黃金桂茶葉精油固香緩釋研究

劉婉瓊，張穎彬，龔淑英*，陳萍，范方媛，楊夢璇，谷兆騏

1.浙江大學(xué) 茶學(xué)系，浙江 杭州 310058；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008

黃金桂茶葉精油固香緩釋研究

劉婉瓊1，張穎彬2，龔淑英1*，陳萍1，范方媛1，楊夢璇1，谷兆騏1

1.浙江大學(xué) 茶學(xué)系，浙江 杭州 310058；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，浙江 杭州 310008

本研究通過SDE改良法優(yōu)化，以100℃流動水蒸氣萃取25 g茶葉2 h，獲得香氣保真黃金桂茶葉精油，并基于該精油揮發(fā)特性研究不同定香劑（鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯及香蘭素）對其固香緩釋效果。GC/MS及感官評價結(jié)果表明：3種定香劑可不同程度延緩黃金桂茶葉精油香氣釋放，鄰苯二甲酸二乙酯保真性最佳，可用于茶香標(biāo)準(zhǔn)物制造；香蘭素固香能力最強，揮發(fā)82 h香氣總量保留率高于對照38.54%，但保真性差；苯甲酸芐酯保真及緩釋性能均良好，香型融合度高，適于清香型茶香產(chǎn)品研發(fā)。這為茶葉精油香型保真、穩(wěn)定提供新思路，進(jìn)而為茶葉香氣標(biāo)準(zhǔn)“實物化”、茶香產(chǎn)品研發(fā)等提供理論與實踐依據(jù)。

定香劑；茶葉精油；香氣；緩釋；保真

茶葉香氣是決定茶葉價值的重要指標(biāo)，也是品質(zhì)鑒定中一項關(guān)鍵因子，占綜合評價的25%～30%［1］。茶葉香氣的形成受茶樹品種、生產(chǎn)加工技術(shù)影響較大［2-3］，而儲存過程中極易變化。為在科學(xué)研究、技術(shù)推廣、生產(chǎn)貿(mào)易中有統(tǒng)一評判標(biāo)準(zhǔn)，需有標(biāo)準(zhǔn)參照物。選取標(biāo)準(zhǔn)茶葉樣品，以一定技術(shù)提取其精油，若能“還原”實物茶葉沖泡后香氣且可長期保存，則可作為茶香標(biāo)準(zhǔn)參照物。茶葉精油較茶葉更濃縮且體積小，其保真保久研究更具意義。但茶葉精油極易揮發(fā)，穩(wěn)定性較差［4］，因此，需要合理的提取方法及適當(dāng)?shù)墓滔闾幚硌娱L其香氣保真效果。

目前，獲取茶葉精油的主要方法有同時蒸餾萃取法（SDE）、減壓蒸餾萃取法（VDE）、超臨界二氧化碳萃取法（SFE）等［5］。上述方法各有優(yōu)勢，但保真效果有限［6-7］。模擬茶葉感官審評標(biāo)準(zhǔn)［1］中香氣物質(zhì)獲取操作的 SDE改良法，以高溫流動水蒸氣連續(xù)快速萃取茶葉香氣物質(zhì)，則表現(xiàn)出良好的香氣保真性能［8］。

香氣緩釋即通過一定的物理化學(xué)手段延緩香氣物質(zhì)的釋放速率［9］。定香劑即對某一種或某一類香氣物質(zhì)具有緩釋作用的高沸點、低揮發(fā)性物質(zhì)［10］。目前，其廣泛用于香水制造業(yè)中，常用的類型可分為2種：本身無香如鄰苯二甲酸酯類（PAEs）［11］；本身具有香氣的“基香”香料，如香蘭素等［12］。原玲芳等［13］研究表明，香蘭素對桂花精油香氣具有良好的緩釋作用，而定香劑應(yīng)用于天然植物精油固香的其他研究尚不多見。本文以花香帶蜜桃香型的黃金桂茶葉，經(jīng)SDE改良法優(yōu)化試驗獲得香氣保真精油，研究不同定香劑對精油固香緩釋作用，為實現(xiàn)茶葉香精油的保真性、香型穩(wěn)定性提供新思路，并進(jìn)一步為茶葉香氣感官審評標(biāo)準(zhǔn)“實物化”、茶香產(chǎn)品的研發(fā)等提供理論與實踐依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料及主要儀器

茶樣：黃金桂（2015年，福建）。試劑：苯甲酸芐酯（色譜級，Aladdin）；鄰苯二甲酸二乙酯（色譜級，Aladdin）；香蘭素（分析純，Aladdin）等。

主要儀器：氣質(zhì)聯(lián)用儀（Thermo Trace DSQ，美國賽默飛），改良同時蒸餾萃取裝置［14］等。

1.2試驗方法

1.2.1SDE改良法提取黃金桂精油條件優(yōu)化

參照施夢南［8］方法連接 SDE改良裝置，萃取時間設(shè)2、3、4 h，計時結(jié)束停止加熱，冷卻裝置至室溫。收集萃取液脫水并過濾，濾液用乙醚定容至 10 mL，GC/MS及感官評價分析最佳萃取條件。

1.2.2黃金桂精油香氣固定緩釋

按1.2.1結(jié)果提取黃金桂茶葉精油，脫水過濾并濃縮至1 mL。取該濃縮精油1 mL，加入癸酸乙酯內(nèi)標(biāo)1 mL（稀釋104倍），分別配制香蘭素、苯甲酸芐酯濃度均為2 μmol·mL-1，鄰苯二甲酸二乙酯濃度為 0.01 μmol·mL-1（GC/MS檢測濃度限制，稀釋200倍）［15］的精油乙醇溶液各10 mL，分別置于干燥潔凈的20 mL棕色敞口瓶中，于25℃避光恒溫靜置，不加蓋任其揮發(fā)，分別于0、12、32、52、82、132 h取樣進(jìn)行GC/MS檢測，并測定相應(yīng)體積。

1.2.3固定緩釋作用感官評價

參照1.2.2方法分別配制不同定香劑濃度均為 6 μmol·mL-1的 10%黃金桂精油乙醇溶液，37℃水浴揮發(fā)（考驗受熱香型穩(wěn)定性），分別于0、3 h時取樣1 mL冷凍保存?zhèn)涓泄僭u價用。嗅辯方法：將樣品按稀釋比1∶3稀釋后，取10 μL滴于試香紙一端，評價員嗅香。評價員選拔依照GB/T 16291.1—2012，評價包括香型、仿真度、強度、濃度、持久度、喜好度6項指標(biāo)［10］。

1.2.4香氣成分檢測

色譜條件：氣相色譜柱為DB-WAX毛細(xì)管柱（60 m×0.25 μm×0.32 mm），載氣為 He（99.999%），柱流量1.5 mL·min-1，進(jìn)樣方式為自動無分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1 μL。升溫程序：50℃保持 5 min，以 3℃·min-1上升至 90℃，以2℃·min-1上升至180℃，再以5℃·min-1上升至 215℃，保持 5 min。質(zhì)譜條件：進(jìn)樣口240℃，離子源230℃。電子轟擊源EI，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍為50～650 amu，溶劑延遲10 min。對獲得的GC/MS圖譜進(jìn)行計算機檢索，并與NIST質(zhì)譜庫提供的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜圖進(jìn)行對照，結(jié)合參照已發(fā)表的質(zhì)譜圖，鑒定芳香物質(zhì)。

1.2.5數(shù)據(jù)分析

香氣保留率計算公式：

保留率（Retention rate）=［CAn×VAn/（CA1×10 000）］×100%

其中CAn為處理A第n個取樣點GC-MS進(jìn)樣 1 μL檢測，由內(nèi)標(biāo)定量計算得香氣物質(zhì)含量（μg·μL-1）；CA1為處理A第1個取樣點（0 h）GC/MS進(jìn)樣1 μL檢測，由內(nèi)標(biāo)定量計算得香氣物質(zhì)含量（μg·μL-1）；加入定香劑的處理去除定香劑特征峰進(jìn)行計算。VAn為處理A第n個取樣點對應(yīng)的黃金桂精油乙醇溶液體積（μL），10 000指初始體積10 000 μL。

2　結(jié)果與分析

2.1SDE改良法提取黃金桂精油條件優(yōu)化

參考 SDE改良法提取不同茶葉最佳條件的研究結(jié)果［8，16］，依據(jù)黃金桂采摘標(biāo)準(zhǔn)及加工工藝，以100℃流動水蒸氣分別萃取25 g茶葉2、3、4 h，并以感官保真評價、GC/MS檢測組分豐富度及總峰面積為指標(biāo)，篩選最優(yōu)萃取時間。如表1所示，2 h處理保真度最高，且GC/MS檢測組分豐富度及總峰面積均高于其他處理，故黃金桂精油的SDE改良法最優(yōu)提取條件為：100℃水蒸氣連續(xù)提取25 g茶樣2 h。

表1　SDE改良法提取黃金桂茶葉精油條件優(yōu)化結(jié)果Table 1 Comparison of different extraction parameters by using improved SDE method

2.2定香劑對黃金桂精油香氣緩釋作用的感官評價

不同定香劑對黃金桂精油香氣緩釋作用的感官評價結(jié)果見表2。鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯對黃金桂精油的香型影響較小，但香蘭素則對原香型有一定程度改變。37℃水浴揮發(fā)3 h，對照保真度有所降低，而鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯 2處理保真度幾乎不變，說明定香劑可有效提高香型穩(wěn)定性，降低因揮發(fā)、熱解等造成的香型失真程度。鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯兩個處理香氣強度、濃度均較對照稍弱或基本持平，可能與定香劑降低蒸汽壓而延緩揮發(fā)的作用原理有關(guān)［10］；而香蘭素則使香氣強度明顯提高，或與其高擴散性能有關(guān)［17］。0 h、3 h樣品香氣持久度排序均為：香蘭素＞鄰苯二甲酸二乙酯＞苯甲酸芐酯＞對照；其中，3 h各指標(biāo)值均大于0 h，推測與溶劑揮發(fā)起到濃縮效果有關(guān)。喜好度排序為：鄰苯二甲酸二乙酯＞對照、苯甲酸芐酯＞香蘭素。綜上：對于含定香劑6 μmol·mL-1的10%黃金桂精油乙醇溶液，香蘭素固香緩釋作用最強，鄰苯二甲酸二乙酯保真度最高，而苯甲酸芐酯香型融合能力最強，香型最顯清雅。

2.3定香劑對黃金桂精油緩釋作用GC/MS分析

2.3.1定香劑對香氣總量的緩釋作用

不同定香劑對香氣物質(zhì)總量影響如圖 1所示。前 12 h定香劑并未表現(xiàn)出顯著固香作用；12 h后，各處理香氣揮發(fā)速率由快到慢呈現(xiàn)對照＞鄰苯二甲酸二乙酯＞苯甲酸芐酯＞香蘭素的變化趨勢。110 h后，對照完全揮發(fā)，而各定香劑處理132 h后仍有保留（保留率均在40%以上），保留率為香蘭素＞苯甲酸芐酯＞鄰苯二甲酸二乙酯，由于儀器檢測限制，使鄰苯二甲酸二乙酯稀釋濃度過低，故其固香表現(xiàn)相對較弱。綜上表明，本實驗條件下3種定香劑，香蘭素固香能力最強，其后依次為苯甲酸芐酯、鄰苯二甲酸二乙酯。

表2　黃金桂茶葉精油固定緩釋效果感官評價Table 2 Olfactory evaluation of tea essential oil with fixatives

圖1　定香劑對黃金桂茶葉精油香氣總量的影響Fig.1 Effect of fixatives on total amount of aroma compounds in tea essential oil

2.3.2定香劑對香氣組分的緩釋作用

黃金桂精油香氣組分可根據(jù)官能團(tuán)結(jié)構(gòu)劃分為醇類、碳?xì)浠衔铩⑺犷?、酯類、酮類及含氮化合?類。分析各處理香氣組分保留率（圖2），對照（CK）中各類化合物隨時間延長保留率呈線性減少（0.92≤r2≤0.99），且斜率相近（圖2-a），表明天然黃金桂精油自然揮發(fā)過程中，各類香氣組分散失相當(dāng)，而未因官能團(tuán)結(jié)構(gòu)、分子量大小等特性不同呈現(xiàn)相對獨立的揮發(fā)狀態(tài)［18］。加入不同定香劑后，不同類組分散失呈不同程度的非線性變化，表明定香劑對不同組分的固定作用有所不同。揮發(fā)52 h后，苯甲酸芐酯、香蘭素2處理中各類組分保留率均較對照逐漸提高；同一處理中各類組分在相同時間內(nèi)的散失速率呈現(xiàn)明顯差異（圖2-b、圖2-c、圖2-d）。香蘭素對除酸類、酮類（含量＜5%）外的 4大類組分保留能力優(yōu)于鄰苯二甲酸二乙酯及苯甲酸芐酯，尤其醇類保留率較高，132 h保留率大于70%。

進(jìn)一步分析主要香氣組分，見圖3。揮發(fā)初期（0～12 h），鄰苯二甲酸二乙酯處理與對照組分散失程度接近，香蘭素處理保留率高于對照且接近100%，苯甲酸芐酯處理則散失較快，保留率低于對照。82 h定香劑處理主要組分保留率均不同程度高于對照，且香蘭素和苯甲酸芐酯較為顯著。12～82 h揮發(fā)過程中，鄰苯二甲酸二乙酯呈現(xiàn)出與對照相似的較均勻散失狀態(tài)，取樣間隔散失率大于10%；苯甲酸芐酯相對散失緩慢，取樣間隔散失率5%左右；香蘭素處理32～52 h散失較快，但揮發(fā)后期保留率仍較高，其原因可能與揮發(fā)到一定程度，香氣物質(zhì)與定香劑比例發(fā)生變化，使相應(yīng)濃度的香蘭素在后期起到了有效的固香作用［13］。此外，各處理中主要組分百分含量幾乎不隨揮發(fā)而改變（r大小幾乎不變），說明主要組分在混合體系中隨時間散失比例相當(dāng)。含量大于3%的7種組分（按保留時間先后：依次為α-法呢烯、苯乙醇、順-橙花叔醇、植醇、茉莉內(nèi)酯、茉莉酸甲酯、吲哚）中除植醇外，揮發(fā)行為基本一致。

圖2　定香劑對黃金桂茶葉精油各類香氣組分的影響Fig.2 Effect of fixatives on variety aroma components in tea essential oil

注：圖中 a、b、c、d依次為：對照（CK）、鄰苯二甲酸二乙酯、苯甲酸芐酯、香蘭素；X軸為各組分特征峰出峰時間（Retention time）；Y軸為各組分各取樣時間點（由高到低依次對應(yīng)12 h、32 h、52 h、82 h）時的保留率；圓形半徑為該取樣時間點下該組分占香氣總量的百分比（半徑越大，百分含量越高）；圖中主要組分依次為 α-法呢烯（42.82 min）、苯乙醇（51.26 min）、順-橙花叔醇（57.82 min）、植醇（62.51 min）、茉莉內(nèi)酯（66.76 min）、茉莉酸甲酯（69.29 min）、吲哚（72.18 min）。Note：a：CK，b：Diethyl phthalate，c：Benzyl benzoate，d：Vanillin.X axis represents the retention time of each component，Y axis represents the retention rate of each component at each sampling time（from high to low：12 h，32 h，52 h，82 h）.The bubble radius corresponds to the percentage composition of the key components：the larger the radius，the larger the percentage composition.The key components：α-Farnesene，Phenyl ethyl Alcohol，cis-Nerolidol，Phytol，Jasmine lactone，Methyl jasmonate，Indole（with the order of retention time）.圖3 定香劑對黃金桂茶葉精油香氣主要組分的影響Fig.3 Effect of fixatives on key aroma components in tea essential oil

3　討論

SDE改良法裝置采用茶水分離設(shè)計［14］，以單向流動高溫水蒸氣連續(xù)快速萃取代替沸水浸煮茶葉萃取，模擬茶葉感官審評標(biāo)準(zhǔn)中沖泡數(shù)分鐘即刻出湯嗅香的操作過程［1］，研究證實該法提取的黃金桂、祁紅、徑山茶等茶葉精油仿真度均高于傳統(tǒng)SDE法［8］。

香氣組分的揮發(fā)量與其蒸氣壓和沸點直接相關(guān)，沸點越高、蒸氣壓越低，揮發(fā)量就越少［19］。定香原理即通過物理、化學(xué)方法使香氣物質(zhì)體系蒸氣壓降低，延緩香氣分子釋放，從而使持久性增強。因此，定香劑需具有一定大小的分子量和蒸氣壓要低于被定香的香料的蒸氣壓，粘度對定香效果也有影響［10］?；谝陨霞啊跋噜徰a強，對角補缺”理論［20-21］，結(jié)合GC/MS及香氣分類方法［10］判定黃金桂茶葉精油香型屬“花香-幽青韻”兼“非花香-青滋香、蜜甜香韻”，選擇無香的鄰苯二甲酸二乙酯、具香的苯甲酸芐酯及香蘭素 3種定香劑。

對照中各類香氣組分的揮發(fā)呈近似協(xié)同“平衡”趨勢，添加定香劑后，這種平衡狀態(tài)則被打破，說明不同定香劑與香氣組分間的作用不同，導(dǎo)致組分揮發(fā)特性有所改變。鄰苯二甲酸二乙酯作為抗揮發(fā)劑降低整體蒸氣壓達(dá)到緩釋［11，19］，故保真性最佳；苯甲酸芐酯具有明顯的固香作用，并可豐富精油嗅感；香蘭素嗅覺閾值低［22］、擴散性強，其甜果香凸顯而保真性差，不適于黃金桂茶葉精油固香。

目前，市售主要茶類精油并非茶［Camellia sinensis（L.）O.Kuntze］葉揮發(fā)油，而為互葉白千層（Melaleuca ahemifolia）樹皮萃取物［23］。此外，常見知名茶香香水也主要通過人工合成香料的調(diào)配，營造關(guān)于茶的聯(lián)想表現(xiàn)茶香，而非對茶葉香型的還原。本實驗結(jié)果表明，鄰苯二甲酸二乙酯對天然黃金桂茶葉精油固香緩釋技術(shù)可實現(xiàn)香型保真持久，若應(yīng)用于茶香標(biāo)準(zhǔn)物制造，推測可為生產(chǎn)貿(mào)易提供評判參照，并為人們提供茶葉香氣認(rèn)知的參照物；苯甲酸芐酯可用于清香型茶香產(chǎn)品研發(fā)，滿足人們對天然茶香產(chǎn)品的需求。由此可見，定香劑用于茶葉精油固香緩釋能夠為茶葉香氣“實物化”及茶葉精油相關(guān)產(chǎn)品的開發(fā)提供新思路、新技術(shù)，為豐富創(chuàng)新茶葉深加工產(chǎn)業(yè)及芳香產(chǎn)業(yè)提供可行性依據(jù)。

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Effects of Different Fixatives on Fidelity and Slow-release of Huangjingui Tea Essential Oil Aroma

LIU Wanqiong1，ZHANG Yingbin2，GONG Shuying1*，CHEN Ping1，F(xiàn)AN Fangyuan1，YANG Mengxuan1，GU Zhaoqi1

1.Department of Tea Science，Zhejiang University，Hangzhou 310058，China；
2.Tea Research Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Hangzhou 310008，China

An optimized and improved SDE method was carried out to get tea essential oil of high fidelity and the optimum condition was 2 h extraction of 25 g tea by continuous hot flowing steam.The effects of fixatives（diethyl phthalate，benzyl benzoate and vanillin）on this tea essential oil and their roles on the performance of aroma slow-release in tea essential oil were also studied by GC/MS and olfactory evaluation.The results showed that the persistence of fragrance was improved by all 3 fixatives.Among these，tea essential oil with diethyl phthalate showed highest fidelity of original odor type，indicating diethyl phthalate could be applied to manufacture tea aroma standard reference.Vanillin showed the best performance for aroma slow-release but the lowest fidelity.Benzyl benzoate had excellent coordinate ability and showed good performance for both fidelity and persistence which can be applied to develop tea fragrances.This study provided new ideas for fidelity and slow-release of tea essential oil.Meanwhile，the theoretical and practical foundation was established for hypostatization of tea olfactory term and innovation of tea fragrance and other field of tea industry.

fixative，tea essential oil，aroma，slow-release，fidelity

TS272；Q946.8

A

1000-369X（2016）04-372-07

2015-12-21

2016-01-29

國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系經(jīng)費資助（CARS-23）

劉婉瓊，女，碩士研究生，主要從事茶葉加工與審評方面的研究。*通訊作者：shuygong@zju.edu.cn