川紅和祁紅香氣特征分析及成分比較

張翔 王聰明 聶樅寧 李順宇 徐一帆 謝安然 杜曉

摘 ?要：為探討川紅（CH）和祁紅（QH）香氣特征及成分差異，以兩個地區(qū)的紅茶樣品為材料，運(yùn)用感官因子審評法結(jié)合靜態(tài)頂空–固相微萃取/氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用法（SHS-SPME/GC-MS）對CH和QH典型樣品的香氣特征及香氣化合物進(jìn)行分析，依據(jù)各物質(zhì)相對含量與相對香氣活度值（ROAV）評估呈香貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明：‘川紅1號（CH1）呈現(xiàn)出以果香、甜香和烘烤香濃郁，花香適中，木香和鮮香較淡，有微弱清香的特點(diǎn);‘川紅2號（CH2）則以花香和甜香為主，果香、清香和烘烤香較突出，鮮香和木香微弱的特征;QH呈現(xiàn)出甜香和果香明顯，其余香型均較突出的特點(diǎn)。ROAV分析結(jié)合香氣特征性描述表明，3種紅茶共有的主要香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)為芳樟醇和香葉醇;CH1的主要香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)還有2-己烯醛、檸檬烯和糠醛，其ROAV分別為362.59、6.74和1.05;CH2的主要香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)是芳樟醇氧化物、苯乙醛、順-3-己烯醇和苯甲醇，ROAV分別為1472.33、462.22、383.92和4.42;QH的主要香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)是芳樟醇氧化物、正己醛、苯乙醛、正壬醛、順-3-己烯醇和2-戊基呋喃，ROAV均大于100。此外，3種紅茶中共有的12種香氣物質(zhì)，包括芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香葉醇、芳樟醇氧化物、正壬醛、2-戊基呋喃、順-3-己烯醇、水楊酸甲酯、正庚醛、檸檬烯和苯乙醇，可能是紅茶香氣的物質(zhì)基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：川紅;祁紅;香氣特征;香氣成分中圖分類號：S571.1;TS272.5??????文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Comparison of Volatile Components and Aroma Characterization in Sichuan Black Tea and Qimen Black Tea

ZHANG Xiang¹， WANG Congming¹， NIE Congning¹， LI Shunyu¹， XU Yifan¹， XIE Anran¹， DU Xiao^1，2*

1. College of Horticulture， Sichuan Agriculture University， Chengdu， Sichuan 611130， China;?2. Provincial Key Laboratory of Tea Science and Engineering， Sichuan Agricultural University， Chengdu 611130， China

Abstract： In order to determine the differences of the aroma characterization and components in Sichuan Black Tea （CH） and Qimen Black Tea （QH）， the black tea in the two regions were sampled as the research objects. The aroma characterization and volatile components?of three typical tea samples were analyzed by sensory the analysis method and static headspace-solid phase microextraction / gas chromatography-mass spectrometry （SHS-SPME/GC-MS）. The contribution rates were evaluated according to the relative content of each component and relative odour activity value （ROAV）. CH1 presented strong fruit， sweet and roasted aroma with moderate flowery aroma， faint woody and fresh aroma coupled with light green aroma. CH2 also showed strong flowery and sweet aroma with moderate fruit， green and roasted aroma added light fresh and woody aroma. QH presented strong sweet and fruit aroma， with other prominent aroma characterization. The ROAV?analysis combined with a characterization description of aroma showed that the common main aroma contributors of the three tea samples were linalool and geraniol. CH1 had 2-hexenal， cinene and furfural， with ROAVs?of?362.59， 6.74 and 1.05， respectively. CH2 showed the presence of linalool oxide， phenylacetaldehyde， cis-3-hexenol and benzyl alcohol， with ROAVs?reached 1472.33， 462.22， 383.92 and 4.42， respectively. QH also showed the presence of linalool， linalool oxide， geraniol， n-hexanal， phenylacetaldehyde， 1-nonanal， cis-3-hexenol and 2-pentylfuran， with all having a ROAVs?of more than 100. In addition，?12 kinds of aroma components in three kinds of black tea， including linalool， phenylacetaldehyde， n-hexanal， geraniol， linalool oxide， n-nonanal， 2-pentylfuran， cis-3-hexenol， methyl salicylate， n-heptanal， limonene and phenethyl alcohol may be the material basis of black tea-based aroma.

Keywords： Sichuan black tea; Qimen black tea; aroma characterization; aroma?components

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.022

紅茶屬于全發(fā)酵茶，是目前世界上消費(fèi)區(qū)域最廣、生產(chǎn)量最多、國際總貿(mào)易量最大的茶類^[1]。香氣作為茶葉的主要品質(zhì)成分，其內(nèi)含物數(shù)量和配比的動態(tài)變化及組成規(guī)律是目前研究的熱點(diǎn)。茶葉香氣是鮮葉在制造過程中由一系列復(fù)雜的生化反應(yīng)而形成的，不同的茶樹品種、栽培條件和加工工藝等對成品茶香氣組分、物質(zhì)含量都有很大影響。茶葉香氣是由其所含的不同揮發(fā)性化合物以不同濃度組合后的綜合感官體現(xiàn)。一般茶葉審評僅用感官評語描述或評分大致評價，在香氣審評時只判別香氣類型、高低和持久性^[2]，這樣無法準(zhǔn)確描述每種茶葉香型的具體差異，如果要對茶葉香氣類型與滋味口感等進(jìn)行細(xì)致評判，則有必要深入到因子水平進(jìn)行茶葉香氣評價^[3]。

隨著分析儀器與分析技術(shù)的發(fā)展，近年來對茶葉特征性香氣成分萃取方法的研究有了較大進(jìn)展^[4]。目前常用的揮發(fā)性化合物萃取方法有：直接有機(jī)溶劑萃取法（direct organic solvent extraction）、同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）和溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)法（SAFE）等。不同萃取方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，如直接有機(jī)溶劑萃取法可以將樣品中的揮發(fā)物更完整地萃取出，但是在萃取出揮發(fā)物的同時有可能提取出某些不揮發(fā)物質(zhì)，如葉蠟、色素、脂類等，該方法適用于萃取密度與水不同的溶劑或溶劑混合物^[5-6];SDE法是通過同時加熱樣品液相與有機(jī)溶劑至沸騰來實(shí)現(xiàn)的，優(yōu)點(diǎn)是操作簡單，缺點(diǎn)是所需樣品量大，回收率不高，且茶葉中低沸點(diǎn)香氣居多，SDE提取會導(dǎo)致香氣異構(gòu)、裂解，從而失真;SPME則是目前利用最為廣泛的物質(zhì)提純方式，具有快速、簡單、有效等特點(diǎn)，且相比其他方法有更高的回收率^[7]，按照萃取方式的不同又分為直接萃取（direct extraction SPME）、頂空萃取（headspace SPME，HS-SPME）和膜保護(hù)萃取（membrane-protected SPME）。靜態(tài)頂空固相微萃取法（static headspace SPME，SHS-SPME）是HS-SPME的一種，可直接吸取樣品上方氣體進(jìn)行分析，操作簡單，條件溫和，提取到的香氣和人體感覺到的香味最接近，且與茶葉感官審評相關(guān)性較好^[8]，因本研究旨在研究香氣感官特征與成分的關(guān)系，所以選擇用SHS-?SPME法進(jìn)行香氣成分萃取。

已有的研究表明^[9-10]，乙醇、乙醛、己烯醛、順-3-己烯醇、茉莉酸甲酯、香葉醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、苯甲醇、苯乙醛、香蘭素、β-紫羅酮和大馬烯酮等共同作為關(guān)鍵香氣物質(zhì)（key aroma components）在紅茶香氣形成中起著不同的作用。川紅、祁紅和滇紅并稱為中國三大高香紅茶，且不同產(chǎn)地紅茶具有獨(dú)特的“地域香”，如川紅具有特殊的柑香^[11]，祁紅具有特殊的“祁門香”^[12]等，但對于產(chǎn)生不同香型的主要物質(zhì)基礎(chǔ)少有系統(tǒng)研究。為此，本研究采用SHS–SPME/?GC–MS對川紅和祁紅的香氣進(jìn)行分析，并結(jié)合感官定量描述進(jìn)行物質(zhì)基礎(chǔ)分析，研究結(jié)果對調(diào)香技術(shù)在茶葉中的應(yīng)用提供更加科學(xué)和全面的方法，對評價茶葉香氣品質(zhì)、找出影響香氣質(zhì)量的主要化合物提供理論基礎(chǔ)。

1 ?材料與方法

1.1 材料

1.1.1 ?材料與試劑 ?分別選取6個祁紅和6個川紅樣品200?g，祁紅鮮葉原料為祁門儲葉種，川紅鮮葉原料為四川中小葉群體種，分別于5月采摘1芽1～2葉鮮葉后按照紅茶的加工工藝制成，成品紅茶分別由安徽國潤茶業(yè)有限公司和宜賓醒世茶業(yè)有限責(zé)任公司提供，用復(fù)合鋁袋封裝，并于?5?℃冷凍貯藏備用。

羅勒烯、3，6-二甲基癸烷、二氯苯、十一烷、3，8-二甲基十一烷、十九烷、二十四烷、柏木烯、柏木萜烯、芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香葉醇、芳樟醇氧化物、2-己烯醛、正壬醛、2-戊基呋喃、順-3-己烯醇、水楊酸甲酯、苯甲醛、正戊醛、2-乙基呋喃等香氣物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品均購自Sigma-Aldrich公司，審評用水為桶裝飲用礦泉水。

1.1.2 ?儀器與設(shè)備 ?6890N-5973I氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀、DB-WAX毛細(xì)管色譜柱（60?mm??0.25?mm?0.25?m）、7694E頂空進(jìn)樣器，美國Agilent公司;20?mL廣口平底頂空進(jìn)樣瓶;FA1004型微量電子天平，上海天平儀器廠。

1.2方法

1.2.1 ?香氣因子的產(chǎn)生方法??通過預(yù)審評試驗(yàn)，由30位具有高級及以上資質(zhì)的評茶員對紅茶進(jìn)行香氣特征性描述，每個茶樣均給出2～5個特征性描述詞，不同茶樣的特征性描述詞可以相同，直至12個茶樣均完成特征性描述^[13]，對得出的描述語進(jìn)行分析整理，歸納出12種紅茶的香氣屬性。最后確定7種香氣屬性來描述紅茶的香氣特征：花香、果香、鮮香、甜香、清香、烘烤香和木香，并作為紅茶香氣審評因子。參照GB/T 14487—2017《茶葉感官審評術(shù)語》^[14]對各因子術(shù)語進(jìn)行闡述，并構(gòu)建評分標(biāo)準(zhǔn)，如表1所示^[15-17]。

注：審評采用7點(diǎn)評分法，每0.5分為一個梯度。

Note： The evaluation was conducted on a 7-point scale， with each 0.5 divided into a gradient.

1.2.2 ?評茶員的篩選與訓(xùn)練??參照食品感官評定人員篩選要求^[18-19]，從無感官障礙、無煙酒等不良嗜好、18～45歲人員中篩選，并以表1中所列出的參考物為香型標(biāo)準(zhǔn)參比物，對審評小組人員進(jìn)行嗅覺訓(xùn)練。以評茶員對各類香氣物質(zhì)在兩倍閾值時仍能準(zhǔn)確辨認(rèn)出（隨機(jī)測試正確辨認(rèn)率>?95%）為標(biāo)準(zhǔn)，篩選出合格的評茶員，最終形成7人組成的感官審評小組。

1.2.3 ?香氣因子感官評價??選擇香氣純正無異味且具有典型紅茶特征的1個祁紅茶樣和2個川紅茶樣，分別編號QH、CH1、CH2。取待測茶樣3.00?g放入150?mL的精茶審評杯中，用100?℃的沸水沖泡5?min后及時出湯^[20]，由審評小組人員分別對茶葉香氣因子按照表1所述評分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行打分，判定香氣類型主要以溫嗅（55±5）℃為主。每個樣品均采用密碼審評，每人重復(fù)3次，每次重復(fù)間隔時間4?h以上，試驗(yàn)過程中評茶員間禁止交流。

1.2.4 ?揮發(fā)性化合物的鑒定??將茶葉磨成茶粉，過40目篩，準(zhǔn)確稱取7.00?g紅茶樣品于20?mL頂空進(jìn)樣瓶，封口，待進(jìn)樣。于100?℃對樣品進(jìn)行加熱，平衡45?min后抽取上層氣體進(jìn)樣，樣品瓶加壓壓力20 psi，加壓時間0.2?min，充氣時間0.2?min，進(jìn)樣時間1?min，傳輸線溫度150?℃。

GC條件：進(jìn)樣口溫度230?℃，程序升溫，起始溫度30?℃，以3?℃/min的速率升至180?℃保持10?min，載氣為純度99.999%的氦氣，流量1.0?mL/min，不分流模式。

MS條件：電離方式為EI離子源，離子源溫度230?℃，離子能量70?eV，質(zhì)量掃描范圍45～?600?amu^[8]。

定性分析：由GC-MS分析得到揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖，利用數(shù)據(jù)庫軟件工作站自帶NIST標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)譜庫（https：//www.nist.gov/）檢索各組分質(zhì)譜，通過與標(biāo)準(zhǔn)譜圖對照以及質(zhì)譜碎片對峰的分析，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)及保留時間進(jìn)行人工譜圖解析，確認(rèn)各個組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)^[21]。

定量分析：采用峰面積歸一化法，即按各組分峰面積與總峰面積之比值（即萃取頭上此種香氣成分含量占萃取頭上所吸附的化合物總量的百分比）計(jì)算相對含量。具體計(jì)算公式為：

式中，為組分i含量;為組分i的峰面積;為組分i的質(zhì)量校正因子。

1.3數(shù)據(jù)處理

感官審評結(jié)果先取每個評茶員的平均值，評茶員間的結(jié)果去掉最低分和最高分后取平均值，作為香氣因子評分。采用 Excel?2010軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、分析及圖形繪制。

相對香氣活度值（ROAV）指某一香氣物質(zhì)相對含量與該物質(zhì)的呈香閾值的比值，以比值評價該香氣成分對整體香氣的貢獻(xiàn)率^[22]。ROAV越大，則該香氣物質(zhì)對整體香型的貢獻(xiàn)率越高，其計(jì)算法為：

ROAV?=?C/T

式中，C為香氣物質(zhì)的相對含量;T為該香氣物質(zhì)的呈香閾值。

2 ?結(jié)果與分析

2.1 ?3種紅茶香氣感官定量結(jié)果分析

感官定量分析是一種全面的表征食品品質(zhì)特點(diǎn)的方法^[23]，本研究對紅茶的香氣品質(zhì)進(jìn)行了描述，并對花香、果香、鮮香、甜香、清香、烘烤香和木香這7個香氣因子進(jìn)行量化，得到如圖1所示的香氣輪廓圖，直觀地展示了每種紅茶的香氣特征。

從圖1可以看出，‘川紅1號香氣評分中得分最高的因子是果香（2.5分），其次為甜香（2.3分）、烘烤香（2.2分）、花香（1.9分），鮮香和木香得分均為0.9分，清香因子得分最低，僅為0.8分，所以‘川紅1號呈現(xiàn)出果香（主要是類似柑橘的香氣）、甜香和烘烤香濃郁，花香適中，木香和鮮香較淡，有微弱清香的特點(diǎn)?！t2號花香得分最高，為2.6分，其次為甜香（2.4分）、果香（1.8分）、烘烤香（1.6分）、清香（1.5分）、鮮香（1.2分），木香得分最低，為0.9分，所以‘川紅2號呈現(xiàn)出花香和甜香為主，果香、清香和烘烤香較突出，鮮香和木香微弱的特征。祁紅整體香氣強(qiáng)度均低于川紅，得分最高的為果香，僅為2.0分，其次為甜香（1.9分）、花香（1.7分）、烘烤香（1.3分）、清香（1.2分）、木香（1.1分），得分最低的因子為鮮香（1.0分），比‘川紅1號最低的得分因子高0.2分，所以祁紅呈現(xiàn)出甜香和果香明顯，其余香型均較突出的特點(diǎn)。

2.3.3 ?祁紅香氣化合物分析及差異比較??在QH中共檢測鑒定出36種香氣物質(zhì)，其中正辛烷、二甲苯、傘花烴、3，6-二甲基庚烷和松油烯這5種香氣化合物僅在QH中檢出。36種香氣物質(zhì)中，相對百分含量最高的是芳樟醇氧化物，占總香氣物質(zhì)含量的14.656%，其香氣描述為“具有強(qiáng)烈的木香、花香、萜香、清香，水果香”。除芳樟醇氧化物外，芳樟醇、香葉醇、水楊酸甲酯和正己醛在QH香氣物質(zhì)中所占相對含量也較高，分別為13.003%、11.398%、5.572%和3.675%，其香氣描述分別為“具有甜嫩新鮮的花香，似鈴蘭香氣”“甜玫瑰花香、清香、木香、柑桔香、檸檬香”“冬青葉香，有藥草的特殊氣味”和“呈生的油脂和青草氣及蘋果香味”，QH主要表現(xiàn)出花香和甜香為主，果香、清香和烘烤香較突出的香氣特征。

通過分析其ROAV發(fā)現(xiàn)，有17種香氣物質(zhì)對QH整體香氣有貢獻(xiàn)，且這17種香氣物質(zhì)在CH1和CH2中均有貢獻(xiàn)，這可能也是QH香氣特征較CH1和CH2不明顯的原因。芳樟醇、芳樟醇氧化物、香葉醇、正己醛、苯乙醛、正壬醛、順-3-己烯醇和2-戊基呋喃對QH整體香氣貢獻(xiàn)率均很高（ROAV均大于100），可能是QH產(chǎn)生獨(dú)特香氣的關(guān)鍵香氣物質(zhì)。而對于QH整體香氣沒有貢獻(xiàn)的正辛烷、二甲苯、傘花烴、3，6-二甲基庚烷和松油烯等可能是通過物質(zhì)間的相互作用對香氣起著調(diào)節(jié)作用。

3??討論

通過對川紅和祁紅的香氣感官特征分析，發(fā)現(xiàn)CH1呈現(xiàn)出以果香（主要是類似柑橘的香氣）、甜香和烘烤香濃郁，花香適中，木香和鮮香較淡，有微弱清香的特點(diǎn);CH2呈現(xiàn)出花香和甜香為主，果香、清香和烘烤香較突出，鮮香和木香微弱的特征;QH則呈現(xiàn)出甜香和果香明顯，其余香型均較突出的特點(diǎn)。另外，通過對CH1、CH2和QH的整體輪廓對比可知，川紅整體香氣因子得分高于祁紅，即川紅香氣強(qiáng)度高于祁紅，比祁紅濃郁，香氣持久度比祁紅高，留香時間長;但就最低評分來說祁紅最低得分高于川紅，且祁紅香氣因子得分間差異較小，這樣看來，祁紅整體香氣協(xié)調(diào)度更高，香氣比川紅更豐富和飽滿。從品種及加工工藝兩個方面對影響紅茶香氣的因素進(jìn)行討論，發(fā)現(xiàn)在本研究的試驗(yàn)條件下，鮮葉原料嫩度相同時，加工工藝對紅茶香氣品質(zhì)的影響大于茶樹品種。

ROAV是目前用于評估香氣單體成分貢獻(xiàn)度的兩種有效指標(biāo)之一，然而ROAV的應(yīng)用瓶頸在于，需要對各香氣成分進(jìn)行定量分析，這在目前內(nèi)標(biāo)相對定量已被廣泛認(rèn)可^{[23， 29]}的情況下具有一定局限性。因此在本研究中，創(chuàng)新性的參考ROAV的評價內(nèi)涵（通過單位質(zhì)量/體積中的含量與其覺察閾值的比值大小評價某一香氣單體物質(zhì)在整體香氣中的貢獻(xiàn)度）及其公式換算，可在不進(jìn)行絕對定量的前提下，通過各香氣成分的峰面積比計(jì)算其ROAV。通過ROAV分析并結(jié)合香氣物質(zhì)數(shù)量構(gòu)建的維恩圖得出，在對3種紅茶整體香氣有貢獻(xiàn)的24種香氣物質(zhì)中，有12種是3種紅茶共有的，包括芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香葉醇、芳樟醇氧化物、正壬醛、2-戊基呋喃、順-?3-己烯醇、水楊酸甲酯、正庚醛、檸檬烯和苯乙醇，這12種物質(zhì)可能是紅茶產(chǎn)生“紅茶香”的物質(zhì)基礎(chǔ);CH1產(chǎn)生獨(dú)特香型的關(guān)鍵物質(zhì)是2-己烯醛、檸檬烯和糠醛;CH2產(chǎn)生獨(dú)特香型的關(guān)鍵物質(zhì)是苯甲醇、芳樟醇氧化物、苯乙醛和順-3-己烯醇;QH產(chǎn)生獨(dú)特香型的關(guān)鍵物質(zhì)是芳樟醇氧化物、正己醛、苯乙醛、正壬醛、順-3-己烯醇和2-戊基呋喃。對香氣整體沒有貢獻(xiàn)但相對含量較高的物質(zhì)對香氣的影響也不容忽視，這些物質(zhì)間的相互作用使得紅茶表現(xiàn)出了豐富多變的香型。

通過香氣物質(zhì)的含量及其呈香閾值可以快速分析香氣物質(zhì)對整體香氣的影響，從而篩選出關(guān)鍵香氣物質(zhì)，達(dá)到控制紅茶品質(zhì)和調(diào)香的目的。本研究創(chuàng)新性地提出ROAV分析法，優(yōu)勢在于可在非絕對定量條件下比較各香氣成分的貢獻(xiàn)度大小，其缺陷是無法判斷其絕對ROAV是否大于1，從而無法有效判斷體系中的香氣成分是否為實(shí)際意義上的“香氣活性成分”，且在分析過程中對于ROAV小于1的物質(zhì)容易忽視。茶葉的整體香氣取決于各物質(zhì)之間的組分配比及相互作用，這些物質(zhì)間相互作用的存在導(dǎo)致復(fù)雜多變香型的產(chǎn)生，從而使香氣的研究變得復(fù)雜化和不穩(wěn)定化，關(guān)于香氣物質(zhì)之間的相互作用及單一香氣物質(zhì)對整體香氣的影響還有待進(jìn)一步研究。

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