基于氣質(zhì)聯(lián)用/氣相色譜-嗅覺測(cè)定技術(shù)的西湖龍井茶特征香氣成分分析

汪厚銀，李 志，張 劍，史波林，支瑞聰，趙 鐳*

(中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100088)

基于氣質(zhì)聯(lián)用/氣相色譜-嗅覺測(cè)定技術(shù)的西湖龍井茶特征香氣成分分析

汪厚銀，李 志，張 劍，史波林，支瑞聰，趙 鐳*

(中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化研究院食品與農(nóng)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化研究所，北京 100088)

采用動(dòng)態(tài)頂空(微阱捕集法，Itex)提取西湖龍井茶湯的香氣物質(zhì)，應(yīng)用氣質(zhì)聯(lián)用/氣相色譜-嗅覺測(cè)定技術(shù)同時(shí)測(cè)定其揮發(fā)性呈香成分和嗅感特征，結(jié)合檢測(cè)頻率分析初步確定二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇和順-茉莉酮為西湖龍井茶的特征香氣成分。

西湖龍井；氣質(zhì)聯(lián)用；氣相色譜-嗅覺測(cè)定；特征香氣；動(dòng)態(tài)頂空提取

龍井茶是一種原產(chǎn)地域產(chǎn)品，指在原產(chǎn)地域范圍內(nèi)采摘的茶樹鮮葉，按照傳統(tǒng)工藝技術(shù)在原產(chǎn)地域范圍內(nèi)加工而成，具有“色綠、香郁、味醇、形美”的扁形綠茶[1]。而龍井茶的原產(chǎn)地域又可細(xì)分為西湖產(chǎn)區(qū)、錢塘產(chǎn)區(qū)和越州產(chǎn)區(qū)，其中尤以西湖產(chǎn)區(qū)的龍井茶最富盛名，根據(jù)其品質(zhì)的不同，經(jīng)濟(jì)價(jià)值差異巨大。長(zhǎng)期以來，龍井茶品質(zhì)評(píng)價(jià)主要依靠專業(yè)的茶葉評(píng)審員來進(jìn)行[2]，其中對(duì)于龍井茶香氣的評(píng)價(jià)是非常重要的一個(gè)方面，評(píng)價(jià)的結(jié)果通常是以百分制來表達(dá)，分?jǐn)?shù)越高，表明香氣品質(zhì)越高，存在一定的主觀性。因而確定西湖龍井茶的特征香氣成分，對(duì)于其香氣品質(zhì)評(píng)價(jià)具有客觀的指導(dǎo)意義。

已有的關(guān)于西湖龍井茶香氣的研究關(guān)注于氣質(zhì)聯(lián)用(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)的結(jié)果[3]，對(duì)成分信息的解析能夠得到西湖龍井茶香氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，但往往質(zhì)譜檢測(cè)與人的嗅聞二者不能夠一一對(duì)應(yīng)[4]，對(duì)于某些聞香閾值較低的嗅感物質(zhì)來說，人的靈敏度遠(yuǎn)優(yōu)于質(zhì)譜，因此，人工嗅聞的檢測(cè)顯得尤為重要[5]。

本實(shí)驗(yàn)采用直接沖泡的樣品前處理方法[6]，較制取精油的前處理操作簡(jiǎn)單，且更能夠保持西湖龍井茶的“原香”[7]；應(yīng)用動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)[8]吸附樣品頂空氣并循環(huán)富集，較靜態(tài)頂空技術(shù)[9]、頂空固相微萃取技術(shù)(headspace solid phase microextraction，HS-SPME)[10-11]具有靈敏度更高、適應(yīng)性更廣的優(yōu)勢(shì)；最后在色譜柱末端進(jìn)行1:1的質(zhì)譜和人工嗅聞同時(shí)檢測(cè)和分析。

基于GC-O技術(shù)的特征香氣成分研究可歸納為4種方法[12]——稀釋分析法、時(shí)間強(qiáng)度法、頻率檢測(cè)法和峰后強(qiáng)度法。其中稀釋分析(aroma extraction dilution analysis，AEDA)得到了較為普遍的應(yīng)用，因本研究中未提取茶葉精油，而是直接以茶湯為研究對(duì)象，所以采用頻率檢測(cè)和檢測(cè)強(qiáng)度相結(jié)合的方法進(jìn)行分析。頻率檢測(cè)法較為簡(jiǎn)便、耗時(shí)少，對(duì)評(píng)價(jià)員的要求也不苛刻，結(jié)果重復(fù)性好，且能夠反映嗅辨員的敏感度差異[13]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選自西湖龍井茶2010年原產(chǎn)地的“精品”、“特級(jí)”和“一級(jí)”西湖龍井茶，且每個(gè)等級(jí)均在西湖龍井原產(chǎn)地內(nèi)的楊梅嶺、翁家山、馬鞍山、梅家塢和龍門坎5個(gè)細(xì)分產(chǎn)地分別采樣以保證樣品的代表性。

氯化鈉(分析純)；C8～C20正構(gòu)烷烴標(biāo)樣、4-萜烯醇、香葉醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇氧化物、橙花叔醇、α-松油醇、γ-萜品烯、β-蒎烯、檸檬烯、β-紫羅蘭酮、1-己醇、庚醛、3-甲硫基丙醛、β-月桂烯、β-羅勒烯、芳樟醇、2-蒈烯(含量均大于98%) 美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設(shè)備

7890A-5975C氣質(zhì)聯(lián)用儀 美國(guó)Agilent科技公司；動(dòng)態(tài)頂空進(jìn)樣系統(tǒng)(Itex進(jìn)樣模塊) 瑞士CTC公司；Sniffer 9000嗅味檢測(cè)儀 瑞士Brechbühler公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取10.0g西湖龍井茶樣品放入150mL燒杯中，加入50.0mL沸水(超純水)沖泡，加蓋保溫15min。然后移取6mL茶湯于已加入1.9g氯化鈉(分析純)的20mL頂空瓶中，壓蓋密封。

1.3.2 儀器分析條件

Itex條件：平衡溫度80℃，平衡時(shí)間1200s，振蕩速度500r/min，進(jìn)樣針溫度85℃，抽提體積2mL，抽提次數(shù)100次，抽提速度200μL/s，解析溫度230℃，解析速度20μL/s，洗針溫度250℃，洗針時(shí)間300s[6]。

色譜條件：DB-5 MS毛細(xì)管色譜柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣(He)流速1.5mL/min，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度100℃；柱溫：起始溫度40℃，保持2min，然后以4℃/min升溫至180℃，再以8℃/min升溫至245℃，保持5min。

質(zhì)譜條件：接口溫度280℃，離子源溫度230℃，電離方式EI，電子能量70eV，掃描質(zhì)量范圍45～300u，通過Agilent-MSD Chemstation工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理。

1.3.3 西湖龍井茶香氣成分的確定

采用質(zhì)譜(譜庫檢索)、相對(duì)保留指數(shù)(retention index， RI)和嗅聞3種方法確定西湖龍井茶的揮發(fā)性成分[14]。

首先采用總離子流(total ion carrent，TIC)圖譜中的色譜峰處的質(zhì)譜圖減去相應(yīng)基線處的質(zhì)譜圖得到目標(biāo)化合物的質(zhì)譜圖，應(yīng)用Nist 08譜庫進(jìn)行譜庫檢索，結(jié)合匹配度、碎片離子的相對(duì)豐度和提取離子判別峰純度綜合初步判定目標(biāo)化合物；采用相同的升溫程序，以C8～C20正構(gòu)烷烴作為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算目標(biāo)化合物的RI，與文獻(xiàn)報(bào)道的保留指數(shù)進(jìn)行比較，進(jìn)而確認(rèn)目標(biāo)化合物；通過嗅辨員對(duì)嗅味檢測(cè)儀流出的組分進(jìn)行嗅聞，記錄下目標(biāo)化合物的嗅聞時(shí)間和氣味特征，進(jìn)一步確認(rèn)目標(biāo)化合物。

1.3.4 西湖龍井茶特征香氣成分的確定

本研究中由5名嗅辨員組成GC-O評(píng)價(jià)小組，其中4名女性、1名男性，年齡在20～32之間，實(shí)驗(yàn)前均通過了17種香氣標(biāo)準(zhǔn)樣品的單體訓(xùn)練，識(shí)別率在80%以上。每個(gè)樣品每個(gè)嗅辨員嗅聞3次，采用三點(diǎn)標(biāo)度法，即：弱(1)、中(2)、強(qiáng)(3)，這樣就得到了5×3＝15份數(shù)據(jù)用于統(tǒng)計(jì)分析，若某一嗅感物質(zhì)在這15次嗅聞中有9次以上被嗅聞到，且其嗅聞強(qiáng)度在2以上至少有7次，即被認(rèn)為是西湖龍井茶的特征香味物質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 西湖龍井茶的香氣成分及總離子流色譜圖

對(duì)所有西湖龍井茶樣品進(jìn)行GC-MS檢測(cè)，其中共同檢出的香氣成分有43種見表1，總離子流色譜圖見圖1。主要香氣成分中烯烴類物質(zhì)14種，醇類物質(zhì)9種，酮6種，醛類物質(zhì)4種、雜環(huán)類4種以及硫化物2種。

其中萜類物質(zhì)包括：萜烯烴類，通式為(C5H8)n的鏈狀或環(huán)狀烯烴，如單環(huán)萜：檸檬烯、萜品油烯；無環(huán)萜：羅勒烯，月桂烯；倍半萜：杜松油烯，菖蒲萜烯等；萜烯醇類，如芳樟醇、香葉醇、α-松油醇等。萜烯醇類物質(zhì)被認(rèn)為是在龍井茶加工過程中由β-葡萄糖苷酶參與產(chǎn)生的香氣物質(zhì)[15]，對(duì)龍井茶香氣的形成有重要的作用，芳樟醇具有鈴蘭系清淡爽快的花香，香葉醇具有薔薇系溫和的花香，且這兩種物質(zhì)互為異構(gòu)體，芳樟醇在熱催化作用下會(huì)異構(gòu)化生成香葉醇[16]。

酮類物質(zhì)主要包括順-茉莉酮、β-紫羅蘭酮、大馬酮等，推測(cè)由β-胡蘿卜素的氧化降解形成[17]。雜環(huán)類中的吡嗪化合物通常認(rèn)為是茶葉中的氨基酸與兒茶素等發(fā)生Maillard反應(yīng)的產(chǎn)物，帶有焦糖一類的香氣[18]。二甲硫醚在茶葉香氣成分分析中鮮有報(bào)道，據(jù)研究它由茶葉炒制過程中甲基蛋氨酸锍鹽受熱分解產(chǎn)生，可與殘留的青葉醇共存形成綠茶的“新茶香”[19]，這種特殊的茶香會(huì)隨著茶葉儲(chǔ)藏期的延長(zhǎng)而揮發(fā)散失，使綠茶喪失了新茶的香味。

表1 西湖龍井茶揮發(fā)性香氣成分鑒定列表Table 1 Volatile aromatic components identified by GC-MS in Xihu Longjing tea

圖1 西湖龍井茶香氣總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of Xihu Longjing tea

2.2 西湖龍井茶的嗅聞結(jié)果和特征香氣成分的確定

評(píng)價(jià)小組通過GC-O系統(tǒng)嗅辨出18種嗅感物質(zhì)，如表2所示，其中有兩種風(fēng)味物質(zhì)在質(zhì)譜儀上并未檢出，相對(duì)DB-5柱的RI值分別為940和1219。在已鑒定的成分中，按照檢測(cè)次數(shù)和檢測(cè)強(qiáng)度可以劃分為3個(gè)梯度：第1梯度為二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇、順-茉莉酮等7種成分的檢測(cè)次數(shù)均大于9，且強(qiáng)度大于等于2的次數(shù)大于7，可認(rèn)為是西湖龍井茶的特征香氣成分；第2梯度為1-己醇、庚醛、β-月桂烯、對(duì)氨基苯甲醚、2-蒈烯，檢測(cè)次數(shù)均大于7，且強(qiáng)度大于等于2的次數(shù)大于3；其余為第3梯度，檢測(cè)次數(shù)和強(qiáng)度均較小。

通過評(píng)價(jià)小組的嗅聞，并進(jìn)行小組討論，認(rèn)為西湖龍井茶的香氣主要可以歸結(jié)為5個(gè)大類：第1類為最先嗅聞到的新茶香，清鮮并帶有些醇香，主要成分為二甲硫醚；第2類為炒香類，由炒瓜子、煮土豆等嗅感組成；第3類為花香類，最明顯的就是鈴蘭花香和玫瑰花香，另外還包括不太顯著的甜香；第4類為烘焙厚重味，如吡嗪類的烘焙巧克力味；第5類為尖銳刺激的松節(jié)油味。這5類氣味共同組成了西湖龍井的香氣特征。

表2 西湖龍井茶嗅聞結(jié)果Table 2 Results of GC-olfactometry analysis of volatile aromatic components of Xihu Longjing tea

3 結(jié) 論

應(yīng)用直接沖泡、頂空Itex進(jìn)樣，質(zhì)譜與嗅辨員同時(shí)檢測(cè)的方法對(duì)西湖龍井茶的香氣進(jìn)行分析研究。GC-MS分析得到了西湖龍井茶43種揮發(fā)性呈香成分，由5名嗅辨員組成的評(píng)價(jià)小組在質(zhì)譜檢測(cè)的同時(shí)，記錄了系統(tǒng)流出物的氣味特征以及強(qiáng)度，結(jié)合頻率分析方法初步確定西湖龍井茶特征的香氣成分，分別為二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇和順-茉莉酮。通過直接沖泡和頂空Itex進(jìn)樣不僅保留了西湖龍井茶的“原香”，也得到了較為豐富的成分信息，為西湖龍井茶香氣的進(jìn)一步研究提供了方法支持和數(shù)據(jù)參考。另外由于茶葉的香氣受樹種、氣候和加工過程中多種因素等的影響，通過對(duì)不同年份的茶葉進(jìn)行跟蹤研究可進(jìn)一步完善此項(xiàng)工作。

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Determination of Characteristic Aromatic Components in Xihu Longjing Tea by GC-MS and GC-Olfactometry

WANG Hou-yin，LI Zhi，ZHANG Jian，SHI Bo-lin，ZHI Rui-cong，ZHAO Lei*
(Food and Agriculture Standardization Institute, China National Institute of Standardization, Beijing 100088, China)

In order to simultaneously determine the aromatic composition and odor characteristics of Xihu Longjing tea by as chromatography (GC)-mass spectrometer (MS) and GC-olfactometry, volatile aromatic components were extracted from Xihu Longjing tea infusion in-tube extraction and direct thermal desorption (ITEX). It was confirmed that the compounds responsible for the characteristic aroma of Xihu Longjing tea were dimethyl sulfide, 2-(methylthio) propionaldehyde, 3-ethyl- 2,5-dimethylpyrazine, linalool, α-terpineol, geraniol and cis-jasmone.

Xihu Longjing tea；gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS)；GC-olfactometry；characteristic aroma；dynamic headspace extraction

TS272

A

1002-6630(2012)08-00248-04

2011-04-11

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)(56096S-1838)

汪厚銀(1974—)，男，助理研究員，碩士，研究方向?yàn)槭称房茖W(xué)。E-mail：wanghy@cnis.gov.cn

*通信作者：趙鐳(1968—)，女，副研究員，博士后，研究方向?yàn)槭称犯泄俜治?。E-mail：zhaolei@cnis.gov.cn