花香型紅碎茶加工過程中香氣成分的動(dòng)態(tài)變化

馮紅鈺，羅蓮鳳，劉漢焱，吳玲玲

（廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，廣西崇左 532415）

紅碎茶是世界茶葉貿(mào)易的主體，其品質(zhì)香氣高銳持久，滋味濃強(qiáng)鮮爽，由于其較強(qiáng)的抗氧化活性，對(duì)人體有益[1]，深受世界各地消費(fèi)者的喜愛。金萱是我國臺(tái)灣省茶葉改良雜交育成的烏龍茶品種[2]，其特性優(yōu)良，抗性強(qiáng)，產(chǎn)量高，有獨(dú)特的花果香和韻味，因品種適制性廣，金萱可被制作成綠茶[3]、烏龍茶[4]及紅茶[5]。2020 年，課題組采用LTP 機(jī)與三聯(lián)CTC 機(jī)相配套紅碎茶新生產(chǎn)線加工研制桂香紅碎茶，并總結(jié)出桂香紅碎茶的加工工藝及技術(shù)參數(shù)[6]。

除外形、湯色、滋味外，香氣也是評(píng)估茶葉風(fēng)味和品質(zhì)的一個(gè)重要因子[7]，其實(shí)質(zhì)是不同種類及比例的揮發(fā)性成分共同作用的結(jié)果[8-9]。這些揮發(fā)性成分在茶葉中的絕對(duì)含量很少，一般不到0.03%[7]。當(dāng)前，隨著酶學(xué)[10]、分子化學(xué)[11]及分子生物學(xué)[12]等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展與分析檢測技術(shù)的提升，香氣成分及其影響因素的研究取得了較大的進(jìn)展[13]。研究表明，茶葉中香氣物質(zhì)的生成受茶樹品種、栽培管理、鮮葉采摘時(shí)間以及加工工藝等因素的影響[14]。茶鮮葉中香氣物質(zhì)種類較少，有80 余種，紅茶則有400多種。在茶葉加工過程中，由于一系列化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，其香氣組成及含量往往也不同[15]，加工過程是茶葉香氣物質(zhì)形成的關(guān)鍵因子[16]。2015 年，賴幸菲等[4]采用GC-MS 法對(duì)不同季節(jié)金萱鮮葉加工而成的綠茶、紅茶和烏龍茶的香氣成分進(jìn)行分析。結(jié)果表明，綠茶春茶和夏茶的香氣組成以醇類物質(zhì)的相對(duì)含量較高，秋茶是吡咯類及其衍生物的相對(duì)含量較高。2018 年，陽景陽等[17]以金萱品種的鮮葉為原料，制成紅碎茶，利用頂空固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用（SPME-GC-MS）技術(shù)檢測了紅碎茶揮發(fā)性成分，結(jié)果表明，苯甲醇、苯甲醛、芳樟醇、香葉醇等為金萱紅碎茶主要香氣物質(zhì)。目前，關(guān)于紅碎茶加工過程中香氣成分的動(dòng)態(tài)變化研究鮮見報(bào)道。

本研究采用金萱一芽一葉鮮葉為原料，按照紅碎茶揉捻機(jī)+轉(zhuǎn)子揉切機(jī)的工藝，采用固相微萃取—?dú)赓|(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析鮮葉、萎凋、揉捻、揉切、發(fā)酵等主要加工工序中制得的茶樣的香氣成分，探究金萱紅碎茶加工過程中香氣成分的變化規(guī)律，以期為花香型紅碎茶產(chǎn)品加工技術(shù)的提升及其香氣品質(zhì)調(diào)控提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

鮮葉原料均采自廣西南亞熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所無公害茶葉種植基地，品種為金萱，原料為鮮葉一芽一葉，采摘時(shí)間為2021 年8 月9 日。

1.2 主要儀器與設(shè)備

6CWD-6 型茶葉萎凋槽（南寧市創(chuàng)宇茶葉機(jī)械有限公司）、20 型轉(zhuǎn)子揉切機(jī)（海南南海機(jī)械廠）、6CTH 型烘干機(jī)（浙江上洋機(jī)械有限公司）、DW-86L388J 超低溫冰箱（青島海爾特種電器有限公司）、數(shù)顯恒溫水浴鍋（常州朗越儀器制造有限公司）、舜宇恒平FA-1004 電子天平（上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司）、BR4I 離心機(jī)（Thermo 公司）、100 μL PDMS 萃取纖維頭（美國SUPELCO公司）、6890N-5975B 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent 公司）。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品制備

茶樣加工工藝流程:參照陳亮等[18]的制作方法。鮮葉（金萱一芽一葉）→萎凋（萎凋槽內(nèi)攤?cè)~厚度2～3 cm，萎凋時(shí)間8～10 h，萎凋葉含水量70%～72%）→揉捻（30～50 min）→揉切（20 型轉(zhuǎn)子揉切機(jī)）→發(fā)酵（處理：1 h、3 h、5 h）→解塊→干燥（毛火為90～100℃，含水量18%～20%；足火為70～80℃，含水量4%～6%）。

取樣：于鮮葉、萎凋、揉捻、揉切、發(fā)酵（1 h、2 h、3 h）等工序結(jié)束后取樣，并將樣品迅速用液氮固定、置于-80℃儲(chǔ)存，待進(jìn)一步分析。

1.3.2 揮發(fā)性成分的測定

前處理：稱取2.0000 g 樣品置于頂空瓶中，加3 mL 飽和NaCl 溶液密封，于80℃下平衡30 min，用固相微萃取針萃取30 min，待萃取結(jié)束后，萃取針在進(jìn)樣口解吸5 min。

氣相條件：氦氣（純度＞99.99%）為載氣，流速為1.0 mL/min，進(jìn)樣模式為無分流進(jìn)樣，進(jìn)樣口溫度為240℃，解析時(shí)間為5.0 min。程序升溫條件：起始溫度45 ℃，保持4 min，以6℃/min 的速率升至130℃，再以10℃/min 的速率升至240 ℃，保持8 min。

質(zhì)譜條件：掃描方式為Full Scan；離子源為EI源，離子源溫度為230℃；四級(jí)桿溫度為180℃，電離電壓70 eV，氣相色譜—質(zhì)譜傳輸線溫度為280℃。

揮發(fā)性成分分析：掃描圖譜與NIST08.L 質(zhì)譜庫對(duì)照進(jìn)行定性鑒定，采用峰面積歸一法算出各揮發(fā)性風(fēng)味成分的相對(duì)含量（單組份香氣成分的峰面積占總峰面積）進(jìn)行定量，試驗(yàn)結(jié)果用百分?jǐn)?shù)（%）表示。

1.3.3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 進(jìn)行數(shù)據(jù)歸類、分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 加工過程中金萱紅碎茶香氣成分及含量變化

采用頂空固相微萃取/ 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法對(duì)各加工工序結(jié)束后的制品揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行檢測，根據(jù)總離子流圖檢索定性，采用峰面積歸一化法計(jì)算各成分的相對(duì)百分含量。本試驗(yàn)共檢測到156 種香氣成分，主要包括42 種醇類、8 種醛類、16 種酮類、16 種酯類、10 種酸類、22 種碳?xì)漕惣?2 種含氮類。其中，鮮葉、萎凋葉、揉切葉、發(fā)酵葉（1 h）、發(fā)酵葉（3 h）及發(fā)酵葉（5 h）分別檢測出45、46、45、38、45、45、47 種香氣成分。如圖1 所示，整個(gè)加工過程中香氣成分以醇類為主，揉捻葉樣品中醇類物質(zhì)所占比例最高，達(dá)到74.82%，鮮葉樣品中醇類物質(zhì)所占比例最低，為27.93%。醛類物質(zhì)含量從鮮葉開始至整個(gè)加工過程中有逐漸上升的趨勢(shì)。酮類物質(zhì)從鮮葉到揉捻期間含量較低，揉切后含量開始上升，發(fā)酵1 h 達(dá)到最高，隨著發(fā)酵時(shí)間增加，含量降低。酸類物質(zhì)含量普遍偏低，揉捻葉樣品中含量最高（5.44%）。鮮葉狀態(tài)到萎凋期間，酯類含量升高，達(dá)到12.30%。碳?xì)漕愇镔|(zhì)在鮮葉樣品中含量最高，為21.94%；隨后含量均呈波動(dòng)性下降。含氮類物質(zhì)在鮮葉樣品中含量最高，為33.34%，其次為31.13%（發(fā)酵5 h）。

圖1 紅碎茶加工過程中香氣種類及含量變化

2.2 金萱紅碎茶加工過程中主要香氣成分及相對(duì)含量變化分析

茶葉加工過程中，香氣成分及含量有所差異。本研究通過GC-MS 技術(shù)分離鑒定到主要香氣成分有67 種，鮮葉經(jīng)一系列工藝加工后，香氣成分及相對(duì)含量均發(fā)生了變化，詳見表1。從鮮葉、萎凋、揉捻、揉切、發(fā)酵（1 h）、發(fā)酵（3 h）、發(fā)酵（5 h）等工序中檢測出的主要揮發(fā)性化合物累計(jì)分別占總峰面積的90.47%、87.33%、97.43%、97.81%、94.12%、92.46%及93.01%。其中，正己醇、芳樟醇、苯乙醇、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇、水楊酸甲酯、咖啡因及二甲基硫在加工過程中均被檢測出。如表2 所示，相對(duì)含量較高的香氣成分主要有芳樟醇（3.79%～13.59%）、苯乙醇（3.30%～10.66%）、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇（0.82%～3.34%）、水楊酸甲酯（0.50%～6.57%）、咖啡因（2.22%～33.34%）等。不同加工工序過程中，香氣成分及其相對(duì)含量大多呈不規(guī)則的變化趨勢(shì)。

表1 紅碎茶加工過程中主要香氣成分種類及含量（%）

表2 紅碎茶加工過程中醇類、共有香氣成分及含量（%）

續(xù)表2

2.3 金萱紅碎茶加工過程中醇類及其相對(duì)含量變化分析

鮮葉中，芳樟醇的相對(duì)含量為11.22%，萎凋葉中含量最高，隨后含量有所下降，與楊娟等[20]研究不同，原因可能是工夫紅茶和紅碎茶的加工工藝不同，采用的茶樹品種也不同所致。反式-芳樟醇氧化物從鮮葉到萎凋時(shí)含量有所上升，在揉捻及發(fā)酵過程中，所占比例太低，未被檢測到；順式-芳樟醇氧化物與二氫芳樟醇在鮮葉及萎凋時(shí)并未被檢測到，從揉捻開始，順式-芳樟醇氧化物含量開始上升，含量成呈波動(dòng)性變化，二氫芳樟醇含量在揉捻至發(fā)酵1 h 期間比較穩(wěn)定，隨著發(fā)酵時(shí)間的延長，所占比例降低。在前期加工階段，并未檢測到香葉醇，芳樟醇的相對(duì)含量顯著高于香葉醇，發(fā)酵3 h開始，香葉醇含量上升，可達(dá)到11.68%，隨著發(fā)酵時(shí)間增長，含量降低，可見發(fā)酵對(duì)香葉醇的形成影響較大。苯乙醇具有玫瑰香，其香氣閾值較高（1000 g/kg），是茶葉特征性香氣成分[25]。苯乙醇含量在加工過程中呈上升趨勢(shì)，在鮮葉中僅為3.30%，在發(fā)酵3 h 后升至10.66%，這與前人研究結(jié)果[20]不同，可能是加工工藝和茶樹品種不同所致。在加工過程中，正己醇含量先升（從鮮葉到揉捻）后降（從揉捻到發(fā)酵）。2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇含量呈上升趨勢(shì)（從鮮葉到揉捻），隨后呈波動(dòng)性變化。

2.4 金萱紅碎茶加工過程中醛類、酮類、酸類、酯類及其相對(duì)含量變化分析

苯甲醛具有甜香、杏仁香，香氣閾值較高（350 g/kg）[21]。從鮮葉到發(fā)酵3 h 階段，苯甲醛含量逐漸升高。除了苯甲醛外，其他主要醛類在鮮葉及萎凋期間均未被檢測到，揉捻至發(fā)酵期間，異戊醛含量變化不明顯，苯乙醛含量逐漸升高，其他物質(zhì)含量呈波動(dòng)性變化。其中，2-己烯醛在發(fā)酵5 h后，才被檢測到。紅碎茶加工過程中，酮類物質(zhì)含量普遍較低。6-甲基-5-庚烯-2-酮具有果香、清香、甜香，香氣閾值為50 g/kg[21]，其含量先升（鮮葉-發(fā)酵3 h）后降（發(fā)酵3～5 h）。鮮葉到揉捻期間，2-戊酮、β-紫羅蘭酮、大馬酮及β-紫羅酮均未被檢測到，β-紫羅蘭酮與大馬酮含量從揉切到發(fā)酵期間，含量變化不大。紅碎茶加工過程中，酸類物質(zhì)的種類較少，含量變化不規(guī)律。其中含量較高的成分為醋酸，其在揉捻葉中的含量為2.33%，香氣閾值較高（1050 g/kg）[26]，具有強(qiáng)烈刺激性氣味。酯類在加工過程中總體呈波動(dòng)性變化。水楊酸甲酯在鮮葉中相對(duì)含量達(dá)1.21%，萎凋期間增至6.57%，發(fā)酵后稍有降低。同一種香氣成分，在不同的加工工序中，含量不同。比如：DL-扁桃酸僅在鮮葉樣品中檢測到，而醋酸與己酸僅僅在揉捻葉中檢測到。

2.5 金萱紅碎茶加工過程中碳?xì)漕?、含氮類、其他類及其相?duì)含量變化分析

烯烴屬不飽和烴類物質(zhì)，廣泛存在于植物體內(nèi)，具有一定的香氣，對(duì)茶葉香型形成有較大影響[28]。加工過程中，鮮葉樣品中苯乙烯的相對(duì)含量較高（16.06%），其他碳?xì)漕愇镔|(zhì)呈現(xiàn)不規(guī)則變化。咖啡因在鮮葉樣中相對(duì)含量最高，達(dá)33.34%，其次為31.13%（發(fā)酵5 h），在萎凋至發(fā)酵5 h 期間，咖啡因呈波動(dòng)性變化，有可能是在加工期間，其他類香氣物質(zhì)逐漸被釋放，導(dǎo)致其所占比例不同。二甲基硫在加工過程中均被檢測到，含量呈波動(dòng)性變化。

3 討論

茶葉加工過程中，由于糖苷水解、類胡蘿卜素、氨基酸或脂質(zhì)降解等作用程度不同，使得釋放的香氣成分種類及含量存在差異[19]。萎凋時(shí)，茶葉細(xì)胞逐漸失水，鮮葉內(nèi)糖苷酶的活性增強(qiáng)，大量香氣前體物質(zhì)被水解釋放出來。揉捻、發(fā)酵過程中，部分化學(xué)成分在氧化和降解作用下也產(chǎn)生了香氣物質(zhì)[20]。整個(gè)加工過程中，香氣成分以醇類為主，其中相對(duì)含量較高的醇類有芳樟醇類、苯乙醇及2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇。具有花香的芳樟醇是紅茶中含量較高的香氣成分之一，其香氣閾值為6 g/kg[21]，對(duì)紅茶香型的形成具有重要作用[22]。在加工過程中，四種芳樟醇類物質(zhì)含量的變化較大，可能是由于它們之間的相互轉(zhuǎn)化造成的。香葉醇具有玫瑰香和薔薇香氣，其閾值為40 g/kg[23]。香葉醇與芳樟醇是紅茶的特征性香氣成分，兩者的占比會(huì)對(duì)香型的形成有一定的影響[24]。在前期加工階段，并未檢測到香葉醇，芳樟醇的相對(duì)含量顯著高于香葉醇，發(fā)酵3 h 開始，香葉醇含量上升，可達(dá)到11.68%，隨著發(fā)酵時(shí)間增長，含量降低，可見發(fā)酵對(duì)香葉醇的形成影響較大。由此推測金萱紅碎茶的香型在加工過程中發(fā)生了轉(zhuǎn)變，由原來的芳樟醇及其氧化物主導(dǎo)型逐漸轉(zhuǎn)化為香葉醇和芳樟醇綜合的中間型。醛類與紅茶香型的形成密切相關(guān)，主要包括脂肪族醛、芳香族醛和萜烯醛[7]。醛類物質(zhì)在鮮葉中含量較低，伴隨著萎凋、揉切、發(fā)酵的進(jìn)行，其相對(duì)含量升高，此變化趨勢(shì)可能與醇類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化有關(guān)[7]。水楊酸甲酯具有濃烈的冬青油香，香氣閾值為60 g/kg，對(duì)茶葉的清香具有一定貢獻(xiàn)[27]。同一種香氣成分，在不同的加工工序中，含量不同。

4 結(jié)論

本研究采用固相微萃取-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)檢測金萱紅碎茶加工過程中香氣成分，醇類（具有花香、清甜香氣）是主要的香氣種類，加工過程中，大多數(shù)香氣成分均呈不規(guī)則的變化趨勢(shì)。相對(duì)含量較高的香氣成分有芳樟醇、苯乙醇、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2H-呋喃-3-醇、水楊酸甲酯及咖啡因等。在接下來的工作中，我們將進(jìn)一步深入探究花香型紅碎茶香氣成分與相關(guān)酶活性的相關(guān)性。