茶葉揮發(fā)性成分提取及其香氣特征分析研究進展

舒 心，高彥祥

（中國農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與營養(yǎng)工程學(xué)院，中國輕工業(yè)健康飲品重點實驗室，北京 100083）

茶葉香氣是不同類型和含量的揮發(fā)性物質(zhì)帶來的綜合感受。作為評價茶葉品質(zhì)的一項重要指標(biāo)，茶葉的香氣特征受到了廣泛的關(guān)注。目前，研究人員已從茶葉中提取并分離出700 多種香氣物質(zhì)，主要包括醇、醛、酮、酸、酯、酚及雜環(huán)類等化合物[1]。在茶葉香氣特征的解析過程中，所選擇的揮發(fā)性物質(zhì)的提取方法決定了所獲香氣成分的完整性和真實性；受相對氣味強度的影響，茶葉中揮發(fā)性物質(zhì)對香氣的貢獻(xiàn)程度有所差異。因此，在對揮發(fā)性物質(zhì)進行充分提取的同時，仍需綜合選擇合適的鑒定手段確定其中的關(guān)鍵性呈香物質(zhì)，并對茶葉香氣特征進行充分分析。本文主要介紹了茶葉揮發(fā)性成分的提取手段和鑒定分析方法，并對不同類型茶葉的香氣特征和關(guān)鍵呈香物質(zhì)的研究進展進行了綜述，為茶葉香氣與風(fēng)味的深入研究提供理論依據(jù)。

1 茶葉揮發(fā)性成分提取方法

作為茶葉香氣特征分析的第一步，揮發(fā)性成分提取的完整性以及真實程度對后續(xù)分析結(jié)果的準(zhǔn)確性有著重要的影響。目前常見的茶葉香氣成分提取方法有水蒸氣蒸餾法、同時蒸餾萃取法、超臨界流體萃取法、旋轉(zhuǎn)錐體柱提取法和固相微萃取法等。

1.1 水蒸氣蒸餾法

水蒸氣蒸餾法（steam distillation，SD）是一種較傳統(tǒng)的提取方法，因設(shè)備簡單、操作簡便，常用于揮發(fā)性物質(zhì)的大規(guī)模提取。在SD 法中，易揮發(fā)組分被高溫蒸氣所帶出，經(jīng)冷凝、分離、萃取、濃縮等工序后即得富含香氣物質(zhì)的揮發(fā)油[2]。與其他提取方法相比，SD 法獲得的精油產(chǎn)率更高[3]。Gao 等[4]探究了索氏提取法（soxhlet extraction，SE）、超聲輔助提取法（ultrasonic assisted extraction，UAE）、同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）和水蒸氣蒸餾法（steam distillation，SD）對普洱茶精油提取率的影響；四種方法的揮發(fā)油提取率分別為0.81 g/kg（SE）、0.36 g/kg（UAE）、0.11 g/kg（SDE）和0.59 g/kg（SD）；揮發(fā)油中分別鑒定出40（SE）、38（UAE）、35（SDE）和47（SD）種成分；在同時考慮揮發(fā)油提取率和風(fēng)味成分的情況下，采用SD 法提取的效果最佳。對安化茯磚茶中香氣成分提取時，采用SD 法獲得的揮發(fā)油組分更為豐富，對低沸點、低含量的化合物有更好的保留效果[5]。然而，過高的提取溫度可能會造成風(fēng)味物質(zhì)的破壞；提取時間過長可能會導(dǎo)致香氣中摻雜有不愉悅的蒸煮味[6]。

1.2 同時蒸餾萃取法

為了提高效率，同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）將水蒸氣蒸餾與溶劑萃取過程結(jié)合，使攜帶有香氣物質(zhì)的水蒸氣和有機蒸氣在頂部區(qū)域混合，待混合氣冷卻、充分萃取分層后，萃取液分別回流至各自加熱釜中再次提取，通過反復(fù)上述操作實現(xiàn)香氣物質(zhì)的富集（圖1）[7?8]。SDE法萃取效率高，對樣品中含量較少的揮發(fā)性香氣成分有較好的分離效果[9]。

圖1 同時蒸餾萃取法（SDE）實驗儀器原理圖[8]Fig.1 Schematic diagram of the simultaneous distillation and extraction (SDE) experimental apparatus[8]

采用SDE 法獲得的香氣成分種類較多，且對高沸點物質(zhì)的提取量更大。例如，廖素蘭等[10]分別采用SDE 法、靜態(tài)頂空法（SHS）和固相微萃?。⊿PME）法從武夷水仙茶中提取出了121 種、61 種和114 種揮發(fā)性成分，且采用SDE 獲得的揮發(fā)性物質(zhì)中高沸點的醇類和酯類含量更高。Lin 等[11]采用SDE 法對白茶的揮發(fā)性物質(zhì)進行提取，并鑒定出32 種關(guān)鍵呈香物質(zhì)，苯乙醛、β-大馬酮、2-戊基呋喃、芳樟醇等在高溫下獲得的典型芳香物質(zhì)可能是通過氨基酸降解、胡蘿卜素降解、美拉德反應(yīng)和糖苷水解等四種途徑所產(chǎn)生的。因此，需要注意的是，SDE 法需在高溫密閉條件下對香氣物質(zhì)進行反復(fù)萃取濃縮，該過程中一些熱敏性香氣物質(zhì)易受熱分解；同時醇、醛、酸等物質(zhì)間可能會發(fā)生反應(yīng)，最終導(dǎo)致提取物與真實香氣成分間產(chǎn)生差異[12?13]。

1.3 超臨界流體萃取法

超臨界流體萃?。╯upercritical fluid extraction，SFE）是基于超臨界流體（supercritical fluid，SCF）所具有的特殊增溶能力，將特定成分從固體/液體中萃取分離提取的一種方法，其在食品油脂、天然香料、生物活性物質(zhì)提取等方面具有廣泛的應(yīng)用前景[14?17]。CO2作為一種安全無毒、成本低、環(huán)境友好型溶劑，其臨界溫度接近室溫（31 ℃），臨界壓力適中（7.3 MPa），在超臨界狀態(tài)下的黏度僅為液體的1%，而擴散系數(shù)卻是液體的100 倍，具有良好的傳質(zhì)特性，是超臨界流體萃取中最常用的萃取劑[18?20]。CO2在超臨界狀態(tài)下的極性與戊烷相近，常用于非極性/弱極性物質(zhì)的提取[19]。夾帶劑（甲醇、乙醇、二氯甲烷、乙腈等）的加入還可提高極性分子的溶解度、拓寬物質(zhì)提取的應(yīng)用范圍，同時還能降低操作壓力和CO2消耗[19,21]。

與傳統(tǒng)的SE 和SDE 法相比，采用超臨界CO2萃取法（supercritical CO2extraction，SC-CO2）提取時，鐵觀音茶香氣成分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)和萃取率均有顯著提升[22]。在采用SC-CO2法提取風(fēng)味物質(zhì)時，常需要對壓力、溫度、時間、流體流量、夾帶劑等工藝參數(shù)進行優(yōu)化[23]。張琪等[24]采用正交試驗設(shè)計，對SCCO2法提取前嶺銀毫茶葉精油的工藝條件進行了優(yōu)化，在最佳萃取條件（壓力25 MPa、溫度45 ℃、CO2流量8 L/h、時間4 h）下獲得的茶葉精油得率為2.57%，香氣成分保留時間較長，風(fēng)味與原茶一致。作為一種綠色新型提取技術(shù)，SFE 法為茶葉香氣物質(zhì)提取提供了一條新思路。但目前其仍存在設(shè)備運行成本高、生產(chǎn)力偏低的問題；且針對不同特性的原料均需合理設(shè)計提取參數(shù)，這將對提高分離效果、減少樣品損失、降低能耗起到重要作用。

1.4 旋轉(zhuǎn)錐體柱提取法

旋轉(zhuǎn)錐體柱（spinning cone column，SCC）是一種特殊的液-氣接觸裝置（圖2）。在真空條件下，富含揮發(fā)性組分的液態(tài)物料受重力和旋轉(zhuǎn)錐離心力的作用，與逆向而上的蒸氣/惰性氣體接觸并進行充分的傳熱傳質(zhì)，捕獲揮發(fā)性組分的蒸氣經(jīng)柱頂冷凝系統(tǒng)冷卻后，即可獲得富含揮發(fā)性成分的提取/濃縮液[25]。SCC 技術(shù)具有操作時間短、液體滯留量小、壓降小、分離效率高等優(yōu)點，可對高沸點、難分離、熱敏性香氣化合物進行分離提純[26]。目前該技術(shù)已用于茶葉/咖啡香氣物質(zhì)回收、葡萄酒/啤酒脫醇和精油提取[27?28]。高陽等[29]采用SCC 法對龍井茶香氣物質(zhì)進行了提取，揮發(fā)油得率為0.198%，并鑒定出85 種化學(xué)成分，提取效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)水蒸氣蒸餾法。Glancy 等[30]在速溶茶片劑發(fā)明專利的提取/浸漬工藝環(huán)節(jié)采用SCC 技術(shù)以提高香氣物質(zhì)存留，獲得更佳口感。恒楓食品科技有限公司采用酶解和SCC 技術(shù)聯(lián)用獲得四季春茶香氣提取液；該發(fā)明在提高提取液中萜烯醇類花香氣物質(zhì)比重的同時，縮短了料液在旋轉(zhuǎn)錐體柱中的停留時間，減少了香氣成分的破壞[31]。目前，國內(nèi)采用SCC 提取茶葉風(fēng)味物質(zhì)的研究報道偏少，該項技術(shù)應(yīng)用仍處于初期階段。提取過程涉及到樣品添加量、流速、溫度、真空度等參數(shù)對提取效果的影響仍需進行深入探究和優(yōu)化。

圖2 旋轉(zhuǎn)錐體柱（SCC）結(jié)構(gòu)示意圖[25]Fig.2 Schematic diagram of spinning cone column (SCC)[25]

1.5 固相微萃取法

固相微萃取法（solid phase micro-extraction，SPME）通常是利用熔融石英纖維（固定相）表面涂層對化合物吸附性的差異，對揮發(fā)性成分進行提取、富集[32]。SPME 具有靈敏度好、樣品需求量少、操作過程重復(fù)性高、無需使用有機溶劑等優(yōu)點，常用于食品中揮發(fā)性成分、農(nóng)藥殘留的分析鑒定[33?35]。根據(jù)萃取方法的不同，SPME 又可分為直接固相微萃?。╠irect-solid phase micro-extraction，DI-SPME,纖維插入液體樣品或暴露于氣體）和頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase micro-extraction，HS-SPME,纖維至于樣品上方蒸氣相）[36]。與DI-SPME 法相比，HS-SPME 法達(dá)到吸附平衡的速率更快，更適合復(fù)雜樣品中揮發(fā)性組分的提取[36?37]。此外，HS-SPME 法還能與各種分析手段連用（如GC、GC-MS、HPLC、LC-MS、GC-O），實現(xiàn)物質(zhì)成分的分析鑒定（圖3）[38]。

圖3 頂空固相微萃?。℉S-SPME）及氣相色譜（GC）分析過程示意圖[39]Fig.3 Schematic diagram of the headspace solid phase microextraction (HS-SPME) and gas chromatography (GC) process[39]

HS-SPME 法對于茶葉中典型的香氣成分具有較好的提取效果。Chen 等[40]采用HS-SPME 法，對白茶三種不同亞種（白毫銀針、白牡丹、壽眉）中揮發(fā)性香氣成分進行了提取，并分離鑒定出25 種化合物；多元分析和感官評價結(jié)果表明，苯乙醇、γ-壬內(nèi)酯、反式-β-紫羅蘭酮、反式-氧化芳樟醇、α-紫羅蘭酮和順-3-丁酸己酯是白茶中主要的呈香物質(zhì)。采用HS-SPME 法對綠茶、白茶和黃茶中香氣成分進行提取的結(jié)果表明，醇類化合物中芳樟醇及其氧化物、脫氫芳樟醇、香葉醇，酯類化合物中順-己酸-3-己烯酯和反-丁酸-3-己烯酯相對含量高[41]。在對烏牛早綠茶香氣成分進行提取分析時，采用HS-SPME 法能獲得包括呈現(xiàn)花香氣的2,6-二甲基環(huán)己醇、桂花香氣的環(huán)氧芳樟醇、木質(zhì)香氣的δ-杜松烯和甜香氣的β-紫羅酮與α-白菖考烯等典型的香氣成分[42]。

選用HS-SPME 法提取揮發(fā)性物質(zhì)時，由于競爭效應(yīng)可能會導(dǎo)致原本香氣失真；此外，SPME 所使用的固定相纖維易發(fā)生斷裂，加之吸附涂層具有選擇吸附性，吸附量較小、耐熱性較差、涂層易發(fā)生剝離，該項技術(shù)在應(yīng)用中仍存在一定的限制[32,43]。因此，制備具有穩(wěn)定性好、效率高、容量大、適用范圍廣的新型SPME 材料也是拓展其在香氣物質(zhì)萃取富集應(yīng)用中的關(guān)鍵。

2 茶葉香氣物質(zhì)分析鑒定方法

選擇合適的提取方法對茶葉中揮發(fā)性成分進行提取后，還需對提取的成分進一步鑒定、分析，以確定茶葉中關(guān)鍵的呈香物質(zhì)及其香氣特征。常用的分析表征方法有：氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法、氣相色譜-離子遷移譜法、氣相色譜-嗅覺測量分析法、全二維氣相色譜法和電子鼻測定法等。

2.1 氣相色譜-質(zhì)譜法

氣相色譜-質(zhì)譜（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）是對食品中揮發(fā)性和半揮發(fā)性物進行分離、結(jié)構(gòu)鑒定以及定量分析時最常選用的方法[44]。GC-MS 技術(shù)能對茶葉加工過程中香氣物質(zhì)的變化進行檢測分析。Wang 等[45]采用HS-SPME/GC-MS 技術(shù)對云南碧螺春加工過程中茶葉揮發(fā)性成分進行了提取，并鑒定出67 種揮發(fā)性成分；其中，芳樟醇氧化物、β-紫羅酮、苯乙醛、醛類、酮類和含氮化合物等在加工過程中含量有所增加，而醇類和碳?xì)浠衔锖拷档汀；诓枞~中揮發(fā)性成分種類與含量的差異，GC-MS 還可以對同品種茶葉等級進行鑒別。GC-MS 聯(lián)合化學(xué)計量分析法對五個不同等級（特級、一至四級）的濃香鐵觀音香氣差異分析結(jié)果表明，香氣成分中2-甲基呋喃、2-乙基呋喃、異亞丙基丙酮、2-戊基呋喃和D-檸檬烯含量與茶葉等級呈負(fù)相關(guān)，1-乙基吡咯含量與分級呈正相關(guān)；該研究為濃香鐵觀音茶葉等級劃分提供了一種可參考的量化方法[46]。

GC-MS 法在茶葉揮發(fā)性物質(zhì)分析檢測中應(yīng)用非常廣泛，但由于GC-MS 存在檢測限值，一些濃度低而相對氣味強度較高的揮發(fā)性物質(zhì)可能無法檢出，進而影響分析結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，采用GC-MS 法分析的同時，可與其他表征手段聯(lián)合使用，以獲得更全面的風(fēng)味信息。

2.2 氣相色譜-離子遷移譜法

氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatography-ion mobility spectroscopy，GC-IMS），是基于不同氣相離子在電場中遷移速度差異對化學(xué)離子物質(zhì)進行表征的一項分析方法[47?48]。因其具有響應(yīng)快、靈敏度高等特點，非常適用于痕量級組分的分析[49?50]。目前，GC-IMS 技術(shù)已廣泛應(yīng)用于食品中揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的檢測分析。金文剛等[51]利用GC-IMS 技術(shù)分析了不同產(chǎn)地（南鄭、勉縣、鎮(zhèn)巴、西鄉(xiāng)、寧強）漢中仙毫綠茶的氣味指紋差異，從漢中仙毫茶湯中共鑒定出61 種揮發(fā)性氣味物質(zhì)。通過建立揮發(fā)性氣味物質(zhì)指紋圖譜，該研究實現(xiàn)了不同產(chǎn)地茶葉氣味物質(zhì)差異的可視化呈現(xiàn)，對今后茶葉的品質(zhì)控制、產(chǎn)地區(qū)分、質(zhì)量評估提供了新思路。GC-IMS 技術(shù)還能對茶葉加工過程中揮發(fā)性成分變化進行分析。李俊杰等[52]采用GC-IMS 技術(shù)分析了手筑茯磚茶發(fā)酵和干燥過程中揮發(fā)性組分的變化情況。整批茶樣共檢測出85 種揮發(fā)性有機物組分，其中有58 種成分在發(fā)酵和干燥過程中總濃度呈現(xiàn)上升趨勢，27 種物質(zhì)含量降低；通過發(fā)酵、干燥工藝，手筑茯磚茶由最初的潮濕、青辛氣逐漸成熟，最后形成特有的藥草香、木香、花果香和菌花香。目前，GC-IMS 技術(shù)在茶葉風(fēng)味物質(zhì)分析鑒定中的應(yīng)用偏少，應(yīng)加快建立較完善的GCIMS 數(shù)據(jù)庫，以實現(xiàn)快速、靈敏、自動檢測。

2.3 氣相色譜-嗅聞法

食品中一些揮發(fā)性物質(zhì)對風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度并非與其濃度呈正相關(guān)，這便造成了化學(xué)儀器檢測信號強度與人體感知氣味強度之間的差異[53]。為了能夠更好地評價單一組分對于產(chǎn)品整體風(fēng)味的貢獻(xiàn)情況，氣相色譜-嗅聞技術(shù)（gas chromatography-olfactometry，GC-O）將氣相色譜的高分辨能力與人類嗅覺感知的選擇性相結(jié)合，在對揮發(fā)性物質(zhì)進行高效分離、測定、定量的同時，能使人們更好地理解對應(yīng)刺激所產(chǎn)生的風(fēng)味特征[53?55]。常用的GC-O 檢測方法有稀釋法、檢測頻率法和強度法三種；檢測方法的選擇應(yīng)根據(jù)研究目的、聞香人員的水平、分析對象的性質(zhì)、分析時間等因素綜合考慮[56]。

Chen 等[57]采用SDE 法提取中國陜西勉縣紅茶的揮發(fā)性成分，并利用GC-MS/O 技術(shù)，香氣提取稀釋法（aroma extract dilution analysis，AEDA）對紅茶中關(guān)鍵呈香物質(zhì)進行了鑒定。結(jié)果表明，揮發(fā)組分中苯乙醛（蜂蜜味）、E,E-2,4-壬二烯醛和E-2-己烯醛（青草氣）、E,Z-2,6-壬二烯醛（黃瓜味）、α/β-紫羅酮（羅蘭香）、芳樟醇（花香氣）、香葉醇（玫瑰香）、1-辛烯-3-酮（蘑菇香）、2-甲基丁酸乙酯（果香）具有非常高的稀釋因子值（dilution factor，F(xiàn)D，香氣提取物能被感知的最高稀釋比值），氣味強度突出。從紅茶提取的58 種香氣物質(zhì)中，共有19 種化合物的香氣活度值（odour activity value，OVA，香氣成分的濃度與其香味檢測閾值的比值）大于1，是陜西勉縣紅茶的關(guān)鍵性香氣成分，其中，2-甲基丁酸乙酯氣味閾值低（0.15 μg/L）、濃度高（82.5 μg/L），OVA 最大；其次為E,Z-2,6-壬二烯醛（OAV 395）和β-紫羅酮（OAV 379）。

GC-O 法雖然可以用于活性香氣物質(zhì)的鑒定，但風(fēng)味物質(zhì)具有含量低、不穩(wěn)定等特點；且組成成分越復(fù)雜，嗅聞判斷分析越困難[58?59]。通過與參考?xì)馕短卣鬟M行比對或比較保留指數(shù)（RI）只能對化合物進行初步鑒定，因此，仍需借助氣相色譜-質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振等技術(shù)對關(guān)鍵呈香物質(zhì)進行進一步分析，以獲取更為精準(zhǔn)的信息。

2.4 全二維氣相色譜法

考慮到食品中風(fēng)味物質(zhì)組成的復(fù)雜性，一維氣相色譜有時難以將各組分充分分離，造成檢測結(jié)果的偏差。全二維氣相色譜法（GC×GC）通過使用兩根性質(zhì)不同的色譜柱分離樣品，將第一維氣相色譜柱分離的組分通過中心切割（heart-cut）導(dǎo)入第二維氣相色譜柱中再次進行分離，進而提高了待分析物的峰容量和分辨率，減少了背景干擾[60?61]。GC×GC 還能與質(zhì)譜（TOFMS、qMS）、紫外檢測器（FPD、FID）、嗅聞檢測（Olfactometry）等技術(shù)聯(lián)用，提供更為準(zhǔn)確、全面的風(fēng)味物質(zhì)信息。Zhu 等[62]采用GC-MS、GC×GCqMS、OVA 和香氣重組法對嶗山綠茶中的特征香氣成分進行了分析，其中GC-MS 法鑒定出25 種風(fēng)味物質(zhì)（OVA>1），而采用GC×GC-qMS 法共鑒定出了38 種。香氣重組實驗的結(jié)果也表明，與GC-MS 相比，GC×GC-qMS 鑒定出的香氣物質(zhì)能更準(zhǔn)確地反映原始的風(fēng)味特征。全二維氣相色譜具有分辨率高、靈敏性好、峰容量大等優(yōu)勢，適用于復(fù)雜組分的分離與鑒定，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和參數(shù)較為復(fù)雜。為拓寬其在香氣物質(zhì)分析領(lǐng)域的應(yīng)用，應(yīng)將揮發(fā)性組分提取前處理過程、后續(xù)檢測過程和該項技術(shù)充分結(jié)合，建立更合理、快速、準(zhǔn)確的分析方法。

2.5 電子鼻

電子鼻（electronic nose，E-nose）是一種模仿人類嗅覺對揮發(fā)物質(zhì)進行識別分類的檢測方法[63]。與GC、HPLC 等常用化學(xué)儀器分析法不同，E-nose 技術(shù)不涉及組分的分離，獲得的是樣品中所有揮發(fā)性物質(zhì)的整體信息，而非樣品中某一種或幾種化合物的定性或定量測定結(jié)果，具有成本低、耗時少等突出優(yōu)勢[64]。E-nose 主要由樣本收集系統(tǒng)、化學(xué)傳感器和模式識別系統(tǒng)組成；傳感器與揮發(fā)性分子相互作用后，傳感材料相關(guān)特性發(fā)生變化，這些變化被識別后經(jīng)模式算法進一步鑒別分類，進而實現(xiàn)香氣的表征[65]。

李大雷等[66]采用HS-SPME 結(jié)合E-nose 對三種不同品牌普洱茶（大益普洱茶、老同志普洱茶、瀾滄古茶普洱茶）香氣成分的差異進行分析；E-nose 主成分分析（PCA）結(jié)果顯示三個品牌普洱茶整體香氣成分差異顯著；E-nose 能對不同品牌普洱茶香氣進行準(zhǔn)確區(qū)分。為探究（E）-2-己烯醛與烏龍茶香氣的協(xié)同作用，Zhu 等[64]首先在烏龍茶湯中加入了低于其氣味閾值濃度的（E）-2-己烯醛（0.03 ppm），并通過E-nose 金屬氧化半導(dǎo)體（MOS）傳感器探究了其對茶湯整體氣味的影響；感官評定結(jié)果表明，加入（E）-2-己烯醛后，茶樣的焙烤氣和硫磺氣強度有所降低，茶樣的甜香氣、青草氣、花香氣強度有所增強；MOS的18 個傳感器測試結(jié)果進一步證實，兩種烏龍茶湯中香氣物質(zhì)的指紋圖譜存在明顯的差異；香氣成分間存在的協(xié)同或掩蔽作用會對整體風(fēng)味感知產(chǎn)生影響。

作為一種新型、快速、高效的揮發(fā)性成分檢測技術(shù)，E-nose 具有非常廣泛的應(yīng)用前景；但由于Enose 無法對復(fù)雜成分中各種揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進行定性定量分析，其仍需與GC-MS、GC-O 等技術(shù)聯(lián)用。此外，E-nose 的精確性在很大程度上取決于傳感器的靈敏穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)處理方式以及預(yù)測的模型準(zhǔn)確性。因此，尋找構(gòu)建新型傳感材料、開發(fā)合適的數(shù)據(jù)處理方法和建立新型預(yù)測模型將是E-nose 未來發(fā)展的研究重點[63,65,67]。

3 不同類型茶葉香氣特征

根據(jù)加工方式不同，茶葉分為綠茶、紅茶、烏龍茶、白茶、黑茶和黃茶六大類，且不同類型茶葉香型各具其特色[68]。通過對揮發(fā)性成分提取、鑒定分析，我們能更全面地掌握不同類型茶葉中關(guān)鍵呈香物質(zhì)種類及其香氣特征。

3.1 綠茶

綠茶中芳香物質(zhì)組成包括碳?xì)浠衔?、醇類、酮類、酸類、脂類、酚類、醛類、?nèi)脂類、過氧化物類、含硫化合物類。由于原料來源、加工工藝、提取方法、鑒定分析方法的不同，不同類型綠茶中的呈香物質(zhì)存在較大的差異（表1）?？傮w上來說，綠茶的典型香氣類型主要有栗香型、清香型和花香型，不同香型中呈香物質(zhì)構(gòu)成各有差異。在栗香型綠茶中，醛類、烯類、酮類和芳香烴類香氣物質(zhì)含量較高[69?70]；1-辛烯-3-醇、異丁醛、己醛、苯乙醛、壬醛、癸醛、1-辛烯-3-酮、芳樟醇、β-紫羅酮、庚醛、對傘花烴、己酸乙酯等被認(rèn)為是栗香型綠茶的關(guān)鍵香氣成分[71]。清香型綠茶揮發(fā)性成分中醛類、醚類、醇類、烷烴類、芳香烴化合物以及酯類化合物占比較高，其中芳樟醇、香葉醇、葉綠醇、乙醛、吲哚、乙苯、2-乙氧基丁烷和乙丙醚等是香氣成分含量較高[72?73]。而在花香型綠茶中，主要香氣成分為芳樟醇及其氧化物、水楊酸甲酯、香葉醇、己酸-順-3-乙己烯酯、丁香烯、α-法呢烯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、6,10,14-三甲基十五烷酮及鄰苯二甲酸二丁酯等[74]。綠茶香型特征與其加工工藝有密切關(guān)聯(lián)。黃海濤等[72]采用同一茶樹品種分別采制了花香型和清香型茶樣，結(jié)果發(fā)現(xiàn)不同香型茶樣的香氣組分組成與含量具有較大差異，花香型茶樣酯類物質(zhì)含量高于清香型，而清香型綠茶中醇類、烯烴類物質(zhì)含量高；兩種香型中順-己酸-3-己烯酯、β-紫羅酮、苯甲醛、萘、3,5-辛二烯-2-酮、α-雪松烯、吲哚、茉莉內(nèi)酯等香氣物質(zhì)存在顯著差異。

表1 不同類型綠茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)Table 1 Aroma characteristics and key aroma compounds in different types of green tea

3.2 紅茶

紅茶中香氣成分種類繁多，其主要香氣成分是在鮮茶發(fā)酵過程中產(chǎn)生的；迄今為止，已從紅茶中檢測出了400 多種呈香成分[81?82]。醇類、酯類、醛類、酮類和烯類、烷烴類等是紅茶中主要香氣物質(zhì)，其中，芳樟醇、橙花醇、水楊酸甲酯、壬醛和苯乙醛等香氣成分在紅茶中含量較高[83]?；ㄏ?、甜香、果香是紅茶的典型香氣特征。徐元駿等[84]分析了3 種花香型紅茶（香凝紅、金觀音紅茶、黃觀音紅茶）的香氣化合物組成及香氣特征差異。結(jié)果表明，花香型紅茶中醇類、烷烴類、脂類和酮類化合物含量較高，橙花叔醇、α-法尼烯、吲哚為花香型紅茶的特征香氣物質(zhì)。葛曉杰等[85]采用HS-SPME/GC-O-MS 對紅茶花香和甜香香型的關(guān)鍵呈香物質(zhì)進行了分析與鑒定；反式-芳樟醇氧化物、芳樟醇、香葉醇、苯甲醇為花香型和甜香型紅茶中所共有的主要揮發(fā)性成分；水楊酸甲酯（香草味）、橙花醇（花香）、苯甲醛（草藥味）、氧化芳樟醇（草藥味）在花香型紅茶中呈香更顯著，而脫氫芳樟醇（油臭味）、（E,E）-2,4-庚二烯醛（辛臭味）、（E,E）-3,5-辛二烯-2-酮（草藥味）在甜香型紅茶中呈香更顯著，這7 種呈香成分是決定香型差異的關(guān)鍵因子。除上述文獻(xiàn)報道外，其他類型紅茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)匯總見表2。

表2 不同類型紅茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)Table 2 Aroma characteristics and key aroma compounds in different types of black tea

3.3 烏龍茶

烏龍茶因其獨特香氣和醇厚口感而被稱為“茶中香檳”[64]。香氣物質(zhì)類別上，萜烯類、酯類、烯醇類化合物在烏龍茶中含量較高且具有良好的呈香特性[92?93]。橙花叔醇、α-法尼烯、香葉醇、苯甲醇、2-苯乙醇、順-茉莉酮和吲哚等物質(zhì)被認(rèn)為是其關(guān)鍵香氣成分[94]?；ㄏ?、果香是烏龍茶的代表性香氣特征。受產(chǎn)地、品種、加工工藝影響，香氣物質(zhì)組成與含量存在的差異也使得烏龍茶香氣類型豐富多樣，各具特色（表3）。吳函殷等[95]采用HS-SPME 和GC-MS技術(shù)聯(lián)用，并結(jié)合感官評價，對銀花香（濃花型）、柚花香（花蜜協(xié)調(diào)型）、肉桂香（濃蜜型）單叢茶葉進行分析；芳樟醇及其氧化物是所有茶樣的主要香氣成分（相對含量22.14%～68.42%）。隨著蜜香增強，具有花香青香的橙花叔醇、己醛、吲哚和苯乙腈相對含量降低，而吡咯類、檸檬烯相對含量增加。低溫做青處理能促使鐵觀音烏龍茶中吲哚（橙子、茉莉花香）、橙花叔醇（花香）、芳樟醇（百合、玉蘭花香）、氧化芳樟醇（鮮花、草本香）、己酸葉醇酯（清果香）等花香型香氣組分的形成；而隨著做青溫度增加，法呢烯（果香、草香、木香）和甲基庚烯酮（水果香、清香）等果香型香氣組分含量會增加[96]。

表3 不同類型烏龍茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)Table 3 Aroma characteristics and key aroma compounds in different types of oolong tea

3.4 黑茶

黑茶呈香物質(zhì)主要包括醇類、醛類、酮類、酯類、酚類、碳?xì)漕悺⒑?、雜氧類物質(zhì)等[103]。黑茶香氣特征在于其獨特的陳香、菌花香等屬性；其陳香特征與1,2,3 及1,2,4-三甲氧基苯等烷氧基苯類化合物相關(guān)，而烯醛類化合物則與菌花香存在一定關(guān)聯(lián)[104]。不同產(chǎn)區(qū)黑茶香氣特征及組成也存在著明顯差異，青磚茶陳香純正，以醛類和酮類化合物為主，包括（E,E）-2,4-庚二烯醛、β-紫羅酮、己醛等；茯磚茶菌花香突出，以醇類和芳香烴為主，包括芳樟醇、甲苯和1,3-二甲氧基苯；六堡茶香氣純正，以醇類和醛類為主，包括芳樟醇、α-雪松醇、檸檬烯；普洱茶陳香持久，以醛類和醇類為主，包括己醛、1,2,3-三甲氧基苯、芳樟醇氧化物；康磚茶香氣純正，以酮類和醛類為主，包括己醛、α-紫羅酮、反-香葉基丙酮和β-紫羅酮[105]。此外，一些常見類型黑茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)匯總見表4。

表4 不同類型黑茶的香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)Table 4 Aroma characteristics and key aroma compounds in different types of dark green tea

3.5 其他茶類的香氣成分

除了常見的四大類茶葉外，白茶、黃茶等其他茶類的香氣物質(zhì)研究也獲得了相關(guān)報道。白茶的加工過程最少，主工序為長時間的枯萎和干燥過程；新白茶有毫香型、花香型、青草香型、清香型和嫩香型等香型，而陳年老白茶則有棗香型、藥香型、粽葉香型和梅子香型等香型[111]。白茶中的香氣物質(zhì)主要為己醛、（E）-2-己烯醛、苯甲醛、苯乙醛、（E）-香葉醇、苯乙醇、芳樟醇及其氧化物[112?113]。隨著貯藏時間的延長，白茶香氣特征會發(fā)生顯著變化?？焖訇惢撞柘銡鈩t以濃甜香氣和淡草本香為特征，己酸、2-癸酮、3-壬烯-2-酮、4-甲基-3-戊烯-2-酮為其甜香和果香的關(guān)鍵呈香物質(zhì)。而在自然陳化過程中α-紫羅酮、β-紫羅酮、己酸甲酯、植酮、丁羥甲苯、3-甲基十三烷和6-異雪松醇的含量均有所上升，賦予白茶濃郁的草本香和淡甜香[114]。

黃茶中揮發(fā)性成分以碳?xì)浠衔?、醇類、酮類和酯類為主，其中具有愉快香氣的芳樟醇氧化物、香葉醇、β-紫羅蘭酮氧化物、二氫獼猴桃內(nèi)酯和β-檸檬醛等化合物促進了黃茶良好香氣品質(zhì)的形成[115]。黃茶其獨特的“悶黃”工序和“先低后高”的干燥方式造就了黃茶特殊的“鮮甜”或“鍋巴香”香型[116?117]。具有清香特征的芽型黃茶以具有清香屬性的苯乙醛為主要特征香氣成分；清甜香型的芽葉型黃茶以具有花香、果香、甜香屬性的己酸乙酯、苯甲醇、香葉醇、苯乙醇、檸檬醛、橙花醛和月桂烯為主要特征香氣成分；鍋巴香型的多葉型黃茶以具有烘烤香屬性的N-甲基-2-吡咯甲醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、2-乙基-5-甲基吡嗪和2,3-二乙基-5-甲基吡嗪為主要特征香氣成分[118]。目前，關(guān)于其他類型茶葉香氣的研究報道較少，仍有待對其香氣特征進行深入研究與充分解析。

4 結(jié)論與展望

本文系統(tǒng)性地介紹了茶葉中揮發(fā)性成分提取及鑒定分析方法，并對不同類型茶葉香氣特征及關(guān)鍵呈香物質(zhì)進行了綜述。從總結(jié)的提取方法中可看出，不同提取方法獲得的茶葉揮發(fā)性成分組成和含量存在較大差異。因此，在不改變茶葉原有香氣特征前提下優(yōu)化提取參數(shù)、改進提取技術(shù)、提高香氣物質(zhì)提取率和真實性將是未來的一大研究重點。而針對一些具有較高氣味強度的揮發(fā)性成分，其濃度過低無法被檢出的現(xiàn)象，則有待將更多精準(zhǔn)、靈敏的新型檢測技術(shù)應(yīng)用于茶葉中香氣物質(zhì)的檢測鑒定中。同時更應(yīng)采用多種表征手段聯(lián)用的方式，進一步豐富香氣特征信息。不同類型茶葉的香氣特征受品種、產(chǎn)地、加工工藝的影響而各具特色。因此，通過對香氣特征進行充分解析，建立起科學(xué)、完善的香氣特征評價體系和數(shù)據(jù)庫將為調(diào)控和提升茶葉風(fēng)味品質(zhì)提供更全面的解決方案。