云南紅茶加工過程中香氣成分的變化*

任洪濤，周斌，方林江，秦太峰

1(云南省香料研究開發(fā)中心，云南昆明，650051)2(臨滄市茶葉科學(xué)研究所，云南 臨滄，677000)

云南大葉種茶葉，葉質(zhì)柔軟肥厚，多酚類化合物含量較高，制成的茶葉品質(zhì)優(yōu)良。竹尾忠一［1］比較了云南、廣西、廣東、安徽和福建等省所產(chǎn)紅茶的香氣差異，并論述了香氣特性和遺傳特性之間的關(guān)系。結(jié)果表明滇紅所富有的高銳的花香與其精油中的沉香醇、香葉醇及沉香醇氧化物含量高有關(guān)。

紅茶特殊的香氣是在加工過程中形成的，幾個(gè)關(guān)鍵的加工過程形成了紅茶香氣品質(zhì)。紅茶屬于發(fā)酵茶類，加工時(shí)因經(jīng)歷萎調(diào)和發(fā)酵工序，使其香氣的形成與轉(zhuǎn)化較其他茶類要充分，形成的香氣成分也極為豐富［2］。紅茶制造過程中芳香物質(zhì)的變化十分復(fù)雜，通常鮮葉中的芳香物質(zhì)不到100種，但制成紅茶后，香氣成分增加到400多種，在眾多的紅茶香氣組分中，真正決定香氣的大約在20種左右［3］。紅茶的香氣成分種類較多，包括碳?xì)浠衔?、醇類、酮類、酸類、醛類、醋類、?nèi)醋類、酚類、過氧化物類、含硫化合物類、吡啶類、吡嗪類等［4］。

茶葉香氣是各種香氣成分綜合作用的結(jié)果，香氣是衡量茶葉品質(zhì)的重要因子之一，也是消費(fèi)者選擇茶葉產(chǎn)品的重要依據(jù)。茶葉的制造工藝和條件，原料的性質(zhì)，茶樹的生長環(huán)境和氣候條件等對茶葉的香氣有很大影響［5］。紅茶香氣的形成，不是由某一道工序、某種化學(xué)成分含量的增減來決定的，而是隨著工藝過程的進(jìn)展，主要生化成分的含量和比例不斷變化至一定程度的結(jié)果［6］。

目前，對于小葉種紅茶香氣成分在加工過程中的變化有相關(guān)的研究報(bào)道［7］，但對云南大葉種紅茶香氣成分在加工過程中變化規(guī)律的報(bào)道不多。本研究以云南大葉種鮮葉原料加工紅茶的整個(gè)過程中所取的過程樣作為研究對象，采用同時(shí)蒸餾萃取法(SDE)富集其香氣物質(zhì)并使用GC/MS進(jìn)行香氣成分分析，研究了云南紅茶的主要香氣成分組成在加工過程中的變化規(guī)律。

1 材料與方法

1.1 試劑和儀器

主要試劑:二氯甲烷(AR);無水硫酸鈉(AR)。

主要儀器:美國安捷倫科技公司氣質(zhì)聯(lián)用儀(HP6890GC/HP5973MS);SDE同時(shí)蒸餾萃取設(shè)備;瑞士布琪有限公司BUCHI R－3旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀;瑞士梅特勒-托利多公司MJ33快速水分測定儀。

1.2 試驗(yàn)材料

供試材料主要為臨滄市茶葉科學(xué)研究所提供的云南大葉種工夫紅茶加工過程樣，具體樣品為:云南大葉種夏茶鮮葉原料取樣、萎凋取樣、揉捻取樣、發(fā)酵開始取樣、發(fā)酵過程中取樣、發(fā)酵結(jié)束取樣、毛火烘干取樣、足火烘干取樣。

1.3 含水量測定方法

將供試茶樣置于測定盤內(nèi)，利用快速水分測定儀在120℃下加熱8 min，對茶葉進(jìn)行含水量檢測。

1.4 揮發(fā)油提取方法

準(zhǔn)確稱取加工過程茶樣100.0 g，將供試茶樣置于同時(shí)蒸餾萃取設(shè)備內(nèi)，用二氯甲烷50 mL提取3 h［8］。萃取液用無水硫酸鈉干燥、過濾，萃取液在溫度30℃、真空度0.06 MPa的條件下用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀揮干溶劑，揮發(fā)油進(jìn)行稱量。用二氯甲烷將揮發(fā)油溶解至1.00 mL，用氣質(zhì)聯(lián)用儀進(jìn)行檢測。

1.5 GC-MS分析條件

氣相毛細(xì)管柱為:HP－5MS(60 m×0.32 mm×0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱;載氣:氦氣;進(jìn)樣口溫度:260 ℃;柱流速 1.2 mL/min，進(jìn)樣量 1 μL;分流比:20∶1;升溫程序:起始溫度40℃(保持2 min)，按2℃/min升到180℃，按5℃/min升溫到210℃，保持10 min;離子源:EI;氣質(zhì)接口溫度:280℃;離子源溫度:230℃;四級桿溫度:150℃;電子倍增器電壓:1 894 V;電子能量:70 eV。

1.6 定性和定量方法

供試茶樣香氣成分根據(jù)GC-MS分析得到的各色譜峰，通過計(jì)算機(jī)譜庫檢索(05版 Wiley和 NIST庫)，結(jié)合相對保留時(shí)間，查閱有關(guān)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行定性，并根據(jù)香氣成分的峰面積值相對定量。

2 結(jié)果與分析

2.1 云南紅茶加工過程中含水量的變化

紅茶在加工過程中，茶葉的含水量一直呈下降趨勢，水分含量由鮮葉樣的78.2%下降到足火烘干樣的4.2%。其中萎凋階段相比減少了16.2%，揉捻階段相比減少了14.5%，發(fā)酵階段相比減少了17.5%，干燥階段相比減少了94.6%，干燥過程是含水量降幅最大階段。含水量變化的測定結(jié)果見圖1。

圖1 云南紅茶加工過程中含水量變化Fig.1 Change of water content during processing process of Yunnan black tea

2.2 云南紅茶加工過程中的揮發(fā)油含量的變化

對加工過程中樣品提取的揮發(fā)油進(jìn)行稱量，結(jié)果樣品揮發(fā)油含量由鮮葉的0.012%略微增加到足火烘干樣的0.015%。而在烘干前，各階段揮發(fā)油的含量則呈增加趨勢。發(fā)酵結(jié)束后揮發(fā)油的含量達(dá)到最高的0.042%，較鮮葉增加1.8倍，而經(jīng)過烘干后，發(fā)酵中形成的揮發(fā)性物質(zhì)減少了64.3%。加工過程中揮發(fā)油含量的測定結(jié)果見圖2。

圖2 云南紅茶(干重)加工過程中揮發(fā)油含量變化Fig.2 Change of volatile oil content during processing process of Yunnan black tea

2.3 云南紅茶加工過程中主要香氣成分的變化

鮮葉在紅茶加工過程中，芳香物質(zhì)的組成和含量發(fā)生了顯著的變化。云南紅茶在加工過程中主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)相對百分含量的測定結(jié)果見表1。從表1中可以看出，在鮮葉中含量較高的化合物有芳樟醇及其氧化物、α-松油醇、青葉醇、青葉醛等;其中芳樟醇及其氧化物的總含量達(dá)到64.69%。但制成紅茶后，主要香氣成分的組成和含量發(fā)生了顯著的變化，其中含量較高的化合物有芳樟醇及其氧化物、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、青葉醛、苯甲醛、香葉醇等;其中芳樟醇及其氧化物的總含量下降到31.66%，下降了51%。20種主要香氣化合物的總含量從84.78%下降到70.61%，下降了16.7%。

2.4 云南工夫紅茶加工過程中主要醛類化合物相對含量的變化

云南紅茶加工過程中相對含量變化較大的醛類化合物包括正己醛、糠醛、青葉醛、(E，E)-2，4-庚二烯醛、苯甲醛、苯乙醛等。從圖3可以看出，加工過程中苯甲醛、苯乙醛增加的幅度最大，在毛火烘干結(jié)束時(shí)含量達(dá)到最高;足火烘干完成后含量有所降低，在整個(gè)加工過程中苯甲醛、苯乙醛的含量分別增加了7.56倍和6.28倍;(E，E)-2，4-庚二烯醛和糠醛也表現(xiàn)出相同的變化規(guī)律，在整個(gè)加工過程中(E，E)-2，4-庚二烯醛增加了0.93倍，而糠醛則減少了0.64倍。在加工過程中青葉醛、正己醛的變化則是從鮮葉開始，含量逐漸增加，在發(fā)酵過程中含量達(dá)到最高，之后又呈降低趨勢。在整個(gè)加工過程中青葉醛增加了1.3倍，而正己醛則減少了0.5倍。

表1 云南紅茶加工過程中主要香氣成分相對含量 %Table 1 Main aromatic components and relative contents during processing process of Yunnan black tea %

圖3 云南紅茶加工過程中主要醛類化合物成分組成的變化Fig.3 Change of main aldehy de comp ounds during processing process of Yunnan black tea

2.5 云南工夫紅茶加工過程中主要醇類化合物相對含量的變化

云南紅茶加工過程中相對含量變化較大的醇類化合物包括苯甲醇、苯乙醇、青葉醇等。從圖4可以看出，在加工過程中苯甲醇、苯乙醇增加的幅度最大，在毛火烘干結(jié)束時(shí)含量達(dá)到最高;足火烘干完成后含量有所降低，在整個(gè)加工過程中分別增加了6.8倍和1.52倍。而青葉醇的變化則是從萎凋開始，含量大幅增加，在發(fā)酵結(jié)束時(shí)含量達(dá)到最高，烘干過程之后又劇烈降低，在整個(gè)加工過程減少了0.57倍。

2.6 云南工夫紅茶加工過程中主要萜類化合物相對含量的變化

云南紅茶加工過程中相對含量變化較大的萜類化合物包括芳樟醇、芳樟醇氧化物、α-松油醇、香葉醇等。從圖5可以看出，在加工過程中芳樟醇、芳樟醇氧化物、α-松油醇的含量都呈下降趨勢。其中芳樟醇和芳樟醇氧化物在萎凋結(jié)束時(shí)的含量達(dá)到最大，在整個(gè)加工過程中芳樟醇和芳樟醇氧化物分別減少了0.68和0.25倍;而α-松油醇減少了0.62倍;香葉醇的含量則大幅增加了4.4倍。

3 討論

3.1 萎凋?qū)t茶香氣的影響

萎凋是紅茶香氣形成的重要工序，為紅茶香氣的形成奠定了基礎(chǔ)。竹尾忠一［9］在研究茶葉萎凋香形成機(jī)理時(shí)表明，鮮葉經(jīng)萎凋后除青葉醛、青葉醇、己烯醛、己烯醇增加外，沉香醇、香葉醇、苯甲醇、α-苯乙醇、順-3-己烯醇及其酯和水楊酸甲酯等也隨萎凋程度的加重而增加。山西貞［10］的研究則表明，鮮葉經(jīng)萎凋后部分芳香物質(zhì)的含量有顯著增加或顯著降低的趨勢，增加最多的是正己醇、橙花醇、反-2-己烯酸;其次是反-2-己烯醇、沉香醇氧化物、正戊醛、己醛、正庚醛、反-2-己烯醛、反-2-辛烯醛、苯甲醛、苯乙醛、正丁酸、異戊酸、正己酸、順-3-己烯酸、水楊酸及鄰甲苯酚等;而大量減少的成分有順-2-戊烯醇、沉香醇、香葉醇、苯甲醇、苯乙醇和乙酸。

圖5 云南紅茶加工過程中主要萜類化合物成分組成的變化Fig.5 Change of main terpenoid compounds during processing process of Yunnan black tea

云南大葉種紅茶經(jīng)過萎凋過程，揮發(fā)油的含量從鮮葉的0.012%增加到0.023%，增加了近1倍。主要化合物相對含量顯著增加的有芳樟醇、芳樟醇氧化物、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、水楊酸甲酯等;而顯著減少的有青葉醛、青葉醇等。萎凋有多種不同的方式，利用幾種方式相結(jié)合的方法進(jìn)行萎凋加工，有利于紅茶香氣的形成和提高?？刂莆驕囟取穸?、攤?cè)~厚度和萎凋時(shí)間等對紅茶香氣的形成具有重要作用。

3.2 揉捻對紅茶香氣的影響

揉捻也是紅茶香氣形成的重要工序，茶葉經(jīng)揉捻后，鮮葉組織破損，大量的糖苷類香氣前體物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)與酶類發(fā)生作用，形成大量的香氣成分。

云南大葉種紅茶經(jīng)過揉捻過程，揮發(fā)油的含量從鮮葉的0.012%大幅增加到0.034%，增加了1.83倍。主要化合物相對含量大幅增加的有青葉醛、青葉醇等;芳樟醇、芳樟醇氧化物、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、水楊酸甲酯等;而顯著減少的有青葉醛、青葉醇等。控制揉捻方式、溫度、濕度和揉捻程度等對紅茶香氣的形成也具有重要作用。

3.3 發(fā)酵對紅茶香氣的影響

發(fā)酵是形成紅茶香氣品質(zhì)的關(guān)鍵性工序［11］。紅茶經(jīng)過發(fā)酵過程，除了一些非揮發(fā)性的糖苷前體物水解形成香氣物質(zhì)以外，還有許多多酚類物質(zhì)氧化作用所產(chǎn)生的香氣成分，如氨基酸氧化脫氨;類胡蘿卜素氧化降解;不飽和脂肪酸氧化降解等［12］。

山西貞［10］研究指出，在紅茶發(fā)酵過程中，幾乎所有香氣組分都有所增加，尤其是紅茶特征香氣成分的增加更為明顯。在發(fā)酵2 h后，正己醛增加4.1倍，反-2-己烯醛增加了10余倍，順-3-己烯酸增加了1.2倍，水楊酸、苯甲醛、正己酸等均有增加，而正己醇、順-3-己烯醇和水楊酸甲酯等均較萎凋葉有所降低。隨發(fā)酵時(shí)間的延長，芳樟醇含量減少，反-2-己烯醛含量明顯增加，由此提出縮短發(fā)酵時(shí)間以減少芳樟醇的損失和反-2-己烯醛的形成。趙和濤［13］的研究認(rèn)為，紅茶中的芳香物質(zhì)，在發(fā)酵時(shí)幾乎都呈增多趨勢，其中以沉香醇(芳樟醇)和苯甲醇、苯乙醇增多幅度大。大量促進(jìn)芳香物質(zhì)轉(zhuǎn)化是形成紅茶香氣的關(guān)鍵。

云南大葉種紅茶經(jīng)過發(fā)酵過程，茶葉中揮發(fā)油的含量達(dá)到最高的0.042%，較鮮葉增加2.5倍。主要化合物相對含量顯著增加的有正己醛、糠醛、青葉醛、青葉醇、苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、香葉醇等;而顯著減少的有芳樟醇、芳樟醇氧化物、α-松油醇等。合理的控制發(fā)酵溫度、濕度和發(fā)酵程度等對紅茶香氣的形成意義重大。

3.4 干燥對紅茶香氣的影響

干燥對于紅茶香氣的形成和發(fā)展至關(guān)重要，在加熱條件下，發(fā)酵過程中形成的芳香物質(zhì)進(jìn)行某些轉(zhuǎn)化，改變了香氣成分的含量與組成，從而形成了紅茶的特征香氣，如氨基酸與糖類經(jīng)過美拉德(Maillard-Reaction)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的吡咯類、呋喃類、吡嗪類化合物等茶香物質(zhì)。不過烘干過程也伴隨著香氣的大量損失，據(jù)有關(guān)報(bào)道［14］指出，經(jīng)烘干后，發(fā)酵期間形成的芳香物質(zhì)只剩下20%～25%。由于高溫的作用，很多低沸點(diǎn)的香氣物質(zhì)大量揮發(fā)，香氣成分的組成和含量都發(fā)生了明顯的變化，從而形成了紅茶特有的香氣風(fēng)格。

云南大葉種紅茶經(jīng)過干燥過程，茶葉中揮發(fā)油的含量從最高的0.042%大幅下降到0.015%，發(fā)酵期間形成的芳香物質(zhì)只剩下35.7%。主要化合物相對含量顯著增加的有苯乙醛、苯甲醇、苯乙醇、苯甲醛、香葉醇等;而顯著減少的有芳樟醇、芳樟醇氧化物、α-松油醇等。20種主要化合物的總含量下降到70.61%，證明紅茶在干燥過程形成了更豐富的香氣物質(zhì)。因此，如何選擇干燥方式和控制干燥溫度、時(shí)間對于紅茶特征香氣的形成以及減少干燥過程中的香氣損失至關(guān)重要。

4 結(jié)論

紅茶香氣的形成機(jī)制基本上有生物合成、酶促作用、氧化作用、高溫裂解作用四大類型。由于紅茶香氣基本上是在加工中形成的，萎凋、發(fā)酵、干燥等工序是影響香氣形成的關(guān)鍵工序，所以掌握好這三道關(guān)鍵工序，是制作高香紅茶的基礎(chǔ)［15］。通過對紅茶加工過程中香氣成分變化規(guī)律的研究，不但可以有效的監(jiān)測紅茶加工的每一道工序，還可實(shí)現(xiàn)紅茶的規(guī)范化加工，提高紅茶品質(zhì)。Nabarun Bhattacharyya［16－17］等就將電子鼻技術(shù)應(yīng)用于紅茶發(fā)酵程度的監(jiān)測和最佳發(fā)酵時(shí)間的檢測，取得了較好的效果。

茶葉香氣是各種香氣成分綜合作用的結(jié)果，茶葉香氣除了與香氣成分的含量和配比有關(guān)之外，還涉及不同類型芳香物質(zhì)的閾值(threshold)問題。由于茶葉中所含的芳香物質(zhì)十分復(fù)雜，有部分含量相對較小的芳香物質(zhì)對于茶葉整體香氣的貢獻(xiàn)具有十分重要的作用，這些物質(zhì)還有待進(jìn)一步的研究。

致謝:本研究還得到了昆明孚嘉茶葉有限公司、云南雙江勐庫豐華茶廠的大力支持，特此致謝。

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