基于ATD-GC-MS的建陽馬當(dāng)山1號白茶香氣成分分析

廖獻(xiàn)盛，王淑燕，黃世建，陳瀟敏，朱艷宇，葉乃興*

(1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院，福建 福州 350002；2.建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司，福建 建陽 354200)

白茶是六大基本茶類之一，主產(chǎn)于福建的福鼎、政和、建陽、松溪等地。而建陽作為小白茶的發(fā)源地，擁有著栽培與加工白茶的悠久歷史[1]。建陽白茶主要以小白茶和水仙白為主，其中建陽小白茶主要選用當(dāng)?shù)卦后w品種(俗稱菜茶)為原料制作[2]，香氣豐富飽滿、毫香顯露、鮮嫩純正[3]。建陽小白茶在加工過程中只經(jīng)過萎凋和干燥兩道簡單的工序，但因鮮葉采摘和茶樹品種的不同，使得制成的小白茶品質(zhì)有所差異[4]。目前，建陽當(dāng)?shù)厝匀灰圆枳逊敝车挠行匀后w種為主，性狀混雜、遺傳差異明顯、制優(yōu)率低[5]。

在茶葉審評過程中，茶葉品質(zhì)主要從色、香、味、形等4個方面進行評價，香氣是茶葉品質(zhì)評價的重要指標(biāo)之一。對茶樹品種進行香氣生化成分的鑒定和分析，可以提高茶樹新品種選育效率[6]。運用自動熱脫附-氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀(ATD-GC-MS)技術(shù)，能夠更加快速、準(zhǔn)確、真實地檢測出茶葉中的揮發(fā)性化合物，進而被廣泛應(yīng)用于天然活體植物揮發(fā)物的樣品采集與成分檢測[7]。

近年來，白茶消費市場火熱[8]，河南[9-10]、浙江[11-13]、廣西[14-15]、湖南[16-17]等省份為了迎合白茶市場需求，引進或利用當(dāng)?shù)仄贩N來篩選出適制白茶的品種。建陽當(dāng)?shù)赜行匀后w種豐富，但卻鮮有對建陽當(dāng)?shù)貎?yōu)良單株品系選育研究的報道。在此基礎(chǔ)上，為了進一步明確建陽馬當(dāng)山1號(建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司和福建農(nóng)林大學(xué)從建陽區(qū)漳墩鎮(zhèn)地方種單株選育而成的新品系)品系特性和生產(chǎn)潛力，本研究采用ATD-GC-MS 技術(shù)測定建陽馬當(dāng)山1號白茶和建陽貢眉(對照樣)的香氣成分，定性定量分析建陽馬當(dāng)山1號白茶香氣品質(zhì)形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，為建陽區(qū)白茶品種資源的篩選與應(yīng)用等提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

建陽馬當(dāng)山1號白茶、建陽貢眉(以建陽當(dāng)?shù)赜行匀后w種為原料制作而成；對照樣)，2020年春茶，鮮葉原料采摘標(biāo)準(zhǔn)一芽二三葉，由建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司提供。

1.2 主要儀器設(shè)備

自動熱脫附-解吸儀(成都科林分析技術(shù)有限公司)、GCMS-TQ 8040(日本島津公司)。

1.3 ATD-GC-MS香氣測定方法

參照王淑燕等[18]的方法，采用ATD-GC-MS技術(shù)對供試茶樣進行香氣成分的萃取及定性定量分析。試驗重復(fù)3次。

1.3.1 香氣成分的萃取 稱取3.0 g供試茶樣(精確至0.001 g)至60 mL頂空瓶中，再加入癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)內(nèi)標(biāo)物，混合均勻后將頂空瓶密封，并在55℃的水浴鍋中平衡20 min后，用聚四氟乙烯管連接大氣采樣儀和頂空瓶，按吸附管上標(biāo)注的氣流方向以200 mL·min-1的流速采樣30 min。揮發(fā)性氣體提取完成后，立即取下吸附管，用聚四氟乙烯蓋密閉其兩端，送至實驗室進行GC-MS分析。

1.3.2 自動熱吸附-解吸儀條件 閥溫度200℃；傳輸溫度200℃；一級解吸溫度250℃；一級解吸時間5 min；冷阱加熱時間3 min；二級解吸溫度300℃；進樣時間60 s；循環(huán)時間50 min。

1.3.3 GC-MS條件 色譜柱為Rtx-5MS毛細(xì)柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱溫度40 ℃，進樣口溫度240℃，柱流量1 mL·min-1，分流比5:1；初始溫度40℃保持3 min，以5℃·min-1升至120℃，保持5 min，再以30℃·min-1升至240℃，保持8 min，載氣為高純度氦氣，流速為3 mL·min-1，壓力為49.5 kPa。電子轟擊離子源；接口溫度280℃；檢測器電壓0.8 kV；離子源溫度230℃；質(zhì)量掃描范圍(m/z)：28～500。

1.3.4 定性與定量分析方法 GC-MS數(shù)據(jù)檢測結(jié)果通過NIST 11.L 和Wiley 7譜庫進行相似度檢索，篩選質(zhì)譜匹配度大于80%的成分，同時結(jié)合峰面積與樣品質(zhì)量的比值進行對比定性。各組分相對含量采用內(nèi)標(biāo)法進行定量，內(nèi)標(biāo)物為癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)，根據(jù)以下公式進行計算：

待測成分的濃度=(待測成分的峰面積×癸酸乙酯的濃度)/癸酸乙酯的峰面積

1.4 數(shù)據(jù)處理

測量數(shù)據(jù)用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，使用Microsoft Office 2016軟件對樣品香氣成分含量進行統(tǒng)計。采用IBM SPSS Statistic 22.0軟件(SPSS Statistics，IBM公司，美國)對樣品香氣含量進行顯著性分析(P<0.05)和獨立樣本T檢驗。采用TBtools軟件[19]進行聚類熱圖繪制。通過https://dycharts.com網(wǎng)站進行桑基圖繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 建陽馬當(dāng)山1號白茶與建陽貢眉香氣成分的GC-MS數(shù)據(jù)分析

利用GC-MS對建陽馬當(dāng)山1號白茶和建陽貢眉中的揮發(fā)性成分進行定性定量分析(圖1)，在2個茶樣中共鑒定出72種揮發(fā)性香氣成分(表1)，其中60種香氣成分具有顯著性差異。建陽馬當(dāng)山1號白茶中檢測出49種香氣成分，包括醇類13種(46.16%)、醛類12種(31.24%)、酮類7種(11.07%)、碳?xì)浠衔?種(5.94%)、酯類6種(3.94%)、酚類3種(0.60%)、雜氧化合物1種(1.03%)。建陽馬當(dāng)山1號白茶的49種香氣總量為1639.37 mg·100 kg-1，其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、異佛爾酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇和苯甲醛占其香氣總量的68.41%，為建陽馬當(dāng)山1號白茶的主要香氣成分。

圖1 建陽馬當(dāng)山1號和建陽貢眉茶葉揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of the volatile compounds in JM1 and JG white teas注：A為建陽馬當(dāng)山1號；B為建陽貢眉。

建陽貢眉中檢測出50種香氣成分，包括醇類11種(36.65%)、醛類11種(30.42%)、碳?xì)浠衔?4種(15.43%)、酮類6種(8.66%)、雜氧化合物1種(6.56%)、酯類4種(2.05%)、含硫化合物1種(0.16%)、酚類2種(0.08%)。建陽貢眉的50種香氣總量為1131.12 mg·100 kg-1，小于建陽馬當(dāng)山1號白茶香氣總量。其中2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-檸檬烯、3-羥基-2-丁酮和順-2-戊烯醇為建陽貢眉的主要香氣成分，占其香氣總量的71.32%。

表1 建陽馬當(dāng)山1號與建陽貢眉白茶香氣成分的ATD-GC-MS 分析

(接表1)

(接表1)

2.2 建陽馬當(dāng)山1號白茶與建陽貢眉共有香氣成分分析

在建陽馬當(dāng)山1號白茶與建陽貢眉中共同鑒定得到的香氣成分，稱為共有香氣成分。采用TBtools軟件對本試驗最終得到的27種共有香氣成分進行列標(biāo)準(zhǔn)化處理并繪制聚類熱圖(圖2)。這27種共有香氣成分在建陽馬當(dāng)山1號白茶和建陽貢眉中的含量分別為84.89%和48.62%。如圖2所示，共有香氣成分含量差異明顯，可分為A和B兩個區(qū)域。在A區(qū)域的5種香氣成分建陽貢眉顯著高于建陽馬當(dāng)山1號白茶，而在B區(qū)域的22種香氣成分建陽馬當(dāng)山1號白茶顯著高于建陽貢眉。

圖2 建陽馬當(dāng)山1號與建陽貢眉共有香氣成分聚類熱圖Fig.2 Cluster heat map on common aromatic compounds in JM1 and JG white teas注：M1、M2、M3代表建陽馬當(dāng)山1號3次平行試驗，CK1、CK2、CK3代表建陽貢眉3次平行試驗

2.3 建陽馬當(dāng)山1號白茶與建陽貢眉特有香氣成分分析

在建陽馬當(dāng)山1號白茶和建陽貢眉中單一存在的成分稱為特有香氣成分?；?個樣品的特有香氣成分并結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)[20-24]繪制氣味特征桑基圖(圖3)。如圖3-A所示，建陽馬當(dāng)山1號白茶中含有22種特有香氣成分，占其香氣總量的15.11%，包括1種陳香型、4種花香型、4種木香型、6種清嫩香型、1種果香型和2種甜香型，另有4種香氣成分未鑒定出特征性氣味。如圖3-B所示，建陽貢眉中含有23種特有香氣成分，占其香氣總量的51.38%，包括1種陳香型、4種清嫩香型、4種果香性、2種木香型和1種花香型，另有11種香氣成分未鑒定出特征性氣味。

圖3 建陽馬當(dāng)山1號與建陽貢眉特有香氣氣味特征桑基圖Fig. 3 Sankey plots on unique aromatic characteristics of JM1 and JG white teas注：DNC表示未鑒定出特征性氣味；A表示建陽馬當(dāng)山1號，B表示建陽貢眉

3 討論與結(jié)論

本試驗通過ATD-GC-MS分析表明，醇類、醛類化合物為建陽馬當(dāng)山1號白茶和建陽貢眉揮發(fā)性香氣的主要物質(zhì)，占香氣總量的67.07%～77.40%，這與陳志達(dá)[20]對白茶風(fēng)味品質(zhì)物質(zhì)形成基礎(chǔ)的研究結(jié)果一致。醇類和醛類化合物在白茶香氣中所占比例高，感官審評中體現(xiàn)為毫香和清醇的特點[25]，與白茶品質(zhì)特征相符合。

建陽馬當(dāng)山1號白茶的主要香氣成分有1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、異佛爾酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇及其氧化物和苯甲醛，是福建白茶香氣的最主要物質(zhì)[26]。其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛這類脂類降解產(chǎn)物具有清嫩香[21]，芳樟醇及其氧化物和苯甲醇則具有花果香[27]，這些香氣成分是建陽馬當(dāng)山1號白茶清嫩香和花果香等特征性氣味形成的物質(zhì)基礎(chǔ)。建陽貢眉的主要香氣成分有2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-檸檬烯、3-羥基-2-丁酮和順-2-戊烯醇，這與劉芷君等[28]通過GC-MS分析認(rèn)為香葉醇、己醛、水楊酸甲酯、苯甲醛和苯乙醇是建陽貢眉香氣的主要成分的研究不同，故推測可能是由于試驗方法、檢測設(shè)備和茶樣等的差異所導(dǎo)致的。

本研究結(jié)果表明，建陽馬當(dāng)山1號白茶的香氣總量顯著高于建陽貢眉。同時在特有香氣方面，建陽馬當(dāng)山1號白茶的氣味特征也較為明顯，這些特有香氣成分在一定程度上改善建陽馬當(dāng)山1號白茶的香氣品質(zhì)，使其形成獨特的品系香。但茶葉香氣的整體感受是復(fù)雜而綜合的，不僅受到香氣物質(zhì)本身的影響，也受到嗅覺閾值的影響，任何茶葉的香氣都是不同香氣物質(zhì)以不同濃度組合的綜合表現(xiàn)，許多相對含量較高的香氣成分并不一定對其香氣品質(zhì)形成具有實質(zhì)性的貢獻(xiàn)，因此在后續(xù)的研究中可以借助更加先進的檢測設(shè)備與技術(shù)加以探討。