基于SBSE-GC-MS的紫芽茶揮發(fā)性成分分析

田軍 呂海鵬 馬婉君 石亞麗 林智

摘要：采用攪拌棒吸附萃?。⊿BSE）技術(shù)結(jié)合氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）分析了6個(gè)代表性紫芽茶中的揮發(fā)性成分。結(jié)果表明，紫芽茶中具有豐富的揮發(fā)性成分，化合物種類和數(shù)目高于對(duì)照綠茶;芳樟醇、香葉醇、α-松油醇、α-紫羅酮、β-紫羅酮、（E， E）-2， 4-庚二烯醛、水楊酸甲酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯和對(duì)乙酰氨基苯酚等化合物是紫芽茶中含量最豐富的香氣成分。相對(duì)氣味活性值（ROAV）分析表明，β-大馬士酮、β-紫羅酮、反式-2，4-癸二烯醛、2-己烯醛、α-紫羅酮和芳樟醇等6種香氣成分可能是紫芽茶中一些關(guān)鍵的致香成分;另外，1-辛烯-3-醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、正己醛、正癸醛、β-環(huán)高檸檬醛、反式-2-壬醛、正庚醛、β-環(huán)檸檬醛和正辛醛等9種成分可能對(duì)紫芽茶的整體香氣具有重要的修飾作用。

關(guān)鍵詞：紫芽茶;揮發(fā)性分析;攪拌棒吸附萃取-氣相色譜質(zhì)譜聯(lián)用;相對(duì)氣味活性值

Volatile Compounds of Purple

Teas Based on SBSE-GC-MS

TIAN Jun1，? Lü Haipeng2， MA Wanjun2，3， SHI Yali2，3， LIN Zhi2

1. Kunming Colourful Yunnan King-shine Tea Industry Co.， Ltd.， Kunming 650000， China;

2. Tea Research Institute， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Hangzhou 310008， China;

3. Graduate School of Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100081， China

Abstract： Volatile components of six typical purple teas were analyzed by stir bar sorptive extraction （SBSE） combinedwith gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）. Results show that purple teas were rich in volatile components，?whose abundance and contents were much higher than those in the green tea. Volatile compounds including linalool，?geraniol， α-terpineol， α-ionone， β-ionone， （E， E）-2， 4-heptadienal， methyl salicylate， methyl methanthranilate， dihydroactinidiolide and acetaminophen were the most abundant ones in purple teas. Results of ROAV analysis show thatthe aroma components， such as β-damascenone， β-ionone， （E， E）-2， 4-decadienal， 2-hexenal， α-ionone and linalool，?might be the key aroma components in purple teas. Besides， nine components， including 1-octene-3-ol， dihydroactinidiolide， hexanal， decanal， β-cyclohomocitral， trans-2-nonanal， heptanal， β-cyclocitral and octanal， might have?important modification effects on the overall aroma of purple teas.

Keywords： purple tea， volatile compounds， SBSE-GC-MS， ROAV

茶樹為多年生常綠植物，其葉片通常為黃綠色，但在基因和環(huán)境條件的改變下，葉片顏色可發(fā)生紫色突變[1]，研究發(fā)現(xiàn)花青素的含量與芽葉紫色的深淺一般呈現(xiàn)正相關(guān)關(guān)系[2]。葉色特異茶樹品種具有開發(fā)特色或健康茶產(chǎn)品的前景，引起了人們的廣泛關(guān)注。日本、斯里蘭卡、肯尼亞和印度等國的科研人員已經(jīng)針對(duì)紫化茶開展了大量的研發(fā)工作。我國紫芽茶茶樹品種的選育始于20世紀(jì)80年代中期，目前選育的特異品種主要有紫娟、紅芽佛手、苔香紫及紫嫣等[3]。紫芽茶的香氣品質(zhì)一般比較特殊，例如，紫娟綠茶香氣特殊，紅茶香型高雅;紫嫣烘青綠茶有嫩香，紅茶香氣濃郁、有甜香[4];再如，紫娟綠茶特別是曬青茶滋味帶有特殊的辛辣味[5]。以往關(guān)于紫芽茶化學(xué)成分的研究主要集中在其非揮發(fā)性成分方面，已經(jīng)查明了紫芽茶中的花青素、多酚、兒茶素、氨基酸、黃酮、咖啡堿等品質(zhì)化學(xué)成分的含量水平等[6-9]。然而，目前在紫芽茶揮發(fā)性成分方面的研究報(bào)道較少，限制了人們對(duì)紫芽茶香氣品質(zhì)的科學(xué)認(rèn)知。

茶香實(shí)際上是不同的芳香物質(zhì)通過不同濃度組合，并對(duì)嗅覺神經(jīng)綜合作用所形成的茶葉特有的香型。紫芽茶香氣成分的研究對(duì)查明其特殊茶香的化學(xué)本質(zhì)和提升紫芽茶加工技術(shù)具有重要價(jià)值。以往在紫芽茶香氣成分分析方面，研究人員采用的香氣成分富集方式主要有同時(shí)蒸餾萃?。⊿imultaneous distillation extraction，SDE）法[10]和固相微萃取（Solid phase microextraction，SPME）法等[11]。近年來，攪拌棒吸附萃?。⊿tir bar sorptive extraction，SBSE）法作為一種新型的樣品前處理技術(shù)具有獨(dú)特的優(yōu)勢，引起了人們的關(guān)注[12]。SBSE是一種環(huán)境友好型的萃取技術(shù)，具有良好的重復(fù)性，且能夠降低樣品分析的檢測限;其攪拌棒上的涂層吸附量是SPME的50～250倍，富集倍數(shù)較SPME高。因此，本研究擬采用SBSE-GC-MS技術(shù)查明紫芽茶中揮發(fā)性成分的組成特點(diǎn)，以期為揭示紫芽茶香氣品質(zhì)物質(zhì)基礎(chǔ)提供依據(jù)。

一、材料與方法

1. 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為近年來收集于江蘇省、浙江省、四川省、云南省等地的12個(gè)紫芽茶產(chǎn)品，基本都是用一芽二葉制備的烘青綠茶樣品。對(duì)這12個(gè)樣品進(jìn)行感官審評(píng)，主要側(cè)重香氣感官品質(zhì)差異，從中篩選出6個(gè)具有代表性的紫芽茶烘青綠茶樣品作為研究對(duì)象。這6個(gè)樣品包含紫娟烘青綠茶1個(gè)，編號(hào)為ZJ-1;其他5個(gè)紫芽茶烘青樣品編號(hào)為ZY2 ～ ZY6;另外設(shè)置中茶108茶樹鮮葉制備的烘青綠茶樣品作為對(duì)照（CK）。

2. 揮發(fā)性成分的SBSE-GC-MS分析方法

（1）揮發(fā)性成分的富集方法

采用攪拌棒吸附（SBSE）方法，稱取600 mg茶粉與500 mg NaCl同置于頂空瓶中，加入10 mL沸水沖泡，放入PDMS轉(zhuǎn)子平衡1 min后置于磁力攪拌器上吸附30 min（1 200 r/min，80 ℃）[12]。

（2）揮發(fā)性成分的鑒定方法

采用6890-5975 GC-MS聯(lián)用儀，色譜條件：選用HP-5MS色譜柱（30 m×250 μm，0.25 μm），美國Agilent公司;升溫程序：50 ℃ 保持2 min，以4 ℃/min的速率升溫至170 ℃，保持5 min，再以10 ℃/min的速率升至265 ℃，保持5 min，總共運(yùn)行時(shí)長51.5 min。質(zhì)譜條件：電子電離源;電離能量70 eV;離子源溫度230 ℃;質(zhì)譜掃描模式為全掃描，質(zhì)量掃描范圍33～600 u。

（3）揮發(fā)性成分的定性定量方法

將樣品原始數(shù)據(jù)導(dǎo)入色譜軟件，經(jīng)過預(yù)處理后，通過譜庫檢索（nist，mainlib，replib等數(shù)據(jù)庫）匹配化合物信息，并通過比對(duì)化合物保留指數(shù)試驗(yàn)值與參考值驗(yàn)證，以各香氣組分的峰面積占總峰面積之比值表示組分相對(duì)含量（%）。

3. 關(guān)鍵呈香成分的鑒定方法

在相對(duì)定量的基礎(chǔ)上，查閱各香氣化合物在水中的閾值，參考馬士成等[13]的研究方法，按下式計(jì)算各香氣成分的相對(duì)氣味活性值ROAV：

式中：Ci為茶葉中香氣組分i的相對(duì)含量（%）;Ti為組分i在水中的香氣閾值（μg/kg）;Cmax與Tmax分別表示對(duì)樣品總體風(fēng)味貢獻(xiàn)最大的組分的相對(duì)含量（%）和香氣閾值（μg/kg）。ROAV≥1的組分被確定為茶葉中的活性香氣化合物，0.1≤ROAV<1的組分被認(rèn)為對(duì)樣品的總體風(fēng)味具有重要的修飾作用。

二、結(jié)果與分析

1. 紫芽茶樣品中的揮發(fā)性成分分析

對(duì)6個(gè)紫芽茶和1個(gè)綠茶進(jìn)行揮發(fā)性成分分析，其中1個(gè)代表性紫芽茶樣品和綠茶對(duì)照樣揮發(fā)性成分的SBSE/GC-MS總離子流圖分別如圖1和圖2。研究表明，在紫芽茶中鑒定出的揮發(fā)性成分的數(shù)量明顯高于對(duì)照綠茶。在6個(gè)紫芽茶樣品中通過譜庫檢索以及保留指數(shù)對(duì)比分析，共鑒定出了66種揮發(fā)性香氣成分，而在對(duì)照綠茶樣品中共鑒定出54種揮發(fā)性成分（表1）。與該研究結(jié)果類似，姜東華等[11]采用HS-SPME-GC-MS分析發(fā)現(xiàn)，紫娟曬青茶和紫娟烘青茶香氣成分較接近，但比大葉種茶豐富且差異較大;此外，夏麗飛等[10]采用SDE-GC-MS法分析發(fā)現(xiàn)，紫娟茶香氣物質(zhì)較大葉種茶豐富且成分差異較大，紫娟茶中分離出大葉種茶未檢出的化合物有21種。可見，盡管不同研究中采用的香氣萃取富集方式不同，但研究結(jié)果都表明紫芽茶比一般綠茶具有更加豐富的揮發(fā)性成分。

根據(jù)揮發(fā)性成分化學(xué)結(jié)構(gòu)等方面的差異，它們可以分為醇類、酮類、醛類、酯類、內(nèi)酯類、碳?xì)浠衔铩⒎宇愐约半s氧類化合物等。紫芽茶與綠茶對(duì)照中主要香氣成分及其相對(duì)含量如表1，醇類成分是紫芽茶中含量最豐富的成分，6個(gè)樣品中醇類成分的相對(duì)含量都超過30%，其中在ZY-2中相對(duì)含量最高，為50.10%;其次為紫娟綠茶ZJ-1，為42.23%。另外，紫芽茶醇類成分中，含量最豐富的香氣成分為芳樟醇，其次為二氫芳樟醇、芳樟醇氧化物、香葉醇、α-松油醇以及植醇等。芳樟醇是茶葉中重要的香氣成分[14]，具有顯著花香。芳樟醇含量在紫芽茶中占比最高，一般都超過8%，尤其是在ZY-2中相對(duì)含量高達(dá)24%以上。二氫芳樟醇是紫娟曬青茶中的主要香氣成分之一[15]，具有新鮮木香伴有柑橘氣息。3種芳樟醇氧化物的含量在紫芽茶中均明顯高于對(duì)照綠茶，可能與芳樟醇以及芳樟醇的前體糖苷類物質(zhì)含量水平在紫芽茶中較高有關(guān)，也有可能與紫芽茶中芳樟醇系列化合物轉(zhuǎn)化酶的活力水平較高有關(guān)。具有花香、木香、烘烤香的芳樟醇系列化合物在紫芽茶中含量占比相對(duì)較高，可能是紫芽茶中主要香氣特征成分。香葉醇一般表現(xiàn)為甜花香、果甜香，閾值為20 μg/kg，其在紫芽茶中也具有較高的相對(duì)含量（>3%）。α-松油醇具有松樹、丁香花香，閾值為350 μg/kg，其相對(duì)含量水平在紫芽茶中一般可到2%左右。另外，植醇在紫芽茶中也具有較高的相對(duì)含量，它具有清香、草香的呈香特性。與紫芽茶樣品相比，對(duì)照綠茶樣品中含量豐富的香氣成分為芳樟醇、香葉醇、α-松油醇和芳樟醇氧化物等。

6個(gè)紫芽茶中酮類成分的含量介于9.66%～18.40%之間;其中含量豐富的成分為β-紫羅酮、α-紫羅酮以及異佛爾酮等。β-紫羅酮具有甘甜醇厚的花香，并伴有微弱的木香氣息，閾值為0.09 μg/kg，在紫芽茶中平均含量為8.60%;α-紫羅酮具有紫羅蘭花香，閾值為0.4 μg/kg，在紫芽茶中平均含量為1.48%，其中在ZY-5中含量占比最高（2.21%）。與紫芽茶樣品相比，對(duì)照綠茶樣品中酮類含量豐富的香氣成分為β-紫羅酮，高達(dá)17.69%。

紫芽茶中醛類成分的平均含量為13.06%，其中（E， E）-2， 4-庚二烯醛和正己醛是含量最豐富的成分，它們的平均含量分別為4.68%和4.09%。（E， E）-2， 4-庚二烯醛具有瓜果的清香氣息，閾值為56 μg/kg，在紫芽茶樣品ZY-6（8.81%）及紫娟綠茶（7.83%）中含量較高。與紫芽茶樣品相比，對(duì)照綠茶樣品中醛類含量一般都偏低，含量較高的香氣成分有（E， E）-2， 4-庚二烯醛（4.02%）和β-環(huán)檸檬醛（1.24%）等。醛類化合物中正己醛、正庚醛、正辛醛、正癸醛、苯乙醛和反式-2，4-癸二烯醛含量高于對(duì)照綠茶;這些具有青草香型特征的醛類化合物雖然含量占比不高，但可能也為紫芽茶貢獻(xiàn)了主要的木質(zhì)青草氣息。

6個(gè)紫芽茶中也含有豐富的酯類成分，其相對(duì)含量介于12.26%～28.18%之間;其中鄰甲氨基苯甲酸甲酯和水楊酸甲酯等成分的含量較高。鄰甲氨基苯甲酸甲酯具有花粉香、果甜香，在紫芽茶ZY-3中含量最高（16.14%）;水楊酸甲酯一般具有冬青油、薄荷香氣，閾值為40 μg/kg，在紫芽茶ZY-4中含量較高（8.50%）。與紫芽茶樣品相比，對(duì)照綠茶樣品中酯類含量略高于紫芽茶的平均水平，其中鄰甲氨基苯甲酸甲酯（12.17%）和鄰苯二甲酸二乙酯（3.74%）的含量最高。此外，二氫獼猴桃內(nèi)酯是在紫芽茶樣品中檢測到的唯一的內(nèi)酯類化合物，其一般具有香豆素并伴有麝香氣息，在紫芽茶中的平均含量為5.03%，低于對(duì)照綠茶樣品中的含量（7.70%）。

6個(gè)紫芽茶中碳?xì)浠衔锏钠骄繛?.80%，略高于對(duì)照綠茶樣品（5.34%）。其中甲苯在紫芽茶和對(duì)照綠茶中的含量差異較大，分別為1.58%和0.79%。與對(duì)照綠茶相比，紫芽茶中的酚類揮發(fā)性成分的含量較低（3.74%）。酚類揮發(fā)性成分中，盡管對(duì)乙酰氨基苯酚在紫芽茶中檢出含量較高（3.12%），但該化合物不具有氣味屬性，對(duì)茶葉香氣一般不具有貢獻(xiàn)作用。另外，一些雜氧化合物成分，例如2-戊基呋喃在紫芽茶中都能檢測到，平均含量為0.15%，而在對(duì)照綠茶中未檢測到。

總體而言，紫芽茶的揮發(fā)性成分以芳樟醇、香葉醇、α-松油醇、α-紫羅酮、β-紫羅酮、（E， E）-2， 4-庚二烯醛、水楊酸甲酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯和對(duì)乙酰氨基苯酚等化合物為主。雖然6個(gè)紫芽茶樣品中的揮發(fā)性化合物含量組成存在一定差異，可能與其品種及烘青工藝不同有關(guān)，但整體而言紫芽茶與對(duì)照綠茶的揮發(fā)性成分差異更為明顯。比較紫芽茶與對(duì)照綠茶的揮發(fā)性成分可以發(fā)現(xiàn)（圖3），紫芽茶中醇類、醛類和雜氧類化合物含量水平要高于對(duì)照綠茶，而酮類、內(nèi)酯類、酚類化合物含量水平低于對(duì)照綠茶，其他類型的揮發(fā)性成分的含量水平差異不明顯。另外，有研究指出[15]，紫娟烘青茶香氣成分的組成特點(diǎn)是以萜烯醇、脂肪醇和碳?xì)浠衔锖枯^高，芳香醇和酮類含量次之，酸類含量最低。

2. 基于ROAV值的紫芽茶樣品中關(guān)鍵香氣成分分析

在食品中已累計(jì)鑒定出上萬種揮發(fā)性化合物，但是這其中僅有一小部分化合物對(duì)食品風(fēng)味具有顯著貢獻(xiàn)作用，即關(guān)鍵香氣化合物。目前，可以通過化合物相對(duì)含量和閾值來計(jì)算相對(duì)氣味活性值（ROAV）從而判斷化合物對(duì)食品風(fēng)味的貢獻(xiàn)程度[16]，達(dá)到初步判斷關(guān)鍵香氣化合物的目的。

通過計(jì)算紫芽茶中主要揮發(fā)性化合物的ROAV值（表2），發(fā)現(xiàn)了6種對(duì)紫芽茶香氣貢獻(xiàn)顯著（ROAV≥1）的化合物，分別為β-大馬士酮（99.45）、β-紫羅酮（56.89）、反式-2，4-癸二烯醛（5.01）、2-己烯醛（3.22）、α-紫羅酮（2.14）和芳樟醇（1.30），推斷這6種化合物對(duì)紫芽茶的香氣品質(zhì)具有顯著貢獻(xiàn)作用。具有蘋果味、甜香氣息的β-大馬士酮雖然在紫芽茶中相對(duì)含量不高（0.40%），但因其氣味閾值極低（0.002 μg/kg），較低濃度就能被人感知到氣味，因此計(jì)算得到的ROAV值最高，對(duì)紫芽茶香氣貢獻(xiàn)最大;其次是具有甘甜醇厚花香氣息的β-紫羅酮，同時(shí)具備高相對(duì)含量（8.60%）和低閾值（0.09 μg/kg）的特點(diǎn)，對(duì)紫芽茶香氣品質(zhì)貢獻(xiàn)較為顯著;具有黃瓜、甜瓜香的反式-2，4-癸二烯醛和具有青草香的2-己烯醛都屬于清香型不飽和醛類化合物，可能對(duì)紫芽茶的清香起主要貢獻(xiàn)作用;此外，具有紫羅蘭花香的α-紫羅酮和具有鈴蘭花香的芳樟醇可能主要對(duì)紫芽茶貢獻(xiàn)花香。

除了以上6種化合物之外，研究還發(fā)現(xiàn)有9個(gè)化合物可能對(duì)紫芽茶的香氣品質(zhì)具有重要修飾作用（0.1≤ROAV<1），即1-辛烯-3-醇（0.91）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（0.79）、正己醛（0.56）、正癸醛（0.36）、β-環(huán)高檸檬醛（0.26）、反式-2-壬醛（0.24）、正庚醛（0.19）、β-環(huán)檸檬醛（0.12）和正辛醛（0.11）。這些不同類型的化合物的香氣特征差異較大，例如1-辛烯-3-醇具有蘑菇味，二氫獼猴桃內(nèi)酯則具有香豆素、麝香氣息，β-環(huán)檸檬醛具有煙草、酸味，而β-環(huán)高檸檬醛則表現(xiàn)出樟腦、涼木香，其余的醛類物質(zhì)如正己醛、反式-2-壬醛、正庚醛均表現(xiàn)出類似的青草香，而正癸醛和正辛醛則表現(xiàn)出柑橘、橙花香等香氣特征。這些化合物可能會(huì)與其他香氣成分產(chǎn)生協(xié)同或拮抗作用，從而對(duì)紫芽茶整體香氣品質(zhì)起到修飾、協(xié)調(diào)的作用。

三、結(jié)論

本研究采用SBSE-GC-MS技術(shù)分析了6個(gè)代表性紫芽茶樣品和1個(gè)綠茶對(duì)照樣品的揮發(fā)性成分組成及含量差異情況等。研究表明，紫芽茶中具有豐富的揮發(fā)性成分，化合物種類和數(shù)目高于對(duì)照綠茶。紫芽茶中醇類、醛類和雜氧類化合物含量水平要高于對(duì)照綠茶，而酮類、內(nèi)酯類、酚類化合物含量水平低于對(duì)照綠茶;芳樟醇、香葉醇、α-松油醇、α-紫羅酮、β-紫羅酮、（E， E）-2， 4-庚二烯醛、水楊酸甲酯、鄰甲氨基苯甲酸甲酯、二氫獼猴桃內(nèi)酯和對(duì)乙酰氨基苯酚等化合物是紫芽茶中含量最豐富的香氣成分。ROAV值分析表明，β-大馬士酮、β-紫羅酮、反式-2，4-癸二烯醛、2-己烯醛、α-紫羅酮和芳樟醇等香氣成分可能是紫芽茶中一些關(guān)鍵的致香成分，另外，1-辛烯-3-醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、正己醛、正癸醛、β-環(huán)高檸檬醛、反式-2-壬醛、正庚醛、β-環(huán)檸檬醛和正辛醛等9種成分可能對(duì)紫芽茶的整體香氣具有重要的修飾作用。

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