紫牡丹烏龍茶香氣成分的SPME/HS-GC-MS分析

（運(yùn)城職業(yè)技術(shù)學(xué)院健康學(xué)院，山西運(yùn)城044000）

紫牡丹烏龍茶（the purple peony oolong tea，Camellia sinensis），曾名紫觀音，屬無性系中葉類山茶屬灌木型茶葉品種，由福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所于1981～1999年從鐵觀音的自然雜交后代中采用單株育種法育成[1]。植株較高大，樹姿半開張，葉片呈水平狀著生。葉形橢圓，葉色深綠，具光澤，葉緣微波，葉身平，葉尖漸尖，葉齒稍鈍淺稀，葉質(zhì)較厚脆。芽葉紫紅色，茸毛少。其芽葉生育力強(qiáng)，持嫩性好。

紫牡丹畝產(chǎn)量較高，比傳統(tǒng)的水仙、肉桂等名叢增產(chǎn)顯著。紫牡丹種植成活率高，抗逆性（抗寒、抗旱）強(qiáng)，適應(yīng)性廣[2]。適制烏龍茶，品質(zhì)優(yōu)異，條索緊結(jié)重實(shí)，色澤烏褐綠潤(rùn)，其制優(yōu)率比水仙和肉桂高，且開采期早，具極佳的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[2－3]。紫牡丹烏龍茶花香顯露，具鐵觀音的香味特征，香氣馥郁綿長(zhǎng)，滋味醇厚甘爽，顯“韻味”[3]。但在以往的研究中，未見關(guān)于紫牡丹烏龍茶香氣組成及感官特性的報(bào)道。

茶葉揮發(fā)性成分的提取多采用頂空（headspace，HS） 和固相微萃取法 （solid－phase microextraction，SPME）。前者對(duì)茶葉中中、低沸點(diǎn)的揮發(fā)性組分有較好的萃取作用，常用于干茶香氣的提取；后者依選取的萃取纖維頭涂層種類不同對(duì)揮發(fā)性組分中的極性、非極性或弱極性組分有不同的萃取效用，在茶湯香氣成分的富集萃取中應(yīng)用較多[4-5]。

本文擬采用頂空（HS）和固相微萃取法（SPME）分別提取紫牡丹烏龍茶干茶香氣和茶湯香氣成分，利用GC-MS對(duì)其香氣成分進(jìn)行分析，對(duì)比紫牡丹干茶香、茶湯香氣成分的異同，同時(shí)結(jié)合感官評(píng)價(jià)，對(duì)紫牡丹的香氣性能進(jìn)行綜合分析。

1 材料與儀器

紫牡丹烏龍茶：2017年購(gòu)于武夷山曼亭峰茶葉有限公司，粉碎，過60目篩，備用。

高純氦氣、純水、氯化鈉、無水硫酸鈉（分析純）：國(guó)藥集團(tuán)藥業(yè)股份有限公司。

ME303E分析天平：瑞士梅特勒-托利多儀器有限公司；SPME fiber（50 μm/30 μm DVB/CAR/PDMS）：美國(guó)Supelco公司；20 mL頂空進(jìn)樣瓶、蓋、Agilent 7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀：美國(guó)Agilent公司。

2 試驗(yàn)方法

2.1 固相微萃取法（SPME）提取茶葉香氣[4-5]

準(zhǔn)確稱取紫牡丹烏龍茶粉末5 g置于250 mL錐形瓶中，加入1.5%的NaCl，向錐形瓶中注入110 g沸水（純水），錐形瓶口用錫箔紙密封，置于60℃水浴鍋中平衡5 min，而后插入SPME吸附針，推出纖維頭，在此溫度下吸附1 h。吸附完成，退出纖維頭，取出SPME吸附針，插入GC前進(jìn)樣口，解吸5 min，進(jìn)行GC-MS檢測(cè)。樣品進(jìn)行3次重復(fù)試驗(yàn)。

2.2 頂空法（HS）提取茶葉香氣[6]

準(zhǔn)確稱取紫牡丹烏龍茶粉末3 g置于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，加入1.5 g的無水硫酸鈉，混勻，加蓋擰緊密封。將頂空進(jìn)樣瓶置于頂空進(jìn)樣器的樣品池中，設(shè)置加熱箱溫度120℃，定量環(huán)溫度140℃，傳輸線溫度150℃，樣品瓶平衡20 min，進(jìn)行GC-MS檢測(cè)，進(jìn)樣體積1 mL，進(jìn)樣持續(xù)時(shí)間1 min。重復(fù)3次。

2.3 揮發(fā)性香氣成分GC-MS測(cè)定條件[7]

色譜條件：DB-5 MS毛細(xì)管色譜柱（30 m×250 μm×0.25 μm），載氣 He，載氣為恒流模式，柱流速為1.0 mL/min，平均線速37 cm/s；采用程序升溫模式，起始溫度50℃，保持5 min，以速度3℃/min升到190℃，保持3 min，再以10℃/min升到230℃。進(jìn)樣口溫度250℃，分流比10∶1。

質(zhì)譜條件：采用全掃描模式采集信號(hào)，電離源為EI，電離能量70 eV；接口溫度250℃，離子源溫度250℃，四級(jí)桿溫度150℃，掃描質(zhì)量范圍30 amu～400 amu。

2.4 感官評(píng)價(jià)[8]

挑選7人組成的專業(yè)感官審評(píng)人員對(duì)紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）進(jìn)行聞香評(píng)判，選取香氣描述詞，并依描述詞數(shù)量多少選擇出數(shù)個(gè)重要的、具有紫牡丹烏龍茶特征性的香氣描述詞，再次審評(píng)并打分，取7人評(píng)分的平均值作為描述香氣的最終得分，制作雷達(dá)指紋圖譜，對(duì)比紫牡丹烏龍茶茶湯、干茶香氣性能的差異。

3 結(jié)果與分析

3.1 感官評(píng)價(jià)

依據(jù)7位專業(yè)感官審評(píng)人員對(duì)紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）香氣的盲評(píng)選詞，篩選出8個(gè)具代表性的香氣描述詞，并據(jù)此描述詞重新審評(píng)打分，所有分值取平均值作為最終得分，見表1，繪制樣品香氣指紋圖譜，如圖1。

表1 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的香氣感官評(píng)分Table 1 Aroma sensory scores of purple peony oolong tea（tea infusion/dry tea）

圖1 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）指紋圖譜Fig.1 The aroma radar fingerprint of purple peony oolong tea（tea infusion/dry tea）

從紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的指紋圖譜（圖1）可知，兩者香氣輪廓圖差異顯著，兩者都具有較好的花香、果香、炒香、木香和清香，其中干茶的果香優(yōu)于茶湯，同時(shí)干茶具較好的堅(jiān)果香和焦糖香，具生青味，茶湯香氣中無生青味，堅(jiān)果香和焦糖香缺失?？赡芘c樣品的物理屬性差異有關(guān)，茶湯和干茶樣品在感官評(píng)價(jià)過程中存在的介質(zhì)不同，呈現(xiàn)香味相關(guān)的化學(xué)成分在不同介質(zhì)中的釋放性或揮發(fā)性有所差異[9]。茶湯和干茶樣品的綜合感官評(píng)價(jià)構(gòu)建了紫牡丹烏龍茶的整體香氣特性。

3.2 紫牡丹烏龍茶香氣成分分析

紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的總離子流圖如圖2，經(jīng)計(jì)算機(jī)質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)檢索，面積歸一化法確定各成分的相對(duì)含量。以正構(gòu)烷烴標(biāo)品（C6～C30）同等GCMS條件下進(jìn)樣計(jì)算樣品組分的相對(duì)保留指數(shù)（retain index，RI）。各組分采用 NIST Library （2011 Version）數(shù)據(jù)庫(kù)檢索，結(jié)合保留時(shí)間、保留指數(shù)、自建數(shù)據(jù)庫(kù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)品，并參考文獻(xiàn)[7]對(duì)檢出成分進(jìn)行定性分析，同時(shí)采用解卷集技術(shù)對(duì)共流峰進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，以更準(zhǔn)確的匹配揮發(fā)性香氣的化學(xué)成分。紫牡丹烏龍茶的茶湯、干茶香氣的揮發(fā)性化學(xué)成分如表2。

圖2 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）揮發(fā)性香氣成分的總離子流圖Fig.2 Total ion chromatography（obtained by GC-MS analysis）of volatile compounds of purple peony oolong tea（tea infusion aroma/dry tea aroma）

表2 紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）的香氣成分Table 2 The volatile compositions of purple peony oolong tea（tea infusion aroma/dry tea aroma）

紫牡丹烏龍茶（茶湯、干茶）分別檢出揮發(fā)性香氣成分37和27種，經(jīng)峰面積歸一法定量，鑒定物質(zhì)分別占各自揮發(fā)性物質(zhì)總量的83.43%和79.77%。從表2可以看出，紫牡丹烏龍茶香氣成分（茶湯、干茶）多以中低沸點(diǎn)揮發(fā)性化合物為主，醛類、烯類、醇類，酯類成分較多。對(duì)茶葉香氣具重要作用的苯甲醛、芳樟醇氧化物（Ⅰ和Ⅱ），芳樟醇，水楊酸甲酯在茶湯和干茶香氣中均有檢出，但苯乙醛、吲哚和α-法呢烯只在茶湯香氣組分中鑒定得到[10]。高沸點(diǎn)的酯類成分在干茶香氣中占比較多，醇類成分，2-己烯醛，咖啡因只在干茶香氣中檢出，可能高溫條件下有助于此類物質(zhì)的揮發(fā)。相反的是，水相介質(zhì)可能更有利于反式-2-己烯醛、羅勒烯、壬醛等揮發(fā)性物質(zhì)的釋放。

4 結(jié)論與討論

固相微萃取（SPME）和頂空萃取法（HS）能夠較好的提取出紫牡丹烏龍茶的揮發(fā)性香氣成分，樣品前處理簡(jiǎn)單，不破壞茶葉特性，較優(yōu)的提取、富集茶葉的原香，沒有人工效應(yīng)物產(chǎn)生，香氣成分檢測(cè)準(zhǔn)確完整。SPME和HS法分別從茶湯和干茶香氣兩個(gè)方面對(duì)紫牡丹烏龍茶的香氣成分進(jìn)行萃取，經(jīng)GC-MS檢測(cè)后進(jìn)行綜合分析、比較，構(gòu)建了紫牡丹烏龍茶完整的茶葉香氣。醛類、烯類、酯類、醇類等成分是紫牡丹烏龍茶的主要香氣組分，在茶湯和干茶中的組成比例不同，且不同的化學(xué)組分呈現(xiàn)不同的香型。具花香的己醛、苯甲醛、芳樟醇氧化物（Ⅰ和Ⅱ）以及芳樟醇在茶湯和干茶香氣成分中均有檢出，主導(dǎo)了茶湯、干茶中花香的產(chǎn)生，但苯乙醛、吲哚和α-法呢烯在干茶香氣成分中未鑒定出來，可能是導(dǎo)致干茶香氣中花香得分低于茶湯的原因[10]。與之相反的是，干茶的果香優(yōu)于茶湯的，可能與己酸乙酯等酯類成分在干茶揮發(fā)性成分中檢出，但在茶湯中未鑒定得到有關(guān)。干茶揮發(fā)性成分中，1-乙基-1H-吡咯以及糠醛的檢出可能與其具有較好的炒香、堅(jiān)果香以及焦糖香有關(guān)[11]。另外，反式-4-己烯醇，1-辛烯-3-醇等低沸點(diǎn)醇類物質(zhì)的檢出使干茶具有了生青味。茶湯、干茶的揮發(fā)性香氣成分與感官評(píng)價(jià)的數(shù)據(jù)相吻合。

綜合紫牡丹烏龍茶茶湯、干茶的揮發(fā)性香氣成分及感官審評(píng)的分析結(jié)果，可知紫牡丹烏龍茶具馥郁優(yōu)雅的果香，靈動(dòng)的花香，同時(shí)有飽滿的炒香和焦糖香氣，品質(zhì)較好。紫牡丹揮發(fā)性香氣成分的檢測(cè)和分析，能夠有助于茶葉加工過程中加工工藝的改進(jìn)和不良風(fēng)味的改善，為其香氣性能的研究提供數(shù)據(jù)支撐。