不同等級(jí)福鼎白茶香氣成分研究

陳志達(dá)，溫欣黎，陳興華，陳賢玉，李博*，屠幼英*

（1.浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院茶學(xué)系，杭州310058；2.福鼎市茶業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組，福建 福鼎355200；3.福鼎市茶業(yè)局，福建 福鼎355200）

白茶是我國特有的茶類，主產(chǎn)于福建省的福鼎、政和、建陽、松溪等地，根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)[1]，一般可分為白毫銀針、白牡丹、貢眉和壽眉4個(gè)品類。白毫銀針以大白茶或水仙的單芽為原料制成，芽頭覆蓋著白毫，形狀似針；白牡丹以一芽一、二葉的大白茶或水仙為原料制成，葉底兩葉抱芽，形似牡丹；貢眉以群體種茶樹品種的嫩梢為原料制成；壽眉以大白茶、水仙或群體種的嫩梢或葉片為原料制成。

白茶加工工藝簡單，其主要特點(diǎn)是萎凋時(shí)間長。在萎凋過程中，白茶鮮葉多酚氧化酶的活性呈現(xiàn)“升-降-升-降”的變化，而過氧化物酶與谷氨酸脫羧酶的活性表現(xiàn)為先升后降[2]。在白茶加工過程中會(huì)發(fā)生糖苷類化合物的降解、類胡蘿卜素的氧化降解、脂肪酸的過氧化及降解等反應(yīng)，使得香氣物質(zhì)轉(zhuǎn)化生成，尤其是大分子香氣物質(zhì)，如苯甲酸己酯、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、順-茉莉酯等[3]，促使白茶形成其特有的香氣特征。

王力等研究表明，白茶香氣的主要成分為芳樟醇及其氧化物、香葉醇、水楊酸甲酯、苯乙醇、苯甲醇等[4]。王麗麗等比較了用福云6號(hào)所制白茶、綠茶的香氣差異，發(fā)現(xiàn)白茶中苯甲醛、芳樟醇、水楊酸甲酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯等香氣物質(zhì)含量高于鮮葉和綠茶[5]。但是，與對(duì)紅茶、烏龍茶等茶類的香氣研究相比，對(duì)白茶香氣的研究較少。本文廣泛搜集了來自福建省福鼎市不同等級(jí)的茶樣，采用頂空固相微萃取 法（headspace solid-phase microextraction, HSSPME）提取其香氣，然后采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）進(jìn)行檢測，分析比較不同等級(jí)白茶的香氣特征與差異，旨在為不同等級(jí)白茶香氣判別提供科學(xué)的方法。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

不同等級(jí)白茶樣品由福建省福鼎市茶業(yè)發(fā)展領(lǐng)導(dǎo)小組組織不同公司無償提供，均為2018年春季采摘、經(jīng)白茶傳統(tǒng)工藝加工制成的。為消除茶樹品種對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，實(shí)驗(yàn)除去了以群體種加工而成的貢眉樣品，只選取14個(gè)以大白茶品種加工而成的白毫銀針、白牡丹、壽眉作為比較對(duì)象，具體信息如表1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備

主要包括：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC/MSQP2010SE，日本Shimadzu 公司）、氣相色譜柱（SHRxi-5Sil MS，日本Shimadzu公司）、SPME手動(dòng)進(jìn)樣手柄與纖維萃取頭（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，美國Supelco公司）、DK-S28電熱恒溫水浴鍋（上海三發(fā)科學(xué)儀器有限公司）、電子天平（AL104，瑞士Mettler Toledo 公司）、20 mL 精密螺紋玻璃瓶（德國CNW科技公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

香氣成分捕集：首次進(jìn)行香氣萃取時(shí)，將纖維萃取頭插入GC-MS 儀器進(jìn)樣口，于250 ℃條件下老化30 min，待用。準(zhǔn)確稱取經(jīng)研缽磨碎的每種茶樣1.0 g 于20 mL 螺紋玻璃瓶中，加蓋密封后，置于70 ℃水浴鍋中平衡10 min，然后插入已老化（或已解吸附）的纖維萃取頭，于茶樣上方頂空吸附60 min后，立即向GC-MS儀器中進(jìn)樣，解吸附5 min后，萃取下一個(gè)樣品。

香氣成分檢測：使用SH-Rxi-5Sil MS毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）進(jìn)行檢測，進(jìn)樣口溫度為230 ℃，載氣為99.99%高純氦氣，不分流進(jìn)樣，柱流速為1.0 mL/min。升溫程序：初始溫度40 ℃，保持5 min；以3 ℃/min 升溫至85 ℃，保持2 min；再以2 ℃/min 升溫至155 ℃，保持2 min；最后以7 ℃/min升溫至225 ℃，保持5 min。MS條件：離子源為電子電離源（electron impact ion source,EI）；離子源溫度180 ℃；轉(zhuǎn)接口溫度250 ℃；掃描范圍35～500 amu。

香氣成分分析：將采集到的總離子色譜圖進(jìn)行積分，在NIST17質(zhì)譜庫中檢索得到的各組分，篩選出匹配度≥85 的化合物，并參考相關(guān)的文獻(xiàn)[5-7]，對(duì)各個(gè)化合物進(jìn)行定性；同時(shí)，利用面積歸一法計(jì)算各個(gè)香氣成分的相對(duì)含量，并利用SIMCA-P 14.1軟件進(jìn)行偏最小二乘判別分析（partial least squaresdiscriminant analysis,PLS-DA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同等級(jí)白茶香氣成分比較

用GC-MS檢測得到的不同等級(jí)白茶香氣總離子流如圖1 所示。以1 號(hào)茶樣為例，可見不同等級(jí)白茶香氣成分的出峰時(shí)間基本相同，而在峰面積上存在差異，說明不同等級(jí)白茶在香氣成分構(gòu)成上基本一致，而在含量占比上有所不同。對(duì)檢測結(jié)果進(jìn)行分析，共篩選出50種香氣成分，如表2所示。

圖1 不同等級(jí)白茶香氣成分的總離子流Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components in different grades of white tea

表2 不同等級(jí)白茶樣品香氣成分的相對(duì)含量Table 2 Relative contents of aroma components in different grades of white tea samples %

續(xù)表2 Continuation of Table 2%

續(xù)表2 Continuation of Table 2%

對(duì)所檢出的香氣成分進(jìn)行分類整理，結(jié)果如表3 所示：醇類、酮類、醛類物質(zhì)是白茶最主要的香氣組分，其中醇類物質(zhì)含量最高。醇類物質(zhì)共檢出13種，主要包括芳樟醇及其氧化物、青葉醇、苯甲醇等具有花果香的成分。白毫銀針和白牡丹中醇類物質(zhì)含量相近，達(dá)到40%以上，明顯地高于壽眉。醛類物質(zhì)同樣多具花果香，共檢出12 種，主要包括苯甲醛、苯乙醛等芳香族醛類及正辛醛、己醛等。酮類物質(zhì)共檢出9種，主要包括甲基庚烯酮、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、橙花基丙酮等。壽眉中醛類及酮類物質(zhì)含量都明顯地高于白毫銀針與白牡丹。除此之外，白毫銀針中酯類和內(nèi)酯類化合物含量明顯低于白牡丹與壽眉。

表3 不同等級(jí)白茶中各香氣組分的相對(duì)含量Table 3 Relative contents of aroma compounds in different grades of white tea %

通過觀察不同等級(jí)白茶香氣成分的熱度圖（圖2），能更直觀地比較香氣成分含量的變化。如圖2中色階條所示，顏色從綠到紅的變化代表了相對(duì)含量從0%～15%的變化。由此可觀察到，隨著白茶等級(jí)下降而減少的香氣成分主要有苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、順-茉莉酮、柏木醇等；隨著白茶等級(jí)下降而增加的香氣成分較多，主要有2，4-庚二烯醛、呋喃型反式氧化芳樟醇、水楊酸甲酯、橙花基丙酮、α-紫羅蘭酮、反式-β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯等。還有一部分化合物并不隨著白茶等級(jí)下降而遞增或遞減，這類化合物在白牡丹中表現(xiàn)為最多，如β-欖香烯、β-雪松烯等，并且芳樟醇及其氧化物的總含量也在白牡丹中表現(xiàn)為最高。

綜上所述，這些香氣成分相對(duì)含量的不同使得不同等級(jí)白茶的香型產(chǎn)生差異。總體上，白毫銀針與白牡丹的香氣成分在種類和含量上較為接近，均具有相對(duì)含量較高的醇類物質(zhì)，這些醇類物質(zhì)多具花果香，例如芳樟醇及其氧化物具有鈴蘭和百合花香[8]，苯甲醛具有杏仁和蘋果香，苯乙醇和香葉醇具有玫瑰花香[9-11]。而壽眉中醇類物質(zhì)含量較低，但醛類、酮類、酯類、內(nèi)酯類物質(zhì)的含量高，主要為具有花香的紫羅蘭酮和異甲基紫羅蘭酮、具有麝香的二氫獼猴桃內(nèi)酯和具有藥草香的水楊酸甲酯[12]，使得壽眉雖然也具有一定的花香，卻在香型表現(xiàn)上和白毫銀針、白牡丹有所差異。

2.2 不同等級(jí)白茶特征性香氣成分分析

在所檢出的50種香氣成分中，共有率大于90%的香氣成分共計(jì)20個(gè)，含量較高的主要成分為青葉醇、苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、水楊酸甲酯、香葉醇、異甲基紫羅蘭酮、雪松醇等，與文獻(xiàn)報(bào)道[13]相符，尤其是芳樟醇，在所有白茶中的平均含量達(dá)14.85%，最高的可達(dá)27.14%，明顯高于其他香氣成分。同時(shí)，芳樟醇氧化物的平均含量也達(dá)到了9.10%。這可能與白茶長時(shí)間萎凋的工藝相關(guān)[2]。在對(duì)紅茶香氣研究中發(fā)現(xiàn)，芳樟醇及其氧化物的含量直接影響紅茶的香氣品質(zhì)[14]，由此推測芳樟醇及其氧化物是影響白茶香氣品質(zhì)的主要成分之一，即為白茶的特征性香氣成分。

圖2 香氣成分含量在不同等級(jí)白茶間的熱度圖Fig.2 Heat map of the contents of aroma components in different grades of white tea

對(duì)各香氣成分進(jìn)行PLS-DA 分析，結(jié)果如圖3所示。在得分圖A中，不同等級(jí)白茶的香氣成分差異明顯：白牡丹主要位于第一、二象限；白毫銀針主要位于第四象限，其中3-1、2-1為一級(jí)白毫銀針，其香氣成分構(gòu)成接近于白牡丹；壽眉主要位于第三象限。結(jié)合載荷圖B，將A、B圖的原點(diǎn)視作重疊，與樣品位于同一方向的香氣成分表示在該樣品中含量越高，位于相反方向越遠(yuǎn)的表示含量越低。由此可知不同等級(jí)白茶中主要的特征性香氣成分：白毫銀針為苯乙醇、順-茉莉酮、1-辛烯-3-醇、青葉醇、苯甲醛等；白牡丹為β-雪松烯、羅漢柏烯、L-薄荷醇、β-欖香烯等；壽眉為2，4-庚二烯醛、己醛、α-雪松烯、橙花基丙酮、紫羅蘭酮、反式-β-紫羅蘭酮等。此外，2，4-庚二烯醛僅在壽眉中被檢出，二氫獼猴桃內(nèi)酯在白毫銀針中的含量極低，而在白牡丹和壽眉中相對(duì)含量較高，可作為區(qū)分不同等級(jí)白茶的特征性香氣成分。

圖3 不同等級(jí)白茶主要香氣成分的PLS-DA分析Fig.3 PLS-DA analysis of main aroma components in different grades of white tea

3 討論

本研究結(jié)果顯示，白茶最主要的香氣成分為醇類、酮類和醛類物質(zhì)，主要有青葉醇、芳樟醇及其氧化物等。在不同等級(jí)白茶中，白毫銀針、白牡丹具有相對(duì)含量較高的花果香醇類物質(zhì)，而壽眉中醛類、酮類、酯類、內(nèi)酯類香氣成分的含量較高，這與劉琳燕等的研究結(jié)果一致：認(rèn)為白毫銀針與白牡丹的香氣成分較接近，而與壽眉相差較大[15]。進(jìn)一步通過PLS-DA 分析觀察到不同等級(jí)白茶的香氣成分有明顯差異，并篩選出不同等級(jí)白茶的主要特征性香氣成分。

不同等級(jí)白茶香氣成分的差異，與不同嫩度茶樹原料中香氣形成相關(guān)基因的表達(dá)差異有關(guān)。以水楊酸甲酯為例，DENG 等比較了茶樹芽、第一葉、第二葉、老葉、梗等不同茶樹組織中促水楊酸甲酯形成的基因CsSAMT在表達(dá)上的差異，結(jié)果表明，CsSAMT在第二葉中表達(dá)量最大，其次是芽和第一葉，而在老葉中表達(dá)量最低[16]。本實(shí)驗(yàn)也顯示，隨著白茶等級(jí)遞減，原料第二葉增多，水楊酸甲酯含量也遞增。除了原料嫩度的差異，白茶的香氣形成也受到加工工藝的影響。CHEN 等對(duì)白茶萎凋、干燥過程中香氣及其不同類型前體物質(zhì)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)萎凋期間白茶中大多數(shù)游離氨基酸含量顯著增加，相應(yīng)的氨基酸衍生揮發(fā)物含量也增加，其中，氨基酸和糖基結(jié)合的揮發(fā)物有助于白茶香氣的形成；同時(shí)，干燥過程對(duì)白茶香氣的形成也起到了重要作用，使得香氣揮發(fā)物的含量發(fā)生顯著變化[17]。在本實(shí)驗(yàn)中，白茶采用的加工工藝基本一致，以排除該因素的影響。

總之，對(duì)白茶香氣成分的深入研究，為白茶香氣品質(zhì)調(diào)控奠定了基礎(chǔ)。在檢測出的白茶香氣成分中，許多都具有良好的生物活性，例如欖香烯具有較好的抗癌功效，且已開發(fā)成藥[18]。目前，白茶在化妝品中的應(yīng)用也非常多，如香奈兒、伊麗莎白雅頓等國際品牌開發(fā)了白茶系列的護(hù)膚品、香水。今后可進(jìn)一步對(duì)白茶香氣成分的提取、利用及其精油的生物活性進(jìn)行深入研究。