不同香氣類型龍井茶香氣組成及其相關(guān)組分比較

周森杰，黃創(chuàng)盛，李春霖，龔淑英，郭昊蔚，童薏霖，范方媛

（浙江大學(xué)農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學(xué)院茶葉研究所，杭州310058）

龍井茶是我國傳統(tǒng)歷史名茶，以“色翠、香郁、味醇、形美”四絕而馳名中外，外形扁平、挺直、光滑，香氣高鮮馥郁，滋味醇厚甘鮮，深受消費(fèi)者的青睞[1-2]。香氣是決定茶葉品質(zhì)的重要因子之一，在綠茶的品質(zhì)評價中，香氣評分占總分值的20%[3]。相關(guān)研究顯示，芳樟醇、丁酸-反-3-己烯酯、異戊酸-順-3-己烯酯等19 種揮發(fā)性物質(zhì)是龍井茶中香氣物質(zhì)的主要成分，對構(gòu)成其特征風(fēng)味品質(zhì)具有重要作用[4]。有研究采用香葉醇、芳樟醇氧化物、橙花叔醇、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪、β-紫羅酮等化合物構(gòu)建香氣模型，其感官表現(xiàn)與龍井茶香氣特征較為接近[5]。多項(xiàng)研究顯示，龍井茶西湖（杭州市西湖區(qū)）、錢塘（杭州市余杭區(qū)、富陽區(qū)、建德市等）、越州（紹興市新昌縣、嵊州市，金華市磐安縣等）3大產(chǎn)區(qū)中，以西湖產(chǎn)區(qū)的龍井茶香氣組分?jǐn)?shù)量最多，香氣含量最高[4-7]。具有愉悅氣味特征的烯醇、醛、醇、酯等化合物是西湖龍井茶馥郁香氣品質(zhì)的化學(xué)基礎(chǔ)[7]，尤其是芳樟醇、己酸葉醇酯、β-紫羅蘭酮、橙花叔醇、苯甲醛、香葉醇、雪松醇和反式呋喃型芳樟醇氧化物等重要香氣組分的含量較高[6]。對西湖、錢塘、越州這3 大產(chǎn)區(qū)龍井茶香氣比較研究顯示，由于產(chǎn)區(qū)間品種、工藝等方面略有差異，生產(chǎn)出的龍井茶香氣組分也表現(xiàn)出差異?；诨瘜W(xué)計量學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，二氫芳樟醇、己酸己酯、苯甲醇、十三烷、（Z）-己酸-3-己烯酯等是對龍井茶產(chǎn)區(qū)區(qū)分影響較大的幾種關(guān)鍵香氣成分[4]。

茶葉香氣物質(zhì)的化合物數(shù)量眾多、成分復(fù)雜，不同的物質(zhì)組合形成不同的香型。茶樹品種和加工工藝是影響龍井茶香氣品質(zhì)特征的2大重要因素。不同品種鮮葉及不同季節(jié)鮮葉原料配合不同工藝參數(shù)，加工制成的龍井茶在香氣物質(zhì)組成及香氣品質(zhì)特征上表現(xiàn)出顯著差異。探究感官香氣品質(zhì)表現(xiàn)差異的化學(xué)基礎(chǔ)，對揭示龍井茶品質(zhì)評價機(jī)制具有重要作用[4,6-10]。本研究廣泛收集龍井茶樣品，基于《地理標(biāo)志產(chǎn)品 龍井茶》（GB/T 18650—2008）中對龍井茶感官品質(zhì)的要求，開展香氣品質(zhì)感官評價，采用可控溫的同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation extraction, SDE）[11]結(jié)合氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）技術(shù)開展香氣化合物檢測，針對龍井茶典型香氣特征屬性及相關(guān)貢獻(xiàn)化合物進(jìn)行研究，以期為龍井茶品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)評價體系的構(gòu)建提供理論及實(shí)踐參考，為龍井茶產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展提供科學(xué)支撐。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

依據(jù)《地理標(biāo)志產(chǎn)品 龍井茶》（GB/T 18650—2008）中規(guī)定的產(chǎn)區(qū)及產(chǎn)品要求，廣泛收集龍井茶樣品，從中篩選出22個具有典型特征的樣品進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)，樣品信息如表1所示。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備

HH-1J 型不銹鋼新型電熱恒溫水浴鍋（江蘇省金壇市杰瑞爾電器有限公司）；LE 電子天平[梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司）]；島津GCMSQP2020 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（日本Shimadzu 公司）；電子加熱套（杭州明遠(yuǎn)儀器有限公司）；冷凝管；500 mL平底燒瓶；250 mL圓底蒸餾瓶等。

1.3 茶樣感官審評

由5名具有評茶資格的評茶員，根據(jù)《茶葉感官審評方法》（GB/T 23776—2018）[3]，采用小組審評法對樣品香氣因子進(jìn)行專業(yè)審評，并以百分制進(jìn)行打分。

1.4 實(shí)驗(yàn)樣品處理方法

本實(shí)驗(yàn)采用的是可控溫的同時蒸餾萃取法，參照施夢南[11]的方法連接SDE 改良裝置，萃取時間設(shè)置為2 h。計時結(jié)束后停止加熱，裝置冷卻至室溫。收集萃取液，脫水并過濾，濾液在40～50 ℃水浴鍋中加熱濃縮至5 mL，以進(jìn)行GC-MS分析。

1.5 GC-MS 分析條件

色譜條件：氣相色譜柱為SH-Rxi-5Sil-MS 毛細(xì)管柱（30 m×0.25 μm×0.25 mm）。以高純氦氣（純度為99.999%）為載氣，恒定柱流量為1.0 mL/min，不分流進(jìn)樣，進(jìn)樣量1.0 μL。升溫程序：50 ℃保持5 min，以3 ℃/min 升溫至210 ℃，保持5 min，再以15 ℃/min升溫至230 ℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：接口溫度為230 ℃，離子源溫度為250 ℃。電離方式為電子轟擊（electron ionization, EI）式，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍為35～450 amu。定性分析：采用LabSolutions/GC-MS solution[島津企業(yè)管理（中國）有限公司]對總離子色譜圖（total ion chromatogram,TIC）進(jìn)行峰面積積分，利用計算機(jī)中的NIST17 譜庫檢索尋找每個峰所對應(yīng)的面積大于70%的物質(zhì)，并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)與保留時間確定香氣成分名稱。定量分析：各香氣組分的相對濃度用該物質(zhì)的峰面積與內(nèi)標(biāo)物丁基羥基甲苯（butylated hydroxytoluene,BHT）[12-13]峰面積的比值來表示。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2019對香氣化學(xué)組分的相對含量進(jìn)行分析；采用Origin 2019對香氣化學(xué)組分進(jìn)行主成分分析（principal component analysis, PCA）；采用XLSTAT 2018 進(jìn)一步對主要香氣化學(xué)組分進(jìn)行主成分分析（PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 龍井茶感官品質(zhì)評價及香氣特征分析

對22個典型龍井茶樣品進(jìn)行感官品質(zhì)評價，外形、湯色、香氣、葉底、滋味因子評語，香氣評分及品質(zhì)評價總評分結(jié)果如表2 所示。從中可知：本研究中篩選的龍井茶樣品的品質(zhì)評價總分在77～95 分之間，其中香氣品質(zhì)評分在82～95 分之間，表明本研究樣品組已覆蓋不同品質(zhì)等級龍井茶，具有典型性和代表性。

以品質(zhì)評價總分90 分為界，總分90 分以上的龍井茶樣品采用的原料嫩度較高，香氣滋味特征表現(xiàn)清晰且豐富，加工形成的茶葉外形普遍表現(xiàn)出扁平、光滑、挺直、嫩綠、油潤的特征；沖泡后茶湯湯色嫩綠、明亮；葉底細(xì)嫩或嫩厚，色澤嫩綠、明亮。其中，香氣單項(xiàng)因子得分在90 分以上者，表現(xiàn)出嫩香、鮮爽、清鮮、馥郁、花香、清高等特征。根據(jù)香氣品質(zhì)特征，將90 分以上的龍井茶香氣類型劃分為嫩香類和清鮮類：嫩香類樣品香氣中的嫩香風(fēng)格突出，其他香氣風(fēng)格不明顯；清鮮類樣品香氣中的清香特征和鮮爽特征表現(xiàn)突出，其他香氣風(fēng)格不明顯。

總分90 分以下的龍井茶采用的原料成熟度較高，香氣滋味豐富度降低，加工形成的龍井茶外形扁平，較/尚挺直，隨原料成熟度升高，青條、暗條、寬松條逐漸增多；湯色變杏綠、黃綠，甚至黃亮；滋味中濃、澀、苦等缺陷屬性特征表現(xiàn)越來越突出；葉底攤張、青張?jiān)龆?。其中，香氣單?xiàng)因子得分低于90分者，香氣評價術(shù)語多為“尚高”，即香氣純正，但香氣濃度及豐富度較低，該評價術(shù)語專門用于評價“采用具有一定成熟度原料加工形成的茶葉的香氣品質(zhì)表現(xiàn)”。因此，從香氣特征表現(xiàn)角度，將該類龍井茶歸為“尚高類”。

基于本研究條件下樣品香氣特征的分析及分類，將圍繞龍井茶香氣中嫩香、清鮮、尚高等特征表現(xiàn)的揮發(fā)性成分及其貢獻(xiàn)度進(jìn)行進(jìn)一步深入解析。

2.2 不同香氣類型龍井茶的香氣組分分析

本研究在22 個龍井茶樣品中共檢測到主要揮發(fā)性香氣物質(zhì)56種，包括3種吡咯類、7種醇類、1種酚類、1種呋喃類、6種醛類、2種酸類、2種萜烯類、6種萜烯醇、6 種酮類、5 種烷烴類、4 種烯類、1 種烯醇、2 種雜環(huán)類、9 種酯類以及其他1 種。如圖1 所示，醇類、醛類、萜烯醇、烷烴類、酯類等化合物在總香氣物質(zhì)中的占比較高，是龍井茶香氣成分的主要組成物質(zhì)，與已有龍井茶香氣成分研究的結(jié)果[4-7,14]一致。本研究中，嫩香類、清鮮類及尚高類龍井茶

香氣物質(zhì)在醇類、醛類、萜烯類、酮類、烷烴類、烯類、雜環(huán)類及酯類等化合物中表現(xiàn)出物質(zhì)種類及相對含量的差異性（圖1）。在嫩香類龍井茶樣品主要香氣組分中，吡咯類、呋喃類、醛類、酮類、烷烴類香氣組分占比明顯高于清鮮類樣品，其中嫩香類樣品香氣中的醛類和酮類組分種類多于清鮮類樣品。

表2 實(shí)驗(yàn)茶樣感官品質(zhì)評價及評分Table 2 Sensory evaluation and scoring of the tested tea samples

圖1 不同香氣類型龍井茶的香氣組成Fig.1 Aroma components of Longjing tea with different aroma types

各香氣組分相對含量熱圖（圖2）顯示，嫩香類龍井茶樣品中1-乙基吡咯、1-乙基-2-甲酰基吡咯、壬酸、6，10-二甲基-5，9-十一雙烯-2-酮、2，3-辛二酮、苯乙酮等化合物的相對含量普遍較高。清鮮類龍井茶樣品主要香氣組分中，醇類、萜烯醇、烯類、烯醇類、酯類香氣組分的占比明顯高于嫩香類樣品，其中，清鮮類樣品中酯類組分種類與嫩香類樣品相比雖然較少，但該類組分總的相對含量占比較高。在尚高類龍井茶樣品主要香氣組分中，醇類、雜環(huán)類化合物種類多于其他2 類樣品；酯類、酮類、雜環(huán)類香氣組分占比明顯高于其他2 類；醇類、醛類、烯類香氣組分占比明顯低于其他2 類；樣品中反-4-叔丁基環(huán)己醇、甲基茉莉酮酸酯、（E）-β-金合歡烯的相對含量普遍較低，但部分雜環(huán)類化合物如2-乙酰基吡咯、1-乙基吡咯、苯乙腈以及醇類如辛醇、苯乙醇、反-橙花叔醇等化合物相對含量較高。

2.3 基于主成分分析的香氣類型及相關(guān)化學(xué)組分分析

基于不同香氣特征類型的龍井茶樣品主要香氣組分的主成分分析結(jié)果如圖3所示。前3個主成分（積累方差為52.8%）的樣品分布圖（圖3A）顯示，嫩香類、清鮮類和尚高類3 種不同香氣類型的龍井茶樣品在PCA 得分圖上的分布情況有著的明顯差異，其中嫩香類和清鮮類樣品的95%置信區(qū)間分布面近似平行。由于嫩香類和清鮮類樣品的原料嫩度較高，加工形成的龍井茶在感官等方面表現(xiàn)一致，香氣類型的差異主要由加工工藝的差異所導(dǎo)致[15-17]。尚高類樣品與其他2 類樣品的分布趨勢差異較明顯，表明隨著新梢芽葉生長，鮮葉原料成熟度增加，原料香氣物質(zhì)基礎(chǔ)發(fā)生變化，進(jìn)而影響了龍井茶香氣特征表現(xiàn)[18]。香氣組分得分圖（圖3B）顯示，苯乙烯、順-3-己烯醇苯甲酸酯、δ-杜松烯、1，1，6-三甲基-1，2-二氫萘、苯乙酮、1，3-環(huán)己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛、香豆素、二氫獼猴桃內(nèi)酯、3，7-甲基-1，3，6-辛三烯、甲基茉莉酮酸酯、苯乙腈、3-甲基-1，2-丙二醇、1-乙基吡咯等化合物與龍井茶香氣類型表現(xiàn)明顯相關(guān)。

進(jìn)一步基于主要相關(guān)化合物開展主成分分析，結(jié)果如圖4所示。前3個主成分積累方差為64.4%，基于前2 個主成分的樣品分布圖（圖4A）表現(xiàn)的樣品分布與圖3A 結(jié)果表現(xiàn)一致，嫩香類和清鮮類龍井茶的香氣組分分布情況類似；尚高類龍井茶的香氣組分與另外2種類型的分布差異較大。香氣類型及香氣化學(xué)組分變量相關(guān)圖（圖4B）顯示：嫩香類風(fēng)格的呈現(xiàn)與苯乙烯、十六烷、3-甲氧基-1，2-丙二醇含量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)性；與二氫獼猴桃內(nèi)酯、2，3-二氫苯并呋喃、香豆素、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量呈負(fù)相關(guān)性。清鮮類風(fēng)格的呈現(xiàn)與（E）-β-金合歡烯、反-4-叔丁基環(huán)己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈現(xiàn)較明顯的正相關(guān)性；與苯乙腈、苯乙酮、1，1，6-三甲基-1，2-二氫萘含量呈負(fù)相關(guān)性。尚高類風(fēng)格的呈現(xiàn)與苯乙腈、苯乙酮、1，3-環(huán)己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛含量呈正相關(guān)性；與（E）-β-金合歡烯、反-4-叔丁基環(huán)己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈負(fù)相關(guān)性。這些香氣物質(zhì)的香氣特征表現(xiàn)詳見表3。

圖2 不同香氣類型龍井茶樣品香氣物質(zhì)組分含量熱圖Fig.2 Heat map of contents of aroma components in Longjing tea samples with different aroma types

3 討論與結(jié)論

本研究顯示：龍井茶的嫩香特征與苯乙烯、十六烷、3-甲氧基-1，2-丙二醇含量呈現(xiàn)明顯的正相關(guān)性，與二氫獼猴桃內(nèi)酯、2，3-二氫苯并呋喃、香豆素、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量呈明顯的負(fù)相關(guān)性；清鮮特征與（E）-β-金合歡烯、反-4-叔丁基環(huán)己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈顯著的正相關(guān)性，與苯乙腈、苯乙酮、1，1，6-三甲基-1，2-二氫萘含量呈負(fù)相關(guān)性；尚高特征與苯乙腈、苯乙酮、1，3-環(huán)己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛含量呈正相關(guān)，與（E）-β-金合歡烯、反-4-叔丁基環(huán)己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈負(fù)相關(guān)。

從上述香氣表現(xiàn)類型與主要香氣物質(zhì)的相關(guān)性可以看出，清鮮與尚高2 個特征的香氣物質(zhì)有著相反的對應(yīng)關(guān)系。已有研究顯示，苯乙腈、苯乙酮等苯衍生物含量與龍井茶的品質(zhì)特征呈負(fù)相關(guān)，其在低濃度時表現(xiàn)出優(yōu)秀的香氣品質(zhì)，但是當(dāng)濃度較高時，其對應(yīng)的樣品表現(xiàn)出的香氣屬性反而較差[19]。尚高類和清鮮類茶樣與苯乙腈、苯乙酮的相關(guān)性也與上述研究結(jié)果一致。（E）-β-金合歡烯、甲基茉莉酮酸酯已經(jīng)被證明是龍井茶的主要香氣物質(zhì)，它們的香氣均表現(xiàn)出花香、甜香等優(yōu)質(zhì)的香氣特征[21]；反-4-叔丁基環(huán)己醇也表現(xiàn)出木香的優(yōu)質(zhì)香氣屬性，這與上述香氣類型茶樣與香氣物質(zhì)的相關(guān)性表現(xiàn)一致。

圖3 基于PCA的龍井茶樣品分布圖（A）及化學(xué)組分得分圖（B）Fig.3 Distribution of tea samples and score chart of chemical components in Longjing tea based on PCA

圖4 主要香氣物質(zhì)PCA圖（A）及化學(xué)組分與香氣屬性相關(guān)圖（B）Fig.4 PCA chart of main aroma compounds and correlation chart between chemical components and aroma properties

表3 主要相關(guān)香氣物質(zhì)的特征Table 3 Performances of main related aroma compounds

已有研究表明，二氫獼猴桃內(nèi)酯、香豆素是綠茶板栗香氣的主要揮發(fā)性香氣活性化合物[22]。2，3-二氫苯并呋喃是合成香豆素的中間產(chǎn)物，可以認(rèn)為是香豆素的另外一種形態(tài)。香豆素雖然具有令人愉悅的甜香草香氣，但是其在茶產(chǎn)品的總風(fēng)味中的作用仍然不確定。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚具有辛辣、煙味等香氣特性。苯乙烯具有油脂類香氣，3-甲氧基-1，2-丙二醇具有類似甜杏、堅(jiān)果的香氣，這都為龍井茶的嫩香風(fēng)格提供了較好的香氣物質(zhì)基礎(chǔ)。十六烷無特殊香氣，目前尚沒有關(guān)于高碳脂肪烴在茶葉香氣中所起的作用的研究。

本研究使用主成分分析法（PCA）探尋了嫩香、清鮮、尚高類龍井茶香氣特征的香氣貢獻(xiàn)物質(zhì)，為龍井茶感官審評中的香氣描述提供了理論依據(jù)。但本實(shí)驗(yàn)也存在一定的局限性，在對龍井茶香氣物質(zhì)的相對含量進(jìn)行分析時，無法做到精確定量分析。因此，在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中可進(jìn)一步對主要相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行精確定量，以便更深入地研究相關(guān)化合物閾值等與龍井茶香氣特征之間的關(guān)系。