不同年份茯磚茶的揮發(fā)性成分差異

陸英，陳金華，鐘曉紅，喬小燕，林海燕，陳棟*(.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲用植物研究所，廣東 廣州 50000；.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 408；.國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 408)

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不同年份茯磚茶的揮發(fā)性成分差異

陸英1,2，陳金華3，鐘曉紅2，喬小燕1，林海燕3，陳棟1*
(1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院飲用植物研究所，廣東 廣州 510000；2.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝園林學(xué)院，湖南 長沙 410128；3.國家植物功能成分利用工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410128)

摘 要：以9份茯磚茶(分別于1975、1985、1991、1994、1996、1999、2004、2009和2012年生產(chǎn))為試材，采用同時蒸餾萃取法(SDE)，結(jié)合氣相色譜–質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC–MS)分別對其揮發(fā)性成分進(jìn)行檢測，并進(jìn)行主成分分析和聚類分析。檢測結(jié)果表明：9份茯磚茶中共鑒定出揮發(fā)性成分105種，其中共有成分62種，不同年份茶樣中揮發(fā)性成分種類分別為93、91、88、78、77、72、88、87和83種，以1975年生產(chǎn)的茯磚茶樣品中的揮發(fā)性化合物數(shù)量最多，總含量最高(62.202%)；揮發(fā)性成分以酸、醛、酮類為主；棕櫚酸、壬酸、植酮、鄰苯二甲酸二乙酯、正己醛是多個樣品的主要化合物。主成分分析及聚類分析結(jié)果顯示，9份樣品茯磚茶歸為5組，1975年和2012年的茶樣各成1組；1985和1991年的茶樣為1組，1996、1999和1994年的茶樣為1組；2004和2009年的茶樣為1組。

關(guān) 鍵 詞：茯磚茶；不同年份；揮發(fā)性成分；氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用

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由于黑茶具有降脂、抗氧化、降糖、抑菌等多種保健功能[1–6]，受到越來越多人的喜愛，成為中國茶業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新亮點。黑茶屬于后發(fā)酵茶，在加工過程中存在多種微生物菌群，它們共同參與了物質(zhì)的復(fù)雜轉(zhuǎn)化，形成其獨特的品質(zhì)風(fēng)格，黑茶耐于久藏，愈陳愈香的滋味是其他茶類所不具備的，“越陳越好”也是目前很多人對黑茶品質(zhì)及功能的評價。如何科學(xué)評價陳年黑茶的功效、品質(zhì)及辨別陳化年份是黑茶產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步健康發(fā)展亟待解決的問題。

茯磚茶是黑茶的主要代表品種之一。茯磚茶在加工過程中經(jīng)過獨特的“發(fā)花”工藝，形成了特有的色香味。同時在陳化過程中，微生物以及自動氧化等因素使不同陳化年份的茯磚茶在湯色、滋味等方面均存在一定差異。由于樣品來源困難，國內(nèi)對不同年份生產(chǎn)茯磚茶的品質(zhì)分析的研究較少。本研究采用同時蒸餾萃取法(SDE)對同一生產(chǎn)廠家、同一規(guī)格、不同年份之間的9份茯磚茶的揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，旨在為茯磚茶品質(zhì)的評價及年份鑒別提供參考依據(jù)。

1　材料與方法

1.1材料

不同年份(1975、1985、1991、1994、1996、1999、2004、2009、2012年)的茯磚茶，可見細(xì)小黃色金花菌，均為湖南益陽茶廠生產(chǎn)。

試劑：超純水、乙醚(臨用前重蒸)、癸酸乙酯。

1.2儀器與設(shè)備

SDE法蒸餾萃取裝置、吹氮裝置、氣相質(zhì)譜儀(GC–MS，日本島津公司)。

1.3試驗方法

將供試茶樣粉碎，備用。

樣品于2014年4月進(jìn)行提取與檢測。采用同時蒸餾萃取法(SDE)對茶樣進(jìn)行香氣成分提取：A瓶(2 000 mL)中裝入茶樣粉末50.0 g和蒸餾水1 000 mL，B瓶(250 mL)中裝入已經(jīng)重蒸過的乙醚50 mL。在A瓶中加入內(nèi)標(biāo)癸酸乙酯1 mL(50 mL/L)電熱恒溫套加熱A瓶至微沸，水浴加熱B瓶至50 °C，蒸餾萃取45 min。收集萃取液，于冰箱中靜置過夜，過濾，上層濾液用氮氣濃縮至1 mL，待GC–MS分析用。

GC–MS條件：氣相色譜柱DB–5 ms(0.25 μm，30 m × 0.25 mm)，載氣為N2，流速1 mL/min，檢測器FID，進(jìn)樣品溫度220 ℃，氣化室溫度210 ℃。質(zhì)譜條件：電離源EI，電離能量70 ev，掃描范圍35～400 amu，升溫程序為50 ℃保持4 min，以2 ℃/min 升溫至150 ℃，保持1 min，以5 ℃/min升溫至180 ℃，保持5 min，以10 ℃/min升溫至280℃，保持20 min。

1.4定性和定量分析方法

將各色譜峰對應(yīng)的質(zhì)譜圖進(jìn)行人工解析及計算機檢索(質(zhì)譜圖用NIST譜庫搜索)，并參考茶葉芳香物質(zhì)成分進(jìn)行定性分析；按照各香氣成分峰面積與內(nèi)標(biāo)癸酸乙酯峰面積之比進(jìn)行定量計算。

采用Matlab 軟件進(jìn)行主成分分析及聚類分析。

2　結(jié)果與分析

2.1不同年份茯磚茶樣GC–MS圖譜及成分分析

GC–MS所得質(zhì)譜總離子流色譜圖見圖1。在80 min的分析時間內(nèi)各化合物得到很好的分離。根據(jù)GC–MS譜庫檢索，選擇相似度大于80%的成分并結(jié)合文獻(xiàn)鑒定茶樣揮發(fā)性成分，結(jié)果列于表1。9個樣品共檢出105種化合物，其中62種為共有成分。不同年份茶樣揮發(fā)性化合物種類分別為93(1975年)、91(1985年)、87(1991年)、78(1994 年)、78(1996年)、71(1999年)、88(2004年)、88(2009 年)、84種(2012年)，相對應(yīng)的總量分別為62.202、45.030、50.849、42.500、28.445、29.361、41.771、39.776和31.957。可見，揮發(fā)性化合物的種數(shù)及總量均以1975年生產(chǎn)的茶樣最高。

圖1　茯磚茶揮發(fā)性成分GC–MS總離子流圖Fig. 1 Total ion chromatogram of volatile components of Fuzhuan tea

表1　不同年份茯磚茶的揮發(fā)性成分及其含量Table 1　Volatile components and their contents in Fuzhuan tea samples produced in different years

表1(續(xù))

2.2不同年份茯磚茶揮發(fā)性成分的變化

由表2可知，不同年份茶樣中揮發(fā)性化合物種數(shù)均以酮最多，醛之，烷烴、醇、含氧化合物及酸個數(shù)居中且相差不大，酯、內(nèi)酯及烯類個數(shù)較少，吡啶類僅在個別樣品中存在。

表2　不同年份茯磚茶揮發(fā)性成分的種數(shù)Table 2　Chemical groups of volatile components in Fuzhuan tea samples produced in different years

由表3可知，揮發(fā)性成分相對含量以酸、醛、酮類為主，酸相對含量在13.50%～38.41%，且有隨陳化年份延長而增加的趨勢，醛與酮的相對含量分別為16.10%～29.40%、10.47%～26.63%，并隨陳化年份延長有減少趨勢。3類成分在陳化20年后變化均不大；除個別成分外，其他成分在不同年份茶樣中差異不大。

表3　不同年份茯磚茶中揮發(fā)性成分的相對含量Table 3　Relative contents of different groups of volatile components in Fuzhuan tea samples produced in different years

多數(shù)茶樣中的棕櫚酸、壬酸、植酮、鄰苯二甲酸二乙酯、正己醛的相對含量均較高，且隨著年份延長該5個化合物的總量從30.19%遞增到49.39%。棕櫚酸在所有樣品中的含量均最高，相對含量在11.11%～25.41%；壬酸和鄰苯二甲酸二乙酯含量差異較大，相對含量分別為0.19%～13.76%、0.68%～ 15.94%；植酮、正己醛含量差異較小，其相對含量分別為4.43%～7.77%、4.85%～9.35%(表4)。

表4　不同年份茯磚茶中主要揮發(fā)性化合物的相對含量Table 4　Relative contents of major volatile components in Fuzhuan tea samples produced in different years %

2.3 共有成分分析

62個共有組分占揮發(fā)性成分總量的比例分別為88.09%(1975年)、89.70%(1985年)、90.89%(1991 年)、90.35%(1994年)、93.12%(1996年)、92.79% (1999年)、90.11%(2004年)、87.93%(2009年)、87.86%(2012年)，表明這些共有組分是其揮發(fā)性成分的主要組成成分。對這些成分進(jìn)行主成分分析，主成分1與主成分2貢獻(xiàn)率達(dá)58.5%，為主要影響因素?；衔锾卣飨蛄康梅直砻鳎鞒煞?主要受二十八烷、11–十六碳烯酸、二氫獼猴桃內(nèi)酯、縮醛、十六烷、1–丙氧基–2–丙醇、六氫假紫羅蘭酮、月桂酸、正癸酸、十七烷、茶香酮、棕櫚酸、2–乙氧基–丙烷、二十四烷等的影響，這些成分多為烷烴類與脂肪酸類，花果香成分少；主成分2主要受到異戊烯醛、6–甲基–3,5–庚二烯–2–酮、α–紫羅蘭酮、香葉基丙酮、6–甲基–5–庚烯–2–酮、紫羅蘭酮、2–壬烯醛、β–紫羅蘭酮、正庚醛、2–戊基–呋喃、植醇、癸醛、法尼基丙酮、2–己烯醛等影響，這些成分多為酮、醛類，多具花果甜香、清香、木香，特別是茯磚茶特有的“菌花香”。

不同年份茯磚茶在第1、第2主成分的得分見圖2。樣品位置接近的表明其揮發(fā)性化合物組成及其含量近似。綜合第1、第2主成分得分，9份樣品大致可歸為5組，即1975、2012年的茶樣與其他年份茶樣差異較大，各成1組；1985年、1991年的茶樣為1組；1996、1999和1994年的茶樣為1組；2004年和2009年的茶樣為1組。

圖2　不同年份茯磚茶揮發(fā)性成分在第1、第2主成分中的得分Fig. 2 Results of principal component analysis of volatile compounds of Fuzhuan tea samples produced in different years

2.4不同年份茶樣中的特征化合物

9份樣品的檢測結(jié)果表明，揮發(fā)性成分中有16個化合物隨陳化時間不同檢出或檢不出。隨陳化時間延長含量減少至檢測不出的化合物有7個，即金合歡醇只在陳化2年內(nèi)(2012年)的茶樣中檢測到；β–檸檬醛、2,4–己二烯醛、2,4–庚二烯醛在陳化5年內(nèi)(2009年后)茶樣中檢測到；2,4–癸二烯醛、3,5–辛二烯–2–酮在陳化10年(2004年后)內(nèi)茶樣中檢測到；2–冰片烯在陳化29年(1985年后)的茶樣中檢測到。這些成分含量多數(shù)有隨年份延長而減少的趨勢。隨陳化時間延長才能檢測到的成分有10個，即2,4,5–三甲基–1,3–二氧戊環(huán)在陳化5年后(2009年前)茶樣中均能檢測到；十八內(nèi)酯在陳化10年后(2004年前)茶樣中均能檢測到；辛醇在陳化20年后(1994年前)茶樣中均能檢測到；依杜蘭、庚醇、辛酸在陳化23年后(1991年前)的茶樣中均能檢測到；1–辛烯–3–酮在陳化29年后(1985年前)的茶樣中能檢測到；庚酸、雪松烯、十三酸在陳化39年(1975年)后茶樣中能檢測到。同樣，這些成分含量多數(shù)有隨年份延長而增加的趨勢。

2.5聚類分析

對9個茶樣中全部揮發(fā)性成分含量進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖3。9個樣品大致可歸為5組，即1975、2012年的各成一類；2004、2009年的為一類；1996年、1999年、1994年的為一類；1985年、1991年的為一類，與主成分分析的結(jié)果一致。

圖3　不同年份茯磚茶揮發(fā)性成分的聚類圖Fig. 3 The dendrogram of volatile compounds of Fuzhuan tea samples produced in different years

3　結(jié)論與討論

本試驗采用SDE–GC–MS對1975—2012年內(nèi)同一規(guī)格、同一廠家生產(chǎn)的9份茯磚茶揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，共檢出105種化學(xué)成分，其中62種為共有成分；陳化時間最長的1975年生產(chǎn)的茶樣中揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量及含量均最高，相對含量以酸、醛、酮類為主，其中棕櫚酸、壬酸、植酮、鄰苯二甲酸二乙酯、正己醛是多個茶樣中的主要揮發(fā)性成分。同時檢測到多個對茯磚茶“菌花香”有重要貢獻(xiàn)的烯醛、烯酮類物質(zhì)[7–8]，如異戊烯醛、2–己烯醛、4–庚烯醛、2–壬烯醛、2–癸烯醛等。本研究結(jié)果與文獻(xiàn)[9]有很大的差異性，造成這些差異的原因可能主要是樣本來源不同，有待對更多的樣品進(jìn)行研究確定。

1,2,3–三甲氧基苯和1,2,4–三甲氧基苯類化合物被認(rèn)為是黑茶陳香甘醇的主要原因[9]，它們是沒食子酸基的苯酚羥基由微生物(尤其是黑曲霉)代謝而生成的甲基化產(chǎn)物，其含量與磚茶發(fā)酵程度呈高度正相關(guān)[10]。文獻(xiàn)[11]報道，在湖南黑茶中檢測到1,2,3–三甲氧基苯，其含量遠(yuǎn)低于普洱茶和六堡茶，而本研究中未檢測到該類成分，但同時檢測到多個對茯磚茶“菌花香”有重要貢獻(xiàn)的烯醛、烯酮類物質(zhì)，表明茯磚茶與普洱茶具有不同的特征香氣成分。

主成分分析及聚類分析都表明，9個年份的樣品大致可歸為5類，即1975、2012年茶樣各成一類；1985、1991年的茶樣為一類；1996、1999年、1994年的為一類；2004、2009年的為一類。年份與分組存在一定的關(guān)聯(lián)性，同時存在一些與陳化年份相關(guān)的特征成分，7種化合物隨陳化時間延長含量減少至檢測不出，10種化合物隨陳化時間延長才能檢測出。由此可以推測，揮發(fā)性成分的組成及含量與陳化年份有一定的相關(guān)性，可以通過主成分分析或聚類分析評價不同樣品的揮發(fā)性成分差異，并結(jié)合特征成分分析可以大致鑒別茯磚茶的陳化時間。

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責(zé)任編輯：尹小紅英文編輯：梁 和

Difference of volatile constituents of fuzhuan tea produced in different years

Lu Ying1,2, Chen Jinhua3,Zhong Xiaohong2,Qiao Xiaoyan1, Lin Haiyan3,Cheng Dong1*
(1.Drinkable Plant Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou, 510000, China;
2.College of Horticulture and Landscape, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China；3.National Research Center of Engineering Technology for Utilization of Functional Ingredients From Botanicals, Changsha 410128, China)

Abstract:The Volatile components in 9 samples of Fuzhuan tea produced in 1975, 1985, 1991, 1994, 1996, 1999, 2004, 2009 and 2012 were extracted by simultaneous distillation extraction (SDE) and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry(GC–MS). The results showed that total volatile components identified were 105. There were 93, 91, 88, 78, 77, 72, 88, 87 and 83 components, including 62 same components, in the 9 samples of 1975, 1985, 1991, 1994, 1996, 1999, 2004, 2009 and 2012, resectively.The number and content of the compounds in the sample of 1975 were the highest(93 and 62.202%). Acids, aldehydes and ketones were the dominant volatile substances in Fuzhuan tea. Palmitic acid, Nonanoic acid, Phytone, Diethyl phthalate and Hexanal were the main compounds in most samples. The samples could be classified into five groups, namely, 1975, 2012 took as one group separately, 1985 and 1991, 1996, 1999 and 1994, 2004 and 2009 took as the other three groups by principal component analysis of same components and cluster analysis of all volatile components.

Keywords:Fuzhuan tea; different aging time; volatile constituents; gas chromatography-mass spectrometry

中圖分類號：TS272.5+4

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號：1007?1032(2016)02?0186?07

收稿日期：2015–05–20 修回日期：2016–03–04

基金項目：國家茶葉產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項項目(CARS–23)；湖南省教育廳項目(15A088，15C0670)

作者簡介：陸英(1970—)，女，湖南古丈人，博士，副教授，主要從事天然產(chǎn)物開發(fā)與利用研究，luying960522@163.com；*通信作者，陳棟，博士，教授，主要從事茶葉加工與利用研究，chendong1113@sohu.com