英文标题：Metabolic profiling of glycosidically bound volatiles associated with specific aroma of Keemun black tea produced in the Qimen region of China
中文标题：中国祁门地区‘祁门红茶’特有香气相关的糖苷键合挥发物代谢谱分析
发表期刊：Food chemistry
影响因子：9.8
研究背景
祁门红茶(Keemun black tea)作为中国传统名茶，以标志性“祁门香”闻名于世，其兼具花果香、蜜香的复合风味是区别于其他红茶的核心特质，而这一独特香气的物质基础长期以来备受关注。研究表明，糖苷类香气物质(Glycosidically bound volatiles，GBVs)是红茶香气的主要前体，占红茶总挥发物含量的约40%，其在加工过程中水解释放的游离挥发物，是构成茶叶风味的关键。
已有研究证实，地理环境与茶树品种共同影响GBVs的形成与积累，例如云南与福建地区茶叶的萜烯醇糖苷含量存在显著差异。而祁门红茶的核心产区——安徽祁门地区，其茶树均为中国茶变种(Camellia sinensis var. sinensis)，遗传差异较小，因此地理环境成为塑造“祁门香”的关键因素。但此前缺乏覆盖全产区的大规模采样分析，GBVs的代谢谱特征、地理分布规律及其与“祁门品质”的关联尚未明确。
为解开“祁门香”的地理与物质关联，本研究团队覆盖祁门地区136个茶园采样，结合Q-Exactive混合四极杆-轨道阱质谱技术，系统分析GBVs的组成与积累规律，旨在揭示“祁门香”的物质基础与地理成因，为祁门红茶的品质溯源与调控提供科学依据。
研究结果
01、六种GBVs标准品的鉴定
研究通过6种GBV标准品优化UPLC-MS/MS检测条件，明确负离子电离模式下GBVs的[M+HCO₂]⁻信号极强，可适用于GBVs图谱分析，并由此建立了各化合物的指纹碎片模式。
基于该优化条件，从祁门地区136个茶园（图1B）样品中成功检出33种GBV化合物（图2），其中6种通过保留时间、精确质量及MS/MS碎片图谱与标准品精准匹配。
图1 β-Primeveroside在红茶加工过程中对茶叶香气形成的贡献(A)和祁门地区的大规模采样(B)
图2 UPLC-QTRAP提取了茶叶提取物中33种GBV的[M+HCOO]−信号的离子色谱图
据鉴定，每种化合物均有专属特征碎片离子，例如苄基类糖苷会产生葡萄糖特征碎片，2-苯乙基β-樱草糖苷兼具戊糖和己糖碎片（图3A、D）；香叶基β-樱草糖苷与芳樟基β-樱草糖苷作为同分异构体，母离子和碎片离子完全一致，仅能通过保留时间区分（图3B、C、E）。图3清晰呈现了关键化合物的母离子裂解路径，为GBVs的结构鉴定提供了直接视觉证据，也为后续27种无标准品GBV的注释奠定了方法基础。
02、27种GBVs的无标准品注释
基于6种GBV标准品，本研究总结出[M+HCOO]⁻母离子的裂解路径：
①先失去甲酸根离子生成[M-H]⁻离子；
②断裂苷元与糖的共价键，产生两种葡萄糖碎片(m/z 161.0455、m/z 179.0561)；
③断裂糖-糖键，产生木糖碎片(m/z 149.0447)或鼠李糖碎片(m/z 163.0606)（图3）。
依据该裂解规律及自建数据集，注释出27种无标准品的GBVs：包括3种单萜醇β-樱草糖苷（与芳樟基/香叶基β-樱草糖苷同分异构，靠保留时间区分）、2-苯乙基β-D-葡萄糖苷、顺式-3-己烯基β-樱草糖苷等；重点鉴定出8种芳樟醇氧化物β-D-葡萄糖苷(LoxGlucs，[M+HCOO]⁻ m/z 377.1815)和5种芳樟醇氧化物β-樱草糖苷(LoxPrims，m/z 509.2239)；还包括水杨酸甲酯的两种糖苷(MeSAGluc、MeSAPrim)及2种单萜醇鼠李糖-己糖苷，所有注释均结合特征碎片离子与文献佐证（图3F-K）。
图3 GBVs母离子及其相应碎片离子的裂解途径
03、祁门地区GBVs的积累模式
基于6种标准品的标准曲线，本研究估算了33种糖苷的相对含量。在祁门地区136个采样点中，这些糖苷的总含量范围为105-366μg/g。
所有糖苷中，LoxGlucs含量最高，其次是香叶基β-樱草糖苷(GeranylPrim)和苄基β-D-葡萄糖苷(BenzylGluc)（图4）。从糖苷形式来看，香叶醇、芳樟醇、2-苯乙醇、水杨酸甲酯(MeSA)的β-樱草糖苷含量显著高于其β-D-葡萄糖苷，二者比例为7-150:1；而苄醇、芳樟醇氧化物、顺式-3-己烯醇((Z)-3-hexenol)则以β-D-葡萄糖苷为主，比例为2-20:1。
计算得出33种GBVs的辛醇-水分配系数(cLogP)均低于其苷元，表明糖苷化可增强这些疏水性化合物的亲水性，利于细胞储存。祁门地区不同采样点的主要GBV成分（尤其是LoxGlucs）含量稳定，结合相关研究推测，祁门特殊环境（如春季低日照）利于GBV形成，且低光照可促进芳樟醇向芳樟醇氧化物转化，进而积累其糖苷。
图4 祁门地区鲜茶叶中33种GBV的积累规律
04、33种GBVs的相关性分析
为明确祁门地区茶树中GBVs的主要成分及相互关联，本研究对33种GBVs的含量进行相关性分析（图5）。结果显示，总GBV含量与LoxGlucs的相关性最强，相关系数大于0.93，表明LoxGlucs是祁门茶树中占主导地位的糖苷类物质。
33种GBVs内部存在显著正相关：GeranylPrim与橙花基β-樱草糖苷(NerylPrim)的相关系数为0.82，二者作为同分异构体，推测由相似的尿苷二磷酸糖基转移酶(UDP-glycosyltransferases)催化生成；此外，香叶基β-樱草糖苷与芳樟醇氧化物糖苷也呈正相关。
同时检测到负相关关系，其中苄基β-樱草糖苷(BenzylPrim)与2-苯乙基β-D-葡萄糖苷(PhenylethylGluc)的相关系数最低。二者均为水溶性化合物，且结构骨架相似，推测其生物合成可能竞争相同底物。这一假设需通过后续尿苷二磷酸糖基转移酶编码基因的功能鉴定进一步验证。综上，图5清晰呈现了所有GBVs间的相关性强弱，直观支撑了“LoxGlucs主导、部分GBVs协同积累、少数存在底物竞争”的核心结论。
图5 祁门地区GBV类化合物含量的相关分析
05、与“祁门品质”相关的关键糖苷
研究聚焦“祁门香”核心驱动因子，结合图6（关键β-樱草糖苷与总GBVs地理分布图），揭示了与祁门品质强关联的糖苷特征，结果如下：
加工特性上，β-樱草糖苷在红茶制作中水解率达96-100%，是香气释放的核心来源；而β-D-葡萄糖苷因儿茶素或咖啡因对β-葡萄糖苷酶的抑制作用，多被保留。GeranylPrim、芳樟基β-樱草糖苷(LinalylPrim)、2-苯乙基β-樱草糖苷(PhenylethylPrim)是关键前体，其水解产物（香叶醇、芳樟醇等）直接构成“祁门香”的核心风味。
地理分布上，136个采样点的关键糖苷含量呈现明显地域差异：产地对LinalylPrim和LoxPrim含量影响显著，对GeranylPrim和PhenylethylPrim影响较小。图6清晰标注出三个关键糖苷高积累专属区域，这些区域的茶叶原料加工时，能释放更多游离挥发物，是祁门红茶优质产区的重要标志。
成分比例上，祁门地区茶树中香叶醇糖苷含量是芳樟醇糖苷的2-10倍，且芳樟醇更易氧化形成氧化物糖苷并大量积累，这一特征与当地地理环境适配，进一步强化了祁门红茶的风味独特性，为“祁门品质”的地域溯源提供了关键依据。
图6 祁门地区主要β-Primeveroside和GBV总量的地理分布
研究总结
本研究围绕祁门红茶特有“祁门香”的物质基础，通过覆盖祁门地区136个茶园的大规模采样，结合Q-Exactive混合四极杆-轨道阱质谱技术，系统开展GBVs的代谢谱分析，成功鉴定并注释出33种GBVs（含6种标品验证和27种无标注释）；明确了祁门地区GBVs的核心积累特征——芳樟醇氧化物糖苷(LoxGlucs)含量最高，香叶醇、芳樟醇等“祁门香”关键前体主要以β-樱草糖苷形式储存，而苄醇等则优先形成β-D-葡萄糖苷，且糖苷化可增强挥发物亲水性以利于细胞储存；通过相关性分析证实LoxGlucs是主导总GBV含量的核心成分，部分GBVs存在协同积累或底物竞争关系；进一步识别出三个关键β-樱草糖苷高积累区域，结合酶抑制实验揭示儿茶素、咖啡因对β-葡萄糖苷酶的抑制作用影响糖苷稳定性，最终阐明了地理环境与GBV积累的关联及其对“祁门品质”的塑造作用，为祁门红茶香气溯源与品质调控提供了核心依据。
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