茶樹新品系21-1工夫紅茶香氣成分分析

雷 雨，段繼華，黃飛毅，陳宇宏，康彥凱，羅 意，丁 玎，董麗娟，李賽君

（湖南省農(nóng)業(yè)科學院 茶葉研究所，國家茶樹改良中心湖南分中心，農(nóng)業(yè)部湖南茶樹及茶葉觀測試驗站，湖南長沙 410125）

紅茶是目前世界上各類茶中消費區(qū)域最廣、生產(chǎn)量最多、國際貿(mào)易量最大的茶類[1]。湖南紅茶生產(chǎn)歷史悠久，一直以來都是我國紅茶的主要產(chǎn)地。“湖紅工夫”條索緊細、色澤烏潤、香氣馥郁、滋味醇和、湯色紅亮，曾與安徽“祁紅”、福建“建紅”鼎足而立[2]。近年來，“紅茶熱”使國內(nèi)紅茶市場呈現(xiàn)出百花爭艷的態(tài)勢，除有滇紅、祁紅、閩紅、英紅等歷史知名品牌外；同時也涌現(xiàn)了如金駿眉、銀駿眉、丹霞系列高香紅茶等一批后起之秀，具有花香、蜜香和甜香等特色，深受大眾喜愛[3]。

茶葉香氣是評定茶葉品質(zhì)好壞的重要指標之一[4]，被譽為“茶之神”[5]。香氣作為茶葉感官品質(zhì)的重要組成部分，不僅影響茶葉的等級，也是影響大眾消費選擇的重要因子之一[6]。迄今為止，已從各種茶葉中分離出700多種香氣物質(zhì)，包括碳氫化合物、醇類、酮類、酸類、酯類、內(nèi)酯類、酚類、過氧化物類、含硫化合物類、吡啶類、吡嗪類、喹啉類和芳胺類等共10余大類[7]。任何一種茶葉的香氣都是其所含的不同芳香物質(zhì)以不同濃度組合的綜合表現(xiàn)。

筆者將茶樹新品系21-1制成工夫紅茶，采用頂空-固相微萃取法（HS-SPME）富集香氣物質(zhì)，采用GC-MS分析其香氣成分組成及特征，以期為該品系的生產(chǎn)加工及推廣應(yīng)用提供參考，為湖南紅茶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供品種保障。

1 材料與方法

1.1 材料

2018年4月1日和4月8日，在湖南省茶葉研究所試驗茶場生產(chǎn)茶園，采摘一芽二葉嫩度的新品系21-1（以下簡稱21-1）鮮葉，按照傳統(tǒng)工夫紅茶工藝加工，所得材料分別編號為樣品1和樣品2。

1.2 主要儀器

手動SPME進樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭（美國Supeclo公司）；7890 A 氣相色譜儀，5975 C 質(zhì)譜儀（美國Agilent 公司）。

1.3 方法

1.3.1 頂空固相微萃取法

準確稱取5 g茶樣放入萃取瓶中，加入100 mL沸水，加入一定量的癸酸乙酯（內(nèi)標），然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭的SPME手持器通過瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶中，在50℃水浴中平衡10 min，推出纖維頭，吸附50 min后，取出并立即插入氣相色譜儀的進樣口中，解吸附3 min，同時啟動儀器收集數(shù)據(jù)。

1.3.2 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析

GC條件：安捷倫HB-5MS（30 m×0.32 mm×0.25 μm）彈性石英毛細管柱。進樣口溫度為240℃、ECD檢測器溫度為250℃；載氣為高純氦氣；流速1.0 mL/min。柱溫程序：50℃保持5 min，以3℃/min升至180℃保持 2 min，然后以10℃min升至250℃保持3 min；實驗中盡量將峰分開，保證峰形的對稱完整，然后通過質(zhì)譜進行定性分析。MS條件：EI電離能量為70 eV；質(zhì)量掃描范圍為50～600 amu；離子源溫度為230℃；四極桿溫度為150℃；質(zhì)譜傳輸線溫度為280℃。

1.3.3 定性與定量分析

根據(jù)NIST標準譜庫，結(jié)合相關(guān)文獻報道以及各香氣成分的相對保留時間等進行色譜定性。按照峰面積歸一化法計算，求得各香氣成分的相對含量，相對含量為各組分峰面積與總峰面積之比值。

2 結(jié)果與分析

2.1 主要香氣種類及含量分析

21-1工夫紅茶香氣成分的總離子流色譜圖分別如圖1和圖2。通過面積歸一化法求得21-1工夫紅茶每種化合物的相對含量，結(jié)果見表1。樣品1和樣品2分別檢測出50種和52種香氣成分，共有成分40種。其中醇類11種、酯類8種、醛類18種、酮類7種和其他類13種，分別占香氣總量的40.54%、39.36%、11.02%、4.1%和4.76%。醇類、酯類和醛類是21-1紅茶香氣的主要成分，占香氣總量的90.92%（圖3）。

醇類是紅茶香氣中的主要成分，是花香、果香、清香等香氣的體現(xiàn)，該類化合物的形成與糖苷水解有重要關(guān)系[8]。21-1工夫紅茶醇類物質(zhì)主要包括香葉醇、芳樟醇及其氧化物和苯乙醇，平均含量分別占香氣總量的21.11%、14.72%和1.68%。

酯類的形成方式主要有兩種，醇、酸的酯化和內(nèi)脂的形成[9]。本研究共鑒定出酯類物質(zhì)8種，主要是水楊酸甲酯，2個樣品中含量分別為31.93%和42.84%，平均含量為37.38%，其他酯類成分含量均在1%以下。酯類物質(zhì)是紅茶香氣中的主要成分，王秋霜[10]等研究發(fā)現(xiàn)斯里蘭卡紅茶酯類含量（37.32%～69.89%）明顯高于國內(nèi)英紅九號（6.56%）和祁門紅茶（15.32%），其中水楊酸甲酯含量所占比例最大。

表1 21-1工夫紅茶香氣物質(zhì)組成及相對含量Table 1 Aroma composition and relative contents in 21-1 congou black tea

續(xù)表1

圖1 樣品1工夫紅茶香氣的GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion- flow graph of the aroma in No.1 sample black tea

醛類物質(zhì)主要體現(xiàn)為清香、青草香，個別體現(xiàn)出花香，具有較低的閾值，是茶葉香氣最重要的揮發(fā)性香氣化合物，可在發(fā)酵、干燥階段通過氨基酸的轉(zhuǎn)化或脂質(zhì)氧化降解等方式形成[9]。21-1工夫紅茶中醛類物質(zhì)種類最多，主要是苯乙醛、2-己烯醛和壬醛，平均含量分別為3.08%、1.18%和0.92%。

酮類化合物形成于發(fā)酵階段，也是花香特征的物質(zhì)基礎(chǔ)[9]。21-1工夫紅茶中酮類物質(zhì)含量比較高的是順-茉莉酮和β-紫羅酮，樣品1的β-紫羅酮含量較樣品2高，樣品2的順-茉莉酮較樣品1高，平均含量分別為1.48%和1.28%。

其他主要包含酸類、烯類和雜氧化合物等。酸類物質(zhì)均只檢測出1種棕櫚酸，烯類物質(zhì)有5種，還有二甲硫和少量吡咯、呋喃等其他物質(zhì)。除二甲硫和月桂烯以外，其他物質(zhì)平均含量均在1%以下。含量排名前三的是二甲硫、月桂烯和3-苯基呋喃，含量分別為1.20%、1.00%和0.56%。

圖2 樣品2工夫紅茶香氣的GC-MS總離子流色譜圖Fig.2 GC-MS total ion- flow graph of the aroma in No.2 sample black tea

圖3 21-1工夫紅茶香氣物質(zhì)種類及相對含量Fig.3 Type and content of aroma substangces in 21-1 congou black tea

2.2 主導香氣成分及香氣類型分析

2.2.1 主導香氣成分分析

由圖4可知，相對含量前10位的香氣成分分別為水楊酸甲酯、香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醛、苯乙醇、順-茉莉酮、β-紫羅酮、2-已烯醛、橙花叔醇和橙花醇，平均含量分別為37.38%、21.11%、14.72%、3.08%、1.68%、1.48%、1.28%、1.18%、0.91%和0.86%，這些香氣化合物占香氣總量的80%以上，是21-1紅茶香氣的主導成分。

圖4 21-1工夫紅茶主導香氣種類及相對含量Fig.4 Dominant aroma types and contents in 21-1 congou black tea

將主導香氣成分按照所呈現(xiàn)的花香、果香、冬青葉香和清香進行分類，結(jié)果見表2?；ㄏ愠煞止灿?種，主要是香葉醇、芳樟醇及其氧化物、橙花叔醇、苯乙醛、苯乙醇、順-茉莉酮和β-紫羅酮，相對含量為45.12%。香葉醇、芳樟醇及其氧化物、橙花叔醇和橙花醇是萜烯醇類，香葉醇具有玫瑰花的香氣，芳樟醇及其氧化物有百合花或玉蘭花的香氣，橙花叔醇有木香、花木香和水果百合香，橙花醇有玫瑰香氣[11]。順-茉莉酮有強烈而愉快的茉莉花香，β-紫羅酮具有紫羅蘭香。果香成分有2種，分別是苯甲醛和苯乙醛，相對含量為3.89%。苯甲醛主要體現(xiàn)出苦杏仁味，苯乙醛具有類似風信子的香氣，濃度低時體現(xiàn)出水果的甜香氣[10]。體現(xiàn)清香和冬青葉香氣的主要成分分別是2-已烯醛和水楊酸甲酯[12]，相對含量分別為1.18%和37.38%。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[13]，21-1工夫紅茶感官審評為香氣銳，花蜜香不顯，這與其香氣成分中含有高比例的具有冬青葉香的水楊酸甲酯結(jié)果一致，從而體現(xiàn)出一定的類似香精油的芳香氣息和銳度。

表2 21-1工夫紅茶香氣物質(zhì)及其呈香類型Table 2 Aroma substances and types in 21-1 congou black tea

2.2.2 香型分析

竹尾忠一[14]認為，中國紅茶主要有 3 種香型。第一種是芳樟醇及其氧化物含量占絕對優(yōu)勢型，如“滇紅”，表現(xiàn)為高銳顯著的花香；第二種是中間型，芳樟醇和香葉醇含量均較高；第三種是香葉醇含量占絕對優(yōu)勢型，如“祁紅”，表現(xiàn)為濃郁的玫瑰花香和濃厚的木香。新品系21-1工夫紅茶芳樟醇及其氧化物平均含量為14.72%，香葉醇平均含量為21.11%，兩者比例相當，其香型與中阿雜交的大吉嶺、云南紅茶屬于同一類，均為中間型。

3 小結(jié)與討論

21-1工夫紅茶2個樣品中共鑒定出57種香氣化合物，共有成分40種，主要是醇類、酯類、醛類、酮類和其他酸、烯和烷烴類等。其中醇類和酯類是占絕對含量的香氣物質(zhì)，平均含量分別為40.54%和39.36%，占香氣總量的79.9%。香氣化合物相對含量前10的香氣物質(zhì)主要是水楊酸甲酯、香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醛、苯乙醇、順-茉莉酮、β-紫羅酮、2-已烯醛、橙花叔醇和橙花醇，共同構(gòu)成了21-1工夫紅茶的香氣主導成分。

21-1工夫紅茶芳樟醇及其氧化物平均含量為14.72%，香葉醇平均含量為21.11%，兩者比例相當。其香型與中阿雜交的大吉嶺、云南紅茶屬于同一類，均為中間型。

王秋霜等[10]研究發(fā)現(xiàn)水楊酸甲酯含量是斯里蘭卡紅茶與國內(nèi)紅茶的重要區(qū)別。方維亞等[9]研究了不同地區(qū)紅茶的特異香氣成分，發(fā)現(xiàn)安徽祁紅、福建金駿眉表現(xiàn)出以香葉醇為主題的玫瑰花香，云南滇紅、廣東英德紅茶表現(xiàn)出以芳樟醇為主的花果香、甜香，而印度、斯里蘭卡紅茶體現(xiàn)以水楊酸甲酯為主的似薄荷冬青香氣。21-1工夫紅茶香氣成分中水楊酸甲酯含量高，具有與印度、斯里蘭卡紅茶相似的特征性和指示性香氣成分，表現(xiàn)出較高的冬青葉香氣和銳度，香精油特征明顯。

21-1工夫紅茶2個樣品的香氣成分大部分相同，但有12種成分不同，含量均較低。其中1號樣品中有5個成分未在2號樣品中檢出，2號樣品中有7個成分未在1號樣品中檢出。雖然2個樣品的采摘標準和加工方法相同，但采摘時間及加工時的天氣、環(huán)境、人工等外在因素差異有可能導致了兩者香氣成分的差異，這方面有待進一步研究。

茶樹品種是影響茶葉香型的重要因子[15-18]。21-1是從江華苦茶群體資源中選育出的優(yōu)質(zhì)高咖啡堿紅茶新品系[19]，其香型與中阿雜交的大吉嶺、云南紅茶同屬中間型，具有與印度、斯里蘭卡紅茶相似的特征性和指示性香氣成分。以上研究結(jié)果從香氣角度應(yīng)證了劉寶祥[20]江華苦茶簡單兒茶素（L-EC+DL-C）的含量較高，與云南勐海野生茶樹相似；酯型兒茶素L-EGCG、L-ECG 的含量又與撣幫種、阿薩姆種相似，是云南大茶樹演變到灌木茶樹的一種過渡類型的理論。21-1具有開發(fā)優(yōu)質(zhì)特色紅茶新產(chǎn)品的品種潛質(zhì)。