不同發(fā)酵度茶葉的主要理化及香氣成分分析

胡愛華， 敖曉琳， 蒲 彪， 陳安均， 陳 岑， 張國(guó)麗

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 食品學(xué)院，四川 雅安 625014）

茶葉是山茶屬山茶科植物茶的芽葉，長(zhǎng)圓形或橢圓形，可用開水直接泡飲，具有消食去膩、降火明目、清暑解毒、生津止渴等功效，深受廣大消費(fèi)者喜愛。根據(jù)茶葉的發(fā)酵程度可分為零發(fā)酵茶、半發(fā)酵茶、全發(fā)酵茶、后發(fā)酵茶等。比如，綠茶是未發(fā)酵茶，經(jīng)攤青、殺青、揉捻、干燥制成；烏龍茶是半發(fā)酵茶，發(fā)酵度30%～70%，經(jīng)曬青、做青、殺青、包揉、干燥制成；紅茶是全發(fā)酵茶，發(fā)酵度80%～90%，經(jīng)萎凋、揉捻、發(fā)酵、干燥制成；藏茶屬于黑茶，是后發(fā)酵茶，發(fā)酵度100%，經(jīng)殺青、揉捻、渥堆、干燥制成。茶葉成分復(fù)雜，含有500多種有機(jī)成分和無機(jī)礦物元素，如茶多酚、單寧、咖啡堿、游離氨基酸、維生素等，具有抗氧化、抗癌、預(yù)防心血管疾病、降血糖、降血脂、抗動(dòng)脈粥樣硬化及抗血栓等多種藥理功能[1-3]。茶葉的發(fā)酵程度不同，所含的化學(xué)成分及其含量亦不相同，從而導(dǎo)致風(fēng)味口感和保健功效各不相同。作者對(duì)綠茶、烏龍茶、紅茶和藏茶的基本化學(xué)成分、活性成分及香氣成分進(jìn)行探究，比較四者之間香氣成分的變化情況，旨在了解綠茶、烏龍茶、紅茶、藏茶之間品質(zhì)成分的差異性，以期為不同發(fā)酵度茶葉的品質(zhì)鑒定提供重要的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

1.1.1 材料 早春綠茶、烏龍茶、川農(nóng)紅功夫、川農(nóng)藏茶：由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)茶廠提供。

1.1.2 試劑 茚三酮、香蘭素、磷酸二氫鈉、磷酸氫二鉀、酒石酸鉀鈉、硫酸亞鐵、堿式醋酸鉛、氟化鈉、檸檬酸三鈉、冰乙酸等：均為分析純。

1.1.3 儀器 UV-6100PC紫外-可見光分光光度計(jì)：上海美譜達(dá)儀器有限公司；BT 124S分析天平：北京賽多利斯儀器系統(tǒng)有限公司；Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)安捷倫公司；Supleco 固相微萃取裝置（65 μmPDMS/DVB）：美國(guó)Supelco公司。

1.2 方法

1.2.1 常規(guī)成分及活性成分的測(cè)定 水分、水浸出物、蛋白質(zhì)、粗纖維、灰分、茶多酚、咖啡堿、游離氨基酸的測(cè)定分別參考 GB8304-2013、GB/T8305-2013、GB5009.5 -2010、GB/T5009.88 -2008、GB/T5009.4-2010、GB/T 83313-2008、GB/T 8312-2013、GB/T 8314-2013；茶多糖的測(cè)定采用蒽酮比色法；兒茶素的測(cè)定采用香莢蘭素比色法。

1.2.2 香氣成分的測(cè)定

1）HS-SPME萃取過程：將茶葉樣品粉碎，稱取茶樣1.00 g于20 mL的頂空進(jìn)樣瓶中，加入6 mL煮沸的超純水沖泡。80℃水浴加熱10 min，期間晃搖一次；將已老化的萃取針插入進(jìn)樣瓶，頂空吸附50 min，250 ℃條件下解析 3.5 min[4]。

2）GC-MS 分析條件：色譜柱為 HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 um）彈性石英毛細(xì)管柱；進(jìn)樣口溫度為250℃；升溫程序：初始柱溫50℃，保持5 min，以3℃/min升至210℃，保持3 min，再以15℃/min升至230℃；不分流進(jìn)樣[4]。

質(zhì)譜條件：電離方式為EI，電子能量70 eV，離子源溫度為230℃，接口溫度為280℃；質(zhì)量掃描范圍：m/z 35～400 amu；溶劑延遲時(shí)間為 2.8 min。

3）定性定量分析：GC-MS檢測(cè)的未知化合物經(jīng)計(jì)算機(jī)檢索與NIST.11 library相匹配，從而確定其化學(xué)成分。僅報(bào)道匹配度和純度大于800（最大值1 000）的鑒定結(jié)果。采用峰面積歸一化法進(jìn)行定量，確定不同茶樣中各組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

2.1 常規(guī)化學(xué)成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較

茶葉中基本化學(xué)成分是茶葉品質(zhì)的基礎(chǔ)，直接影響到茶葉的保存和品質(zhì)風(fēng)味。對(duì)4類茶的干物質(zhì)、水浸出物、蛋白質(zhì)、總灰分及粗纖維含量測(cè)定的結(jié)果見表1。由表1可以看出，綠茶中粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯低于其他茶，水浸出物、蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)比紅茶分別高14.4%和10.06%；烏龍茶中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最少，其余成分與其他茶相比差異不大；紅茶中水浸出物和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低；藏茶中水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，為9.32%，總灰分和粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)也是四類茶中最高的。

這四類茶原料采摘不同，制作工藝不同，導(dǎo)致基本成分各不相同。加工中水分的散失方式、速率對(duì)茶葉造型及色香味的形成有顯著的影響，而且干茶的水量質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)茶葉的保存極為重要，一般名優(yōu)綠茶的水分都控制在6%以下，這與實(shí)驗(yàn)中綠茶的水分測(cè)定結(jié)果相一致[5-6]。藏茶制作工藝復(fù)雜獨(dú)特，尤其是渥堆這一發(fā)酵環(huán)節(jié)，要求保持較高的水分，所以在制茶工藝中調(diào)控水分的變化，保持渥堆葉的適度水分，對(duì)藏茶品質(zhì)的形成十分重要[5]。隨著茶葉的生長(zhǎng)，蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)逐漸降低，粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加，因此蛋白質(zhì)、粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)可以反映原料老嫩度的狀態(tài)[7]?？梢钥闯?，綠茶、烏龍茶、紅茶、藏茶四者灰分相差不大，而紅茶的蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，綠茶的粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低，這是因?yàn)闉觚埐?、紅茶和藏茶采用的鮮葉較老，綠茶采用的鮮葉較嫩，是早春幼嫩芽葉。

表1 茶樣中常規(guī)化學(xué)成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 1 Contents of regular ingredients of tea sample %

茶葉中水浸出物是指在沖泡過程中能進(jìn)入茶湯的無機(jī)和有機(jī)化合物，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的多少?zèng)Q定了茶湯的口感和色澤。表1中綠茶水浸出物質(zhì)量分?jǐn)?shù)明顯高于后三者，這是因?yàn)楹笕咴诩庸きh(huán)節(jié)有部分成分的轉(zhuǎn)化和損失。

2.2 活性成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)的比較

茶湯中咖啡堿是主要的苦味物質(zhì)，多酚類是主要的澀味物質(zhì)，氨基酸是主要的鮮味物質(zhì)，因此茶湯滋味的優(yōu)劣是茶葉中苦澀鮮味物質(zhì)共同作用的結(jié)果[8-9]。作者對(duì)4類茶的茶多酚、兒茶素、咖啡堿、茶多糖及游離氨基酸的測(cè)定結(jié)果見表2。由表2可知，綠茶中茶多酚、兒茶素質(zhì)量分?jǐn)?shù)略高于烏龍茶，二者多酚質(zhì)量分?jǐn)?shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紅茶和藏茶。烏龍茶、紅茶和藏茶的茶多糖和游離氨基酸均低于綠茶，其中紅茶的游離氨基酸質(zhì)量分?jǐn)?shù)最低。而紅茶的咖啡堿質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5.42%，明顯高于其他三類茶，這直接形成了紅茶、藏茶醇和不澀，綠茶鮮爽苦澀，烏龍茶醇厚甘爽、淡薄苦澀的滋味風(fēng)格。由于紅茶和藏茶在加工過程中茶多酚等物質(zhì)得到了充分的氧化降解，降低了茶葉的苦澀味[10]。郭金龍[8]在對(duì)雅安藏茶評(píng)價(jià)研究中表明，兒茶素在發(fā)酵過程中逐漸轉(zhuǎn)化為茶色素類，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)的大幅度降低是形成雅安藏茶醇和而不苦澀的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)兒茶素的系列氧化產(chǎn)物具有橙黃、橙紅色，使茶葉色澤由綠色轉(zhuǎn)為紅褐色，茶湯呈紅褐色，這與實(shí)驗(yàn)中茶湯情況一致。

表2 茶樣中活性成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Table 2 Contents of active ingredients of tea sample %

眾所周知，茶葉具有一定的保健功能，這與茶葉中豐富的生理活性物質(zhì)密切相關(guān)。陳金娥[11]研究表明，綠茶的抗氧化作用主要來自茶多酚，紅茶的抗氧化作用主要來自茶多糖，且其抗氧化能力與含量成量效關(guān)系。另外，作為高纖維食物，烏龍茶、紅茶、藏茶可以清熱利便，幫助消化；雅安藏茶中的茶堿對(duì)脂肪具有非常強(qiáng)的溶解性[12-13]。

2.3 香氣成分的測(cè)定結(jié)果

4種不同發(fā)酵度茶樣通過HS-SPME萃取并經(jīng)GC-MS分析后得到的總離子流色譜圖見圖1，各香氣成分相對(duì)含量見表3，4類茶的香氣成分分析比較見表4，香氣成分相對(duì)含量比較見圖2。

由圖1和表3可知，春露茶共分離出65個(gè)峰，鑒定出香氣成分27種，占總組分的92.35%，相對(duì)含量依次為醇類（38.97%）、烯烴類（27.47%）、酮類（6.01%）、酯類（1.46%）等；其他雜類化合物占總組分的9.38%。同時(shí)檢出量最多的為橙花叔醇、甜沒藥烯、β-倍半水芹烯和芳樟醇，含量分別為29.66%、11.5%、10.46%和8.07%。由圖2可以看出，醇類和烯烴類構(gòu)成了早春綠茶的主要香氣成分，它們之間以不同比例混合，共同主導(dǎo)著綠茶的香型。

圖1 不同發(fā)酵度茶香氣成分總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aromatic components in the different fermentation degree of tea

表3 4種茶樣的GC-MS分析結(jié)果Table 3 GC-MS analysis results of aromatic components in the four kinds of tea

注：“—”表示未檢出。

表4 四類茶香氣成分分析比較結(jié)果Table 4 Comparison results of four kinds tea aromatic components analysis

圖2 四類茶香氣成分含量對(duì)比圖Fig.2 Comparison of aromatic components contents in the four kinds tea

由圖1和表3可知，烏龍茶共分離出82個(gè)峰，鑒定出24種香氣成分，占總組分的43.55%，相對(duì)含量依次為醇類（8.7%）、酮類（8.12%）、酯類（6.02%）、醛類（5.78%）、烷烴類（2.82%）等；其他雜類化合物是苯乙腈和吲哚。檢出量最多的為橙花叔醇（8.7%）和乙位紫羅蘭酮（6.71%）。由圖2可以看出，烏龍茶各成分檢出量不多，分布相對(duì)平衡。吲哚相對(duì)含量在烏龍茶中為2.56%，Wang等認(rèn)為，隨著發(fā)酵程度的增加，吲哚相對(duì)而言含量急劇增加，但隨著發(fā)酵程度繼續(xù)加重，其相對(duì)含量又急劇降低，說明吲哚對(duì)輕度發(fā)酵的烏龍茶香氣貢獻(xiàn)非常大[14]。

由圖1和表3可知，紅功夫茶共分離出112個(gè)峰，鑒定出30種香氣成分，占總組分的61.36%，相對(duì)含量依次為醇類（19.92%）、酮類（13.31%）、酯類（11.43%）、醛類（10.65%）、等。檢出量最多的為芳樟醇（19.92%）、乙位紫羅蘭酮（7.12%）、2-（5-甲基-5-乙烯基-2-四氫呋喃）-2-丙烷基碳酸乙酯（6.78%）、苯乙醛（6.11%）。許多學(xué)者對(duì)不同地方不同品種的紅茶香氣成分進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)不同紅茶的香氣成分組成大致相同，相對(duì)含量差異較大，也主要是醇類、酮類、醛類、酯類等物質(zhì)[15-17]。

由圖1和表3可知，藏茶共分離出109個(gè)峰，鑒定出31種香氣成分，占總組分的59.16%，相對(duì)含量依次為酮類 （17.82%）、 酯類 （15.99%）、 醇類（7.52%）、烯烴類（4.54%）、醛類（4.02%），酸類和烷烴類檢出量較低。檢出量最多的為2-（5-甲基-5-乙烯基-2-四氫呋喃）-2-丙烷基碳酸乙酯 （8.8%）、乙位紫羅蘭酮（7.7%）、植醇（7.52%）。由圖2和表4得出，與綠茶相比，經(jīng)過深度發(fā)酵的紅茶、藏茶在香氣種類上增加，烯烴類香氣相對(duì)含量下降明顯，這可能與茶葉原料鮮嫩度下降和發(fā)酵過程中的氧化降解有關(guān)[18]。

3 討 論

不同發(fā)酵度的茶葉有各自主要的呈香物質(zhì)，亦有共同的香氣成分。如乙位紫羅蘭具有紫羅蘭香氣，是4種茶中共有的香氣成分，且在烏龍茶、紅茶和藏茶中相對(duì)含量較高，是這三類茶的主要香氣物質(zhì)之一；癸醛有顯著的脂肪氣息、甜香，β-環(huán)檸檬醛具有杏仁、芒果等水果樣的果香青香，二者在不同發(fā)酵度茶樣中相對(duì)含量差異不大，說明這兩種物質(zhì)是茶葉中比較普遍的香氣成分；酯類化合物中，二氫獼猴桃內(nèi)酯、亞油酸甲酯、2-（5-甲基-5-乙烯基-2-四氫呋喃）-2-丙烷基碳酸乙酯是烏龍茶、紅茶、藏茶共有的成分，值得注意的是2-（5-甲基-5-乙烯基-2-四氫呋喃）-2-丙烷基碳酸乙酯在紅茶和藏茶中相對(duì)含量明顯較高，可能隨著發(fā)酵度的增加而增加，該物質(zhì)尚未見文獻(xiàn)報(bào)告，關(guān)于其檢出原因及影響需進(jìn)一步判定。具有似風(fēng)信子、紫丁香氣息的苯乙醛在紅茶中高達(dá)6.11%，是川紅特殊香型的重要組分；醇類化合物中，具有甜美似玫瑰和蘋果香氣的橙花叔醇在綠茶和烏龍茶中相對(duì)含量較高，有鈴蘭香、果香和清香型的芳樟醇在綠茶和紅茶中相對(duì)含量較高，而具有甜香味的植醇僅在綠茶和藏茶中檢出，由此可見，醇類對(duì)綠茶的香氣貢獻(xiàn)很大。

本次實(shí)驗(yàn)茶樣均取自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)茶廠，測(cè)得的香氣成分及相對(duì)含量與文獻(xiàn)報(bào)道略有不同，可能與茶樣的采摘季節(jié)、品種、產(chǎn)地及加工方式或檢測(cè)的儀器設(shè)備等有關(guān)。如烯烴類化合物可能隨茶葉生長(zhǎng)季節(jié)的變換而減少[19]。

4 結(jié)語

作者對(duì)綠茶、烏龍茶、紅茶和藏茶的主要理化及香氣成分進(jìn)行對(duì)比分析，得出以下結(jié)果：未發(fā)酵的綠茶水浸出物和蛋白質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高，烏龍茶、紅茶和藏茶中粗纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)較高；紅茶和藏茶中茶多酚和兒茶素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)因發(fā)酵度的提高而低于綠茶和烏龍茶，咖啡堿的質(zhì)量分?jǐn)?shù)稍高于綠茶和烏龍茶，氨基酸在綠茶中質(zhì)量分?jǐn)?shù)最高，從而構(gòu)成各自不同口感的滋味風(fēng)格；綠茶香氣以醇類和烯烴類為主，紅茶香氣以醇類、酮類、酯類、醛類為主，藏茶中香氣以酮類和酯類為主，烏龍茶中各香氣成分檢出量不多，分布相對(duì)平衡。

[1]YU Xinrui，QU Jun，CONG Yuezhu.Research progress on the chemical components and pharmaceutical of tea[J].Chinese Herbal Medicine，1995，26（4）：219-221.（in Chinese）

[2]DAVY G，CRISTINA C，CARLO B，et al.High throughput qualitative analysis of polyphenols in tea samples by ultra-high pressure liquid chromatography coupled to UV and mass spectrometry detectors[J].Journal of Chromatography A，2010，1217（44）：6882-6890.

[3]XIA Daozong，ZHANG Yuanjun，NI Damei，et al.Study on antitumor and Immune regulation activities of anjibaicha polysaccharide[J].Journal of Tea Science，2013，33（1）：40-44.（in Chinese）

[4]呂世懂.GC-MS結(jié)合化學(xué)計(jì)量學(xué)方法研究茶葉揮發(fā)性成分[D].昆明：昆明理工大學(xué)，2014.

[5]CHEN Changhui，GUOJinlong，WANG Yanxia，et al.Quality variation during the processing of Ya’an Tibet tea[J].Chemistry and Industry of Forest Products，2011，31（4）：69-74.（in Chinese）

[6]LIU Shujuan，LI Shaijun，HUANG Huaisheng，et al.Variations of main biochemical components and quality during roasted green tea processing[J].Hunan Agricultural Sciences，2008（5）：113-115.（in Chinese）

[7]李娟.非水溶性茶葉蛋白質(zhì)提取及理化性質(zhì)研究[D].烏魯木齊：新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[8]郭金龍.雅安藏茶活性級(jí)分篩選和評(píng)價(jià)研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[9]XIAO Lizheng，LIU Zhonghua.The fluorine concentration in dark tea and the research progress of low fluorine concentration dark tea[J].Tea Communication，2007，12（34）：9-14.（in Chinese）

[10]YIN Jie，F(xiàn)AN Shisheng，SONG Qinfei，et al.Chang in quality of Congou black tea during the fermentation process[J].Journal of Sichuan Agricultural University，2012，30（4）；415-418.（in Chinese）

[11]CHEN Jin'e，F(xiàn)ENG Huijun，ZHANG Hairong.Effects of active ingredients in black tea，green tea and oolong on antioxidant capability[J].Food Science，2009，30（3）：62-66.（in Chinese）

[12]NI Dejiang，XIE Bijun，SONG Chunhe.Comparative studies of tea polysaccharides from different kinds of tea on diabetic mice[J].Journal of Tea Science，2002，22（2）：160-163.（in Chinese）

[13]HUANG Qun，CHEN Linjie，LI Yanpo，et al.Study on the effect of dark tea fermentation liquid with eurotiumcristatum on the activity of digestive enzyme[J].Microbiology China，2007，34（5）：917-920.（in Chinese）

[14]WANG L，LEE J，CHUNG J，et al.Discrimination of teas with different degrees of fermentation by SPME-GC analysis of the characteristic volatile flavor compounds[J].Food Chemistry，2008，109（1）：196-206.

[15]ZHOU Xuefang，TANG Hong，LEI Qian，et al.Analysis of aroma components of sichuan black tea[J].Journal of Southwest China Normal University：Natural Science Edition，2011，36（3）：178-182.（in Chinese）

[16]REN Hongtao，ZHOU Bin，XIA Kaiguo，et al.Comparative analysis of aroma compositions in different-grades Yunnan Congou black Tea[J].Journal of Southern Agriculture，2012，43（4）：489-492.（in Chinese）

[17]LIU Chunli，GUO Wenfei.Analysis of the aroma components in Wu Yi-shan black tea[J].Journal of Zhe Jiang University（Science Edition），201441（1）：58-62.（in Chinese）

[18]GUO Jianhua，ZHANG Lanlan，BIAN Jinlin，et al.Analysis of the aromatic compenents in three cultivars of green tea harvested in early spring[J].Journal of Fujian Agriculture and Forestry Universitu：Natural Science Edition，2011，40（6）：590-594.（in Chinese）

[19]LIU Xue，LIU Fei，HUANG Xianzhi，et al.Analysis of aroma compounds in mulberry leaf green tea by SPME-GC-MS[J].Food Science，2012，33（20）：238-242.（in Chinese）