茶葉香氣成分研究及分析方法

葉曉倩，陳英子*，施元旭，李建軍，余優(yōu)霞

（1.寧海縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，浙江寧海 315600；2.浙江方圓檢測集團股份有限公司，浙江杭州 310018；3.寧海縣青華科技培訓學校，浙江寧海 315602；4.寧?？h食品檢測中心，浙江寧海 315600）

中國是茶葉加工生產(chǎn)的大國，茶葉種類繁多。不同的茶葉加工工藝造就了茶葉不同的外形、滋味和香氣。其中，香氣是影響茶葉品質(zhì)最重要的因素之一。不同茶類、不同品種的茶葉香氣成分差異較大。同時，對于感官審評來說，沖泡時間對茶葉香氣的揮發(fā)具有很大的影響。面對茶葉市場日益激烈的競爭，應(yīng)對茶葉的香氣成分進行研究以提高茶葉的市場競爭力。

1 不同茶類香氣的形成

1.1 綠茶香氣

目前，有近300余種香氣成分在綠茶中被檢測出。綠茶芳香物質(zhì)包括碳氫化合物、醇類、醛類、酯類、酮類、含硫化合物、含氧化合物和含氮化合物。綠茶種類繁多，根據(jù)其加工工藝不同，主要可分為炒青、曬青、蒸青和烘青四大類。

莊楷杏[1]對比分析了炒青和蒸青綠茶的香氣成分差異，結(jié)果表明，蒸青綠茶和炒青綠茶的香氣組分中有很多相同物質(zhì)（苯甲醛、芳樟醇、乙酸、香葉醇、戊醛等15種物質(zhì)），但相同物質(zhì)所占比例有差異，同時含有很多不同的香氣組分，這些不同點使它們的香氣各有特色。汪蓓等[2]比較不同殺青溫度對綠茶揮發(fā)性化合物組成和相對含量的影響，結(jié)果顯示與各香氣屬性相關(guān)，閾值較低的化合物是綠茶香型差異的關(guān)鍵，如芳樟醇、香葉醇、β-環(huán)檸檬醛等；270 ℃、320 ℃、370 ℃的殺青溫度下制得的樣品分別呈現(xiàn)明顯的青氣、甜香、清香和花香。董跡芬[3]研究了干燥方式對茶葉揮發(fā)性物質(zhì)的影響，發(fā)現(xiàn)烘炒烘的萜烯醇類物質(zhì)含量顯著高于全炒、炒烘炒和全烘處理。全炒茶樣中吡嗪類化合物含量高達11.47%，在其他處理中均未檢測到。姜東華等[4]通過對比分析曬青紫娟與烘青紫娟的香氣成分發(fā)現(xiàn)，兩者的香氣成分較為相近，但是經(jīng)過曬青后的紫鵑香氣成分更為復(fù)雜，出現(xiàn)了苯乙烯、1-乙基-1H-吡咯-2-甲醛、苯乙酮等新物質(zhì)。曬青紫娟檢測到的香氣總量比烘青紫娟多，特別是醇類和酮類物質(zhì)的種類較多。

1.2 紅茶香氣

紅茶具有和其他茶葉品種不同的香氣，甜香、果香、花香是紅茶香氣的主要特征。孫云南等[5]對云抗10號鮮葉采用不同的加工處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過調(diào)溫調(diào)濕萎凋，做青/搖青萎凋等處理，茶葉中主體香氣成分沒有差別，但其相對含量有明顯的差異。不同品種的紅茶香氣也大不相同，王秋霜等[6]經(jīng)過HS-SPME/GC-MS檢測，發(fā)現(xiàn)英德紅茶的香氣以醇類成分為主，約占香氣總量的67.03%，其主要組分是芳樟醇、橙花醇、氧化芳樟醇和α-萜品醇等；其次是酯類芳香物質(zhì)，約為香氣總量的12.85%，如乙酸苯甲酯、甲酸香葉酯、乙酸香葉酯、水楊酸甲酯和己酸己酯等。其中，水楊酸甲酯、芳樟醇及其氧化物是英德紅茶具有果蔗甜香帶花香以及愉快的薄荷芳香氣味的主要呈香物質(zhì)。同樣，英德紅茶中壬醛的含量也相對較高，壬醛具有類似玫瑰的香氣，所以英德紅茶具有玫瑰香氣特征。滇紅的主要香氣物質(zhì)組成包括醇類（芳樟醇及其氧化物、苯甲醇、苯乙醇、α-松油醇和香葉醇等）、醛類（己醛、青葉醛、糠醛、E,E-2,4-庚二烯醛、苯甲醛和苯乙醛等）、酮類（β-紫羅蘭酮）、內(nèi)酯類（二氫獼猴桃內(nèi)酯）等[7]。

胡善國等[8]對不同做形干燥處理的祁門紅茶進行香氣成分測定，在14組茶樣中共鑒定出105種香氣組分，主要成分為醇、醛、酯、酮、碳氫、苯環(huán)和酸類等7類化合物，這些香氣成分中以醇類化合物種類居多。其中，香氣成分種類最高的是150 ℃做形干燥組，達70種，高出對照組；最低是手工20%含水率130 ℃做形干燥組和機制20%含水率110 ℃做形干燥組，為47種，低于對照組。對比手工做形干燥組和機制做形干燥組紅茶香氣成分及其相對含量，發(fā)現(xiàn)前者含有的醛類、酮類、烴類均高于后者；酯類低于后者。由此得出，不同做形干燥處理下的名優(yōu)祁紅的香氣成分在種類和數(shù)量上存在一定差異。

1.3 烏龍茶香氣

香氣是烏龍茶最重要的品質(zhì)因子之一，不同的化學成分和含量構(gòu)成了烏龍香氣的多樣性。橙花叔醇、茉莉內(nèi)酯、茉莉酸甲酯、吲哚、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇、芳樟醇及其氧化物、香葉醇、苯甲醇、2-苯乙醇、順-茉莉酮、茉莉酮內(nèi)酯、茉莉酸甲酯、水楊酸-3-己烯酯和鄰苯二甲酸二丁酯是烏龍茶的主要香氣成分，大部分的烏龍茶中都有存在[9]。

烏龍茶主要分為閩南烏龍、閩北烏龍、廣東烏龍和臺灣烏龍四大產(chǎn)區(qū)。閩南烏龍的代表為鐵觀音，香氣濃郁持久，具有明顯的蘭花香或桂花香。以鐵觀音為例，鐵觀音主要可分為清香型與濃香型。清香型鐵觀音中檢出含量較高的香氣成分是橙花叔醇（26%）、吲哚（16.77%）、α-金合歡烯（8.21%）、β-反式羅勒烯（6.36%）、己酸-3-己烯酯（4.88%）、芳樟醇（3.28%）、苯甲酸苯乙酯（3.08%）、順式茉莉酮（2.46%）、水楊酸甲酯（2.34%）和反式香葉醇（1.74%）[10]。濃香型鐵觀音中檢測到含量較高的香氣成分有橙花叔醇（10.68%）、吲哚（10.68%）、脫氫芳樟醇（9.95%）、甲苯（7.63%）、α-金合歡烯（5.27%）和β-順式羅勒烯（3.22%）等，這些物質(zhì)賦予了濃香型鐵觀音香氣持久的特點。周雪芳[11]的研究表明，焙火次數(shù)對大紅袍的香氣有較大影響。隨著焙火次數(shù)的增加，一些具有果香的香氣化合物如E-2-己烯醛、E-4-庚烯醛、2-辛酮、3-庚烯-2-酮、α-水芹烯和帶有爆米花香氣的2-乙酰吡咯消失。

廉明等[12]對3種不同發(fā)酵程度的臺灣烏龍香氣成分進行了研究，研究發(fā)現(xiàn)文山包種和凍頂烏龍的香氣成分較為接近，但和東方美人的香氣差異性較大。文山包種屬于輕發(fā)酵茶類，其主要香氣成分為α-法尼烯、橙花叔醇、茉莉內(nèi)酯、吲哚、茉莉酮酸甲酯、β-紫羅酮、順-3-己烯醇苯甲酸酯；凍頂烏龍的發(fā)酵程度在35%～50%，較文山包種發(fā)酵重，其主要香氣成分為α-法尼烯、吲哚、橙花叔醇、茉莉內(nèi)酯、香葉醇、2,6,10,14-四甲基-十五烷、順-3-己烯酸酯、β-紫羅酮和香葉基丙酮等。

1.4 白茶香氣

王力[13]分析白毫銀針和白牡丹的香氣成分后，鑒定出醇類物質(zhì)是白茶最主要的香氣成分，占白毫銀針總香氣成分的70.74%，白牡丹的60.13%。許紹香[14]通過頂空固相微萃?。℉S-SPME/GC-MS）分析出白牡丹含有28種主要的香氣組分，其中包括香葉醇、水楊酸甲酯、芳樟醇及其氧化物等。其中香葉醇的含量最高。WANG[15]等分析己醛是白茶中最重要的香氣成分，這是由于鮮葉中己醛的含量較高，而白茶在干燥過程中一直處于較低的溫度（80～100 ℃）。

1.5 普洱（黑茶）香氣

普洱茶的香型是由一種或幾種香氣成分起主導作用，其余起協(xié)同作用。普遍都認為普洱茶具有陳香，但在其檢測出的眾多具有香氣活性的物質(zhì)中，也不乏花果香、木香等香氣組分，這些物質(zhì)對普洱茶的陳香起一定的協(xié)調(diào)作用，也是構(gòu)成普洱茶特殊香型不可或缺的因素[16]。WANG[15]檢測出己醛、苯乙醛、芳樟醇及其氧化物等是普洱茶的主要香氣物質(zhì)。此外，1,2,3-三甲氧基-5-甲基苯、乙酰丁香酮、E,E-2,4-庚二烯、雪松醇和β-紫羅酮賦予了普洱茶獨有的香味。在熟普中，大量的甲氧基化合物被檢測到。研究者們認為，這些物質(zhì)是通過兒茶素轉(zhuǎn)化而來。鄭鵬程等[17]研究發(fā)現(xiàn)不同產(chǎn)區(qū)黑茶香氣特征及組成存在明顯差異，青磚茶陳香純正，以醛類和酮類化合物為主；茯磚茶“菌花香”明顯，以醇類和芳香烴為主；六堡荼香氣純正，以醇類和醛類為主；普洱茶陳香持久，以醛類和醇類為主；康磚茶香氣純正，以酮類和醛類為主。黑茶在香氣特征及成分上的差異可能與茶樹品種及加工工藝有關(guān)。

2 茶葉香氣的分析方法

2.1 電子鼻技術(shù)

電子鼻技術(shù)是一種新型的智能仿生技術(shù)，目前在食品質(zhì)量以及安全監(jiān)測等方面應(yīng)用較為廣泛[18]。很多研究者開始利用電子鼻技術(shù)對茶葉品質(zhì)進行區(qū)分，多項研究表明，電子鼻技術(shù)與主成分分析法、線性判別分析法、判別因子分析法等模式識別技術(shù)相結(jié)合，能有效識別不同類型和不同陳化年份茶的芳香物質(zhì)等特征氣味[19]。何魯南等[20]利用電子鼻技術(shù)分別對云南六大茶山茶業(yè)股份有限公司的3款分別貯藏在18個地方的茶樣進行檢測，發(fā)現(xiàn)3款茶樣在不同的貯藏地發(fā)生變化的主要香氣類型為硫化物等，且硫化物的變化最大，含量最多，表明不同的貯藏環(huán)境對普洱茶香氣的變化有著十分重要的影響。陳慧敏等[21]采用電子鼻技術(shù)和感官審評對紅茶香氣進行研究，不同提香工藝在紅茶香氣區(qū)分中起主要作用是甲烷類，乙醇類和部分芳香型化合物，硫化物和萜烯類，有機硫化物和氮氧化物，從而探究最佳的提香工藝。

2.2 全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜技術(shù)

全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜（Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography/ Time-of-Flight Mass Spectrometry，GC×GC-TOFMS）是一種分析速度快、范圍廣、靈敏度高和分辨率高的質(zhì)譜技術(shù)。相對于常規(guī)離子阱，四極桿質(zhì)譜儀具有定性能力更強、通量篩查能力更高的優(yōu)點，TOF-MS技術(shù)的不斷改進為科研工作者提供了更好的研究手段，目前該技術(shù)在茶葉香氣成分檢測分析和茶葉識別上已經(jīng)得到了初步的應(yīng)用。張銘銘等[22]采用頂空固相微萃取結(jié)合GC×GC-TOFMS分析3類典型栗香綠茶的揮發(fā)性成分，并采用香氣活度值（Odor Activity Value，OAV）法對關(guān)鍵香氣組分進行篩選，結(jié)果明確了12種關(guān)鍵香氣組分對栗香綠茶特征香氣的貢獻作用，并通過香氣重組實驗進一步證實了結(jié)果的可靠性，為綠茶賦香物的定性及量化理論研究提供了依據(jù)。穆兵等[23]采用GC×GC-TOFMS分析一批代表性六堡茶樣品中香氣成分的組成及其相對含量。在該批六堡茶樣品中共鑒定出307種共有香氣成分。特征性香氣成分分析表明，有機酸類、芳香烴類、醚類、醛類以及烯酮類等香氣成分可能對六堡茶的香氣品質(zhì)產(chǎn)生重要影響。

2.3 氣相色譜-嗅覺-質(zhì)譜測定法

氣相色譜-嗅覺-質(zhì)譜測定法（Gas Chromatography Olfaction Mass Spectrometry，GCO-MS）是一種從復(fù)雜的香氣混合物中對氣味活性成分進行有效分析的方法。陳慧敏等[24]采用頂空固相微萃取結(jié)合GC-O-MS技術(shù)分析桂花紅茶香氣成分，結(jié)果表明壬醛、丙位癸內(nèi)酯、1-辛烯,3-醇、正戊酸葉醇酯和丁酸苯乙酯這5種成分是桂花紅茶表現(xiàn)桂花香的特征性成分。此外，桂花紅茶窨制過程中醇類物質(zhì)相對含量顯著降低，而酮類和酯類成分明顯增加。MAO等[25]系統(tǒng)地研究了功夫紅茶的香氣特征，鑒定出芳樟醇及其氧化物、水楊酸甲酯等6種香氣成分是工夫紅茶的基本香氣活性化合物，并通過PLSR分析鑒定了對感官知覺貢獻最大的揮發(fā)性成分，表明GC-O是一種快速有效的分離和定量香氣活性化合物的方法。

3 結(jié)論

茶葉原產(chǎn)地特征（氣候、地質(zhì)、土壤和品質(zhì)）和栽培管理、加工工藝等人為因素決定了茶葉整體的風格和特征，香氣成分作為表達不同茶葉特征最重要的部分，香氣物質(zhì)的種類和含量對茶葉的品質(zhì)起決定作用。茶葉的香氣主要受茶葉種類、制作方法、品種、產(chǎn)地等因素影響，茶葉中香氣組分復(fù)雜、檢測技術(shù)多樣，主要包括GC-MS、GC-O、電子鼻等技術(shù)，研究其香氣成分可以達到區(qū)分判別不同茶葉以及等級，提高茶葉品質(zhì)的目的。