式-氧化芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅰ），芳樟醇系成分含量较高[21]，这可能与东方美人加工偏重发酵（发酵程度可达70%）有关[22]，因而在香气组成上与红茶类似。萜醇和酯类对区分茶小绿叶蝉危害的鲜叶及其红茶有重要意义，未受到危害的鲜叶中萜醇（β-芳樟醇、橙花醇、顺-氧化芳樟醇II、顺-氧化芳樟醇 I、香叶醇、α-萜品醇）为主，茶小绿叶蝉危害后，萜醇减少，醛类（β-环柠檬醛、3,7-二甲基-2,6-二辛烯醛、苯甲醛）。红茶中酯类和萜醇类特征性成分差异较大，形成不同香气特征。