基于GC-MS對中茗66和龍井43的香氣成分比較分析

韋 康，王麗鴛，余繼忠，鄭旭霞，阮 麗，成 浩*

（1.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，國家茶樹改良中心/農(nóng)業(yè)部茶樹生物學(xué)與資源利用重點實驗室，浙江 杭州310008；2.杭州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院 茶葉研究所，浙江 杭州 310024）

龍井茶是我國傳統(tǒng)名茶，被列為中國十大綠茶之首，具有色澤翠綠，香氣濃郁，甘醇爽口，形如雀舌的特點。特別是西湖龍井茶的香氣香高持久，深受眾多消費者青睞。目前，制作西湖龍井的當家品種主要為龍井43。該品種為中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所于20世紀60年代從西湖龍井群體中單株選育而成，1987年通過全國農(nóng)作物品種審定委員會認定，編號GS13037—1987[1]。該品種的推廣種植已有40余年的歷史。因此，培養(yǎng)可替代龍井43的高香優(yōu)質(zhì)新品種是茶樹育種工作者亟待解決的問題。

中茗66是近年來中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所培育的新品系。它具有物候期早（一芽二葉期平均較龍井43提早3～4 d），香氣高等特點，但是對于該品系香氣成分的組成及其與對照品種龍井43的差異仍缺乏研究。另一方面，盡管近年來對于龍井茶特征香氣成分已有一定研究[2-8]，特別是明確了龍井茶香氣主要包含烯醇、醛、醇、酯及芳香烴等化合物[6，8]，但對于龍井茶品種選育中特定香型該更注重哪類化合物仍缺乏明確報道。

本研究擬基于龍井43和中茗66的感官評審，先初步確定兩者的香型特點。然后通過頂空固相微萃取（HS-SPME）法結(jié)合氣相色譜與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC-MS）明確兩者的香氣物質(zhì)組成差異。通過兩者的比較分析為高香型茶樹品種選育工作提供借鑒與參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料及儀器設(shè)備

以種植于中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所試驗園中的中茗66和龍井43為研究對象，取2016年春季采摘的第一批茶葉（一芽二葉）制作烘青樣。茶樣制成后在石灰缸中保存1個月，然后用于感官評審及香氣成分測定。

香氣成分測定采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析（GC-MS），使用的儀器包括 SPME裝置（USA，SUPLECO），50/30 μm聚二甲基硅烷-二乙烯基苯涂層纖維（DVB/CAR/PDMS）萃取頭，氣相色譜-質(zhì)譜 聯(lián) 用 儀 Agilent 7890A-5975C （USA，Agilent），PL202-L-電子天平 （梅特勒-托利多儀器上海有限公司），150 mL自制萃取瓶，HHS型恒溫水浴鍋（上海精宏實驗設(shè)備有限公司）。

1.2 感官評審

參照GB/T 23776—2009茶葉感官審評方法中名優(yōu)綠茶的審評法[9]，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院檢測中心評茶師對樣品進行感官評審，評審內(nèi)容包含外形、湯色、香氣、滋味、葉底等。

1.3 前提取方法——頂空固相微萃取法 （HSSPME）

準確稱取樣品1.00 g至自制的250 mL頂空萃取瓶中，加入10.0 mL沸水沖泡，放入60℃水浴鍋平衡5.0 min，然后插入裝有DVB/CAR/PDMS萃取頭的手動SPME手柄在60℃水浴條件下頂空萃取，萃取時間為60 min，取出后立即插入GC-MS進樣口中解吸附3.0 min，同時啟動儀器收集數(shù)據(jù)。每個樣品重復(fù)3次，結(jié)果取平均值±標準誤差表示。

1.4 GC-MS分析

采用安捷倫DB-5MS毛細管柱（30 m×250 μm×0.25 μm）。進樣口及傳輸線溫度分別為280和270℃；載氣為高純氦氣，樣品進樣量為1.0 μL。

升溫程序：先由60℃保持3.0 min，以4.0℃/min速度升至280℃，保持2.5 min；總分析時間為60.5 min。

質(zhì)譜條件為EI電離能量：-70 eV；質(zhì)量掃描范圍：33～600 amu；離子源溫度：220 ℃。

1.5 物質(zhì)鑒定

參照嵇偉彬等[10]的方法，基于NIST98.L譜庫對得到的質(zhì)譜圖進行串聯(lián)檢索和人工解析。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗結(jié)果以平均值±標準誤差（SD）表示，統(tǒng)計分析采用SPSS16.0軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 中茗66與龍井43的感官品質(zhì)差異分析

對中茗66與龍井43的感官評審如表1所示。結(jié)果顯示中茗66的外形、香氣、滋味和葉底得分均高于龍井43，而湯色與龍井43相當。其中，就香氣而言，龍井43微有花香味，而中茗66具有明顯嫩香，說明兩者的香型具有差異。為明確該差異是否是香氣組成成分引起的，本研究進一步通過HSSPME法結(jié)合GC-MS對兩者的香氣物質(zhì)組成進行了分析。

2.2 中茗66與龍井43的香氣成分及質(zhì)量分數(shù)分析

龍井43與中茗66香氣成分的總離子流圖如圖1所示。由圖中峰型差異可見，兩者的香氣成分組成有所不同。對龍井43與中茗66香氣組分的定性和定量分析，共鑒定出65種主要的香氣組分（表2）。按照不同香氣成分的分類來看，醇類、碳氫化合物、酯類是龍井茶的主要香氣成分。其次為醛類、酮類、酚類、含氮化合物等（見圖2）。從總體看，龍井43的主要香氣成分依次為香葉醇 （22.03%）、β-芳樟醇（17.89%）、反-芳樟醇氧化物（5.84%）、順-芳樟醇氧化物（4.52%）、水楊酸甲酯（3.15%）等。而中茗66的主要香氣成分則為β-芳樟醇（16.18%）、香葉醇 （11.98%）、己酸葉醇酯 （7.53%）、丁酸葉醇酯（6.08%）、壬醛（4.82%）等（表 2）。 雖然龍井 43與中茗66的主要香氣成分均為醇類，但龍井43的醇類物質(zhì)明顯更多，例如龍井43香葉醇質(zhì)量分數(shù)是中茗66的1.84倍，反-芳樟醇氧化物、順-芳樟醇氧化物質(zhì)量分數(shù)也遠高于中茗66。而中茗66的酯類物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)則明顯多于龍井43，例如中茗66的己酸葉醇酯質(zhì)量分數(shù)是龍井43的3.73倍，丁酸葉醇酯質(zhì)量分數(shù)是龍井43的10.67倍。

表1 中茗66與龍井43的感官品質(zhì)差異分析Table 1 Sensory quality analysis of Zhongming66 and Longjing43

該結(jié)果在龍井43與中茗香氣成分大類的比較中也十分明顯（見圖2）。例如醇類物質(zhì)是龍井茶香氣的主體成分。盡管龍井43與中茗66的醇類質(zhì)量分數(shù)差異不顯著，但龍井43醇類質(zhì)量分數(shù)明顯高于中茗66。而中茗66的酯類質(zhì)量分數(shù)則顯著高于龍井43。因為醇類物質(zhì)主要呈現(xiàn)花香，包括香葉醇、β-芳樟醇均呈現(xiàn)玫瑰花香，這可能是龍井43制作的龍井茶微有花香的原因。而酯類化合物多呈輕微果香，中茗66中較高的己酸葉醇酯、丁酸葉醇酯質(zhì)量分數(shù)是否與其嫩香有關(guān)仍值得進一步研究。

圖1 龍井43與中茗66香氣成分的氣相色譜圖Fig.1 Gas chromatograms of Longjing43 and Zhongming66

2.3 龍井43特異香氣成分分析

將香氣成分在龍井43中質(zhì)量分數(shù)大于中茗66兩倍以上的定義為龍井43特異香氣成分，共找到10種香氣物質(zhì)（圖3）。其中9種香氣物質(zhì)在龍井43與中茗66之間表現(xiàn)出極顯著差異。這些特異香氣成分主要為各種芳樟醇氧化物，橙花叔醇等，因本身呈玫瑰花香可能與龍井43的花香有關(guān)。而聯(lián)苯、2-甲基萘等則主要帶刺激性氣味。這些物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較低（<0.5%），因此可能對香氣的影響較小。

表2 龍井43與中茗66香氣成分分析Table 2 Aroma component analysis of Longjing43 and Zhongming66

續(xù)表2

圖2 龍井43與中茗66香氣物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)Fig.2 Aroma compound contents in Longjing43 and Zhongming66

圖3 龍井43特異香氣物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)Fig.3 Specific aroma components in Longjing43

2.4 中茗66特異香氣成分分析

將香氣成分在中茗66中質(zhì)量分數(shù)大于龍井43兩倍以上的定義為中茗66特異香氣成分，共找到15種香氣物質(zhì)（圖4）。其中酯類物質(zhì)有6種，碳氫化合物4種，醇類物質(zhì)2種。質(zhì)量分數(shù)高于5%的特異成分主要為兩類酯類化合物（己酸葉醇酯和丁酸葉醇酯）。己酸葉醇酯具有新鮮水果香，丁酸葉醇酯具有玫瑰花香，這兩類化合物是否是中茗66嫩香的成因仍值得進一步研究。另一方面，研究也發(fā)現(xiàn)中茗66具有11種獨有的香氣成分。其中正辛醇、香茅醇、甲基丁酸、吲哚等質(zhì)量分數(shù)較高。正辛醇帶有柑橘氣味，香茅醇有花香氣味，而吲哚具有增強龍井茶前提香味的效果。這些化合物也可能對中茗66嫩香的形成具有貢獻。

圖4 中茗66特異香氣物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)Fig.4 Specific aroma components in Zhongming66

3 討論

香氣成因一直是茶葉品質(zhì)研究較為關(guān)注的問題[2-8，11]。代毅[12]從5個等級西湖龍井中提取分離鑒定出43種香氣組分，并對不同等級西湖龍井的特征性香氣成分進行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)醇類和酯類香氣物質(zhì)對形成西湖龍井特征性香氣有突出的貢獻。朱蔭等[8]對西湖龍井茶的特征性香氣成分進行了分析，在其發(fā)現(xiàn)的50種質(zhì)量分數(shù)較高的香氣成分中，醇類、酯類、烯醇類等因具有較好的香氣品質(zhì)，可能對西湖龍井茶的香氣品質(zhì)形成起著直接促進作用。但對于醇類與酯類成分產(chǎn)生較大差異時對龍井茶香氣品質(zhì)有何影響仍未見明確報道。本研究從茶樹品種的角度對龍井43和中茗66的香氣成分進行了比較分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，龍井43的香葉醇、β-芳樟醇、各種芳樟醇氧化物質(zhì)量分數(shù)較高（表2，圖3）。香葉醇、芳樟醇均呈現(xiàn)玫瑰花香，因此，過去一直被認為是評價茶葉香氣優(yōu)劣的重要指標[3-4，13-14]。而龍井43制作的龍井茶微有花香（表1），這可能與這些醇類物質(zhì)質(zhì)量分數(shù)較高有關(guān)。而中茗66的酯類質(zhì)量分數(shù)則顯著高于龍井43（圖2），特別是其中的己酸葉醇酯和丁酸葉醇酯。己酸葉醇酯具有新鮮水果香[15]，丁酸葉醇酯具有玫瑰花香[16]，這兩類化合物是否是中茗66嫩香的成因仍值得進一步研究。

另一方面，一些中茗66特異性香氣成分可能也與其嫩香形成有關(guān)。例如邊金霖[17]發(fā)現(xiàn)高香型茶葉中正辛醇質(zhì)量分數(shù)較高。香茅醇是玫瑰最主要的香氣成分，具有濃郁的花香味[18]。而吲哚具有增強龍井茶前提香味的效果[4]。這些物質(zhì)盡管質(zhì)量分數(shù)不高，但由于香氣閾值的不同可能也會對龍井茶的香氣有一定貢獻。

4 結(jié) 語

綜上所述，本試驗的結(jié)果進一步驗證了醇類、酯類化合物對龍井茶香氣的重要性。特別是兩者特異成分的比例可能直接影響香型特征。對于中茗66中己酸葉醇酯、丁酸葉醇酯、正辛醇、香茅醇及吲哚等物質(zhì)的比例、閾值等是否是其嫩香形成的關(guān)鍵仍有待進一步研究。