基于ATD-GC-MS技術(shù)的不同品種白牡丹茶香氣成分分析

邵淑賢，王淑燕，王 麗，趙 峰，陳瀟敏，吳秀秀，葉乃興,

（1.福建農(nóng)林大學(xué)園藝學(xué)院, 福建福州 350002；2.武夷學(xué)院茶與食品學(xué)院, 福建南平 354300；3.福建中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院, 福建福州 350122；4.福建水木年生態(tài)茶業(yè)有限公司, 福建南平 353600）

白茶制法獨(dú)特，不炒不揉，主產(chǎn)于福建福鼎、政和、建陽和松溪等地，根據(jù)加工原料的嫩度等級(jí)，白茶可分為白毫銀針、白牡丹、貢眉和壽眉4個(gè)品類，其中，白牡丹茶產(chǎn)量最大[1]。茶樹的品種、生長條件和加工方式不同，茶葉的品質(zhì)也會(huì)有所差異。香氣是評(píng)價(jià)茶葉品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，也是決定茶葉香型的主要依據(jù)，茶葉香氣的感官特征與香氣成分密切相關(guān)[2-3]，傅海峰等[4]使用GC-MS對(duì)6種不同香型白茶香氣成分進(jìn)行分析，結(jié)果表明不同香型白茶的特征香氣成分存在差異。雖然茶葉中的香氣含量僅占總干重的0.01%，但其種類極其豐富且閾值低，對(duì)茶葉品質(zhì)影響很大[5]。

郭雯飛等[6]采用同時(shí)蒸餾萃取法比較了白牡丹與白毫銀針2個(gè)品類白茶的香氣成分，共鑒定出己醇、苯甲醇、香葉醇、芳樟醇及其氧化物等31種香氣成分。劉琳燕等[7]對(duì)不同年代白茶的香氣成分進(jìn)行GC-MS分析，發(fā)現(xiàn)使白茶感官上具有清鮮毫香特征的物質(zhì)基礎(chǔ)包括芳樟醇及其氧化產(chǎn)物、香葉醇、水楊酸甲酯、苯甲醛和苯乙醇。陳志達(dá)等[8]采用頂空固相微萃取和GC-MS技術(shù)對(duì)不同等級(jí)白茶樣品進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果共檢出50種主要香氣成分，該研究通過香氣成分可以識(shí)別不同等級(jí)白茶。晏祥文等[9]采用全自動(dòng)頂空固相微萃取和氣相色譜-質(zhì)譜對(duì)云南月光白茶和福建白毫銀針白茶香氣成分的對(duì)比研究，結(jié)果認(rèn)為這2地白茶相同的加工工藝、不同的茶樹品種和產(chǎn)地因素，使得它們?cè)谙銡獬煞稚暇哂邢嗨坪筒煌?。目前關(guān)于白茶香氣成分的研究主要集中于不同等級(jí)和不同年份之間的香氣成分比較，然而，關(guān)于多個(gè)白茶品種香氣成分比較的研究報(bào)道較少。

茶葉香氣富集方法包括同時(shí)蒸餾萃取法（SED）、固相微萃取法（SPME）、頂空法（HS）、加速溶劑萃取法（ASE）等。自動(dòng)熱解吸法作為一種新型的氣相色譜的無溶劑萃取技術(shù)，具有操作簡單、富集率高、重現(xiàn)性好和不使用有機(jī)溶劑等優(yōu)點(diǎn)，也可以更加準(zhǔn)確、真實(shí)地反映香氣成分的組成狀況[10]。

本研究采用ATD-GC-MS技術(shù)分析了5個(gè)福建省適制白茶的主栽品種（福鼎大毫茶、福云6號(hào)、政和大白茶、九龍大白茶和福云595），以探究不同茶樹品種對(duì)白牡丹茶香氣成分組成特點(diǎn)及其相對(duì)含量水平等的影響。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

政和大白茶（B1）、九龍大白茶（B2）、福鼎大毫茶（B3）、福云6號(hào)（B4）、福云595（B5）均為2020年白牡丹春茶 由福建水木年生態(tài)茶業(yè)有限公司提供，茶樣于-20 ℃下保存；癸酸乙酯 純度99%，上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

QC-1S大氣采樣儀 北京市科安勞保新技術(shù)有限公司；自動(dòng)熱脫附-解吸儀配有吸附管 成都科林分析技術(shù)有限公司；GCMS-TQ8040 日本島津公司；HH-1型數(shù)顯恒溫水浴鍋 常州智博瑞儀器制造有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 參照WANG等[10]的方法，將濃度為100 ppm的癸酸乙酯作為內(nèi)標(biāo)。取3.0 g干茶樣品和15 μL癸酸乙酯到頂空瓶中并密封,隨后將密封的頂空瓶放置于55 ℃的水浴鍋中平衡20 min，在大氣采樣儀和頂空瓶之間用聚四氟乙烯管鏈接，并以200 mL/min的流速采集香氣成分30 min。采集結(jié)束后，用聚四氟乙烯蓋封住吸附管兩端，隨后上機(jī)測(cè)試。

1.2.2 測(cè)定方法 參照王淑燕等[11]的ATD-GCMS方法對(duì)不同品種白茶進(jìn)行香氣測(cè)定。

1.2.2.1 自動(dòng)熱脫附-解吸儀條件 閥溫度200 ℃；傳輸溫度200 ℃；一級(jí)解吸溫度250 ℃；一級(jí)解吸時(shí)間5 min；冷阱吸附溫度25 ℃；冷阱加熱時(shí)間3 min；二級(jí)解吸溫度300 ℃；進(jìn)樣時(shí)間60 s；循環(huán)時(shí)間50 min。

1.2.2.2 GC-MS分析條件 a. 色譜條件：色譜柱：Rtx-5MS毛細(xì)柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為3 mL/min的氦氣，壓力49.5 kPa；分流比5:1；柱箱溫度40 ℃，進(jìn)樣口溫度240 ℃，柱流量1 mL/min；升溫程序：起始溫度40 ℃，保持3 min；以5 ℃/min升至120 ℃，保持5 min；以30 ℃/min升至240 ℃，保持8 min。

b. 質(zhì)譜條件：質(zhì)譜的電離模式為電子轟擊離子源；接口溫度280 ℃；檢測(cè)器電壓0.8 kV；離子源溫度230 ℃；質(zhì)量掃描范圍28～500 m/z。

1.2.3 定性與定量分析

1.2.3.1 定性分析 在ATD-GC-MS條件下，測(cè)得白茶香氣成分GC-MS總離子流色譜圖。物質(zhì)的定性則將質(zhì)譜圖NIST 11.L與質(zhì)譜庫Wiley 7相匹配，以匹配度大于90%為鑒定依據(jù),并參照每種香氣成分的CAS編號(hào)，再根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行定性。

1.2.3.2 定量分析 物質(zhì)的定量通過與內(nèi)標(biāo)物的峰面積比較，得到香氣成分的相對(duì)含量，單位為10 μg/kg，即：香氣成分相對(duì)含量=（香氣成分物質(zhì)峰面積×內(nèi)標(biāo)物相對(duì)含量）與內(nèi)標(biāo)物峰面積之比。

1.2.4 熱圖分析 根據(jù)白牡丹茶香氣成分的定性定量結(jié)果繪制熱圖。

1.2.5 OAV值分析 參照ZHU等[12]的方法計(jì)算香氣活性值（OAV），即：香氣成分的含量與香氣成分闕值之比。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 24.0軟件進(jìn)行單因素分析；使用TBtools軟件[13]繪制熱圖；使用SIMCA 14.1軟件進(jìn)行主成分分析（PCA）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種白牡丹茶香氣成分的定性定量分析

在萎凋過程中，茶鮮葉中的醇和醛類物質(zhì)逐步增加[14]，這可能是白牡丹茶具有豐富的醇類和醛類的原因。陳志達(dá)等[8]對(duì)不同等級(jí)白茶香氣成分的研究表明白牡丹茶具有相對(duì)含量較為豐富的醇類物質(zhì)；王圣開[15]采用氣相色譜-質(zhì)譜法測(cè)定白茶揮發(fā)成分的結(jié)果表明白茶主要香氣成分是烴類和醇類；劉琳燕等[7]研究也表明白牡丹茶中含有較高含量的碳?xì)浠衔铮@與本研究結(jié)果一致。如表1所示，在本研究參試的5個(gè)品種白牡丹茶中共檢測(cè)出的50種香氣成分，包括10個(gè)醛類、14個(gè)醇類、23個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類。本研究中，政和大白茶、九龍大白茶、福鼎大毫茶、福云6號(hào)和福云595中的醛類占各個(gè)品種總香氣成分的5.13%～17.09%，醇類占各個(gè)品種總香氣成分的16.03%～38.37%，碳?xì)漕惢衔镎几鱾€(gè)品種總香氣成分的38.74%～66.61%，酮類占各個(gè)品種總香氣成分的8.02%～13.98%。在本實(shí)驗(yàn)茶樣中檢測(cè)出的碳?xì)漕惢衔锖枯^高，但是其中含量較高的烷烴類化合物對(duì)香氣貢獻(xiàn)不大。因此，醛類、醇類和酮類化合物對(duì)5個(gè)品種白牡丹茶的貢獻(xiàn)較大，是白茶清鮮毫香的物質(zhì)基礎(chǔ)。王麗麗等[16]的研究表明福鼎大毫茶以醇類和醛類為主，福云6號(hào)以醇類和酮類居多，但本研究中的福云6號(hào)卻以醛類和碳?xì)浠衔锞佣啵挥嵘倬甑萚17]研究認(rèn)為白牡丹茶中的香葉醛、橙花醛與碳?xì)浠衔锖枯^高，但本研究中并未檢測(cè)出香葉醛和橙花醛，這可能是由于香氣萃取方法、原料等的差別所致。

表1 不同品種白牡丹茶的香氣成分Table 1 The aroma components of different varieties of white peony tea

續(xù)表 1

5個(gè)品種白牡丹茶的共有香氣成分共28種，這些共有的香氣成分占不同品種白牡丹茶的53.20%～86.05%，這28種香氣成分相互結(jié)合形成了白牡丹茶的基本香氣。5個(gè)品種白牡丹茶共有且香氣成分含量較多的有正己醛、苯甲醛、1-戊烯-3-醇、2-乙基己醇、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、檜烯、γ-松油烯和異佛爾酮。張應(yīng)根等[18]研究認(rèn)為反-2-己烯醛、苯甲醛、芳樟醇及其氧化產(chǎn)物、1-戊烯-3-醇、苯乙醇、苯甲醇和苯乙醛等是決定白茶香氣品質(zhì)的特征成分。

本研究的5個(gè)白牡丹茶的香氣成分組成差異不大，卻有48個(gè)香氣成分含量差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。政和大白茶和福云6號(hào)僅34種共有香氣成分，44個(gè)香氣成分含量差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；共有香氣成分?jǐn)?shù)量最多的兩個(gè)品種為九龍大白茶和福云595，達(dá)到42種，其中有39個(gè)香氣成分含量差異達(dá)到顯著水平（P＜0.05）。不同品種白牡丹茶香氣特征，與香氣組分及其含量上的差異具有密切聯(lián)系。

2.2 不同品種白牡丹茶香氣成分的熱圖分析

通過圖1可直觀看出，白牡丹茶的香氣成分含量在不同品種間存在著明顯差異。

圖1 不同品種白牡丹茶香氣成分含量的熱度圖Fig.1 Heat map of the contents of aroma components in different varieties of white peony tea

政和大白茶（B1）中檢測(cè)出40種香氣成分，包括10個(gè)醛類、13個(gè)醇類、14個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類。苯甲醛、庚醛、2-乙基己醇、香葉醇、2,6-二甲基環(huán)己醇、檜烯、蒎烯、正二十烷、2,2,3,4-四甲基戊烷和異佛爾酮等的含量顯著高于其他品種（P＜0.05）。

九龍大白茶（B2）中檢測(cè)出47種香氣成分，包括10個(gè)醛類、13個(gè)醇類、21個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類。該品種的香氣成分總含量較高，且碳?xì)浠衔镎嫉搅丝傁銡夂康?6.61%。碳?xì)浠衔锇ㄍ闊N類化合物和烯烴類化合物。烷烴類化合物在感官上無特殊香氣，它們可能對(duì)茶葉香氣特征的影響性較低，或者與其他香氣成分相互作用后才能間接參與香氣的形成[19]。所以，碳?xì)浠衔镏械牟伙柡拖N對(duì)茶葉香氣的貢獻(xiàn)更大。與其他品種相比，有4個(gè)醇類化合物和3個(gè)烯烴類化合物在九龍大白茶中的含量較高。

福鼎大毫茶（B3）中鑒定出40種香氣成分，包括8個(gè)醛類、13個(gè)醇類、16個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類。福鼎大毫茶中含有較為豐富的醇類化合物，占總香氣成分的38.37%，有研究認(rèn)為醇類化合物對(duì)白茶毫香顯露有較大貢獻(xiàn)[20]。福鼎大毫茶總香氣成分含量（5.63 mg/kg）和大部分香氣組分低于其他品種的白牡丹茶。然而，1-戊烯-3-醇的含量（0.72 mg/kg）卻顯著高于其他品種（P＜0.05），認(rèn)為其是福鼎大毫茶的特征性成分。

福云6號(hào)（B4）中檢測(cè)出44種香氣成分，其中包括10個(gè)醛類、11個(gè)醇類、20個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類。福云6號(hào)含有較豐富的醛類化合物（2.15 mg/kg），占總香氣成分的17.09%，有研究發(fā)現(xiàn)醛類可能來源于氨基酸和脂肪酸的熱氧化降解[19]。與其他品種相比發(fā)現(xiàn)癸醛、β-環(huán)檸檬醛、異戊醛、壬醛、戊醛、反-2-己烯醛、正辛醛、正己醛、正己醇、1-戊醇和烷烴類化合物的含量較高。其中，正己醛被認(rèn)為是含量最高的白茶香氣成分之一[17]，這與本研究結(jié)果一致。

福云595（B5）中檢測(cè)出45種香氣成分，其中包括8個(gè)醛類、13個(gè)醇類、21個(gè)碳?xì)浠衔锖?個(gè)酮類，芳樟醇及其氧化產(chǎn)物、2-丁基辛醇、檸檬烯、A-柏木萜烯、α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮的含量顯著高于其他品種（P＜0.05）。

2.3 不同品種白牡丹茶香氣成分的OAV值分析

劉菲等[21]的研究發(fā)現(xiàn)不同茶樹品種所制的白茶因在香氣成分上具有差異而具有各自的“品種香”。茶葉眾多的香氣成分中，僅有一部分起主導(dǎo)作用，它們之間相互作用構(gòu)成了茶的香氣特征。因此，依據(jù)香氣成分含量的高低不能夠說明茶葉的特征香氣。前人研究通過計(jì)算OAV值來評(píng)價(jià)單個(gè)香氣組分對(duì)茶葉整體香氣的貢獻(xiàn)度，OAV值＞1時(shí)認(rèn)為該香氣組分對(duì)茶葉香氣具有一定影響性，OAV值＞10時(shí)認(rèn)為該香氣組分對(duì)茶葉整體香氣貢獻(xiàn)極大[22]。如表2所示，本研究篩選出19個(gè)OAV值＞1的香氣成分，且不同品種白牡丹茶香氣成分的OAV值間存在顯著差異(P＜0.05)。

表2 不同品種白牡丹茶香氣成分的OAV值Table 2 OAV values of aroma components in different varieties of white peony tea

政和大白茶白牡丹茶（B1）中OAV值＞1的香氣成分有17種，它們構(gòu)成了政和大白茶的基本香氣特征。OAV值＞50的正己醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-戊醇、苯甲醇、芳樟醇和4-萜烯醇在感官上多具花果香，可能對(duì)政和大白茶的香氣特征有較大貢獻(xiàn)。與其他品種相比，具有清香特征的庚醛和苯甲醛，其OAV值較高，可能使政和大白茶的清香特征更加突出。有研究認(rèn)為苯甲醛是白茶“清醇”特征的香氣成分之一[6]，其含量隨著茶葉等級(jí)的下降而減少[8]。

九龍大白茶白牡丹茶（B2）中OAV值＞1的香氣成分有17種，被認(rèn)為構(gòu)成了九龍大白茶的基本香型。其中，壬醛（玫瑰花香）、1-戊醇（果香）、芳樟醇（鈴蘭花香）和苯甲醇（果香、清香）的OAV值＞90，具有柑橘香的癸醛OAV值＞400，認(rèn)為它們可能對(duì)賦予九龍大白茶香氣特征有較大貢獻(xiàn)。九龍大白茶和政和大白茶中OAV＞1的香氣成分種類一致，芳樟醇和正己醛在這兩個(gè)品種之間的OAV值差異最為顯著，芳樟醇和正己醛可能是區(qū)分這兩個(gè)品種的主要香氣成分。

福鼎大毫茶白牡丹茶（B3）中大部分香氣成分的OAV值，與其他品種相比較低。具有花果香氣特征的癸醛、壬醛、1-戊醇和芳樟醇的OAV值在福鼎大毫茶中較為突出。值得注意的是，賦予花果香氣息的β-環(huán)檸檬醛的OAV值僅在該品種中無法計(jì)算，且具有紫羅蘭花香的α-紫羅蘭酮OAV值也僅在該品種中小于1，這兩種香氣成分對(duì)有效區(qū)分福鼎大毫茶和其他品種的香氣特征可能有著積極作用。

對(duì)福云6號(hào)白牡丹茶香氣形成有一定影響的香氣成分有16種（OAV＞1），戊醛、正己醛、辛醛、壬醛、癸醛、1-戊醛和正己醇的OAV值顯著高于其他品種（P＜0.05）。其中癸醛香氣強(qiáng)度較高（OAV＞500），主要產(chǎn)生于美拉德反應(yīng)，被認(rèn)為可能對(duì)鐵觀音清香味貢獻(xiàn)較大[20]。值得注意的是具有果香香氣特征的戊醛、正己醛、辛醛、癸醛、1-戊醛和正己醇在福云6號(hào)中的OAV值較高，且顯著高于其他品種(P＜0.05)，這些香氣成分可能構(gòu)成福云6號(hào)的特征香氣組分。具有胡椒氣息的4-萜烯醇在其他品種的OAV值均＞50，卻在福云6號(hào)中無法計(jì)算。4-萜烯醇可作為區(qū)分福云6號(hào)和其他品種的香氣成分。

福云595白牡丹茶（B5）中芳樟醇、檸檬烯、α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮的OAV值顯著高于其他品種（P＜0.05），它們多具花香氣息。其中，芳樟醇被認(rèn)為是紅茶、綠茶和普洱茶主要?dú)馕段镔|(zhì)之一，是茶葉中花果香的主要來源[23]。在該品種中芳樟醇的OAV值＞200，且顯著高于其他品種（P＜0.05），對(duì)于有效區(qū)分福云595與其他品種的香氣特征可能具有較大貢獻(xiàn)。

2.4 不同品種白牡丹茶香氣的主成分分析

主成分分析是一種可直觀反映樣本成分構(gòu)成近似度的統(tǒng)計(jì)方法，樣本間的相似度越高則距離越近。如圖2所示，5個(gè)不同品種白牡丹茶的香氣成分在得分散點(diǎn)圖上實(shí)現(xiàn)了品種的區(qū)分，九龍大白茶（B2）、福鼎大毫茶（B3）和福云595（B5）均分布在縱軸的正半軸上，政和大白茶（B1）和福云6號(hào)（B4）均勻分布縱軸的負(fù)半軸上。主成分分析結(jié)果表明本次檢測(cè)出的香氣成分用于不同品種白牡丹茶的香氣特征的分析具有可行性。

圖2 不同品種白牡丹茶香氣成分的主成分得分圖Fig.2 PCA score plot for aroma constituent of different varieties of white peony tea

3 結(jié)論

本研究采用ATD-GC-MS技術(shù)從政和大白茶、九龍大白茶、福鼎大毫茶、福云6號(hào)和福云595制成的白牡丹茶中共鑒定出50種香氣成分。這5個(gè)白牡丹品種茶中貢獻(xiàn)度高的香氣成分都以正己醛、壬醛、癸醛、苯甲醇、芳樟醇、1-戊醇和β-紫羅蘭酮為主，但在香氣成分含量上仍存在較大差異，通過對(duì)鑒定出的香氣成分進(jìn)行定性定量分析，發(fā)現(xiàn)不同品種白牡丹茶在香氣成分含量和香氣闕值方面存在顯著差異，導(dǎo)致其呈現(xiàn)出不同的香氣特征。后續(xù)研究可結(jié)合高靈敏度的電子鼻等設(shè)備對(duì)不同品種白牡丹茶的香氣成分特點(diǎn)進(jìn)行分析，為進(jìn)一步探究白牡丹茶品種香型的劃分提供參考依據(jù)。