基于GC-IMS和HS-SPME-GC-MS分析涇陽茯磚茶的特征風(fēng)味物質(zhì)

侯曉慧，張 婷，張 萌，羅浩杰，岳 袁，肖春鴿，岳田利,

（1.西北大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710069；2.營養(yǎng)健康食品個性制造工程實驗室，食品安全風(fēng)險識別控制研究中心，陜西 西安 710069；3.西安市高新第一中學(xué)國際部，陜西 西安 710000）

黑茶是我國茶葉六大種類之一，作為一種后發(fā)酵茶，微生物發(fā)酵賦予其特有的風(fēng)味和健康益處[1–3]。我國黑茶以普洱茶、六堡茶、青磚茶、康磚茶和茯磚茶5 種為代表[4]。其中茯磚茶以特有的“發(fā)花”工藝促使茶葉內(nèi)部產(chǎn)生了大量的益生菌，尤其是代表性的“金花 菌”——冠突散囊菌，從外觀、風(fēng)味、口感、功效等方面成就了茯磚茶的獨特性[5-6]。

隨著消費者對茯磚茶獨特風(fēng)味和健康功效的喜愛，茯磚茶的需求量日益增長，其中以陜西涇陽茯磚茶和湖南安化茯磚茶最具代表性[7]。涇陽位于陜西省中部，涇河之北，南北依山，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，被公認(rèn)為最適宜制作茯磚茶的地區(qū)。其特殊的地理位置、獨有的氣候條件和復(fù)雜的制作工藝均適宜茯磚茶中“金花菌”的生長和繁殖，對涇陽茯磚茶中香氣化合物的形成也有顯著影響，使涇陽茯磚茶成為國家地理標(biāo)志產(chǎn)品。

香氣是衡量茶葉質(zhì)量最重要的標(biāo)準(zhǔn)之一，成分復(fù)雜的芳香化合物會使茶葉呈現(xiàn)不同的特征香氣[8]，因此茶葉中揮發(fā)性組分的研究至關(guān)重要。不同種類的黑茶在生產(chǎn)工藝上具有一定的相似性，但由于具體的茶葉原料、生產(chǎn)區(qū)域和加工技術(shù)的區(qū)別，各種黑茶的香氣特征也差異很大[9]。關(guān)于茯磚茶的特征香氣，研究大多圍繞湖南安化茯磚茶制造過程中的香氣動態(tài)變化展開[5,10]。Shi Jiang等[11]使用二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜對比分析了茯磚茶和普洱茶之間的揮發(fā)性成分差異；李燦等[12]針對安化茯磚茶特征香味物質(zhì)也進(jìn)行研究，比較其他地區(qū)黑茶與其差異性。然而關(guān)于涇陽茯磚茶區(qū)別于其他黑茶的香氣組成和特征研究鮮見報道。

氣相色譜-離子遷移色譜（gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）是一種新興技術(shù)，可對揮發(fā)性化合物進(jìn)行可視化分析，具有無需預(yù)處理和靈敏度高的優(yōu)點，能檢出許多小分子且含量低的揮發(fā)性成分[13]。頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）是食品中分離和定量揮發(fā)性化合物的常用方法，包括茶葉香氣組分的分 析[14]，檢出的大多是大分子質(zhì)量的成分。為了分析涇陽茯磚茶區(qū)別于其他黑茶的特征風(fēng)味，本研究綜合GC-IMS和HS-SPME-GC-MS兩種技術(shù)對揮發(fā)性組分采集分析的優(yōu)越性，對兩種代表性區(qū)域茯磚茶和其他4 種黑茶（圖1）香氣成分進(jìn)行比較分析，解析涇陽茯磚茶中的關(guān)鍵香氣化合物及風(fēng)味特征，以期為優(yōu)化及鑒定涇陽茯磚茶品質(zhì)提供參考依據(jù)，并促進(jìn)特征性區(qū)域產(chǎn)品發(fā)展。

圖1 涇陽茯磚茶與其他黑茶Fig.1 Jingyang Fu brick and other dark teas

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

12 種不同品牌的緊壓黑茶均從茶葉生產(chǎn)本地購買，包括涇陽茯磚茶（JYFZ）4 種，安化茯磚茶（AHFZ）4 種，云南普洱茶（YNPE）、廣西六堡茶（GXLB）、湖北青磚茶（HBQZ）、四川康磚茶（SCKZ）各1 種，具體樣品信息見表1。

表1 茶葉樣品信息Table 1 Tea sample information

3-辛醇（分析純）北京百靈威科技有限公司；氯化鈉（分析純）天津市天力化學(xué)試劑有限公司。

1.2 儀器與設(shè)備

Flavour Spec?GC-IMS聯(lián)用儀 德國G.S.A公司；5977B-7890B-sniffer 9100 GC-MS聯(lián)用儀-嗅變儀 美國 安捷倫公司；ATX124電子天平 日本島津儀器有限 公司；HWS-24電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

將緊壓黑茶從中間切開，于剖面上采用等距取樣法收集茶葉，均勻磨碎后過50 目篩得茶粉備用。

GC-IMS樣品處理：稱取茶粉1.000 g置于頂空瓶中。

HS-SPME-GC-MS樣品處理：稱取茶粉2.000 g、NaCl 1.500 g置于頂空瓶中，再加入沸水10 mL，3-辛醇內(nèi)標(biāo)溶液40 μL（標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量濃度為20.26 μg/L），密封后于80 ℃水浴20 min，上機待測。

1.3.2 GC-IMS分析條件

H S 進(jìn)樣條件：頂空孵化溫度80 ℃；孵化時間15 min；孵化轉(zhuǎn)速500 r/min；進(jìn)樣體積500 μL；頂空進(jìn)樣針溫度85 ℃。

GC條件：色譜柱FC-SE-54（15 m×0.53 mm，1.0 μm）；色譜柱溫度60 ℃；載氣N2（純度＞99.999%）；色譜運行時間35 min，載氣的流速梯度設(shè)置為初始流速 2 mL/min保持2 min，在8 min內(nèi)線性增至10 mL/min，在10 min內(nèi)線性增至120 mL/min，保持15 min。

IMS條件：漂移管溫度45 ℃；漂移氣N2（純度＞99.999%）；漂移氣流速150 mL/min。

1.3.3 HS-SPME-GC-MS分析條件

HS-SPME條件：萃取頭HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；萃取頭250 ℃老化5 min，于80 ℃加熱箱中加熱60 min；樣品穿刺深度25 mm；穿刺速率20 mm/s；抽吸時間45 min，240 ℃解吸5 min。

GC條件：CD-WAX石英氣相毛細(xì)管柱（30 cm× 0.25 mm，0.25 μm）；載氣He（純度＞99.999%）；流速1.8 mL/min；進(jìn)樣模式不分流；進(jìn)樣口溫度240 ℃；升溫程序為初始溫度40 ℃保持4 min，以2 ℃/min升至168 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至240 ℃保持2 min。

MS條件：電子電離源；溫度200 ℃；電子能量70 eV；質(zhì)量掃描范圍m/z30～500；轉(zhuǎn)接口溫度220 ℃。

1.4 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計

GC-IMS數(shù)據(jù)采用GC-IMS Library Search 1.0.3軟件進(jìn)行分析，通過LAV中Gallery Plot插件構(gòu)建氣味指紋圖譜。

GC-MS數(shù)據(jù)采用NIST17.L Libraries譜庫將逐個色譜峰所對應(yīng)的質(zhì)譜圖串聯(lián)檢索，通過人工進(jìn)一步比對解析，物質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn)為匹配度大于80%。采用內(nèi)標(biāo)法進(jìn)行相對定量，按下式計算：

式中：Ci為某組分質(zhì)量濃度/（μg/L）；Cis為內(nèi)標(biāo)質(zhì)量濃度/（μg/L）；Ai為某組分色譜峰面積；Ais為內(nèi)標(biāo)色譜峰面積。

2 結(jié)果與分析

2.1 涇陽茯磚茶與其他黑茶的GC-IMS分析

2.1.1 GC-IMS揮發(fā)性成分定性及二維譜圖分析

利用GC-IMS內(nèi)置數(shù)據(jù)庫對12 個茶葉樣品中的揮發(fā)性化合物進(jìn)行分析，共鑒定出81 種物質(zhì)，其中5 種化合物均檢出了單體和二聚體的形式，故共檢出已知揮發(fā)性組分76 種，如表2所示。GC-IMS定性出的物質(zhì)碳鏈長度均介于C2～C8之間，包括9 類化合物。較以往報道過茯磚茶中的化合物[5,15-17]，檢出的酸類和吡嗪類化合物數(shù)目較多，酸類7 種，從乙酸到正庚酸均能被鑒定出來，吡嗪類6 種。

表2 GC-IMS分析鑒定涇陽茯磚茶與其他黑茶樣品中的揮發(fā)性化合物Table 2 GC-IMS analysis and identification of volatile compounds in Jingyang Fu brick tea and other dark teas

從4 種涇陽茯磚茶和4 種安化茯磚茶中各選取1 種茶葉等級最高、金花最茂盛的具有代表性的樣品（JYFZ-4和AHFZ-3），與青磚茶、康磚茶、六堡茶、云南普洱茶4 種代表性黑茶對比，從圖2對比可以看出差異，每個點即是樣品中的一種揮發(fā)性成分，物質(zhì)濃度越高則對應(yīng)的點顏色越深，紅色較高，藍(lán)色較低。如圖2A、B所示，茯磚茶和普洱茶在GC-IMS中鑒定出的揮發(fā)性化合物數(shù)量顯著高于其他茶葉，不同位置的紅色點即是其差異性化合物的直觀體現(xiàn)。應(yīng)用差異模型比較了涇陽茯磚茶與其他黑茶的風(fēng)味差異，圖2C中以涇陽茯磚茶作為參考，從中扣除其GC-IMS譜圖，原始背景色褪為白色，紅色的點表示揮發(fā)性成分的含量高于參照樣品，藍(lán)色的點則表示低于參照樣品。安化茯磚茶整個背景接近于白色，兩種茶揮發(fā)性物質(zhì)組成相近，有細(xì)微差別；其他4 種黑茶藍(lán)色點顯著增多，這些藍(lán)色點也是茯磚茶區(qū)別于其他黑茶的特征物質(zhì)所在，同時說明了不同黑茶之間揮發(fā)性化合物的組成和含量都存在差異。

圖2 涇陽茯磚茶與其他黑茶的GC-IMS譜圖Fig.2 GC-IMS spectra of Jingyang Fu brick tea and other dark teas

2.1.2 茯磚茶與其他黑茶GC-IMS指紋圖譜分析

為進(jìn)一步對比涇陽茯磚茶與其他黑茶的差異化合物，構(gòu)建指紋圖譜，如圖3所示。圖中每一行為一個樣品的圖譜，每個樣品3 個重復(fù)，右側(cè)為樣品編號；每一列為同一種揮發(fā)性化合物在不同樣品中相對含量的體現(xiàn)，下側(cè)為定性出的化合物的名稱。將指紋圖譜分為A、B、C、D、E、F 6 個區(qū)域。A區(qū)域為所有黑茶的共有物質(zhì)區(qū)域，包括苯甲醛、苯乙酮、麥芽酚、正己醛、2-己醇，具有水果、苦杏仁、焦糖、青草等典型類別風(fēng)味，共同構(gòu)成了黑茶的基礎(chǔ)香氣。B區(qū)域為茯磚茶、青磚茶、康磚茶明顯區(qū)別于六堡茶和普洱茶的9 種揮發(fā)性化合物，包括丁酸乙酯、乙酸乙酯、2-己烯醛、(E)-2-戊烯醛、甲乙酮、環(huán)己酮、正丁醛、2-甲基吡嗪、2-糠基硫醇，具有果香、青香及豆類、肉類、可可相似的香氣特征。C區(qū)域是2 個地區(qū)茯磚茶所共有且含量顯著高于其他4 種黑茶的揮發(fā)性化合物，共17 種，其中2 種化合物未能準(zhǔn)確定性。定性出的化合物中異戊醛、2-甲基丁酸散發(fā)出令人愉快的果香；2-甲基丁醛、2,4,5-三甲基噻唑、2,6-二甲基吡嗪呈現(xiàn)濃郁烘烤香氣。甲基庚烯酮、5-甲基-2-乙基吡嗪、1-辛烯-3-醇、芳樟醇具有豐富的果香、花香、木香、青草香、真菌清香，是茯磚茶特有“發(fā)花”工藝下產(chǎn)生的與冠突散囊菌有關(guān)的香氣物質(zhì)[19]。其中萜醇類只檢出芳樟醇一種，是茶葉加工過程在微生物和糖苷酶的作用下從其苷類化合物的香氣前體衍生而來[20]。乙偶姻、異丁醇、水芹烯等其他化合物則豐富了茯磚茶的風(fēng)味組成。D區(qū)域體現(xiàn)了4 種黑茶中所共有的且含量高于茯磚茶的物質(zhì)，以酯類、醛類化合物為主，包括苯甲醇、3-甲基丁酸甲酯、2-甲基丁酸甲酯、正戊醛、乙酸、乙酸異戊酯、2-甲基戊醛、正庚酸、二甲基三硫，主要呈現(xiàn)茶葉中明顯的果香和青香，可能與這4 種黑茶純正香氣的體現(xiàn)有關(guān)。E區(qū)域是2 個代表性產(chǎn)區(qū)茯磚茶的一些特征性風(fēng)味，13 種化合物除構(gòu)成茶葉中的果香、青香之外，也構(gòu)成了茯磚茶獨特的烘焙香氣、木質(zhì)芳香、草藥氣息、發(fā)酵霉香。F區(qū)域是其他4 類黑茶所有的特征性風(fēng)味物質(zhì)。青磚茶以醛類化合物為主，形成特有的“青香”屬性；康磚茶特征性化合物較少；六堡茶中特征揮發(fā)性化合物包括5-甲基-2,3-二乙基吡嗪、2,5-二甲基呋喃、α-蒎烯，具有仁果類香氣、樹脂香氣；普洱茶中特征性化合物最多，共6 種，以醇類、醛類化合物為主，呈現(xiàn)特殊的油脂、奶酪、肉類香氣，風(fēng)味多樣。

圖3 基于GC-IMS分析的茯磚茶與其他黑茶揮發(fā)性化合物指紋圖譜Fig.3 GC-IMS fingerprint of volatile compounds in Fu brick tea and other dark teas

通過比較5 類黑茶之間揮發(fā)性化合物差異指紋圖譜，綜合C、D區(qū)域可以看出茯磚茶和其他4 種黑茶風(fēng)味的區(qū)別在于其他4 種黑茶主要以果香、青香為主，而茯磚茶則有其特征的木香及菌花香氣，與其獨特的微生物發(fā)酵過程息息相關(guān)[21]。

2.1.3 涇陽茯磚茶與安化茯磚茶GC-IMS指紋圖譜分析

涇陽茯磚茶與安化茯磚茶之間揮發(fā)性化合物的也存在差異，可從指紋圖譜（圖4）看出，將指紋圖譜分為A、B、C、D 4 個區(qū)域。A區(qū)域為兩類茯磚茶的共同區(qū)域，以醛、酮類化合物為主，辛醛、壬醛、2-己烯醛、丁酸乙酯、丙酮、2-己酮等揮發(fā)性化合物使茯磚茶呈現(xiàn)較為突出的水果香、青草香和蔬菜香氣，2-糠基硫醇、苯甲醛等賦予茯磚茶一定的烘焙香氣、苦杏仁氣味。與安化茯磚茶相比，涇陽茯磚茶在B區(qū)域中的揮發(fā)性化合物濃度明顯更高，包括1-辛烯-3-酮、3-甲基丁酸乙酯、正己醇、二甲基三硫、苯甲醛、甲基庚烯酮、2-戊基呋喃、麥芽酚、異丙醇、異丁醇、水芹烯和愈創(chuàng)木酚12 種化合物。甲基庚烯酮作為茶葉中的一種關(guān)鍵揮發(fā)性化合物[19-10]，在茶葉中貢獻(xiàn)“青氣”。據(jù)報道，1-辛烯-3-酮和1-辛烯-3-醇是脂肪酸通過黃曲霉降解，經(jīng)脂氧合酶和過氧化酶催化裂解產(chǎn)生的特征性香氣成分[22]，在真菌中無處不在，呈現(xiàn)類似蘑菇的香氣，是對真菌風(fēng)味至關(guān)重要的揮發(fā)性化合物，其在茯磚茶中的產(chǎn)生可能與后發(fā)酵過程中活力較高的微生物有關(guān)[23]。上述其他揮發(fā)性成分主要呈現(xiàn)出濃郁的果香和甜香，也賦予涇陽茯磚茶一定的青香、泥土氣息和木質(zhì)香氣等，豐富了涇陽茯磚茶的風(fēng)味組成。C區(qū)域是涇陽茯磚茶中的特征區(qū)域，以酮類化合物為主。環(huán)己酮、苯乙酮、2-庚酮呈泥土氣息、果香和藥香，其中苯乙酮被認(rèn)為是茯磚茶芳香特性的基本揮發(fā)物[24]，在“發(fā)花”工藝后顯著增加，可由苯丙氨酸在茶花中轉(zhuǎn)化而成，可能與后發(fā)酵過程中微生物的新陳代謝和高溫、潮濕的環(huán)境有關(guān)[25]。1-辛烯-3-醇具有泥土芳香和真菌清香，對涇陽茯磚茶特征香氣的形成具有重要貢獻(xiàn)。2,6-二甲基吡嗪、2-甲基丁酸、β-蒎烯、2-甲基丁醛、丁酸甲酯、正庚酸、正丙醇、麥芽酚則在涇陽茯磚茶中貢獻(xiàn)烘焙香、樹脂香、焦糖香等復(fù)合香氣。D區(qū)域則是安化茯磚茶中的特征性風(fēng)味，共19 種，以酯類、醛類、吡嗪類化合物為主，酯類化合物呈現(xiàn)豐富的水果香氣；醛類化合物呈現(xiàn)草本香、脂肪香氣；吡嗪類化合物具有濃郁的烘焙、燒烤、仁果類香氣。部分呋喃類、醇類等化合物賦予安化茯磚茶豐富的焦糖似香氣、熏烤味，這些物質(zhì)的形成可能源于氨基酸和糖之間發(fā)生的美拉德反應(yīng)與Strecker降解反應(yīng)，是對茯磚茶風(fēng)味的特殊貢獻(xiàn)[26]。在這些化合物之中，水楊酸甲酯呈現(xiàn)特殊的冬青油草藥風(fēng)味；己醛具有生油脂、青草氣及蘋果味；芳樟醇具有花香、青香、木香、柑橘香等復(fù)合風(fēng)味，均被認(rèn)為是構(gòu)成茯磚茶特征“菌花”香氣的關(guān)鍵組分[12,19]。

圖4 基于GC-IMS分析的涇陽茯磚茶與安化茯磚茶揮發(fā)性化合物指紋圖譜Fig.4 GC-IMS fingerprint of volatile compounds of Jingyang Fu brick tea and Anhua Fu brick tea

從上述分析中可以發(fā)現(xiàn)，涇陽茯磚茶和安化茯磚茶中均含有已報道的與“菌花”香氣有關(guān)的特征揮發(fā)性化合物種類。張亞等[27]通過GC-MS比較了分別來自湖南和陜西的25 個茯磚茶樣品，認(rèn)為2 個區(qū)域的茯磚茶揮發(fā)性物質(zhì)組成相近，無明顯地域差別。然而在本研究中通過GC-IMS比較分析發(fā)現(xiàn)兩個區(qū)域的茯磚茶在小分子揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜中能得到明顯的區(qū)分。涇陽茯磚茶區(qū)別于安化茯磚茶的特征性物質(zhì)主要是B、C區(qū)域的揮發(fā)性化合物，共25 種化合物。其中1-辛烯-3-酮、甲基庚烯酮、2-戊基呋喃、愈創(chuàng)木酚、環(huán)己酮、苯乙酮、1-辛烯-3-醇、β-蒎烯、2-庚酮等化合物呈現(xiàn)出泥土氣息、青氣、藥香和真菌清香，是涇陽茯磚茶產(chǎn)生“菌花”、泥土、木質(zhì)等特征香氣的重要組成部分。

結(jié)合不同種類和不同產(chǎn)區(qū)黑茶的指紋圖譜特征分析后，首次總結(jié)了涇陽茯磚茶所特有的化合物7 種，包括 1-辛烯-3-酮、正己醇、愈創(chuàng)木酚、β-蒎烯、丁酸甲酯、正丙醇、2-庚酮，這些化合物藥草香氣、木質(zhì)芳香濃郁，賦予涇陽茯磚茶特征的植物清香，其中愈創(chuàng)木酚和丁酸甲酯在以往的茯磚茶香氣中鮮有報道。

2.2 涇陽茯磚茶與其他黑茶的HS-SPME-GC-MS分析

利用HS-SPME法提取茶葉樣品中的揮發(fā)性成分，結(jié)合GC-MS聯(lián)用技術(shù)進(jìn)行檢測，共鑒定出揮發(fā)性化合物84 種，并利用內(nèi)標(biāo)法對每種化合物進(jìn)行相對定量，具體結(jié)果見表3。HS-SPME-GC-MS鑒定出的化合物碳鏈介于C6～C18之間，主要包括6 類化合物。

表3 HS-SPME-GC-MS分析鑒定涇陽茯磚茶與其他黑茶樣品中的揮發(fā)性化合物結(jié)果Table 3 HS-SPME-GC-MS analysis and identification of volatile compounds in Jingyang Fu brick tea and other dark teas

如圖5A所示，2 個地區(qū)茯磚茶和青磚茶較為相似，檢出物質(zhì)也較多，醛類化合物在6 種茶葉檢出數(shù)目接近，其余類別化合物數(shù)量在普洱茶、六堡茶和康磚茶中較少。

圖5 涇陽茯磚茶與其他黑茶揮發(fā)性組分分類的數(shù)目（A）與占比（B）Fig.5 Tyeps (A) and proportions (B) of volatile components in Jingyang Fu brick tea and other dark teas

如圖5 B 所示，涇陽茯磚茶中酮類占比最豐富（34.01%～42.60%），其次是醛類（13.01%～22.70%）、酯類（11.65%～20.38%）、碳?xì)漕悾?.61%～16.91%）、醇類（3.92%～8.19%）和其他（11.78%～15.60%）。2 個地區(qū)茯磚茶樣品的化合物種類組成相近，以酮類化合物占比最高，醛類、酯類化合物次之，與以往研究中所報道的酮類化合物是茯磚茶中最豐富的揮發(fā)性化合物結(jié)果一致[23,29]。普洱茶以醛、酮類化合物為主，醇類化合物占比最低；六堡茶以酮、醇類化合物為主，其醇類化合物占比是6 種茶葉中最高的，醛類化合物則占比最低；青磚茶和康磚茶組成相似，醛類化合物比例明顯高于其他茶葉。碳?xì)漕惢衔餀z出種類最多，然而在所有揮發(fā)性化合物相對含量占比中卻較低，并且一些飽和烴類化合物缺乏相關(guān)的氣味描述信息。以往研究也發(fā)現(xiàn)碳?xì)漕惢衔?，特別是飽和烴類對于茯磚茶的香氣貢獻(xiàn)較低[27]。

在4 種涇陽茯磚茶樣品中，檢出的相對含量較高的物質(zhì)包括香葉基丙酮（56.18～131.01 μg/L）、2-戊基呋喃（44.30～111.88 μg/L）、β-紫羅蘭酮（79.83～101.41 μg/L）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（45.14～86.78 μg/L）、壬醛（22.34～95.10 μg/L）、α-紫羅蘭酮（34.21～68.82 μg/L）、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮（17.87～63.11 μg/L）等。以酮類化合物最多，提供特殊的花香、青香和木質(zhì)氣味，主要來源于脂肪酸的氧化。α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮是茶葉長時間發(fā)酵過程中胡蘿卜素氧化降解的累積產(chǎn)物[30]，呈現(xiàn)濃郁的紫羅蘭香氣，其中β-紫羅蘭酮也被認(rèn)為是“菌花”香氣的重要組分之一[5]；香葉基丙酮、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮具有玫瑰香氣、青草香氣，對茯磚茶的特殊香氣也具有一定的貢獻(xiàn)作用。2-戊基呋喃在發(fā)花類型的磚茶中含量較高，在茯磚茶中貢獻(xiàn)了“青氣”屬性[24]。壬醛具有強烈的脂肪氣息，在茯磚茶、青磚茶和康磚茶中含量顯著高于普洱茶和六堡茶。二氫獼猴桃內(nèi)酯也是生物酶所介導(dǎo)的β-胡蘿卜素及其代謝物氧化裂解產(chǎn)生，其含量在茯磚茶中顯著高于其他黑茶品類，呈香豆素和麝香氣息。在Ma Wanjun等[29]研究中，茯磚茶中的香葉基丙酮、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮的含量顯著高于黑茶原料，被認(rèn)為可能是茯磚茶形成特殊“菌花”香味的重要因素，與本研究中這幾種酮類化合物含量較高結(jié)果相似。

安化茯磚茶的HS-SPME-GC-MS分析結(jié)果與涇陽茯磚茶較為接近，但揮發(fā)性化合物在含量上差異也會極大地改變香味的呈現(xiàn)效果。相比之下安化茯磚茶含量較高的物質(zhì)包括苯甲醛、橙花叔醇、水楊酸甲酯和1,2,3-三甲氧基苯，具有特殊的苦杏仁氣味、甜美的香氣、冬青油草藥香氣和陳腐味。1,2,3-三甲氧基苯在所有樣品中都有檢出，且含量較高，這些帶有“陳腐”香氣的化合物可能與其他呈甜味、花香、綠色香氣的化合物具有相互掩蔽的作用，形成特殊的陳舊風(fēng)味[31]，對于茯磚茶而言，存放年限與此類風(fēng)味的形成密切相關(guān)。而安化茯磚茶含量較涇陽茯磚茶低的物質(zhì)包括β-紫羅蘭酮、甲基庚烯酮和 2-乙基己烯醛，因此涇陽茯磚茶的青香、果香較為突出。

湖北青磚茶以醛、酮類化合物為主，含量較高的成分包括2-戊基呋喃、對二甲苯、苯甲醛、香葉基丙酮和壬醛，具有以醛類化合物和芳香族化合物為代表的果香、花香，還有強烈的脂肪氣息。四川康磚茶中二氫獼猴桃內(nèi)酯、對二甲苯、β-紫羅蘭酮、苯甲醛和1,2,3-三甲氧基苯成分含量較高，茶葉陳香純正，其中康磚茶中α-柏木烯的含量較其他種類茶葉最高，呈現(xiàn)特殊的雪松木香。廣西六堡茶以醛、醇類化合物為主，特別是醇類化合物占比顯著高于其余5 種茶葉，包括α-松油醇、鐮葉芹醇、1-壬醇，有較為豐富的木香、紫丁香和玫瑰的香氣；(＋)-檸檬烯含量也顯著較高，呈現(xiàn)鮮橙和檸檬香氣，與鄭鵬程等[32]的研究結(jié)果相似。以往的研究表明云南普洱茶中主要的揮發(fā)性化合物為甲氧基苯類化合物，1,2,3-三甲氧基苯最多、1,2,4-三甲氧基苯次之[33,30]，與本研究結(jié)果一致；甲氧基苯類化合物是在茶葉發(fā)酵過程中，由酚酸衍生物在微生物作用下發(fā)生降解和甲基化形成的[34]，其特殊的“陳腐”香氣對普洱茶的陳香風(fēng)味具有重要貢獻(xiàn)[35]。

2.3 涇陽茯磚茶特征風(fēng)味分析

GC-IMS和HS-SPME-GC-MS鑒定出的化合物種類眾多，聚類分析方法可以有效降低數(shù)據(jù)集的復(fù)雜性，以更好判斷不同樣品之間揮發(fā)性化合物組成的差異性。分別對HS-SPME-GC-MS和GC-MS所鑒定出的12 種茶葉樣品中的化合物進(jìn)行PLS-DA，如圖6所示，模型擬合良好，且具有較好的預(yù)測特性（P＜0.05），擬合不同顏色的點代表不同樣品。GC-IMS鑒定的化合物分子質(zhì)量較小，從HS-SPME-GC-MS的PLS-DA聚類結(jié)果（圖6A）可以看出，4 種涇陽茯磚茶明顯聚集且區(qū)別于其他8 種黑茶樣品，進(jìn)一步證明了涇陽茯磚茶具有其特征的揮發(fā)性化合物。此外，4 種安化茯磚茶也較好地聚集；六堡茶、青磚茶和康磚茶輪廓距離安化茯磚茶較近；普洱茶距離其他樣品較遠(yuǎn)，與GC-IMS中鑒定出的特征性化合物數(shù)量結(jié)果密切關(guān)聯(lián)，也與圖2指紋圖譜中呈現(xiàn)的結(jié)果一致。HSSPME-GC-MS鑒定的化合物分子質(zhì)量較大，與GC-IMS的鑒定化合物中僅有6 種化合物重復(fù)，其PLS-DA聚類結(jié)果也有一定差異。從圖6B可以明顯看出，4 種涇陽茯磚茶、4 種安化茯磚茶分別聚集在一起，但2 個地區(qū)的茯磚茶之間輪廓距離較近；青磚茶與安化茯磚茶相距較近，也與HS-SPME-GC-MS化合物種類和數(shù)量的分析結(jié)果一致；康磚茶距離涇陽茯磚茶相對較近；普洱茶和六堡茶則明顯被區(qū)分開，且距離較遠(yuǎn)，與前人研究中將其他黑茶歸為一類，將云南黑茶和廣西黑茶歸為一種類型的結(jié)果相似[30]。

圖6 涇陽茯磚茶與其他黑茶的揮發(fā)性化合物PLS-DAFig.6 PLS-DA of volatile compounds in Jingyang Fu brick tea and other dark teas

個體揮發(fā)性化合物對茶葉的整體香氣貢獻(xiàn)不僅取決于其濃度，還與其氣味閾值有直接關(guān)聯(lián)，為了進(jìn)一步確定涇陽茯磚茶中的氣味活性成分，通過計算化合物的香氣活性值（odor activity value，OAV）判斷每種物質(zhì)的貢獻(xiàn)程度。根據(jù)查閱到的化合物閾值計算OAV，OAV大于1 的化合物被認(rèn)為是有助于樣品整體香氣的特征性芳香物質(zhì)[36]。選取樣品中含有OAV大于1的化合物，共19 種，如表4所示。其中4 種涇陽茯磚茶所共有的OAV大于1的化合物有7 種，包括2-戊基呋喃、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、芳樟醇、(E)-2-壬烯醛、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、雪松醇，對涇陽茯磚茶的香氣貢獻(xiàn)度較高，上述化合物主要與青香、花香和木香屬性相關(guān)，相互作用下呈現(xiàn)出復(fù)雜的“菌花”香氣。

根據(jù)OAV大于1篩選得到19 種化合物，所有數(shù)據(jù)通過歸一化進(jìn)行居中，并對化合物聚類繪制熱圖，如圖7所示。涇陽茯磚茶和安化茯磚茶中含量較高的化合物區(qū)域基本相似，包括(E)-2-壬烯醛、橙花叔醇、壬醛、香葉基丙酮、2-戊基呋喃、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、水楊酸甲酯。(E)-2-壬烯醛、壬醛由脂肪酸分解產(chǎn)生，是茶葉中產(chǎn)生“青草氣”的關(guān)鍵因素[37]；水楊酸甲酯作為一種冬青油草本香料，可以通過β-半乳糖苷酶、β-葡萄糖苷酶等水解產(chǎn)生[38]，是“菌花香”的重要組成成分，在茯磚茶發(fā)酵處理后顯著增強[25]；橙花叔醇、香葉基丙酮、2-戊基呋喃、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮也都是對茯磚茶香氣貢獻(xiàn)度較高的化合物[39]。然而，涇陽茯磚茶中己醛和癸醛的相對含量顯著高于安化茯磚茶，具有強烈的油脂氣息，同時對茯磚茶的青氣、果香屬性有一定貢獻(xiàn)。其他4 種黑茶中香氣貢獻(xiàn)度較高的特征揮發(fā)性化合物也在熱圖中得以體現(xiàn)，青磚茶與茯磚茶特征化合物較為相似，以己醛、癸醛、苯乙醛為主；康磚茶以庚醛、雪松醇為主；六堡茶以(＋)-檸檬烯、芳樟醇為主；普洱茶以甲氧基化合物為主[40]。該結(jié)果與鄭鵬程等[32]直接依據(jù)化合物的含量來對比得到的不同種類黑茶特征香氣有所區(qū)別，本研究是基于OAV大于1的對茶葉香氣貢獻(xiàn)度較大的物質(zhì)來分析，更貼合樣品的實際風(fēng)味感受。綜合來看，就香氣貢獻(xiàn)度較大且能用于區(qū)分涇陽茯磚茶的特征化合物包括己醛、癸醛、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、水楊酸甲酯和α-紫羅蘭酮。在Cao Luting等[30]的研究發(fā)現(xiàn)，陜西和湖南地區(qū)的黑茶中的特征物質(zhì)主要集中在酮類，而本研究發(fā)現(xiàn)除了酮類化合物外，醛類、酯類中的代表性物質(zhì)也可以作為區(qū)分兩個地區(qū)茯磚茶的物質(zhì)。

3 結(jié)論

對涇陽茯磚茶和其他黑茶共12 種茶葉基于GC-IMS分析檢出C2～C8之間的76 種化合物；HS-SPME-GC-MS分析檢出C6～C18之間的84 種化合物，共154 種揮發(fā)性化合物（去除重復(fù)檢出的6 種）。綜合兩部分結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)，涇陽茯磚茶和其他種類的黑茶在香氣物質(zhì)的呈現(xiàn)上有明顯差異。

藥草香、花果香和木香在涇陽茯磚茶的風(fēng)味中占據(jù)主導(dǎo)地位，最終協(xié)調(diào)冠突散囊菌所帶來的特殊“菌花”香氣，共同構(gòu)成了濃郁的復(fù)合香氣。這些復(fù)合香氣的關(guān)鍵組分包括小分子質(zhì)量的具有脂肪氣息、青草氣味的醛類物質(zhì)；大分子質(zhì)量的呈豐富果香、花香、草藥香氣的酮類、酯類物質(zhì)，呈溫和木香的醇類物質(zhì)。其中，涇陽茯磚茶的特征性化合物可分為兩類：GC-IMS鑒定出的1-辛烯-3-酮、正己醇、愈創(chuàng)木酚、β-蒎烯、丁酸甲酯、正丙醇和2-庚酮和HS-SPME-GC-MS分析得到的己醛、癸醛、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、水楊酸甲酯和α-紫羅蘭酮，這些揮發(fā)性化合物共同賦予茯磚茶涇陽地域性的泥土、木質(zhì)、藥草和脂肪氣息。本研究明確了涇陽茯磚茶作為一種國家地理標(biāo)志產(chǎn)品與其他黑茶風(fēng)味的異同點，為特征性鑒別涇陽茯磚茶提供了更深入的數(shù)據(jù)支撐。