廣東單叢茶樹品種紅茶香氣成分的GC-MS分析

王秋霜，喬小燕，操君喜，方華春，陳 棟*

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲用植物研究所（茶葉研究中心），廣東省茶樹資源創(chuàng)新利用重點實驗室，廣東 廣州 510640）

廣東單叢茶樹品種紅茶香氣成分的GC-MS分析

王秋霜，喬小燕，操君喜，方華春，陳 棟*

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲用植物研究所（茶葉研究中心），廣東省茶樹資源創(chuàng)新利用重點實驗室，廣東 廣州 510640）

單叢茶樹品種是制作單從烏龍茶的主要品種，研究發(fā)現(xiàn)其也可用于制作紅茶。為明確所制紅茶香氣物質(zhì)及主要呈香特征，采用頂空固相微萃取結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)鑒定香氣物質(zhì)種類及其對總體香氣的貢獻。結(jié)果表明，本研究從廣東單叢品種紅茶中鑒定出46 種香氣化合物，主要包括醇類、醛類、酯類、酮類、烯類和烷烴類等，其中醇類是最主要的物質(zhì)，其次是酯類和醛類。香氣化合物中芳樟醇、橙花醇、水楊酸甲酯、氧化芳樟醇和壬醛是5 種最主要的呈香物質(zhì)，含量占香氣總量的60%以上?；巯闶菑V東單叢茶樹紅茶典型的香氣特征。

廣東單叢；香氣；頂空固相微萃取法；氣相色譜-質(zhì)譜法

單叢茶樹品種原產(chǎn)廣東省潮安縣鳳凰山，相傳在南宋時期已有栽培?，F(xiàn)在主要分布在廣東潮安、豐順、饒平、蕉嶺等地。單叢茶樹品種一直被公認為是制作烏龍茶的良好品種，深受國內(nèi)外廣大消費者喜愛[1]。為拓寬單叢茶樹品種的加工領(lǐng)域并解決現(xiàn)有紅茶花香不足的問題，研究團隊選用不同類型的單叢茶樹品種開展了紅茶試制性研究，發(fā)現(xiàn)單叢茶樹品種同樣適用于制作紅茶，且具有獨特的花果香、蜜香，受到大眾的追捧。

茶葉香氣如花香、果香、木香、清香等是茶葉感官品質(zhì)的重要指標，更是茶葉市場價值的一個重要參數(shù)和引導(dǎo)[2-4]。茶葉感官審評所體現(xiàn)的香氣特征是各種香氣成分在濃度、香型及其閾值等因素共同作用的結(jié)果[5]。目前，茶葉香氣的提取方法包括同時蒸餾萃?。╯imultaneous distillation extraction，SDE）法、頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase microextraction，HSSPME）法、超流體萃取法等[4]。HS-SPME因具有操作簡單、環(huán)保、無需濃縮、靈敏等優(yōu)勢而被廣泛采用[4]。

目前，對單叢茶樹的研究主要集中在烏龍茶品種篩選、資源保護、分子標記、品質(zhì)分析等方面[6-12]，然而對利用單叢茶樹品種制成的紅茶的香氣成分研究還未見相關(guān)報道。在試制紅茶過程中，感官審評發(fā)現(xiàn)單叢紅茶的香氣特征和呈香類型獨特。因此，本研究采用HS-SPME提取單叢紅茶的香氣物質(zhì)，應(yīng)用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）鑒定其組成成分，以期為烏龍紅茶品種篩選和加工工藝的改進以及產(chǎn)品標準制定等提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

茶葉原料采自廣東省內(nèi)，2010年5月采摘后按照紅茶加工流程制作，即茶樹鮮葉→萎凋→揉捻→發(fā)酵→干燥→成品茶。以英紅金毛毫、祁紅和烏瓦紅茶為對照，茶葉嫩度為1 芽1～2 葉初展。具體見表1。

表1 實驗茶葉樣品Table1 Tea samples investigated in this study

1.2 儀器與設(shè)備

TRACE DSQ氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（配有電噴霧離子源及Xcalibur 1.2數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)） 美國Finnigan公司；SPME萃取柄（配有二乙基苯/碳分子篩/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/carboxen / polydimethylsiloxane，DVB/CAR/PDMS）50/30 μm萃取頭） 美國Supleco公司。

1.3 方法

1.3.1 茶葉樣品前處理條件

將茶葉粉碎、過篩后備用。取10.0 g上述茶粉置于500 mL萃取瓶中，加入100 mL沸水，50 ℃水浴加熱萃取，讓容器內(nèi)的香氣物質(zhì)平衡5 min。然后插入萃取頭吸附80 min，結(jié)束后進行GC-MS分析[13]。

1.3.2 色譜條件

色譜柱：HP-5MS彈性石英毛細柱（30 m×0.25 mm，0.25 ?m）；進樣口溫度230 ℃；升溫程序參考葉國注等[2]方法；載氣He（純度＞99.999%）；流速1 mL/min；不分流；進樣后于230 ℃條件下解吸5 min。

1.3.3 質(zhì)譜條件

電子電離源；電子能量70 eV；傳輸線溫度275 ℃；離子源溫度230 ℃；質(zhì)量掃描范圍50～650 u；電子倍增管電壓1 800 V；總離子流強度10 mA。

1.3.4 感官審評

按照NY/T 787—2004《茶葉感官審評通用方法》[14]對紅茶樣品進行香氣審評。

1.3.5 定性與定量

根據(jù)Xcalibur工作站NIST標準質(zhì)譜庫及其各物質(zhì)的相對保留指數(shù)和保留時間、結(jié)合文獻描述對目標物質(zhì)進行檢索，香氣組分的含量以占總香氣物質(zhì)的百分比計[15]。實驗重復(fù)3 次，數(shù)據(jù)取平均值。

2 結(jié)果與分析

2.1 單叢茶樹品種紅茶感官香氣特征

表2 單叢品種紅茶的香氣特征Table2 Aroma characters of Dancong variety black tea

由表2可知，單叢茶樹品種紅茶均具有花香，但是體現(xiàn)出不同的香型，有的帶玫瑰香（天韻工夫），有的顯蜜香（荔蜜工夫、烏葉工夫、水仙工夫等），對照樣品英紅金毛毫則帶有毫香，烏瓦紅茶香氣高銳、不顯花蜜香。

紅茶香氣的典型特征一般包括花香型、蜜香型、果香、甜香等，例如國內(nèi)外知名的祁門紅茶則體現(xiàn)出紅茶具有濃郁的玫瑰花香，被命名為“祁門香”[5]。因含有香葉醇（橙花醇）、芳樟醇、苯甲醇、2-苯乙醇等多種花香型成分，最終這些物質(zhì)共同形成祁紅的香氣特征[5]。本研究中CK2檢測出的香氣物質(zhì)也包括：芳樟醇和橙花醇，與文獻結(jié)論有共同之處，但是未檢測出苯甲醇和苯乙醇，原因可能是樣品差異、不同提取方法、不同分析方法所致。

2.2 單叢品種紅茶的香氣物質(zhì)類型總量與及相對含量分析

單叢品種紅茶（天韻工夫）的總離子流色譜圖見圖1，所有樣品香氣組分的定性定量結(jié)果如表3所示。經(jīng)NIST標準譜庫結(jié)合文獻[16-17]共鑒定出46 種水溶性揮發(fā)性芳香族化合物，醇類為主要的香氣物質(zhì)，其次是醛類，再次是酯類。醇類物質(zhì)是單叢茶樹品種紅茶主要香氣物質(zhì)，平均相對含量占總香氣的56.85%、醛類相對含量占12.73%、酯類相對含量占9.58%、酮類相對含量占6.76%、烷烴類相對含量占1.02%，烯類物質(zhì)相對含量占0.81%。樣品中各類香氣物質(zhì)相對含量如圖2所示。

單叢茶樹品種紅茶中鑒定了8 種醇類化合物，主要包括芳樟醇、橙花醇、氧化芳樟醇、α-萜品醇等，相對含量在37.49%～68.45%，與對照祁紅中醇類物質(zhì)相對含量差異不大。研究[5]表明，祁門紅茶香氣物質(zhì)中也含有香葉醇（橙花醇）、芳樟醇，與本研究的結(jié)果基本一致。其中天韻工夫和水仙工夫醇類物質(zhì)相對含量更高（圖2），顯著高于對照烏瓦紅茶（P＜0.05）。醇類物質(zhì)的呈香特征為花果香、甜香等[3]，說明單叢品種紅茶具有這樣的香氣特性。醇類物質(zhì)在普洱茶、綠茶、紅茶中都有檢出，而且相對含量也很高[18-20]。

表3 單叢茶樹品種紅茶香氣物質(zhì)及相對含量Table3 Aroma composition and relative content in Dancong tea variety black tea

檢出的醛類物質(zhì)種類是最多的，共13 種，主要包括壬醛、環(huán)檸檬醛、己醛、2-己烯醛、3-己烯醛、2-癸烯醛、苯甲醛、苯乙醛等。醛類物質(zhì)平均相對含量均高于對照樣品，其中杏仁工夫和荔蜜工夫相對含量遠超過其他單叢品種紅茶。脂肪族的醛類是氨基酸或脂肪酸氧化降解的產(chǎn)物[21]。盡管有些醛類物質(zhì)相對含量很低，但因其較低的香氣閾值，仍然是一類重要的揮發(fā)性香氣化合物[22]。

酯類物質(zhì)主要檢出了水楊酸甲酯、乙酸苯甲酯、甲酸香葉酯、乙酸香葉酯、己酸己酯、己酸-順-3-己烯酯等。單叢品種紅茶平均相對含量9.58%（荔蜜工夫相對含量最低，天韻工夫相對含量最高），對照烏瓦紅茶酯類物質(zhì)相對含量最高（達77%以上）。酯類物質(zhì)是一類重要的茶葉香氣物質(zhì)，在紅茶中檢出的比較多[3,23]。

研究中鑒定了包括β-紫羅酮、2,6,6-三甲基環(huán)己烷酮、6,10-二甲基-5,9-正十一碳二烯酮、β-達馬烯酮、α-紫羅酮等酮類物質(zhì)。整體來看，荔蜜工夫和杏仁工夫酮類物質(zhì)相對含量最高，顯著高于其他樣品和對照（P＜0.05）。單叢品種紅茶中的烯類物質(zhì)主要有δ-杜松烯、α-法尼烯等，總體相對含量比較低，在對整體香氣特征的貢獻上作用不大。

圖1 天韻工夫紅茶香氣的總離子流圖Fig.1 Total ion chromatogram of aroma compounds in Tianyun Gongfu black tea

2.3 單叢品種紅茶的主要呈香組分及其比例

單叢品種紅茶香氣主要成分如圖3所示。相對含量居前7 位的香氣化合物依次為芳樟醇、橙花醇、水楊酸甲酯、氧化芳樟醇、壬醛、苯甲醛、環(huán)檸檬醛（按平均相對含量計），前5 種是最重要的香氣物質(zhì)。這些化合物占香氣總量的60%以上。

研究[24-25]表明，在紅茶香氣物質(zhì)中芳樟醇、橙花醇和氧化芳樟醇占有重要位置，與本研究結(jié)論一致。水仙工夫中芳樟醇相對含量占總香氣的33.93%，遠高于CK2和CK3，其中烏葉工夫相對含量最高。對照金毛毫紅茶樣品中芳樟醇相對含量達80%以上，遠高于其他紅茶樣品。芳樟醇是花香、木果香氣息的重要體現(xiàn)和主要物質(zhì)基礎(chǔ)[3,23]，具有極低的香氣閾值[13,23]，因此其呈現(xiàn)出的花果香是單叢品種紅茶典型的香氣特征。此外，橙花醇也是紅茶香氣特征的重要貢獻者[23,26]（平均相對含量13.36%），其中天韻工夫橙花醇相對含量極顯著高于其他單叢紅茶樣品，與對照祁紅差異不顯著；CK1和CK3相對含量則很低。橙花醇是甜香和糖香的物質(zhì)基礎(chǔ)[3]，是單叢品種紅茶香氣的重要特色之一。氧化芳樟醇在單叢品種系列紅茶中相對含量顯著高于對照樣品，是花香的體現(xiàn)。

水楊酸甲酯是一種重要的酯類物質(zhì)，有一定的冬青葉芳香[3]，本研究中相對含量達到8.17%。天韻工夫樣品中相對含量最高；對照烏瓦紅茶中含有76%以上的水楊酸甲酯，表現(xiàn)出較濃的芳香油氣息；壬醛是醛類物質(zhì)中相對含量最高的化合物，平均占總香氣的4.30%左右，是玫瑰香氣特征的重要體現(xiàn)[3]。單叢品種紅茶遠高于對照。壬醛的高相對含量極好地解釋了廣東單叢品種系列紅茶的玫瑰香氣特征。苯甲醛和環(huán)檸檬醛分別體現(xiàn)為苦杏仁味和清香[13,15]。杏仁工夫中苯甲醛相對含量最多，是杏仁香的主要呈香物質(zhì)。研究表明，苯甲醛在杏仁類物質(zhì)中檢出最多[27-28]。

圖3 單叢品種紅茶香氣主要成分及相對含量Fig.3 The major aroma compounds and relative contents in Dancong variety black tea

2.4 單叢品種紅茶香型分析

將分別體現(xiàn)為花香、甜香、清香等特征的香氣物質(zhì)及相對含量進行匯總，如圖4所示?？傮w上來說，花香是單叢品種紅茶主要的香氣類型?；ㄏ阈臀镔|(zhì)主要包括芳樟醇及其氧化物、橙花醇、壬醛等單叢品種紅茶中含有相對含量較高的花香型香氣物質(zhì)，顯著高于對照樣品烏瓦紅茶。對照英紅金毛毫和祁紅中因含有相對含量較高的花香型物質(zhì)，因此也是花香型紅茶；荔蜜工夫、杏仁工夫花香型物質(zhì)相對含量與對照小葉種祁紅相當(dāng)。

此外，水仙工夫、杏仁工夫、烏葉工夫、荔蜜工夫與祁紅含有相對較高比例的甜糖香物質(zhì)，所以呈現(xiàn)出較濃郁的蜜香、糖香。天韻工夫與英紅金毛毫花香最濃，只是香型不同，前者呈現(xiàn)出玫瑰香（壬醛），后者為花毫香（芳樟醇）。烏瓦紅茶香氣最銳是因為含有高濃度的水楊酸甲酯（濃郁、刺激性的香精油氣息）。而在國內(nèi)紅茶樣品中，芳香油物質(zhì)的相對含量也普遍低于烏瓦紅茶[3]。圖4的結(jié)果與感官審評的結(jié)果一致。

圖4 單叢品種紅茶香氣類型及相對含量Fig.4 Aroma types and relative contents in Dancong variety black tea

3 結(jié) 論

采用HS-SPME技術(shù)、結(jié)合GC-MS測定，經(jīng)質(zhì)譜庫等檢索鑒定了廣東單叢品種紅茶中的46種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，并確定了相對含量。結(jié)果表明單叢品種紅茶中揮發(fā)性香氣物質(zhì)主要包含醇類、醛類、酯類、酮類、烯類和烷烴類等，其中醇類是最主要的物質(zhì)，其次是酯類和醛類。香氣化合物中芳樟醇、橙花醇、水楊酸甲酯、氧化芳樟醇和壬醛是5 種最主要的呈香物質(zhì)，占香氣總量的60%以上。感官審評發(fā)現(xiàn)，花蜜香是廣東單叢品種紅茶典型的香氣特征，與GC-MS分析得到的結(jié)論一致。

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Analysis of Flavor Components in Black Tea Made from Guangdong Dancong Tea Variety by GC-MS

WANG Qiushuang, QIAO Xiaoyan, CAO Junxi, FANG Huachun, CHEN Dong*
(Guangdong Key Laboratory of Tea Plant Resources Innovation and Utilization, Drinkable Plant Research Institute (Tea Research Center), Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, China)

Dancong tea variety is the major variety of Dancong oolong tea production and research found it could also be used to produce black tea. In order to confirm the aroma compounds and the main characters of these black teas, headspace solid-phase micro-extraction (HS-SPME) and gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS) were used to determine the volatile aroma compounds and their contributions to the total aroma. The results showed that 46 aroma compounds including alcohols, aldehydes, esters, ketones, terpenes and hydrocarbons were identified, among which the alcohols were the most important compounds, followed by aldehydes and esters. Linalool, nerol, methl salcylate, linalool oxide and nonanal were the five most important compounds, representing more than 60% of the total aroma. Floral and honey aroma were the major aroma character of black tea from Guangdong Dancong tea variety. Key words: Guangdong Dancong; aroma; headspace solid phase microextraction (HS-SPME); gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

S571.1；Q815

A

1002-6630（2015）04-0114-05

10.7506/spkx1002-6630-201504022

2014-04-30

國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項（CARS-23）；2011年度國家星火計劃項目（2011GA780012）；2012年度廣東省科技計劃項目（2012B040301042）；2014年度英德市科技計劃項目（英經(jīng)信字[2014]65號）

王秋霜（1978—），女，助理研究員，博士，研究方向為茶葉品質(zhì)安全與深加工。E-mail：wqsh1113@163.com

*通信作者：陳棟（1961—），男，研究員，博士，研究方向為茶樹育種。E-mail：chendong1113@sohu.com