帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法分析福建特色茶葉中揮發(fā)性香味成分

黃惠貞，梁 暉，劉秀彩，劉澤春，余玉梅，張建平，謝 衛(wèi)，張 峰

（福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，福建 廈門 361021）

帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法分析福建特色茶葉中揮發(fā)性香味成分

黃惠貞，梁 暉，劉秀彩，劉澤春，余玉梅，張建平，謝 衛(wèi)，張 峰

（福建中煙工業(yè)有限責(zé)任公司技術(shù)中心，福建 廈門 361021）

為提高干茶中揮發(fā)性香味成分檢測(cè)的方法靈敏度，建立帶阱頂空-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用法，并優(yōu)化帶阱頂空儀檢測(cè)參數(shù)，對(duì)安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）福建特色茶葉中揮發(fā)性香味成分進(jìn)行定性和半定量分析。優(yōu)化后的帶阱頂空最佳平衡溫度為100℃，帶阱頂空平衡時(shí)間為30min。3種干茶樣品中檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環(huán)類、碳?xì)浠衔锕?類41種揮發(fā)性香味成分，其中醛類、酯類、醇類3大類占總量的80%以上；3種干茶中各類揮發(fā)香味成分檢出含量規(guī)律有所差別，其香味成分的種類及釋放量不僅與茶葉品種有關(guān)，很大程度上也受加工工藝的影響。

帶阱頂空；氣質(zhì)聯(lián)用儀；福建特色茶葉；揮發(fā)性香味成分

0 引 言

茶是廣受人們喜愛的飲品，其種類繁多，常見的有綠茶、紅茶、烏龍茶和白茶等，不同種類茶葉的香氣有很大差異。福建特色茶葉——安溪鐵觀音、武夷巖茶是烏龍茶的典型代表。茶葉香氣是衡量茶葉品質(zhì)的重要因素，也是鑒別茶葉品種的主要指標(biāo)，根據(jù)GB/T 23776——2009《茶葉感觀審評(píng)方法》，其在各類茶品質(zhì)因子的評(píng)分系數(shù)中占比25%～35%，是一項(xiàng)關(guān)鍵因子[1]。

有關(guān)茶葉香氣的提取與分析一直是國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)，而茶葉香氣的提取方法顯著影響其定性和定量結(jié)果。這主要是由于茶葉的香氣由復(fù)雜的揮發(fā)性成分構(gòu)成，含量低、不穩(wěn)定，在提取過程中易發(fā)生氧化、聚合、縮合等反應(yīng)，使所得樣品香氣與茶葉原有香氣差異較大，因此選用合適的提取方法捕集茶葉中的揮發(fā)性組分就成為茶葉香氣分析的關(guān)鍵[2]。目前文獻(xiàn)報(bào)道的分析方法主要是靜態(tài)頂空[3-5]、頂空固相微萃取[6-7]、蒸餾萃取[8-9]等與氣質(zhì)聯(lián)用相結(jié)合。靜態(tài)頂空法由于無需溶劑，簡(jiǎn)便、快速，自動(dòng)化程度高，能夠盡可能減少被分析的香氣成分的損失，簡(jiǎn)化了樣品前處理環(huán)節(jié)，也避免了傳統(tǒng)前處理方法中溶劑引入的干擾；但其不足在于捕集到的香氣物質(zhì)種類和含量都較少，有些含量較低的香味成分無法檢出。

茶葉沖泡過程中產(chǎn)生4種沖泡香氣形式（干茶香、茶湯香、沖泡香和葉底香），本文研究的干茶香，雖保留了最完整的茶葉香氣信息，但由于沒有經(jīng)過開水的泡制和萃取，其香味成分釋放量少，對(duì)檢測(cè)儀器靈敏度要求較高，靜態(tài)頂空無法滿足。

帶捕集阱的頂空進(jìn)樣器比普通的靜態(tài)頂空進(jìn)樣器多了一個(gè)捕集吸附管，吸附管將頂空瓶中氣體進(jìn)行預(yù)濃縮和富集，然后熱脫附進(jìn)樣分析。帶捕集阱的頂空進(jìn)樣器將頂空平衡采樣與熱脫附技術(shù)組合，提高了儀器靈敏度，降低了待分析組分的檢出限，因此非常適合茶葉中揮發(fā)性微量香味成分的分析測(cè)定[10]。因此，本文使用帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法分析干茶中的香味成分。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

TurboMatrix HST-40頂空進(jìn)樣器（PE公司）；Clarus 600氣相色譜儀（PE公司）；Clarus 600MS檢測(cè)器（PE公司）；ML204電子天平（感量0.1 mg，METTLER TOLEDO）；20mL頂空瓶；活塞式移液槍（BRAND）；10μL 進(jìn)樣針；裁紙刀（三木）。

內(nèi)標(biāo)：乙酸苯乙酯（Jamp;K）。

溶劑（基質(zhì)校正劑）：純凈水。

試樣：安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）3種干茶樣品。

1.2 方法

1.2.1 儀器分析條件

帶阱頂空儀：20mL頂空瓶，樣品平衡溫度100℃，進(jìn)樣針溫度110℃，傳輸線溫度120℃，捕集阱高溫280℃，捕集阱低溫40℃，平衡時(shí)間30.0 min，干吹3.0min，阱保持5.0min，解吸時(shí)間0.50 min。色譜柱壓力：35psi（1psi=6.895kPa），解吸壓力：35psi，瓶壓力：40psi。操作模式：捕集阱，進(jìn)樣模式：時(shí)間，出口分流：打開。

氣相色譜儀：毛細(xì)管柱 HP-5MS（UI）柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm），載氣 He，進(jìn)樣口溫度 260℃，恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比5∶1。程序升溫：40℃，保持7 min，以3℃/min的速率升溫至150℃，再以10℃/min的速率升溫至250℃，保持2min。

質(zhì)譜檢測(cè)器：傳輸線溫度280℃，離子源溫度230℃，電離能量70 eV，掃描范圍35～455 u，譜庫檢索采用NIST質(zhì)譜數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索。

1.2.2 內(nèi)標(biāo)溶液配制

準(zhǔn)確稱取乙酸苯乙酯122.6 mg（精確至0.1 mg）加入1L容量瓶中，以乙醇為溶劑定容至刻度，制得0.1226mg/mL的內(nèi)標(biāo)溶液。

1.2.3 樣品制備

稱取安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）干茶樣品各約2 g，分別放入頂空瓶中，并加入5μL的乙酸苯乙酯內(nèi)標(biāo)溶液，密封后置于頂空進(jìn)樣器中待測(cè)。

1.2.4 樣品檢測(cè)

將加入內(nèi)標(biāo)液的密封樣品進(jìn)行帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用儀分析，根據(jù)目標(biāo)組分的峰面積與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比值，計(jì)算樣品中各組分的相對(duì)含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 靜態(tài)頂空法與帶阱頂空法的比較分析

稱取約2g的鐵觀音干茶樣品2份，密封后分別置于靜態(tài)頂空、帶阱頂空進(jìn)樣器中分析，對(duì)比其化合物的響應(yīng)情況，如圖1、圖2所示。

由圖可知，靜態(tài)頂空法檢出的化合物種類較少，且其響應(yīng)值小，陸冰琳等報(bào)道的《靜態(tài)頂空-氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)鐵觀音茶葉中揮發(fā)性香味成分的分析》[11]一文中，靜態(tài)頂空法檢測(cè)出的鐵觀音干茶中香味成分11種，有些含量低但對(duì)香氣有重要貢獻(xiàn)的香味成分無法檢出，如反-2-庚烯醛、β-環(huán)檸檬醛、茉莉內(nèi)酯等。而本文用帶阱頂空法檢測(cè)鐵觀音干茶樣品，其檢出化合物有41種之多，種類及響應(yīng)值都高于靜態(tài)頂空，且不同化合物其靈敏度有30～60倍的提高，可以提高儀器靈敏度，滿足干茶樣品中低含量香味成分的檢測(cè)需求。

圖1 鐵觀音在靜態(tài)頂空中的全掃描譜圖

圖2 鐵觀音在帶阱頂空中的全掃描譜圖

2.2 頂空平衡溫度的選擇

在以帶阱頂空為前處理進(jìn)樣器時(shí)，其平衡溫度對(duì)峰的響應(yīng)影響較大；因此，平衡時(shí)間一定的條件下（30min），平衡溫度分別為 60，70，80，90，100，110℃，對(duì)頂空平衡溫度進(jìn)行優(yōu)化選擇。結(jié)果表明，隨著平衡溫度的提高，化合物的峰響應(yīng)面積逐漸增大，但是當(dāng)溫度高于100℃時(shí)，干茶葉的顏色由嫩綠變?yōu)辄S褐色。而且，茶葉的泡制溫度都不高于100℃，綜合考慮最大程度考察茶葉中的香味成分和茶葉泡制溫度，頂空平衡溫度選擇100℃。

2.3 頂空平衡時(shí)間的選擇

同樣，頂空的平衡時(shí)間在很大程度上影響化合物的響應(yīng)值，因此，選取鐵觀音干茶中7種主要香味成分，在平衡溫度一定的條件下（100℃），平衡時(shí)間分別為 10，20，30，40，50，60min，對(duì)頂空平衡時(shí)間進(jìn)行優(yōu)化選擇。結(jié)果如圖3所示，隨著平衡時(shí)間的延長(zhǎng)，7種化合物的峰響應(yīng)面積逐漸增大，且其平衡時(shí)間為30min時(shí)，大部分的主要香味成分峰響應(yīng)值達(dá)到最大。綜合考慮方法的靈敏度和檢測(cè)效率，頂空平衡時(shí)間選擇30min。

表1 福建特色茶葉中揮發(fā)性香味成分及其含量

表2 福建特色茶葉中的揮發(fā)性香味成分分類及含量

2.4 樣品檢測(cè)

圖3 不同平衡時(shí)間下的峰面積響應(yīng)

以帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法為檢測(cè)手段，分析福建特色茶葉-安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）干茶樣品中的揮發(fā)性香味成分，結(jié)果如表1、表2所示，檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環(huán)類、碳?xì)浠衔?類主要香味成分共41種；其中，安溪鐵觀音檢出香味成分23種、揮發(fā)性香味成分總量21.84 μg/g；武夷巖茶（水仙）樣品中檢出香味成分30種、總量30.93μg/g；武夷巖茶（肉桂）中檢出香味成分28種、總量21.07μg/g。此方法靈敏度較高，可檢出0.01×10-6水平的揮發(fā)性香味成分。

由表2及圖4可見，3種干茶中各類揮發(fā)香味成分檢出含量規(guī)律有所差別，具體分析結(jié)果為：安溪鐵觀音為醛類＞酯類＞醇類＞碳?xì)浠衔铮倦s環(huán)類＞酮類；武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）為醛類＞酯類、醇類＞雜環(huán)類＞酮類＞碳?xì)浠衔?。醛類、酯類、醇?大類占總量的80%以上。

3種茶葉在香氣成分及含量上有一定的差異，其中武夷巖茶中水仙和肉桂原料品種不同，但加工工藝基本一致，均屬于烏龍茶中深發(fā)酵重焙火工藝，因此，這兩種茶在香味成分種類和相對(duì)含量上差異不大；而對(duì)于鐵觀音，由于其采用的茶葉原料及加工工藝與武夷巖茶不同，屬于烏龍茶中深發(fā)酵低焙火工藝，因此，其香味成分種類和相對(duì)含量有較大差異。總之，茶葉香味成分的種類及釋放量不僅與茶葉品種有關(guān)，很大程度上也受加工工藝的影響。

3 結(jié)束語

本文首次建立帶阱頂空-氣質(zhì)聯(lián)用法分析福建特色茶葉中的香味成分，以乙酸苯乙酯為內(nèi)標(biāo)，定性及半定量分析福建特色茶葉中的揮發(fā)性香味成分，檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環(huán)類、碳?xì)浠衔锏?類主要香味成分共41種，其中醛類、酯類、醇類3大類占總量的80%以上。此方法可解決靜態(tài)頂空法檢出香味物質(zhì)少、某些含量低的重要致香成分無法檢出的問題，提高儀器靈敏度，滿足干茶樣品中低含量香味成分的檢測(cè)需求。

圖4 福建特色茶葉中揮發(fā)性香味成分相對(duì)含量

本方法簡(jiǎn)單、靈敏度高、污染小、快速，避免由于復(fù)雜的前處理引入的溶劑污染和導(dǎo)致?lián)]發(fā)性香味成分損失，可以應(yīng)用于不同批次間茶葉穩(wěn)定性判定和不同品種間的真?zhèn)舞b別，具有很好的應(yīng)用推廣前景。

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（編輯：莫婕）

Analysis of volatile aroma components in Fujian characteristic tea using HST-GC/MS

HUANG Huizhen， LIANG Hui， LIU Xiucai， LIU Zechun， YU Yumei， ZHANG Jianping，XIE Wei，ZHANG Feng
（Technology Center，China Tobacco Fujian Industrial Co.，Ltd.，Xiamen 361021，China）

In orderto improve the sensitivity ofvolatile aroma componentsin dry tea， a headspace with trap gas chromatography-mass spectrometry （HST/GC-MS） method was developed and the parameters ofheadspace with trap were optimized.Qualitative analysis and semi quantitative analysiswere carried outforthe volatile aroma components （VAC） in Fujian characteristic tea， such as Anxi Tieguanyin， Wuyi Rock Tea of Shuixian and Rougui.Results showed that the best equilibrium temperature of the headspace with trap was 100℃.The equilibrium time of the headspace with trap was 30 min.41 types of VACs in 6 categories such as aldehydes， ketones， esters， alcohols， heterocyclic compounds and hydrocarbons were detected in the sample of dry tea， while the aldehydes， the esters， the alcohols account for more than 80%of the total.The law of the detection of different VACs in the three types of dry tea was different and the type and released amount of aroma components were not only related to the varieties of tea，but also affected by the processing technology.

headspace with trap （HST）； GC/MS； Fujian characteristic tea； volatile aroma components（VAC）

A

1674-5124（2017）11-0059-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.11.012

2017-01-09；

2017-03-19

黃惠貞（1980-），女，福建漳州市人，工程師，主要從事煙草以及香精香料中揮發(fā)性香味成分、卷煙輔助材料的化學(xué)分析工作。

張 峰（1980-），男，山東泰安市人，高級(jí)工程師，碩士，主要從事煙用香精香料開發(fā)及應(yīng)用研究。