老鷹茶特征性香氣成分分析

張 蕾，王 杰，羅理勇,3，曾 亮,3,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，重慶 402160；3.西南大 學(xué)茶葉研究所，重慶 400715）

在我國(guó)民間，除山茶科植物作茶飲即常用的茶葉外，各地均有很多代 茶植物作茶飲的習(xí)俗，老鷹茶為其中之一。老鷹茶（Litsea coreanaLevl. var.lanuginose），樟科木姜子屬植物豹皮樟，俗稱白茶、老蔭茶、老人茶等，主要分布于長(zhǎng)江流域以南的各省市，飲用地區(qū)有四川、重慶、云南、貴州等。老鷹茶湯色金黃帶紅，有樟科植物芳香油味及樟腦味，性甘涼，具有明顯的消渴去暑、解毒消腫、明目益思等功效，無(wú)毒副作用[1-2]。老鷹茶可飲用和藥用[3]，在當(dāng)前大力提倡開(kāi)發(fā)綠色食品和天然保健飲料的形勢(shì)下，發(fā)展老鷹茶具有重要意義[4]。

頂空-固相微萃?。╤eadspace solid phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)已廣泛用于茶葉香氣成分的提取和定性定量分析[5-6]。郁建平等[7]利用GC-MS技術(shù)對(duì)貴州老鷹茶揮發(fā)油進(jìn)行研究，檢測(cè)到壬醛、癸醛、十一烯醛、古巴烯、α-蓽澄茄烯、雪松烯、石竹烯等多種香氣成分。Yu Bao等[8]對(duì)6 個(gè)不同品種的老鷹茶揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，得到香氣成分有莰烯、蒎烯、檜萜、檸檬烯、β-水芹烯、桉葉油醇、芳樟醇等。

目前對(duì)老鷹茶香氣的研究主要采用相對(duì)含量定量確定老鷹茶主要香氣成分，并未考慮閾值對(duì)香氣的影響，對(duì)確定其特征性香氣成分具有一定局限性。在此基礎(chǔ)之上，本實(shí)驗(yàn)以17 種采用傳統(tǒng)加工工藝加工的市售老鷹茶為原料，采用HS-SPME-GC-MS結(jié)合保留指數(shù)檢測(cè)分析老鷹茶香氣成分組成，同時(shí)利用主成分分析（principal component analysis，PCA）方法，結(jié)合香氣活性值（odour active values，OAVs）、含量比較共同篩選出老鷹茶的特征香氣成分，以期對(duì)老鷹茶加工技術(shù)改進(jìn)、品質(zhì)改善提供理論指導(dǎo)，為后期進(jìn)一步研究老鷹茶香氣品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

17 種市售老鷹茶樣品來(lái)源于重慶巫溪和奉節(jié)，通過(guò)直接從農(nóng)戶手上收購(gòu)的方式進(jìn)行取樣，具體取樣信息見(jiàn)表1；C3～C9、C10～C25正構(gòu)混標(biāo)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品 美國(guó)O2Si公司；二氯甲烷、氯化鈉（均為分析純） 成都市科龍化工試劑廠；癸酸乙酯（99%） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

表1 老鷹茶取樣信息及編號(hào)Table 1 Sampling location and number of hawk tea

1.2 儀器與設(shè)備

QP 2010 GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；SPME手動(dòng)進(jìn)樣器、聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭（50/30 μm） 美國(guó)Supelco公司；FA 1004電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HWS-26電熱恒溫水浴鍋、BPG-9070A精密鼓風(fēng)干燥箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香氣成分的提取

準(zhǔn)確稱取0.5 g磨碎老鷹茶茶樣于20 mL頂空瓶中，加入1.76 g氯化鈉、10 μL癸酸乙酯溶液（內(nèi)標(biāo)，50 mg/L）和5 mL沸超純水，迅速加蓋平衡5 min，然后將PDMS萃取頭插入頂空瓶，在60 ℃恒溫水浴條件下萃取吸附60 min后，立即進(jìn)行GC-MS檢測(cè)，于230 ℃進(jìn)樣口解吸5 min。

1.3.2 GC-MS條件

1.3.2.1 GC條件

色譜柱：DB-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱箱溫度40 ℃；進(jìn)樣口溫度230 ℃；分流比15∶1；壓力49.7 kPa；柱流量1 mL/min；進(jìn)樣載氣：He（99.999 9%）。升溫程序：40 ℃保持2 min，以3 ℃/min升至85 ℃，保持2 min，再以2 ℃/min升至180 ℃，保持2 min，再以6 ℃/min升至230 ℃，保持2 min。

1.3.2.2 MS條件

電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；全掃描；質(zhì)量掃描范圍m/z40～400。

1.3.3 定性與定量

定性：將各色譜峰對(duì)應(yīng)的質(zhì)譜圖與NIST 05、NIST 05s標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)比對(duì)和結(jié)合保留指數(shù)對(duì)色譜峰進(jìn)行定性分析。通過(guò)Van den Dool等[9]定義的保留指數(shù)方式測(cè)定揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)，并在NIST標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫(kù)（NIST Chemistry Web Book）內(nèi)對(duì)其進(jìn)行相應(yīng)的保留指數(shù)檢索與比較定性的化合物。

定量：每次檢測(cè)均加入50 mg/L癸酸乙酯溶液10 μL作為內(nèi)標(biāo)物，按式（1）計(jì)算17 種老鷹茶中香氣成分的質(zhì)量濃度，按公式（2）計(jì)算OAVs：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 22.0進(jìn)行PCA。

2 結(jié)果與分析

2.1 香氣成分組成結(jié)果

經(jīng)GC-MS分析，17 個(gè)供試?yán)销棽柚泄矙z測(cè)到117 種香氣成分，其中萜烯烴類61 種，醇類22 種，醛類15 種，酮類10 種，酯類4 種，其他類5 種。各類物質(zhì)含量占比及香氣成分含量，分別見(jiàn)圖1和表2。

圖1 17 個(gè)老鷹茶各香氣成分組成Fig. 1 Classes of aroma constituents identified from hawk tea

由圖1可知，17 種供試?yán)销棽铇悠返南銡獬煞种饕暂葡N類為主，其中萜烯烴類占總香氣成分總量70.43%～91.80%；其次是醇、醛類含量較高。

表2 老鷹茶的香氣成分組成及其質(zhì)量濃度Table 2 Aroma constituents identi fied and their contents in hawk tea μg/L

續(xù)表2 μg/L

續(xù)表2 μg/L

2.1.1 萜烯烴類

萜類化合物是樟科植物中最主要的香氣成分[10-12]，由表2和圖1可知，在老鷹茶香氣組成中以萜烯烴類為主，共有61 種萜烯烴類化合物。大部分萜烯烴類化合物閾值較低，具有特殊香氣，賦香作用較大，比如羅勒烯有花香、草香并伴有橙花油氣息，雪松烯具有香柏香氣，香橙烯具有典型的柑橘香氣，蓽澄茄油烯有清淡的樟木香氣。萜烯及其衍生物不僅是重要的香料源，有些還具有提神、抗菌消炎和鎮(zhèn)痛等作用[13]。

α-古巴烯在17 個(gè)樣品中均檢測(cè)到，含量較高，占總香氣含量的3.79%～11.95%，呈蒿草味，具有消炎止痛的作用[14]；β-欖香烯含量占比為0.48%～3.48%，有辛辣的茴香氣味，具有抗癌、抗炎、抗真菌等作用[15]；石竹烯具有丁香香氣，是貴重的天然香料[16]；石竹烯氧化物香氣總量占比2.33%～10.89%，呈似丁香油的辛香和木香，具有香味增效作用[17]；莰烯是樟科類植物典型成分，具有發(fā)汗、鎮(zhèn)痙、驅(qū)蟲(chóng)和抗腐蝕作用[18]；α-蒎烯呈清甜果香、焦香、清滋味、刺感，有明顯的鎮(zhèn)咳、祛痰和抗真菌作用[19]。

2.1.2 醇類

老鷹茶中的醇類化合物大多都是萜烯醇類，具有典型的花果香味[20-21]，其中一些香氣成分（如芳樟醇、松油醇）還伴有木香，因?yàn)槲⑸锎x產(chǎn)生的熱量與胞外酶，共同作用引起芳樟醇大量被氧化和糖苷類物質(zhì)水解釋放出萜烯醇類香氣[5,22]。老鷹茶中主要醇類成分有表藍(lán)桉醇、斯巴醇、α-檀香醇、異瑟模環(huán)烯醇等。表藍(lán)桉醇呈涼香、樟腦氣、草藥香，占香氣總量的0.16%～5.85%；斯巴醇，又名匙葉桉葉烯醇，具有清涼樟腦香、藥香[23]；α-檀香醇呈甜而溫和的木香；異瑟模環(huán)烯醇是中藥海松子的主要成分，具有松子香、藥香。

2.1.3 醛類

老鷹茶中醛類香氣物質(zhì)有壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛等，醛類具有令人愉悅的香氣，但穩(wěn)定性差，易發(fā)生氧化和聚合，使香氣減弱變壞[24]；其中壬醛具有脂香、蠟香、柑橘香、花香，癸醛具有甜橙香、檸檬香、玫瑰香和蠟香，十一醛呈玫瑰薰香、木香、橙皮香，月桂醛具有似松葉油和橙油的強(qiáng)烈香氣[25]，這些香氣成分可為老鷹茶復(fù)雜的香氣風(fēng)味提供積極貢獻(xiàn)。氨基酸和脂肪酸的熱氧化降解可能是醛類香氣形成的主要原因[8]。

2.1.4 酮類

老鷹茶酮類香氣物質(zhì)含量較低，占總量0.33%～1.99%左右，主要有紫羅蘭酮、茉莉酮等，具有較低的香氣閾值，對(duì)茶葉香氣貢獻(xiàn)較大；其形成可能與胡蘿卜素類物質(zhì)的氧化降解、脂肪的熱氧化降解、氨基酸的降解有關(guān)[26]。茉莉酮呈優(yōu)雅的茉莉花香和芹菜籽香；α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮均具有木香和紫羅蘭香，β-紫羅蘭酮的木香氣更重，并帶些果香。

2.1.5 酯類

17 種供試?yán)销棽柘銡獬煞种絮ヮ愇镔|(zhì)含量占總量0.82%～8.88%，主要有乙酸冰片酯和穿心蓮內(nèi)酯。乙酸冰片酯又名乙酸龍腦酯，具有清涼草藥和松葉香，充滿森林的新鮮香味[27]；穿心蓮內(nèi)酯為二萜內(nèi)酯類化合物，具有抗菌、抗病毒、抗癌等多種藥理作用，被譽(yù)為天然抗生素藥物[28]。

2.1.6 其他類

老鷹茶中檢測(cè)到姥鮫烷、植烷、辛烯、環(huán)庚烯4 種碳?xì)浠衔?，另?1號(hào)和12號(hào)老鷹茶樣品中檢測(cè)到樟腦，樟腦具有刺激性特臭，味初辛，后清涼，有消炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、止咳等作用[29]。

2.2 特征性香氣成分分析

2.2.1 PCA

1 7 種供試?yán)销棽铏z測(cè)到的香氣成分較多（117 種），分析難度大，為篩選出老鷹茶特征性香氣成分，故采用PCA。PCA通過(guò)由原始變量線性組合的主成分最大程度提取有用信息[30]。

由表2可知，正己醛、檸檬醛、香紫蘇內(nèi)酯、芳樟醇、α-松油醇、β-紫羅蘭酮、β-蒎烯、4-蒈烯、α-水芹烯、植烷、樟腦等56 種物質(zhì)只在少數(shù)樣品中出現(xiàn)，這部分香氣物質(zhì)變異大，不適宜進(jìn)行PCA。

以17 個(gè)老鷹茶樣GC-MS檢測(cè)到的其他61 種香氣物質(zhì)含量構(gòu)成61×17矩陣進(jìn)行PCA，經(jīng)分析得各主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率以及累計(jì)方差貢獻(xiàn)率，見(jiàn)表3。

表3 主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue and variance contribution rates of 6 principal components

由表3可知，前6 個(gè)主成分的累計(jì)方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.80%，表明前6 個(gè)主成分基本能反映全部變量的信息[30]。通過(guò)降維，將原來(lái)的61 個(gè)變量轉(zhuǎn)化為6 個(gè)新的指標(biāo)變量，降低分析的復(fù)雜性，且基本保持原有變量的信息。根據(jù)6 個(gè)主成分的特征向量，可得到原各變量分別對(duì)6 個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率。

對(duì)PC1貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括綠花白千層醇、α-古巴烯、α-衣蘭油烯、γ-衣蘭油烯、β-愈創(chuàng)木烯、α-蓽澄茄油烯、去氫白菖烯，這7 種香氣成分具有樟腦香、蒿草味、辛香又兼有清新花香等，根據(jù)這些香氣成分的香氣特征和PC1的方差貢獻(xiàn)率（30.10%），表明PC1解釋老鷹茶特征樟香的基本組分。

對(duì)PC2貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括α-檀香醇、異瑟模環(huán)烯醇、β-欖香烯、β-瑟林烯、愈創(chuàng)木烯和α-石竹烯，這6 種香氣成分呈木香、松脂香、茴香、陳香、花香，表明PC2香氣成分對(duì)老鷹茶松木香、陳香、花香起重要作用，并對(duì)辛香、茴香有一定貢獻(xiàn)。

對(duì)PC3貢獻(xiàn)較大的香氣成分有α-蒎烯、莰烯，呈現(xiàn)果香、焦甜香、樟腦香，表明PC3解釋老鷹茶果甜香的成因，并對(duì)特征樟香起增效作用。

PC4、PC5和PC6貢獻(xiàn)率較小，三者共同貢獻(xiàn)率為22.15%，貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括表藍(lán)桉醇、α-紫羅蘭酮、3-蒈烯、雪松烯醇、石竹烯氧化物，這些香氣成分呈現(xiàn)不同香氣特征，對(duì)老鷹茶涼香、薄荷香、花果香、松脂香等香氣均具有貢獻(xiàn)。

前6 個(gè)主成分可基本反映老鷹茶全部香氣成分的信息，根據(jù)PCA結(jié)果，篩選出α-古巴烯、α-檀香醇等20 種特征性香氣成分，見(jiàn)表4。

表4 老鷹茶中香氣物質(zhì)閾值與OAVsTable 4 Odor thresholds and OAVs of aroma components in hawk tea

2.2.2 根據(jù)OAVs與含量比較篩選特征性成分

香氣閾值是指能夠辨別出其香氣的最低濃度，閾值越低，香氣越強(qiáng)[25]。OAVs是香氣物質(zhì)的質(zhì)量濃度與其閾值的比值，若某化合物的OAVs不小于1，表明其對(duì)整體香氣有貢獻(xiàn)，OAVs越大表明該化合物個(gè)體貢獻(xiàn)越大，OAVs能夠確切體現(xiàn)該香氣成分對(duì)整體香氣的作用[31]。現(xiàn)將已查到閾值的香氣成分計(jì)算OAVs，見(jiàn)表4。

壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、乙酸冰片酯、β-紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮、α-蒎烯、石竹烯的OAVs大于1，對(duì)整體香氣貢獻(xiàn)較大，其中月桂醛、β-紫羅蘭酮影響最大，但在不同樣品中差異較大。

17 種供試?yán)销棽柚写蠖鄶?shù)萜類化合物的閾值無(wú)法確定，OAVs無(wú)法計(jì)算，因此篩選出在大多數(shù)樣品中均有體現(xiàn)，且大多數(shù)成分質(zhì)量濃度均大于20 μg/L的香氣成分，主要有乙酸冰片酯、雪松烯醇、α-古巴烯、α-波旁烯等，這些香氣成分大多具有樟腦味、涼香、辛香、木香等，是老鷹茶特征性香氣的主要組分。由PCA、OAVs、含量比較3 種方式篩選出的特征性物質(zhì)，見(jiàn)表5。

表5 不同篩選方法得到的特征性物質(zhì)Table 5 Characteristic aroma compounds obtained by different methods

2.3 特征性香氣成分評(píng)價(jià)

據(jù)2.2節(jié)特征性香氣成分分析可知，老鷹茶主要香氣成分包括月桂醛、斯巴醇、α-檀香醇、β-紫羅蘭酮、α-古巴烯、α-蒎烯、3-蒈烯、莰烯等共38 種。

表6 特征香型及其對(duì)應(yīng)的特征性香氣物質(zhì)Table 6 Characteristic aroma substances responsible for different aroma tyyppeess

郁建平[7]、Yu Bao[8]等利用GC-MS技術(shù)對(duì)老鷹茶揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)得到老鷹茶中含有壬醛、癸醛、十一烯醛、古巴烯、α-蓽澄茄烯、雪松烯、石竹烯、莰烯、蒎烯等。毛豹皮樟是一種樟科植物，因此老鷹茶具有樟科植物樹(shù)葉的特征香氣，王芃[10]、周翔[11]、王智慧[12]等對(duì)樟樹(shù)葉、香樟精油的研究表明，α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、α-松油烯、石竹烯、樟腦、檀香醇、佛手柑油烯等是樟科植物主要的揮發(fā)性成分。這些研究所得老鷹茶或樟科植物主要香氣成分有α-蒎烯、石竹烯、莰烯、古巴烯等，與本實(shí)驗(yàn)研究所得結(jié)果基本一致。

根據(jù)PCA、OAVs、含量比較3 種方法的篩選結(jié)果，確定老鷹茶特征香型及其對(duì)應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)，見(jiàn)表6。

由表6可知，老鷹茶特征性樟香的貢獻(xiàn)物質(zhì)有斯巴醇、α-波旁烯、莰烯、石竹烯、去氫白菖烯、α-二去氫菖蒲烯、β-欖香烯、α-瑟林烯、β-瑟林烯、α-古巴烯、衣蘭烯、綠花白千層醇12 種，使老鷹茶具有強(qiáng)烈的樟腦香、涼香、薄荷香、辛香、茴香、蒿草味等較刺鼻氣味；老鷹茶花果清香、橙花油氣息、松脂香是由壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、異瑟模環(huán)烯醇、α-蒎烯、3-蒈烯、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、α-法呢烯、α-石竹烯、石竹烯氧化物、異喇叭烯、α-衣蘭油烯、γ-衣蘭油烯、香橙烯、香橙烯氧化物2共17 種成分構(gòu)成；乙酸冰片酯、α-蓽澄茄油烯、雪松烯醇、α-檀香醇、愈創(chuàng)木烯、β-愈創(chuàng)木烯、馬兜鈴烯、表藍(lán)桉醇、α-古蕓烯呈現(xiàn)老鷹茶的木香、檀香、草藥香特點(diǎn)。

3 討 論

老鷹茶作為一種天然保健飲品，具有抗氧化、抗炎癥、降血糖等多種功效作用。本實(shí)驗(yàn)利用HS-SPME-GCMS對(duì)17 種供試?yán)销棽璧南銡獬煞诌M(jìn)行檢測(cè)分析，結(jié)合PCA、OAVs、含量比較3 個(gè)篩選方法，并考證文獻(xiàn)，得到如下結(jié)論：

17 個(gè)老鷹茶中共檢測(cè)到6 大類香氣物質(zhì)：萜烯類61 種，醇類22 種，醛類15 種，酮類10 種，酯類4 種，其他類5 種，以萜烯類化合物為主。

PCA結(jié)果表明，前6 個(gè)主成分可基本反映全部香氣成分的信息，包括α-古巴烯、α-檀香醇等20 種主要香氣成分，共同構(gòu)成老鷹茶特征樟香、花果甜香、松脂香、辛香、木香、草藥香等復(fù)雜香氣；查找閾值并計(jì)算，確定OAVs不小于1的香氣成分有壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、乙酸冰片酯、β-紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮、α-蒎烯、石竹烯；絕對(duì)含量高的物質(zhì)包括穿心蓮內(nèi)酯、表藍(lán)桉醇、α-古巴烯、α-波旁烯等20 種成分對(duì)老鷹茶香氣影響較大。

老鷹茶特征樟香的貢獻(xiàn)成分主要有斯巴醇、α-波旁烯、石竹烯、去氫白菖烯、α-二去氫菖蒲烯、β-欖香烯、α-瑟林烯、β-瑟林烯、衣蘭烯、α-古巴烯、綠花白千層醇、莰烯12 種；月桂醛、α-蒎烯、3-蒈烯、β-紫羅蘭酮等共17 種成分為老鷹茶增添花果香、松脂香；α-檀香醇、α-古蕓烯、愈創(chuàng)木烯等9 個(gè)成分呈現(xiàn)老鷹茶的木香、檀香、草藥香。