武夷巖茶水仙茶青揮發(fā)性組分的HS-GC/MS分析

張傳海，金曉懷，林志鑾，武廣珩，呂橄

（1.武夷學院 生態(tài)與資源工程學院，福建 武夷山 354300； 2.武夷學院 玉山健康管理學院，福建 武夷山 354300；3.福建省生態(tài)產(chǎn)業(yè)綠色技術(shù)重點實驗室，福建 武夷山 354300）

武夷巖茶是具有巖韻“巖骨花香”品質(zhì)特征的烏龍茶類的總稱[1]，為中國十大名茶之一。武夷巖茶分為“大紅袍”“肉桂”“水仙”等主要品種，因產(chǎn)茶地點不同，又有正巖、半巖、洲茶之分。茶葉的揮發(fā)性物質(zhì)是由眾多揮發(fā)性物質(zhì)組成的混合物，是決定茶葉品質(zhì)的重要因素。武夷巖茶中的“水仙”品種，揮發(fā)性濃郁清長似蘭花香，滋味醇厚鮮爽回甘[2]。

關(guān)于茶葉揮發(fā)性成分的研究，張曦等采用熱裂解-氣相色譜-質(zhì)譜（PY-GC-MS）技術(shù)對西湖龍井、紅茶、鐵觀音、古丈毛尖、黑茶、茅巖莓茶等6種茶葉進行測定，共分離鑒定出49種揮發(fā)性成分，主要包含酸類、酚類、醇類、酯類、雜環(huán)類、酮類、醛類等7類物質(zhì)；每種茶葉中鑒定出的成分數(shù)量為17至24個，占揮發(fā)性成分總量的76.70%至92.16%[3]。伊勇濤等利用鐵觀音茶制作過程中的搖青物、殺青物和成品茶葉進行揮發(fā)性成分分析，比較不同過程茶原料間的揮發(fā)性成分差異及特征性組分的變化情況[4]。康受姈研究了不同茶樹品種、生長季節(jié)、施肥種類和加工工藝對茶葉揮發(fā)性化合物組成和含量水平的影響，在加工過程中，鮮葉原料的揮發(fā)性化合物總含量水平呈現(xiàn)下降趨勢，不同茶類品種的香氣特征不是取決于揮發(fā)性化合物總含量水平，而關(guān)鍵是揮發(fā)性化合物的組成[5]。陳嬌嬌采用Tenax TA吸附管吸附法、攪拌子萃取與固相微萃取等方法，對140個茶樣進行香氣成分分析比較，以茶葉香氣定量結(jié)果結(jié)合香氣活性值篩選出34個六大茶類香氣骨架成分，其中芳樟醇、1-戊烯-3-醇、正己醛、異丁醛、2-甲基丁醛、戊醛、3-甲基丁醛、2,3-丁二酮紫羅酮為六大茶類所共有[6]。

關(guān)于武夷巖茶“水仙”品種不同產(chǎn)地之間茶青揮發(fā)性成分的差異及茶葉加工過程中揮發(fā)性物質(zhì)的變化情況尚未見研究報道。文章采用HS-GC/MS方法對3個產(chǎn)地“水仙”品種茶青的揮發(fā)性成分組成和含量進行檢測分析，旨在為探究武夷巖茶的香氣品質(zhì)和巖韻形成、指導武夷巖茶種植與加工提供前期數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

供試樣品為采自武夷巖茶主產(chǎn)區(qū)的東山、百花巖和洲地等3個產(chǎn)地的“水仙”品種鮮葉，取樣標準為5月份新梢一芽二葉，鮮葉采下即裝入樣品管放進液氮罐，帶回實驗室后轉(zhuǎn)入-80℃超低溫冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 實驗儀器

Agilent 7697-7890-5975型頂空/氣相色譜-質(zhì)譜儀，安捷倫20 mL頂空瓶，美國安捷倫科技有限公司；BSA224S型電子天平，賽多利斯科學儀器（北京）有限公司。

1.3 儀器分析條件

樣品處理：稱取未經(jīng)處理的“水仙”鮮葉樣品1 g，放置于20 mL的頂空瓶中密封，置于安捷倫7697頂空進樣器中，按設定的頂空進樣條件進行進樣，每個樣品平行3次測定，測定結(jié)果取平均值。

頂空條件：加熱溫度為90℃，定量環(huán)溫度為100℃，傳輸線溫度為120℃，樣品瓶平衡時間30 min，持續(xù)進樣時間0.5 min，GC循環(huán)時間62.5 min，樣品瓶體積20 mL，填充流量為50 mL/min，壓力15 psi。

GC條件：色譜柱為HP-5毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）。進樣口溫度150℃。升溫程序：初始溫度40℃，以1.5℃/min的速率升至70℃，保持2 min；以2℃/min升溫到110℃，保持2 min；以4℃/min升高到120℃；以4℃/min升溫到356℃。載氣為純度99.99%的氦氣，載氣流量1.0 mL/min，分流比20∶1。

MS條件：EI離子源，離子源溫度230℃，絕對電壓1753 V，質(zhì)量掃描范圍35～400 amu。

1.4 GC/MS數(shù)據(jù)處理方法

采用儀器自帶的化學工作站對各峰用NIST11.L標準譜庫檢索，GC-MS色譜工作站對各個質(zhì)譜峰的要求：保留時間差≤0.1 min，定性≥90，并用Origin 8.0軟件和SPSS軟件進行數(shù)據(jù)處理與分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 樣品的色譜圖比較和揮發(fā)性化合物清單

根據(jù)1.3的儀器分析條件，由圖1可知，設置的GC程序升溫條件合理，樣品中揮發(fā)性小分子化合物得到良好的分離效果。其中，百花巖產(chǎn)地相對含量有46種小分子化合物，東山產(chǎn)地相對含量有40種小分子化合物，洲地產(chǎn)地相對含量有37種小分子化合物。

圖1 三個產(chǎn)地水仙樣品的色譜圖比較Fig.1 Comparison of chromatograms of the samples from three producing areas

按照上述實驗條件對各鮮葉樣品進行揮發(fā)性成分分析，得出百花巖、東山、洲地3個產(chǎn)地“水仙”樣品的總離子流圖。將3個不同產(chǎn)地樣品的成分檢測結(jié)果列表比較，展示出3個產(chǎn)地揮發(fā)性成分的差異，見表1。

表1 3個產(chǎn)地水仙鮮葉的揮發(fā)性化合物GC/MS檢測結(jié)果Tab.1 List of volatile compounds in Shuixian Tea samples identified by GC/MS

續(xù)表1

2.2 三個產(chǎn)地“水仙”鮮葉的揮發(fā)性成分分析

2.2.1 百花巖樣品的揮發(fā)性成分分析

百花巖的水仙鮮葉樣品中根據(jù)相對含量共有45種化合物，含量排在前十的物質(zhì)及相對含量為：順-3-己烯-1-醇（25.89%）、芳樟醇（16.40%）、己醛（11.88%)、1-己醇（7.45%）、2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯（6.57%）、β-羅勒烯（3.87%）、月桂烯（3.33%）、2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯（2.58%）、二甲基二硫（2.51%）以及2-正戊基呋喃（2.15%）。

2.2.2 東山樣品的揮發(fā)性成分分析

東山的鮮葉樣品中相對含量有40種化合物成分，其中相對含量較多的物質(zhì)為：順-3-己烯-1-醇（21.46%）、γ-松油烯（18.30%）、己醛（12.03%）、甲酸己酯（7.89%）、反-2-己烯醛（4.47%）、2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯（6.96%）、順-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯（4.26%）、α-金合歡烯（4.05%）、3-蒈烯（3.33%）以及水楊酸甲酯（3.05%）。

2.2.3 洲地樣品的揮發(fā)性成分分析

洲地的樣品相對含量有39種化合物，其中相對含量排在前十的為：己醛（27.30%）、順-3-己烯-1-醇（16.55%）、3-蒈烯（11.54%）、1-己醇（10.32%）、反-2-己烯醛（5.94%）、β-羅勒烯（5.82%）、順-2-戊烯-1-醇（2.60%）、二甲基二硫（2.31%）、2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯（2.85%）以及3-甲基-3,4-二氫-2H-萘-1-酮（1.76%）。

2.2.4 3個產(chǎn)地“水仙”鮮葉的揮發(fā)性成分比較

從揮發(fā)性成分的組成（表2）來看，3個產(chǎn)地鮮葉所測得的揮發(fā)性成分中，以醇類化合物的含量最多，百花巖、東山與洲地的相對含量分別是50.99%、33.39%和28.68%；醛類化合物次之，相對含量分別是16.79%、18.19%和34.85%；揮發(fā)性成分含量排在第3位的是烯烴類，相對含量分別為8.85%、30.20%和19.41%；揮發(fā)性成分排第4的為酯類，相對含量分別為13.35%、13.53%和7.3%。按照以上4類揮發(fā)性成分含量占全部揮發(fā)性成分的百分比，則百花巖、東山與洲地分別為89.97%、95.32和90.24%。

表2 3個不同產(chǎn)地水仙鮮葉揮發(fā)性組分的化合物類型與相對含量Tab.2 Aroma compound types and relative content in the samples from three different habitats

利用SPSS軟件進行聚類分析，3個產(chǎn)地的水仙品種茶葉，其共有的揮發(fā)性化合物為18種（圖2）。由圖2可知，在主導揮發(fā)性成分中，水仙主導揮發(fā)性成分的種類最多，包括醇類、醛類、酯類和烯烴類等，且大部分的主導揮發(fā)性物質(zhì)呈花香型，如芳樟醇、順-3-己烯-1-醇、橙花醇、水芹醛、反-2-己烯醛、安息香醛、反-β-羅勒烯等。醇類、醛類、醇類、酯類等具有較好的揮發(fā)性品質(zhì)，可能對茶葉的揮發(fā)性品質(zhì)形成起著直接促進作用[7-8]。烯醇類化合物多數(shù)呈現(xiàn)花香、果香，是評價茶葉揮發(fā)性品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，順-3-己烯-1-醇是茶香的代表物質(zhì)之一，在水仙中的含量較高，是茶葉清香風味的重要來源。百花巖、東山、洲地揮發(fā)性含量分別占25.89%、21.48%、16.55%。醛類化合物與形成食品揮發(fā)性和各種特異揮發(fā)性風格有密切關(guān)系[9-10]。在水仙品種茶揮發(fā)性成分中的含量比例較高，洲地、東山、百花巖揮發(fā)性含量分別占27.30%、12.30%和11.88%。

圖2 水仙鮮葉的共有揮發(fā)性物質(zhì)分析Fig.2 Analysis of the common aroma substances in Shuixian Tea

3 討論

采用HS-GC/MS檢測技術(shù)分析3個產(chǎn)地的武夷巖茶“水仙”品種鮮葉樣品的揮發(fā)性成分，通過總離子流圖及色譜峰對比，完成包括烯烴、烷烴、醛類、醇類、酯類、酸類、含硫化合物、含氮化合物、含氧類化合物在內(nèi)的71種共有化合物的定性及相對定量分析。

“水仙”鮮葉揮發(fā)性成分的定量分析結(jié)果表明：百花巖、東山、洲地3個產(chǎn)地樣品的揮發(fā)性成分中，醇類含量最多，相對含量分別為50.99%、33.39%和28.68%；醛類化合物次之，相對含量分別為16.79%、18.19%和34.85%；含量列第3位的為烯烴類，相對含量分別為8.85%、30.20%和19.41%；列第4位的為酯類，相對含量分別為13.35%、13.53%和7.3%。百花巖、東山、洲地3個產(chǎn)地樣品，以上4類揮發(fā)性成分占全部揮發(fā)性成分的百分比分別為89.97%、95.32、90.24%。在以上4類揮發(fā)性物質(zhì)中，含量較高的成分是順-3-己烯醇、芳樟醇、己醛、1-己醇、γ-松油烯等物質(zhì)，其含量都在10%以上。而2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯、β-羅勒烯、月桂烯、二甲基二硫、2-正戊基呋喃、甲酸己酯、反-2-己烯醛、順-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、α-金合歡烯、3-蒈烯和水楊酸甲酯、甲酸己酯、反-2-己烯醛等揮發(fā)性化合物的相對含量都在3%～10%之間。

研究表明，烯醇類化合物多數(shù)呈現(xiàn)花香、果香，其中芳樟醇、香葉醇被認為是評價茶葉揮發(fā)性品質(zhì)優(yōu)劣的重要指標，是茶葉的特征性揮發(fā)性成分[11-12]。1-己醇、芳樟醇等醇類化合物總體呈現(xiàn)清新愉悅的風味，帶花果香和酒香。2-羥基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)環(huán)己酯、甲酸己酯等酯類化合物大多呈現(xiàn)輕微果香[13]。γ-松油烯、β-羅勒烯、月桂烯等烯烴類物質(zhì)是武夷巖茶“水仙”品種茶葉的特殊香味，這些相對含量不高的化合物也可能是形成水仙茶葉香味的關(guān)鍵揮發(fā)性物質(zhì)，應列為重點關(guān)注的研究對象[8,14]。