서리피해를 받은 잎으로 만든 홍차의 GC×GC-TOFMS 휘발성 화합물 분석

Analysis of Volatile Compounds in Black Tea Made from Frost-damaged Tea Leaves by Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography-Time of Flight Mass Spectrometry

전 세계적인 이상기후 현상으로 우리나라 역시 이례적인 가뭄, 폭우나 고온 등의 몸살을 앓고 있다. 이러한 기후 변화는 봄철의 서리 발생에도 직접적인 영향을 끼치며 봄이 수확 계절인 차나무의 싹과 잎에 심각한 피해를 주고 있다. 서리 피해로 인한 수확시기 지연 및 생산량 감소는 차 생산 농가의 소득 감소로 이어지므로, 버려지는 찻잎의 이용 개발을 위하여 홍차를 가공하여 스크리닝에 적합한 GC×GC-TOFMS (comprehensive two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry)방법을 사용하여 휘발성 화합물을 분석해보았다. 총 481개로 정성된 화합물의 전체 상대함량은 서리피해 홍차가 일반 홍차보다 약 1.8배 이상 많은 것으로 나타났고, 케톤류는 서리피해 홍차에서 약 두배 가까이 많았고, 에스테르류는 일반 홍차에서 두배 정도 많았다. 서리피해 홍차와 일반 홍차인 두 그룹을PLS-DA 분석을 진행한 결과, R2Y=0.997, Q2=0.956으로 그룹핑 결과가 매우 우수하게 나타났고, 모델 검증 결과 역시 R2=0.953, Q2=-0.266로 과적합현상 없이 모델 신뢰도가 매우 우수함을 검증하였다. 두 그룹을 구분하는 화합물(VIP>1)은 180개였고, 군집분석 결과에서 에스테르류와 알킨류가 일반 홍차에 집중 분포하고, 케톤류와 헤테로사이클릭 화합물은 서리피해 홍차에 집중 분포하였다. 이러한 향기특징을 보통의 홍차와 비교하고, 추후 서리피해를 받아 버려지는 잎을 활용하여 좋은 제품을 생산하고, 가공과정의 개선에 기초데이터로 좋은 역할을 할 것이라 생각한다.

Korea suffers from unusual droughts, heavy rain, or high temperatures due to the abnormal weather phenomenon worldwide. This climate change directly impacts the occurrence of frost in spring, which is causing serious damage to the buds and leaves of tea plants that mainly grow in spring. Frost damage delays the harvest time and decreases production, leading to a decline in the income of tea-producing farmers. Therefore, it is essential to develop ways of using discarded tea leaves. This study analyzed the volatile compounds in black tea prepared from the discarded tea leaves by two-dimensional gas chromatography-time of flight mass spectrometry (GC×GC-TOFMS). The total relative content of 481 compounds was approximately 1.8 times higher in frost-damaged black tea than in regular black tea. The ketone and ester levels in frost-damaged black tea were approximately twice as high as that in normal black tea. Two types of black tea samples were well distinguished by a dependable PLS-DA model, which presented satisfied variance and cross-validated predictive capability (R2Y=0.997, Q2=0.956) without overfitting phenomena (R2=0.953, Q2=-0.266). One hundred eighty compounds with variable importance in the projection (VIP) values >1.0 were applied. The result of HCA analysis, esters, and alkenes were concentrated in normal black tea, and the ketones and heterocyclic compounds were concentrated in frost-damaged black tea. These results provide basic data for improving the process of producing good products using discarded leaves caused by frost damage.