采用氣相色譜-離子遷移譜分析黃大茶加工過程揮發(fā)性成分

郭向陽，霍羽佳，王本友，宛曉春

采用氣相色譜-離子遷移譜分析黃大茶加工過程揮發(fā)性成分

郭向陽1,2，霍羽佳3，王本友3，宛曉春1※

（1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)茶樹生物學(xué)與資源利用國家重點實驗室，合肥 230036；2. 深圳大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，深圳 518060；3. 山東海能科學(xué)儀器有限公司，濟南 251500）

茶葉加工對茶葉香氣的形成至關(guān)重要。為了研究黃大茶加工過程中香氣成分的組成及變化規(guī)律，采用氣相色譜-離子遷移譜（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）技術(shù)對黃大茶加工過程的揮發(fā)性成分進行分析。定性分析、鑒定茶葉揮發(fā)性成分，構(gòu)建黃大茶加工過程揮發(fā)性成分的差異譜圖，并以鑒定的揮發(fā)性成分對黃大茶加工過程進行主成分分析。共鑒定出揮發(fā)性成分40種，主要有醇類、酮類、醛類、酯類和雜環(huán)類化合物。雜環(huán)類和醛類化合物是黃大茶揮發(fā)性成分的主體部分，且殺青之后，雜環(huán)類化合物的含量隨著加工過程的進行逐漸增加，醛類化合物的相對含量在初烘之后呈現(xiàn)顯著性增加，而醇類及酮類揮發(fā)性成分的相對含量在初烘之后顯著性降低（<0.05）。具花香的氧化芳樟醇只在初悶之前的樣品中得到鑒定，在鮮葉中的含量最高，達21.98%，而1-辛烯-3-酮及苯乙酮只在初烘之后的樣品中得到鑒定。通過GC-IMS的指紋圖譜可知，苯甲醛、2,5-二甲基呋喃、糠醛及二甲基二硫等揮發(fā)性成分構(gòu)成了經(jīng)“拉老火”工序的黃大茶的特征峰區(qū)域。在一定程度上，主成分分析能夠?qū)ⅫS大茶加工過程樣品進行區(qū)分，表明氣相色譜-離子遷移譜分析可為黃大茶加工過程的判別區(qū)分提供可能。相較于傳統(tǒng)的茶葉揮發(fā)性成分檢測分析技術(shù)，氣相色譜-離子遷移譜具有快速、高效、綠色環(huán)保的特點。研究結(jié)果提供一種新的茶葉揮發(fā)性成分的檢測分析方法，同時為茶葉加工過程監(jiān)測及品質(zhì)控制等提供了一定參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

香氣；品質(zhì)控制；黃大茶；頂空氣相色譜-離子遷移譜；揮發(fā)性成分；茶葉加工；判別區(qū)分

0 引 言

黃大茶隸屬于黃茶，主產(chǎn)于皖西的霍山、金寨等縣，因具有卓越的健康功效及特征的“鍋巴香”韻，越來越受到消費者青睞[1]。“鍋巴香”是黃大茶重要的風味特征，主要來源于其揮發(fā)性成分中雜環(huán)類化合物的貢獻[2-3]。茶葉加工，特別是黃大茶特有的“拉老火”工藝是造就其風味特征的關(guān)鍵[2]。一直以來，主要以茶葉審評評價茶葉的香氣品質(zhì)，而茶葉加工過程節(jié)點的控制多依賴于加工師傅的經(jīng)驗判段。茶葉審評對審評人員的專業(yè)能力及準確性要求較高，通過人工嗅聞對茶葉干茶、茶湯及葉底的香氣進行評價，而加工經(jīng)驗獲得則需要長時間生產(chǎn)實踐積累，操作難度較大，相對耗時，并具有一定的主觀性[4]。

香氣是茶葉的靈魂，茶葉加工對茶葉香氣的形成至關(guān)重要。茶葉香氣多來源于加工過程中通過糖苷水解、脂類氧化降解、類胡蘿卜素類降解和美拉德反應(yīng)等一系列生化反應(yīng)產(chǎn)香[5]。揮發(fā)性成分是茶葉香氣的物質(zhì)基礎(chǔ)，對加工過程樣品揮發(fā)性成分的分析有助于了解茶葉加工過程中揮發(fā)性成分的組成及變化規(guī)律，解析茶葉香氣生成機理，同時能對茶葉加工工藝進行優(yōu)化，避免茶葉異味的產(chǎn)生。前期研究中，對黃大茶風味成分分析的研究報道較少，且多聚焦于黃大茶成品茶的香氣組成分析[2-3]，而缺少對其完整加工過程的揮發(fā)性成分解析。

茶葉香氣成分萃取多采用同時蒸餾萃取及固相微萃取法[6]。同時蒸餾萃取法能有效地富集茶葉揮發(fā)性成分，但長時間高溫蒸煮過程中人工效應(yīng)物的產(chǎn)生會影響茶葉香氣成分的真實性[7]；固相微萃取法排除了溶劑的干擾及高溫的影響，但吸附材質(zhì)對揮發(fā)性成分的選擇性吸附及后期解吸附的不完全會影響茶葉揮發(fā)性成分組成分析的準確性[8]。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用分析（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用-嗅辯儀（Gas Chromatography-Mass Spectrometry-Olfactometry，GC-MS-O）及電子鼻檢測多應(yīng)用于茶葉揮發(fā)性成分組成分析及致香成分解析，但相關(guān)檢測分析技術(shù)所需樣品前處理復(fù)雜，并可能有溶劑的干擾和影響，且后期數(shù)據(jù)分析耗時較長[9-11]。

氣相色譜-離子遷移譜（Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）是近年來發(fā)展起來的一種新的無損檢測技術(shù)，能夠?qū)κ称芳捌浼庸み^程樣品的香氣品質(zhì)進行判斷[12-13]。GC-IMS分別結(jié)合了氣相色譜（Gas Chromatography，GC）與離子遷移譜（Ion Mobility Spectrometry，IMS）的快速分離能力和響應(yīng)能力，與常規(guī)的GC-MS相比，GC-IMS無需抽真空，可以在常壓條件下進行檢測分析，并可用于揮發(fā)性成分中香氣異構(gòu)體的分離，而且相較于嗅辯儀和電子鼻檢測具有數(shù)據(jù)處理簡單的優(yōu)勢[14]，在一定程度上可借鑒應(yīng)用到解決茶葉審評主觀性強的問題，并實現(xiàn)對茶葉加工過程的實時監(jiān)測。常壓條件下，GC-IMS利用氣相色譜與離子遷移譜聯(lián)用對揮發(fā)性物質(zhì)進行兩次分離，而后進行定性及定量分析，同時獲得樣品揮發(fā)性成分組成及品質(zhì)判別信息[15]。GC-IMS檢測速度快，樣品無需前處理，特別適合于揮發(fā)性化合物的痕量探測，廣泛應(yīng)用于大氣污染物、化學(xué)試劑、爆炸物及毒品等的快速檢測分析[9,14]，在橄欖油摻偽分析[16-17]，白酒風味成分分析[18]，以及咖啡產(chǎn)地判別[19]上有較好的應(yīng)用。

本試驗利用GC-IMS技術(shù)對黃大茶加工過程揮發(fā)性成分進行采集和分析，包括7個加工工序的樣品，并結(jié)合主成分分析考察分析結(jié)果在判別區(qū)分茶葉加工過程中的應(yīng)用性。茶葉加工過程揮發(fā)性成分分析將有利于黃大茶機械化、標準化生產(chǎn)進程的推進，而黃大茶資源的開發(fā)和利用也亟待需要全面的揮發(fā)性成分的數(shù)據(jù)支撐。研究結(jié)果可為茶葉揮發(fā)性性成分快速檢測、加工過程監(jiān)測、風味品質(zhì)控制及評價方法提供參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

黃大茶鮮葉（群體種）2018年6月采摘于安徽會賓義茶葉有限公司茶園（安徽，霍山），由專業(yè)制茶師傅以傳統(tǒng)黃大茶工藝加工至成品茶，具體加工過程參數(shù)[3]及樣品信息見表1。各加工過程樣品經(jīng)冷凍干燥后，粉碎，過篩（60目），備用。酮類（C4-C9），用于測定保留指數(shù)，中國國藥集團化學(xué)試劑有限公司。揮發(fā)性物質(zhì)標準品，吡咯，己醛，糠醛，葉醇，苯乙烯，苯甲醛，苯乙醛，反，反-2，4-己二烯醛，檸檬烯，苯甲醇，-萜品烯，芳樟醇氧化物，芳樟醇，苯乙醇，水楊酸甲酯，-萜品烯，-蒎烯，法呢烯均為色譜純，美國Sigma公司。

FlavourSpec?頂空（Headspace，HS）-GC-IMS食品風味分析與質(zhì)量控制系統(tǒng)（配備CTC PAL RSI自動頂空進樣裝置），德國G.A.S mbH公司；ME104E分析天平，瑞士梅特勒儀器有限公司；ALPHA 1-4 LD plus冷凍干燥機，德國Christ公司；20 mL頂空進樣瓶，美國Agilent公司。

表1 黃大茶加工過程樣品特征

注：‘*’，鮮葉采摘時間。Note: ‘*’, duration time of plucking fresh tea leaves.

1.2 試驗條件

1.2.1 GC-IMS測定條件

頂空進樣條件：1 g樣品于20 mL頂空進樣瓶中，85 ℃孵化20 min，孵化轉(zhuǎn)速500 r/min，經(jīng)頂空進樣500L用GC-IMS儀FlavourSpec?進行測試。載氣N2（純度≥99.999%）；進樣針溫度90 ℃；FS-SE-54-CB-1色譜柱（15 m × 0.53 mm，1m）；載氣流量：0～20 min，2 mL/min；20～21 min，100 mL/min。

IMS條件：漂移管長度98 mm；漂移管溫度45 ℃；漂移氣為N2（純度≥99.999%）；漂移氣流速150 mL/min；射線，3H為放射源；正離子化模式[15,19]。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

通過儀器自帶分析軟件Laboratory Analytical Viewer（LAV）中插件Reporter和Gallery Plot分析茶葉樣品中揮發(fā)性成分的差異譜圖，并進行GC-IMS指紋圖譜的對比；利用GC×IMS Library Search Software軟件（內(nèi)置NIST2014、IMS數(shù)據(jù)庫）并結(jié)合保留時間（Retention time, Rt）、保留指數(shù)（Retention Index，RI）對檢出的揮發(fā)性成分進行數(shù)據(jù)匹配并分析，部分化合物以標準物質(zhì)對其進行鑒定分析，同時參考相關(guān)文獻數(shù)據(jù)對揮發(fā)性成分進行定性分析[15-19]。通過插件Dynamic PCA和Origin 2020b對樣品進行主成分分析。平行分析兩份茶葉樣品。揮發(fā)性成分含量為歸一化后的相對峰面積（%），最終結(jié)果以兩次數(shù)據(jù)的平均值呈現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 GC-IMS譜圖

圖1為黃大茶加工過程樣品的GC-IMS二維譜圖，圖譜中橫坐標表示離子遷移時間（Drift time，Dt），縱坐標表示保留時間（Retention time，Rt）。經(jīng)歸一化處理，圖譜左側(cè)豎線為反應(yīng)離子峰（實際遷移時間約為8.00 ms）。圖譜中每一個點代表一種揮發(fā)性有機化合物，點的面積大小及顏色深淺表示含量大小，面積越大、顏色越深，則揮發(fā)性成分的含量越高[20]。

從圖1對比可知，黃大茶加工過程樣品揮發(fā)性成分組成差異較大，鮮葉（FTL）及初烘之前（PR-LYT）樣品中鑒定出的揮發(fā)性數(shù)量較多（均為36個），經(jīng)初悶加工后鑒定出的揮發(fā)性成分數(shù)量減少，初悶（PY-LYT）及之后樣品中均有33個揮發(fā)性成分得到鑒定?？v觀黃大茶加工過程，揮發(fā)性成分多集中在Rt（0～300 s）內(nèi)出峰，初悶之前的樣品中，Rt（600～800 s）內(nèi)揮發(fā)性成分相對較多，初悶及之后樣品中，Rt（300～600 s）內(nèi)檢出較多揮發(fā)性成分。圖1中標注的具有相同保留時間及遷移時間的揮發(fā)性成分為相同化合物，其中Rt（200～400 s）處的化合物為2-甲基丁酸，Rt（600～800 s）處的揮發(fā)性成分是氧化芳樟醇（反式呋喃型），兩者在不同加工過程中的含量存在較大差異，均在鮮葉中含量最高，在后續(xù)樣品中含量逐漸降低，且只在初悶之前的樣品中得到檢測，可能其在黃大茶長時間悶黃過程中發(fā)生了成分間轉(zhuǎn)化或揮發(fā)而無法檢測得到。

2.2 揮發(fā)性成分鑒定

根據(jù)揮發(fā)性成分保留時間和遷移時間，及標準物質(zhì)對黃大茶及其加工過程樣品揮發(fā)性成分進行定性分析，其揮發(fā)性成分主要從屬于醇類、酮類、醛類、酯類、雜環(huán)類及其他類（表2）。黃大茶成品茶中以雜環(huán)類、醛類揮發(fā)性成分為主，與文獻[2,3,6]的研究結(jié)果相一致，但整體鑒定的揮發(fā)性成分的數(shù)量較少，只有40種，可能與揮發(fā)性成分的萃取及檢測分析方法不同有關(guān)。由于單體和二聚體屬于同一種結(jié)構(gòu)的化合物，統(tǒng)計同時檢出單體和二聚體的化合物數(shù)量時僅計算一次，其含量為二者加合。雜環(huán)類、酯類及醇類化合物的相對含量較高，在每個加工樣品中的相對含量均大于10.00%，而酮類化合物的相對含量在初悶及以后的樣品中相對含量均小于5.00%。

醇類、酯類、醛類、酮類及雜環(huán)類化合物均是茶葉中重要的揮發(fā)性成分，對茶葉風味的形成不可或缺。初悶之前的樣品中均有9種醇類成分得到鑒定，而初悶及之后的樣品中鑒定得到的醇類成分只有5種。鮮葉及揉捻樣品中醇類成分的含量最高，相對含量分別占揮發(fā)性成分總量的47.88%和46.21%，經(jīng)拉老火工序的黃大茶中醇類成分的含量最低，為17.5%。醇類成分的產(chǎn)生主要源于茶葉加工過程中糖苷水解及脂類氧化降解，大多具有青味或愉悅的花香[5]。氧化芳樟醇、芳樟醇、乙醇、反-2-己烯醇、2-乙基己醇、2-苯乙醇及1-辛烯-3-醇（≥1.0%）是主要的醇類成分，芳樟醇呈花香[21]，在殺青至初悶工序的樣品中含量較高，為15.30%～23.83%，是唯一一個在黃大茶加工過程中含量均超過7.0%的揮發(fā)性成分；1-辛烯-3-醇具有類似蘑菇的氣味[22]，在黃大茶中含量較低（0.17%）；2-苯乙醇及氧化芳樟醇具有花香[23]，分別在初烘和鮮葉中含量最高，為1.96%和21.98%，但在初悶工序后的樣品中無法檢測得到。

酮類成分檢出6種，初烘及揉捻樣品中酮類成分含量相對較高，為13.73%和9.42%，初悶及之后加工過程樣品中酮類成分含量均小于5.0%，其中初悶樣品中酮類成分最低，為2.81%。茶葉中酮類成分的產(chǎn)生主要來源于類胡蘿卜類及脂類物質(zhì)的降解反應(yīng)，大多具有果甜香或奶香味[5]。其中，乙酮、2-丁酮及苯乙酮含量較高（≥1.0%），分別呈現(xiàn)微甜香、果香味及山楂樣果香[15]，前兩者在初悶之前的樣品中含量較高，而苯乙酮只在初悶及以后的樣品中能夠檢出。

醛類共有11種成分得到鑒定，是檢出數(shù)量最多的一類揮發(fā)性成分，在黃大茶（LYT）中含量最高，為22.63%，殺青及初烘樣品中含量較低，分別為9.69%和9.70%。脂質(zhì)降解是茶葉中醛類成分產(chǎn)生的重要反應(yīng)[5]，主要生成呈青味、果香或肉香的短鏈醛類，而芳香醛類成分，如苯甲醛和苯乙醛的產(chǎn)生與加熱條件下的美拉德反應(yīng)有關(guān)[24-25]。醛類主要包括苯乙醛、苯甲醛、(,)-2,4-庚二烯醛和(,)-2,4-庚二烯醛（≥1.0%），苯乙醛呈蜜香[25]，在殺青和揉捻樣品中含量較高，分別為5.79%和6.32%；苯甲醛呈苦杏仁香和焦糖香[24]，初烘樣品中含量較高（4.45%，其中二聚體為1.27%，單聚體為3.18%），初悶樣品中含量最低（0.54%），同苯乙醛一樣，拉老火工序后，其含量增加；(,)-2,4-庚二烯醛和(,)-2,4-庚二烯醛均具有青味、果香或雞肉香味[26]，只在初悶及以后的樣品中得到鑒定，且在黃大茶（LYT）中含量最高，分別為8.02%和9.51%。

檢出酯類化合物6種，酯類成分在各加工樣品中含量均較高，為15.28%～26.47%。脂質(zhì)降解后產(chǎn)生的脂肪酸和醇的酯化反應(yīng)，生成具清甜香和水果香氣的酯類成分[27]。黃大茶加工過程中酯類成分主要包括乙酸乙酯和水楊酸甲酯（≥1.0%），前者呈微帶果香的酒香[28]，在初烘以后的樣品中含量較高，復(fù)烘中含量最高，為22.20%；水楊酸甲酯具冬青油香氣或青味[21]，是茶葉的關(guān)鍵香氣化合物，常被作為植物逆境響應(yīng)的一種信號分子[29]，在鮮葉中含量最高，為16.94%。

注：'*'，標準物質(zhì)鑒定；'#'，二聚體；'—'，未檢測到。

Note: '*', identified with authentic standards; '#', dimer of chemical compound; '—', not detected.

雜環(huán)類化合物有7種得到鑒定，在鮮葉中含量最低（10.40%），黃大茶中含量最高（28.76%）。隨著加工過程的進行，除了揉捻樣品中含量減少外，其余加工過程樣品中雜環(huán)類含量逐漸增加。一般認為，茶葉中雜環(huán)類化合物主要來源于加工過程中的非酶反應(yīng)[30]，黃大茶烘焙或拉老火工序為焦糖化反應(yīng)和美拉德反應(yīng)的發(fā)生提供了條件。雜環(huán)類主要包括2-乙基呋喃、糠醛、2-甲基噻吩、3-呋喃甲醇和三甲基吡嗪（≥1.0%），糠醛具有杏仁油味[31]，2-甲基噻吩呈類似苯的芳香氣味[32]，兩者均在黃大茶（LYT）中含量最高，其含量分別為4.00%和9.58%；2-乙基呋喃呈豆香、焦糖香、甜香或咖啡樣香氣[33]，在初悶之后的樣品中含量較高，為8.52%～12.53%；三甲基吡嗪具有咖啡或可可的烘烤香[34]，3-呋喃甲醇呈現(xiàn)辛辣的刺激感[7]，前者在初烘的樣品中含量最高，為11.10%，而后者在初悶樣品中有較高含量（1.59%）。

其他類化合物檢出5種，主要為酸類和二硫類化合物，含量相對較少。主要包括丙酸和二甲基二硫（≥1.0%），前者具有刺激性氣味，悶黃過程中開始產(chǎn)生，在復(fù)烘樣品中含量最高，為4.77%；二甲基二硫呈蒜香，茶葉加工過程中通過美拉德反應(yīng)產(chǎn)生，在烏龍茶和綠茶香氣中普遍存在[21,25]。

2.3 GC-IMS指紋圖譜分析

為方便快速對比黃大茶加工過程揮發(fā)性成分的差異，利用系統(tǒng)自帶LAV軟件內(nèi)置插件（Gallery Plot），重構(gòu)黃大茶加工過程樣品離子峰的指紋圖譜[35]，如圖2。圖中每一行為一個茶葉加工樣品的指紋圖譜，橫軸為檢測的揮發(fā)性成分。同GC-IMS譜圖，指紋圖譜中顏色的深淺表示揮發(fā)性成分含量的高低。

從圖2可知，黃大茶加工過程揮發(fā)性成分組成及分布不同，不同加工過程有其特征峰區(qū)域[20]。a、b、c為FTL～RY-LYT的特征峰區(qū)域，包括的揮發(fā)性成分主要為3-呋喃甲醇、環(huán)己酮及3-甲基丁酸等。d區(qū)為FTL～PR-LYT的特征峰區(qū)域，包括的揮發(fā)性成分為乙酮和乳酸乙酯。e區(qū)為F-LYT～LYT的特征峰區(qū)域，主要在黃大茶加工過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性成分，包括2-乙酰呋喃和2-甲基噻吩。f、h和i區(qū)域為LYT的特征峰區(qū)域，在經(jīng)歷拉老火工序后其含量顯著性增加，主要包括苯甲醛、2,5-二甲基呋喃、糠醛及二甲基二硫等揮發(fā)性成分。g區(qū)為悶黃樣品的特征峰區(qū)域，區(qū)間的揮發(fā)性成分在兩次悶黃過程中含量均較高，主要包括乙醇和反-2-己烯醇等。由圖2可知，黃大茶加工過程揮發(fā)性成分的組成大致相同，只是在不同加工過程中的含量和比例不同，而拉老火工序前后揮發(fā)性成分的含量變化較為明顯

2.4 GC-IMS主成分分析

為了更加直觀的判別區(qū)分并可視化黃大茶加工過程揮發(fā)性成分的差異，對其揮發(fā)性成分進行主成分分析。如圖3所示，主成分1和2的方差貢獻率分別為65.0% （PC1）和15.5%（PC2），PC1和PC2的累計貢獻率為80.5%[19]。從圖3可以看出，除了殺青與揉捻有部分區(qū)域重疊外，其余加工過程均能夠較好的分離。其中，鮮葉和黃大茶之間的距離較遠，表明兩者之間風味存在較大差異。鮮葉歷經(jīng)黃大茶加工過程，風味特征發(fā)生較大改變，更加印證了茶葉加工對茶葉風味品質(zhì)形成的重要性。殺青、揉捻及初烘之間距離較近，而與鮮葉距離較遠，殺青過后，茶葉中酶被鈍化，揮發(fā)性成分的生成與酶的催化反應(yīng)無關(guān)[36]，因此與鮮葉的揮發(fā)性成分有較大差異。悶黃是黃茶加工中特有的工序，在此過程中產(chǎn)生了一些特異的揮發(fā)性成分[37]，揮發(fā)性成分中1-辛烯-3-酮，苯乙酮，丁酸乙酯，2,4-庚二烯醛和丙酸在初悶過程中開始檢測得到，且后兩類成分在悶黃過程（初悶和復(fù)悶）樣品中的相對含量較高，而復(fù)烘的烘焙強度弱于拉老火的烘焙強度，導(dǎo)致兩者揮發(fā)性成分差異顯著，因此主成分分析圖上呈現(xiàn)出悶黃（初悶和復(fù)悶）及復(fù)烘與其他加工過程之間距離較遠。綜上表明，GC-IMS技術(shù)通過對茶葉揮發(fā)性成分的測定，能夠?qū)S大茶加工過程進行較好地判別和區(qū)分。

由以上可知，GC-IMS檢測過程中樣品前處理簡單，單個樣品的檢測時長較短，只有21 min，少于常規(guī)的GC-MS檢測用時（60 min左右）[6]，且無溶劑及高溫影響。同時，GC-IMS可以實現(xiàn)茶葉揮發(fā)性成分的二次分離，有效地提高了揮發(fā)性成分的分離及檢出效率，通過對GC-IMS二維譜圖及相關(guān)指紋圖譜的繪制，可以直觀呈現(xiàn)并明析黃大茶不同加工過程的特征峰區(qū)域，利用PCA分析可以對黃大茶及其加工過程進行較好的區(qū)分。而且，只在GC-IMS方法中鑒定出低沸點揮發(fā)性成分2-二甲二硫和2-乙基二硫。相較于傳統(tǒng)的茶葉揮發(fā)性成分檢測分析方法，GC-IMS可以大大縮短樣品前處理及實際檢測時間，具有快速、高效、簡單且環(huán)保的特點，為黃大茶加工過程的區(qū)分和判別、品質(zhì)控制和評價方法提供了一定參考依據(jù)和理論基礎(chǔ)。同時，可為茶葉揮發(fā)性成分分析及加工過程監(jiān)測提供借鑒。

3 結(jié) 論

本文利用GC-IMS技術(shù)對黃大茶及其加工過程樣品的揮發(fā)性成分進行檢測分析，并以鑒定出的揮發(fā)性成分對黃大茶加工過程進行主成分分析，得到如下結(jié)論：

1）黃大茶及其加工過程樣品中總共鑒定出揮發(fā)性成分40種，主要從屬于醇類、酮類、醛類、酯類及雜環(huán)類化合物。其中，雜環(huán)類、酯類及醇類化合物的相對含量較高，在每個加工樣品中的相對含量均大于10.00%，而酮類化合物的相對含量在初悶及以后的樣品中相對含量均小于5.00%。

2）雜環(huán)類和醛類化合物是黃大茶（LYT）揮發(fā)性成分的主體部分，具有最高的相對含量，分別為28.76%和22.63%。

3）雜環(huán)類及醛類化合物的相對含量在初烘之后增加，且(,)-2,4-庚二烯醛（單聚體和二聚體）、(,)-2,4-庚二烯醛（單聚體和二聚體）只在初烘之后的茶葉樣品中得到鑒定，而氧化芳樟醇及2-苯乙醇在初烘之后的樣品中未能檢出。

4）苯甲醛、2,5-二甲基呋喃、糠醛及二甲基二硫等揮發(fā)性成分構(gòu)成了黃大茶（LYT）的特征峰區(qū)域。

5）主成分分析表明鮮葉與黃大茶（LYT）的香氣特征差異較大，與其揮發(fā)性成分及特征化合物組成不同有關(guān)，在一定程度上揭示了茶葉加工過程對黃大茶香氣特征形成的重要性。

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Analysis of volatile compounds in large-leaf yellow tea during manufacturing processes using gas chromatography-ion mobility spectrometry

Guo Xiangyang1,2, Huo Yujia3, Wang Benyou3, Wan Xiaochun1※

(1.,,230036,;2.,,518060,3.,251500,)

Large-leaf yellow tea (LYT) is a classical beverage with a unique carameltaste similar to the fried rice flavor in Asian areas. LYT processing substantially determines the quality grade of tea, volatile composition, and aroma profile. However, the aroma property and volatile compounds of LYT still remain unclear during processing. This study aims to clarify the volatile compositions and variations in the processing of LYT using the gas chromatography-ion migration spectrometry (GC-IMS), coupled with principal component analysis (PCA). The reason was that the GC-IMS technology was characterized by fast, simple, efficient, and environmentally friendly. A total of 40 volatile compounds were identified, including alcohols, ketones, aldehydes, esters, and heterocyclic compounds. Among the identified volatile compounds, the main volatile compounds in LYT were heterocyclic compounds and aldehydes. Moreover, the relative numbers of heterocyclic compounds increased significantly with the process of tea after fixing treatment. Meanwhile, the relative content of aldehydes enhanced dramatically, whereas those of alcohols and ketones compounds decreased remarkably after primary roasting. In addition, the linalool oxide (-furanoid) with floral odor was only identified in the previous samples with primary roasted treatment, where the highest relative amount accounted for 21.98 % of the total found in fresh tea leaves (FTL). The 1-octen-3-one and acetophenone were only identified in tea samples after primary roasted processing. Furthermore, the differential profiles and chromatographic fingerprint of LYT during processing were established using the volatile compounds detected by GC-IMS technology. The characteristic chromatographic regions consisted of benzaldehyde, 2,5-dimethylfuran, furfurol and dimethyl disulfide in the full-fire processing of LYT. A PCA analysis was performed on the identified volatile compounds to further distinguish LYT processes, where the accumulated contribution rate of the first two principal components (PC 1 for 65.0 %, PC 2 for 15.5 %) was 80.5 %, indicating that the GC-IMS was useful to discriminate the LYT samples of different processes. The tea samples were separated according to the processes, where there was a far distance between FTL and LYT, indicating that the tea processing was vitally important to the formation of aroma characteristics of LYT. The findings can provide new insight into the determination of volatile compounds for better monitoring process and quality control of tea.

flavor; quality control; large-leaf yellow tea (LYT); gas chromatography-ion mobility spectrometry (GC-IMS); volatile compounds; tea manufacturing; discrimination

郭向陽，霍羽佳，王本友，等. 采用氣相色譜-離子遷移譜分析黃大茶加工過程揮發(fā)性成分[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報，2021，37(6)：274-281.doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.033 http://www.tcsae.org

Guo Xiangyang, Huo Yujia, Wang Benyou, et al. Analysis of volatile compounds in large-leaf yellow tea during manufacturing processes using gas chromatography-ion mobility spectrometry[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2021, 37(6): 274-281. (in Chinese with English abstract) doi：10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.033 http://www.tcsae.org

2020-10-23

2020-12-25

國家自然科學(xué)基金面上項目（32072634）

郭向陽，博士，工程師，研究方向為風味化學(xué)、茶葉加工與品質(zhì)化學(xué)。Email：xiangyang.guo@ahau.edu.cn

宛曉春，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向為茶葉加工與品質(zhì)化學(xué)。Email：xcwan@ahau.edu.cn

10.11975/j.issn.1002-6819.2021.06.033

S571.1

A

1002-6819(2021)-06-0274-08