頂空-固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)鑒定紅茶揮發(fā)性香氣組分

王亞 袁旺生 姚婷 甘卓亭 方國(guó)強(qiáng) 黃益勝

摘 要：本文利用頂空-固相微萃?。℉AS-SPME）分離提取，結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS）檢測(cè)，鑒定祁門(mén)紅茶的揮發(fā)性香氣成分。結(jié)果顯示在紅茶樣品中分離、鑒定出24種揮發(fā)性物質(zhì)，包括醇類7種（39.972%）、醛類5種（31.424%）、酮類2種（0.564%）、酯類2種（8.553%）和其他種類8種（19.505%），其中異戊醛、2-甲基丁醛、橙花醇、芳樟醇、乙基（2-（5-甲基-5-乙烯基四氫呋喃-2-基）丙-2-基）碳酸乙酯和甲氧基苯肟等6種化合物含量較高。24種揮發(fā)性成分中大部分化合物具有特定香味，祁紅高香是多種香氣成分綜合作用的結(jié)果。

關(guān)鍵詞：祁門(mén)紅茶;頂空吸附;固相微萃取;氣質(zhì)聯(lián)用;香氣

Identification of Volatile Aroma Components of Black Tea by Head Space Solid Phase Microextraction Combined with GC/MS

WANG Ya1， YUAN Wangsheng2， YAO Ting1，2， GAN Zhuoting3*， FANG Guoqiang4， HUANG Yisheng4

（1.School of Life and Environmental Science， Huangshan University， Huangshan 245041， China; 2.Analysis and Testing Center， Huangshan University， Huangshan 245041， China; 3.School of Tourism， Huangshan University， Huangshan 245041， China; 4.Xin’anyuan Winter Tea Research Institute Co.， Ltd.， Xiuning 245400， China）

Abstract： Headspace microextraction （HAS-SPME） and gas chromatography-mass spectrometry （GC/MS） were used to identify the volatile aroma components of Qimen black tea. 24 volatile substances were isolated and identified， including 7 alcohols （39.972%）， 5 aldehydes （31.424%）， 2 ketones （0.564%）， 2 esters （8.553%） and 8 other species （19.505%）. Among them， the relative contents of isovaleraldehyde， 2-methylbutyraldehyde， nerol， linalool， ethyl （2-（5-methyl-5-vinyl tetrahydrofuran-2-yl） propyl-2-yl） ethyl carbonate and methoxybenzene were higher. Most of the 24 volatile components have specific aroma， and high-aroma for Qimen black tea is caused by the comprehensive effect of aroma compounds which have a variety of particular flavors.

Keywords： Qimen black tea; headspace adsorption; solid phase microextraction; gas chromatography-mass spectrometry; aroma

茶葉香氣成分的鑒定涉及香氣物質(zhì)的提取和檢測(cè)2個(gè)方面。前者主要有同時(shí)蒸餾萃取法（Simultaneous-Distextraction，SDE）、頂空吸附法（Headspace Adsorption，HAS）、固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction，SPME）和TenaxTA吸附管法等;后者主要通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)（GC/MS）、二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)以及電子鼻技術(shù)等進(jìn)行檢測(cè)。相對(duì)而言，SDE長(zhǎng)時(shí)間高溫蒸煮易使茶葉香氣發(fā)生轉(zhuǎn)化[1]。HAS雖效率不高，但可直接吸取樣品上方氣體，降低在提取過(guò)程中香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)換[2]。 SPME法是一種無(wú)溶劑樣品前處理技術(shù)，集采樣、萃取、濃縮和進(jìn)樣于一體，具有方便、安全、節(jié)省試劑等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛采用[3];香氣組成的測(cè)定則多采用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法。目前，采用頂空吸附結(jié)合固相微萃取提取香氣組成研究不多，因此有必要對(duì)此方法進(jìn)行研究。

紅茶是國(guó)際茶葉貿(mào)易中最主要的茶類之一[4]，其品質(zhì)和等級(jí)對(duì)香氣尤為敏感。祁門(mén)紅茶以祁門(mén)櫧葉種及其無(wú)性系良種的鮮葉為原料，按傳統(tǒng)工藝及特有工藝加工而成，具有特殊的香氣，謂之“祁門(mén)香”[5]。前期研究表明茶葉香氣的物質(zhì)組成極其復(fù)雜[6]，現(xiàn)已明確報(bào)道的揮發(fā)性物質(zhì)高達(dá)700余種，涵蓋烷烴類、醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、酚類、雜氧化合物、含硫化合物和含氮化合物等多種化合物[7]，其中大部分揮發(fā)性成分具有獨(dú)特香味。由于茶葉中香氣化合物含量少、易揮發(fā)等特性，在分離過(guò)程中易發(fā)生氧化、聚合、光化學(xué)變化等[1]，導(dǎo)致茶葉的香氣物質(zhì)組成具有不確定和復(fù)雜性。為了多角度認(rèn)識(shí)和研究祁門(mén)紅茶的香氣特征，本研究采用頂空吸附與固相微萃取相結(jié)合并利用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)（HAS-SPME-GC/MS）測(cè)定祁門(mén)紅茶香氣的物質(zhì)組成和含量占比，也為紅茶香氣物質(zhì)的測(cè)定方法研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品為祁紅一級(jí)品;NaOH、HCl、H2SO4、H3BO3、C6H6O、C14H10O、K2SO4、CuSO4·5H2O、C6H12O6和石油醚等均為分析純。

1.2 儀器與設(shè)備

1810D型超純水凈化系統(tǒng);Lambda750s型紫外可見(jiàn)近紅外分光光度計(jì);UDK149型凱氏定氮儀;Agilent 7890A-5975C型氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀;CAR/DVB/PDMS型萃取頭及萃取手柄。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 香氣物質(zhì)提取方法

（1）SPME。稱量5.0 g紅茶樣品置于100 mL的SPME專用樣品瓶中，加入50 mL100 ℃的純水，加蓋密封后將萃取頭放入瓶中，并置于70 ℃水浴鍋中，水浴60 min取出，插入安捷倫氣相色譜進(jìn)樣口，調(diào)節(jié)解析時(shí)間對(duì)茶湯進(jìn)行萃取，固定茶葉樣品，茶湯比（1∶10），解析時(shí)間5 min。

（2）HAS。平衡溫度90 ℃，定量環(huán)溫度100 ℃，傳輸線溫度110 ℃，樣品瓶平衡時(shí)間30 min，壓力平衡時(shí)間0.1 min，進(jìn)樣時(shí)間0.5 min，進(jìn)樣體積1 mL。

1.3.2 GC/MS測(cè)定方法

色譜條件：DB-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）;進(jìn)樣口溫度270 ℃;初始柱溫60 ℃，2 min，3 ℃/min至93 ℃，4 ℃/min至200 ℃，2 min，1 ℃/min至204 ℃，2 min;8 ℃/min至270 ℃，4 min;氦氣，純度≥99.999%;流速1 mL/min，分流比3∶1。

質(zhì)譜條件：電子電離源;能量70 eV;離子源溫度230 ℃;掃描范圍40～600 u;溶劑延遲3 min;NIST11譜庫(kù)。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

（1）定性分析。利用NIST11譜庫(kù)和保留時(shí)間、保留指數(shù)對(duì)所得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行檢索定性，并參考文獻(xiàn)[8]進(jìn)行組分比較鑒定。

（2）定量分析。用面積歸一化法對(duì)各峰面積積分，計(jì)算各香氣成分峰面積與總峰面積之比，得到各組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與分析

共鑒定揮發(fā)性化合物24種，見(jiàn)表1?；衔镏袑俅碱?種、醛類5種、酮類2種、酯類2種和其他種類8種，相對(duì)含量分別為39.972%、31.424%、0.564%、8.553%和19.505%。部分已鑒定揮發(fā)性組分如異戊醛（1）、2-甲基丁醛（2）、苯甲醛（7）、苯乙醛（9）、芳樟醇（12）、苯乙醇（14）、水楊酸甲酯（15）、橙花醇（16）和β-紫羅蘭酮（20）等化合物在其他實(shí)驗(yàn)中也有檢出[9]。

2.1 醇類

醇類是祁紅揮發(fā)性成分的主要類型，其中青葉醇、（E）-2-己烯-1-醇、氧化芳樟醇、乙基（2-（5-甲基-5-乙烯基四氫呋喃-2-基）丙-2-基）碳酸乙酯、芳樟醇、苯乙醇和橙花醇等化合物均有香味，是祁紅香的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中橙花醇和香葉醇均有近似新鮮玫瑰的香甜氣，但橙花醇微帶檸檬香，香味勝過(guò)香葉醇;芳樟醇有類似佛手（香檸檬）香味。樣品中橙花醇和芳樟醇的含量較高，分別占11.579%和10.445%。相對(duì)于雷攀登等[10]、寧井銘等[11]研究結(jié)果，本次測(cè)定中香葉醇未檢出，這可能與樣品保存一段時(shí)間后再測(cè)定，而香葉醇易于氧化有關(guān)。

2.2 醛類

醛類總含量?jī)H次于醇類，主要包括苯甲醛、壬醛、異戊醛、2-甲基丁和苯乙醛。在微量的情況下，醛類和較低級(jí)脂肪族化合物會(huì)產(chǎn)生一種特殊香氣，使人感到快樂(lè)。異戊醛和2-甲基丁醛在醛類中占比較高，分別為16.630%和11.660%，是樣品中主要的醛類揮發(fā)性物質(zhì)。其中異戊醛有似蘋(píng)果香氣，當(dāng)濃度低于0.01%時(shí)呈桃子香味，茶葉在熱泡過(guò)程中香味可釋放;2-甲基丁醛具有強(qiáng)烈的窒息性氣味，但在低濃度下有可可和咖啡的香氣，還微帶水果味的甜香;異戊醛也呈現(xiàn)為水果香氣。

2.3 酯類和酮類

樣品中酯類和酮類種類和含量均偏少，其中酯類中水楊酸甲酯具有藥香、薄荷香、冬青油香，鄰苯二甲酸異丁酯2-甲基戊-3-酯具有青草香;酮類中大馬酮具有玫瑰香、果香、炸土豆香氣，β-紫羅酮具有紫羅蘭花香、木香、果香。

2.4 其他

其他類化合物（包含雜氧類、含氮類與碳?xì)漕惖龋┯?種，總含量19.505%，其中揮發(fā)性成分如乙酸具有醋香，2-正戊基呋喃具有果香、青香，2，2，4-三甲基-1，2-二氫喹啉具有木香。

3 結(jié)論

本研究利用頂空吸附和固相微萃取法提取香氣物質(zhì)，結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)測(cè)定祁門(mén)紅茶的香氣成分，共鑒定出揮發(fā)性香氣成分24種，包括醇類7種、醛類5種、酮類2種、酯類2種和其他種類8種，其中異戊醛、2-甲基丁醛、橙花醇和芳樟醇等4種化合物的含量占比均超過(guò)10%，其次為乙基（2-（5-甲基-5-乙烯基四氫呋喃-2-基）丙-2-基）碳酸乙酯和甲氧基苯肟，含量占比均接近9%。24種揮發(fā)性成分中大部分化合物具有特定香味，祁紅高香是多種香氣成分綜合作用的結(jié)果。受測(cè)定方法、樣品來(lái)源、等級(jí)和存儲(chǔ)時(shí)間等多種因素的影響，從紅茶樣品中分離鑒定的香氣成分及其含量占比具有較大差異。

參考文獻(xiàn)

[1]陳嬌嬌.茶葉揮發(fā)性成分定量方法建立與六大茶類香氣骨架成分確定[D].杭州：浙江農(nóng)林大學(xué)，2020.

[2]朱旗，施兆鵬，任春梅.采用頂空吸附法研究速溶綠茶香氣在加工中的變化[J].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2001，27（2）：97-99.

[3]鄧靜，王遠(yuǎn)興，毛雪金，等.固相微萃?。⊿PME）在茶葉香氣分析中的應(yīng)用[J].食品工業(yè)科技，2014，35（2）：346-349.

[4]宋楚君，范方媛，龔淑英，等.不同產(chǎn)地紅茶的滋味特征及主要貢獻(xiàn)物質(zhì)[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)，2020，53（2）：383-394.

[5]安徽省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.祁門(mén)紅茶：DB34/T 1086—2009[S/OL].（2009-12-10）[2021-10-11].https：//bbs.biaozhuns.com/forum.php？mod=viewthread&tid=53789&highlight=DB34%2BT%2B1086-2009.

[6]施莉婷，江和源，張建勇，等.茶葉香氣成分及其檢測(cè)技術(shù)研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技，2018，39（12）：347-351.

[7]沈力飛，劉更生，張聰，等.茶葉香氣的形成及檢測(cè)研究進(jìn)展[J].農(nóng)產(chǎn)品加工（學(xué)刊），2014（21）：58-61.

[8]宛曉春.茶葉生物化學(xué)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2003.

[9]王紅玲.祁門(mén)紅茶特征香氣成分研究[D].上海：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，2017.

[10]雷攀登，黃建琴，丁勇，等.不同區(qū)域祁門(mén)紅茶品質(zhì)特點(diǎn)分析[J].食品科學(xué)，2015，36（10）：144-149.

[11]寧井銘，方駿婷，朱小元，等.基于代謝譜分析的祁門(mén)紅茶加工過(guò)程中兒茶素及芳香類物質(zhì)變化[J].食品工業(yè)科技，2016，37（9）：127-133.