黑茶香氣成分研究進展

石禾云，張婭，吳雪嬌，王超，徐詠全，張軍，通信作者

（1. 天津農學院 食品科學與生物工程學院，天津 300392；2. 天士力控股集團有限公司研究院，天津 300410；3. 湖南農業(yè)大學 園藝學院，長沙 410125）

黑茶是六大茶類（綠茶、紅茶、黃茶、白茶、青茶、黑茶）之一[1]。黑茶主要以鮮葉制成的毛茶為原料，經(jīng)過渥堆發(fā)酵、壓制、干燥等制成黑茶，不同黑茶加工工藝也有區(qū)別，如茯磚茶還需要“發(fā)花”等工藝形成獨特的“菌花香”。黑茶發(fā)酵周期較長，微生物發(fā)酵較充分，屬于后發(fā)酵茶，因其茶湯顏色呈黑褐色或黑色而得名[2]。黑茶包括六堡茶、康磚茶、普洱茶、青磚茶、茯磚茶等[3]。黑茶因其具有調節(jié)血脂[4]、增強腸道免疫力[5]等保健功效而深受消費者喜愛。隨著現(xiàn)代人生活水平的提高以及健康意識的不斷增強，大健康食品逐漸成為日常必需品。據(jù)統(tǒng)計，2019 年中國黑茶產(chǎn)量僅次于綠茶，位居第二[6]。香氣是黑茶品質的重要影響因素，近年來關于黑茶香氣的研究并不少，但缺乏系統(tǒng)性的整理分析，筆者將2017—2021 年有關黑茶香氣的研究報道進行整理分析，以期為黑茶香氣研究提供理論指導。

1 黑茶中揮發(fā)性成分的提取、檢測技術研究進展

1.1 提取方法

香氣富集方法涵蓋了多種具有不同揮發(fā)性的化合物。黑茶香氣提取回收的方法較多，如：超臨界流體萃?。⊿upercritical fluid extraction，SFE）、攪拌棒吸附萃?。⊿tir bar adsorption extraction，SBSE）、微室/熱提取器提取法（Microchamber/thermal extractor，μ-CTE）、溶劑輔助風味蒸發(fā)（Solvent assisted flavor evaporation，SAFE）、頂空蒸餾萃?。℉eadspace distillation extraction，HDE）等。目前比較常用的是同時蒸餾萃取法（Simultaneous distillation extraction，SDE）和頂空固相微萃取法（Headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）。見表1。

表1 近5 年黑茶提取、分析方法及檢測出的主要香氣物質研究進展

1.1.1 頂空固相微萃取法（HS-SPME）

HS-SPME 的萃取頭尖端有一小段具有吸附能力的纖維涂層，萃取頭有多種，常用的是50/30μm DVB/CAR/PDMS、65 μm PDMS/DVB、75 μm CAR/PDMS 等。工作時SPME 纖維暴露于樣品頂部空間，將SPME 纖維下方的樣品連續(xù)攪拌一段時間后，使吸附在SPME 纖維上的所有揮發(fā)性成分在氣相色譜進樣口處解吸附，通過氣相色譜類儀器進行檢測分析。HS-SPME 是一種簡單、快速、無溶劑和低成本的提取技術，同時它也是一種具有良好的重復性、靈敏度和選擇性的提取方法[7]，尤其對高揮發(fā)性化合物敏感。FENG 等[8]研究證明，與固相萃取（Solid phase extraction，SPE）和溶劑輔助風味蒸發(fā)萃?。⊿AFE）兩種提取方法相比，HS-SPME 香氣回收率很高，但由于纖維涂層的選擇性吸附，使得SPME 富集的化合物相對濃度與頂部空間中的揮發(fā)性成分有顯著偏差。此外，張文杰等[9]發(fā)現(xiàn)，HS-SPME 不適合提取高沸點化合物，萃取效果比較差。

1.1.2 同時蒸餾萃取法（SDE）

SDE 是將樣品和水放入燒瓶中，并連接到SDE儀器的一側，儀器的另一側連接裝有溶劑的燒瓶，通過加熱溶劑和樣品浸劑，揮發(fā)性化合物用乙醚等溶劑提取后，用無水硫酸鈉干燥提取物，然后過濾濃縮，用氣相色譜類儀器進行檢測分析[10]。王利妍等[11]研究發(fā)現(xiàn)，使用SDE 法提取出的香氣化合物重現(xiàn)性比較低，建議采用此方法提取香氣物質時，應增加試驗的重復次數(shù)或者改進提取方法等。此外，由于長時間高溫提取，SDE 可能會改變樣品中的一些揮發(fā)性成分[12]，導致檢測結果與實際存在一定的偏差。

1.2 分析方法

目前，常用的黑茶香氣化合物的檢測分析方法有：氣相色譜-質譜聯(lián)用（Gas chromatographymass spectrometry，GC-MS）、全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯(lián)用（Comprehensive two-dimensional gas chromatograph-time of flight mass spectrometry，GC×GC-TOFMS）、氣相色譜-離子遷移譜（Gas chromatography-ion mobility spectrometry，GC-IMS）、氣相色譜-嗅聞儀（Gas chromatography-olfactometry，GC-O）、電子鼻（Electronic nose, e-nose）等。見表1。

1.2.1 氣相色譜-質譜聯(lián)用（GC-MS）

GC-MS 是目前黑茶香氣化合物檢測分析中使用頻率最高的一種檢測分析技術，可實現(xiàn)對揮發(fā)性化合物的定性和定量。GC-MS 通常會結合相對氣味活性值（Relative odor activity value，ROAV）或氣味活性值（Odor activity value，OAV）一起使用，這種結合方法主要是考察各香氣成分的貢獻情況，從而篩選出關鍵性香氣物質等。DENG 等[13]采用OAV方法發(fā)現(xiàn)了對普洱茶貢獻最大的香氣化合物。馬士成等[14]采用ROAV 計算和GC-O-MS分析從六堡茶中確定了關鍵性香氣成分。

1.2.2 全二維氣相色譜-飛行時間質譜聯(lián)用（GC×GC-TOFMS）

相比于GC-MS，GC×GC-TOFMS 是一種新興的檢測分析技術，對于香氣成分檢測具有更高的靈敏度、峰容量和分辨率。SHI 等[15]使用GC×GC-TOFMS 分別在茯磚茶和普洱茶中鑒定出373種和408 種主要芳香成分。DU 等[16]使用GC×GCTOFMS 評估噴霧干燥工藝生產(chǎn)的速溶普洱茶的揮發(fā)性成分，并與普洱茶進行比較，在速溶普洱茶和普洱茶中分別鑒定出208 種和204 種揮發(fā)物。從上述研究結果可以看出，GC×GC-TOFMS 對黑茶香氣物質的檢出數(shù)量明顯比GC-MS 檢出的數(shù)量高很多，足見其優(yōu)勢。

1.2.3 氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）

曾橋等[17]采用GC-IMS 技術對杜仲葉茯磚茶加工過程中揮發(fā)性成分進行測定，使用Gallery Plot插件繪制了揮發(fā)性物質離子遷移指紋譜圖，共檢出揮發(fā)性成分70 種，明確定性的有51 種，包括醛類、酮類、醇類、酯類、吡嗪類等。另外，李俊杰等[18]研究發(fā)現(xiàn)，GC-IMS 與HS-SPME-GC-MS 兩種技術結合使用能夠達到互補的效果，GC-IMS 檢測出的成分為含量低的小分子物質，而HS-SPMEGC-MS 可以檢測出含量較高的大分子物質，樣品中揮發(fā)性組分的變化情況能被更全面地反映出來。

1.2.4 氣相色譜-嗅聞儀（GC-O）

GC-O 是通過氣相和人工嗅聞相結合的方式，確定香氣物質的香氣強度。通過不斷稀釋的方式，確定復雜體系中香氣物質的香氣強度，使用溶劑對揮發(fā)性組分進行稀釋，結合GC-O 進行嗅聞，直至氣相色譜流出物中不再嗅聞到氣味，通常把最高的稀釋度定義為風味稀釋因子（Flavor dilution，F(xiàn)D）。其主要特點是通過人工嗅聞感官判斷鑒別香氣活性物質，對香氣物質進行初步篩選，結合GC-MS定性定量，確定關鍵性香氣成分[14]。張婷等[19]采用香氣萃取稀釋法將提取物以正己烷為溶劑進行4n倍稀釋，采用GC-O 分析氣味及強度，將FD值＞1 的提取物確定為康磚茶香氣活性化合物，F(xiàn)D值≥16的提取物確定為康磚茶關鍵性香氣成分。香氣萃取稀釋法的稀釋倍數(shù)也可采用2n或者3n進行，且可以結合分流比進行研究[20]。

1.2.5 電子鼻（e-nose）

研究表明，電子鼻有氣味傳感器，氣味是數(shù)字化的，它不僅可以辨別茶的香氣，而且可以快速定位未知茶的年份等[21]。溫立香等[22]研究證明，利用電子鼻建立判斷六堡茶是否有陳香的識別模型是可行的。YANG 等[23]利用e-nose 和微室/熱提取器（μ-CTE）并結合熱解析與氣相色譜-質譜聯(lián)用（Thermal desorption coupled to gas chromatographymass spectrometry，TD-GC/MS）快速表征普洱茶中的揮發(fā)性化合物，可以有效區(qū)分不同品牌的普洱茶。

2 5 種黑茶香氣成分研究進展

2.1 普洱茶

相比于其他黑茶，國內外對于普洱茶香氣化合物的研究比較深入。普洱茶香氣成分主要包括醛類、醇類、酮類、甲氧基苯類、碳氫類、酚類、酯類和含氮類等[39]，這一結果與佟文哲[20]、鄭鵬程等[27]、趙苗苗等[40]、ZHANG 等[41]、李大雷等[42]的研究結果基本一致。普洱茶主要特征性香氣成分如表1 所示。佟文哲[20]、高熳熳等[39]、李季等[43]均發(fā)現(xiàn)普洱茶香氣成分中甲氧基苯類化合物含量最高。甲氧基苯類等主要貢獻性香氣成分在80 ℃萃取溫度下累積峰面積最高，其次為70 ℃[44]，并且甲氧基苯的陳舊氣味與甜香、花香和綠色氣味具有相互掩蔽的作用。反式-β-紫羅蘭酮的濃度越高，花香的強度越強，陳香越弱[10]。此外，普洱茶經(jīng)過沖泡后，茶湯中的1，2，3-三甲氧基苯和1，2，4-三甲氧基苯含量明顯降低[43]。DENG 等[13]發(fā)現(xiàn)，對普洱茶香氣貢獻較大的3 種化合物分別為：β-大馬酮、1，2，3-三甲氧基苯和（E，E）-2，4-壬二烯醛。不同的普洱茶香氣成分也有不同，花果香型和陳香型普洱茶主要香氣成分及含量不同[34]。陳舊和有霉味的甲氧基苯對普洱熟茶的貢獻最大，而有花香、甜味、木香的萜醇、萜酮和酚類化合物是普洱生茶中的主要氣味[45]。

普洱茶原料（曬青毛茶）以醇類物質為主，發(fā)酵后1，2，3-三甲氧基苯、3，4，5-三甲氧基苯等雜氧化合物增加[11]。普洱茶的香氣特征取決于其貯藏期限和貯藏條件（濕熱或干冷環(huán)境）。在不同貯藏條件下所得的普洱茶香氣差異較大，在干冷貯藏條件下，類胡蘿卜素衍生物、苷類揮發(fā)物和酚類含量較高，具有清新、花香、甘甜的香氣。在濕熱貯藏條件下，茶葉含有更多的甲氧基苯類化合物，這對其“陳舊”和“木質”香氣有很大貢獻[46]。可見，濕熱環(huán)境有助于微生物發(fā)酵，形成黑茶特有的香氣成分。古樹普洱生茶經(jīng)長期（6 年及以上）貯藏后能提升其感官品質，可能與其具有花果香氣息的醇類物質的降低和具有陳香氣息的甲氧基苯類物質的升高有關[47]。生茶陳化過程中，不同貯藏地香氣物質變化不同，貯藏在廣東地區(qū)的普洱生茶香氣物質種類復雜且變化比較劇烈，貯藏在新疆地區(qū)普洱生茶香氣物質簡單且變化遲緩[48]。造成這一結果的原因可能是由于兩地氣候環(huán)境不同，溫濕度不一致等。何魯南等[49]、羅美玲等[50]、張紀偉等[51]均發(fā)現(xiàn)，甲烷和硫化物等香氣物質發(fā)生變化與普洱茶貯藏有關。陳保等[52]研究證明，隨著翻堆次數(shù)的增加，不同普洱茶原料主要的香氣成分變化一致，但酮類物質及芳樟醇氧化物I 和α-松油醇變化不同。此外，普洱茶制成普洱茶粉后香氣發(fā)生了改變，普洱茶粉中香氣以果香、花香、木香、草藥香為主，陳香、倉味總香氣強度明顯低于普洱茶原料。原因是茶湯濃縮后部分香氣物質存在于茶濃縮水中[53]。某些加工工藝會對香氣成分造成影響，如脫酶和高壓滅菌-壓縮對揮發(fā)性組分影響較大，總揮發(fā)性成分含量急劇下降。脫酶處理使醛類的相對含量顯著增加，而使烯烴的相對含量急劇降低。高壓滅菌-壓縮導致醛和酯的含量進一步降低，含氮化合物和酮的含量顯著增加[54]。

2.2 茯磚茶

LI 等[12]、李俊杰等[18]、徐元昊[25]、鄭鵬程等[27]、沈程文等[55]均提到茯磚茶主要香氣特點為“菌花香”。鄭鵬程等[27]研究認為，茯磚茶以醇類和芳香烴為主。在徐元昊[25]的研究中，手筑茯磚茶含量較高的成分是碳氫化合物、醇類、酯類。而湖南安化茯磚茶香味物質以醇類、酮類和醛類為主，這一結果與趙仁亮等[32]研究結果一致。沈程文等[55]研究發(fā)現(xiàn)，茯磚茶香氣以菌香為主要特點，部分茯磚茶稍帶漚味、煙氣，欠純正。趙仁亮等[32]對3個地區(qū)的茯磚茶進行研究，發(fā)現(xiàn)陜西茯磚茶帶有高火香，雜環(huán)類化合物含量較高；湖南茯磚茶菌花香較明顯，烯醛類物質含量最高；浙江茯磚茶略帶青氣，其低級脂肪醛含量較高。李俊杰等[18]發(fā)現(xiàn)，手筑茯磚茶氣味特征表現(xiàn)為含藥草香、木香、花果香的菌花香。發(fā)花和干燥過程中，揮發(fā)性組分含量和種類隨時間的延長而增多，而以草木青辛氣為特征的萜烯類含量和種類不斷減少，以果香、藥香、菌香為特征氣味的醇類、酯類、酮類、醛類物質含量及種類不斷增多。該結果與徐元昊[25]研究結果一致。曾橋等[17]以杜仲葉為原料制作茯磚茶，從6 個階段樣本中共檢出揮發(fā)性成分70 種，明確定性的有51 種，香氣物質變化規(guī)律與李俊杰等[18]、徐元昊[25]的研究結果基本一致。在茯磚茶中，苯甲醛和苯乙醛含量比普洱茶少將近1 倍，而壬醛和2-己烯醛的含量比普洱茶高2倍[15]。說明不同黑茶之間除了香氣成分存在差異外，香氣成分的含量也存在顯著差異。

2.3 青磚茶

殷雨心等[56]研究發(fā)現(xiàn)，各品種青磚茶香氣成分以醇類、醛類、酮類和烷烯烴類為主，該結果與鄭鵬程等[27]、劉盼盼等[29]的研究結果一致。青磚茶主要香氣成分見表1，此結果與鄭鵬程等[27]關于青磚茶香氣成分的研究部分一致。劉盼盼等[29]研究的青磚茶關鍵香氣成分中相對含量較高的成分有己醛、芳樟醇、壬醛和甲苯[29]，但芳樟醇和甲苯卻不在關鍵香氣成分內，可見含量高的化合物其香氣影響不一定大。青磚茶在渥堆發(fā)酵過程中揮發(fā)性成分增加，在陳化貯藏過程中有所減弱，但在陳化貯藏過程中產(chǎn)生了一些新的揮發(fā)性成分。4-（2，6，6-三甲基- 1-環(huán)己烯-1-基）-2-丁酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮和番紅花醛被選為青磚茶的關鍵揮發(fā)性成分[57]。這一結果與劉盼盼等[29]的檢測結果不一致，究其原因可能是由于原料、品種、加工工藝、生產(chǎn)年份等差異造成的。如ZHANG等[57]采用湖北赤壁種植的1 芽5、6 葉鮮葉于2016年加工制成的樣品，而劉盼盼等[29]采用的是2015年出廠的湖北省不同廠家生產(chǎn)的多個樣品。HU等[24]研究發(fā)現(xiàn)，青磚茶的特征香氣成分可能與青磚茶的木香、藥香等特征香型具有直接關系。此外，青磚茶香氣受很多因素的影響，如特殊菌株、加工工藝等。接種N8.11-20（銅綠假單胞菌）發(fā)酵青磚茶，發(fā)現(xiàn)發(fā)酵過程中酚類、酮類、醇類主要成分有18 個，與普通菌種發(fā)酵的青磚茶略有不同。蒸汽導致酚類物質含量上升，酮類、醇類物質含量下降。在發(fā)酵過程中，酚類、酮類成分含量明顯上升，醇類成分含量明顯下降[58]。青磚茶在渥堆期間由于微生物的作用，使得烯醛、酮類、甲氧基苯類和呋喃類香氣物質明顯增加，醇類和酯類香氣物質明顯減少。同時還檢測出對青磚茶不同加工階段的風味變化有著重大貢獻且OAV均值大于1 的12 種香氣化合物[26]。另外，原料也是一個對香氣成分很重要的影響因素，香氣成分總量隨著原料成熟度的增加而顯著升高，用4 種不同成熟度原料（1 芽1 葉、1 芽2、3 葉、1 芽4、5 葉和修剪枝葉）制作的青磚茶中，1 芽1 葉原料青磚茶香氣總量最低，修剪枝葉香氣總量最高，1芽4、5 葉原料香氣總量次之，二者制作出的青磚茶香氣成分相似，但修剪枝葉氟含量超標。綜合青磚茶香氣品質和氟含量安全要求，選用以1 芽4葉為主的鮮葉作為青磚茶原料最佳[59]。

2.4 六堡茶

張芬等[60]研究發(fā)現(xiàn)，六堡茶在渥堆后香氣成分中醛類、烯類的相對含量減少，而酯類、雜氧化合物的相對含量增加。黎敏等[61]采用傳統(tǒng)工藝和現(xiàn)代工藝生產(chǎn)的六堡茶中共檢出49 種揮發(fā)性香氣成分，其中傳統(tǒng)工藝六堡茶香氣成分以醇類、醛類和酮類為主，現(xiàn)代工藝六堡茶以醛類和酮類為主，兩種工藝六堡茶主要香氣成分不同，（E，E）-2，4-庚二烯醛、β-紫羅酮、3，5-辛二烯-2-酮等物質在兩種工藝六堡茶中的相對含量都較高。在鄭鵬程等[27]的研究中，六堡茶香氣以醇類和醛類為主，其中部分化合物分別在穆兵等[33]、黃林杰等[38]、溫立香等[63]的研究結果中有所提到。檸檬烯在近幾年關于六堡茶香氣成分的研究中并未被提及，但在青磚茶香氣成分的研究中被部分學者所發(fā)現(xiàn)[29，62]。溫立香等[22]發(fā)現(xiàn)，甲基類化合物、醇酮類化合物、硫化物及氮氧化合物在區(qū)分六堡茶“有陳香”和“陳香不顯”的兩類香型茶中起主要作用，同時還檢測出呈現(xiàn)“陳香”的5 個主要特征性芳香物質[63]。黃林杰等[38]研究出檳榔香的主要香氣成分，見表1。從兩者的研究中看出，α-雪松醇、β-芳樟醇兩種化合物是六堡茶中顯“檳榔香”和“陳香”的共有香氣物質，說明同一化合物與其他不同化合物相混合能呈現(xiàn)出不一樣的香氣類型，成就不同香型的六堡茶。

2.5 康磚茶

鄭鵬程等[27]研究發(fā)現(xiàn)，康磚茶香氣純正，以花香和木香為主，成分以酮類和醛類為主，含量較高的成分為1，2，3-三甲氧基苯、二氫獼猴桃內酯、2-乙基己醇、雪松醇和苯乙醛。經(jīng)GC-O試驗鑒定出7 個康磚茶關鍵香氣成分（表1）[19]。甘甜等[64]選取3 個年份的康磚茶葉進行研究，共檢測出75 種主要香氣成分。揮發(fā)性化合物酯類、烯烴類及芳香類物質在貯藏11 年的雅安藏茶（康磚）中檢測出較高的含量，極有可能對雅安藏茶陳香香氣貢獻巨大。康磚茶貯藏1～30 年間，特征香氣成分數(shù)量先減少后增加，酯類和雜環(huán)類逐漸取代不飽和醛類、醇類和酚類成為康磚茶的重要賦香成分。貯藏1～6 年康磚茶中青粗氣的主要賦香成分為：（E）-4-庚烯醛、（Z）-2-庚烯醛和愈創(chuàng)木酚，貯藏6 年樣品中酚類物質種類和相對含量均增加。貯藏10 年樣品中主要的賦香成分有：2，3-二甲基吡嗪、5-甲基-γ己內酯和2-乙基-1-己醇，表現(xiàn)為堅果香、甜香。低閾值的4-甲基苯酚是貯藏30 年康磚茶的重要香氣成分，此時青粗氣成分減弱或消失，藥香明顯，陳香中略帶干藥香。貯藏10 年是康磚茶香氣特征從新茶向陳茶轉變的重要轉折點。貯藏10～22 年是形成陳年康磚茶的關鍵期。當貯藏25～30 年時，康磚茶香氣和滋味的干果香或中藥材香已經(jīng)形成[65]。

3 展望

隨著學者們對黑茶研究的不斷深入，人們對黑茶有了更多的了解，但很多技術仍需改善，表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）提取技術有待提升。HS-SPME 和SDE等近年來常用于黑茶香氣提取回收的技術仍然存在一定的缺陷，萃取的香氣成分及其含量與實際存在差距，不能精準地還原出真實的茶香。在后續(xù)研究中可以采用多種萃取方式相比較或者相結合，如SAFE、SBSE、SFE 等，根據(jù)不同茶香氣萃取效果選擇最佳的萃取方式。

（2）關鍵香氣化合物的鑒定方法仍需完善。同種黑茶不同的研究人員研究出的主要香氣成分、關鍵香氣成分等結果存在差異，原因有待考察，后期試驗關鍵香氣化合物的驗證與重組是需要加強的一個重點方向。此外還可以采用多種分析方法相結合，篩選出更具真實性的關鍵香氣化合物，構建各大黑茶香氣化合物指紋圖譜。

（3）對非普洱茶類的黑茶香氣化合物研究較少。一直以來，對于黑茶的研究都主要集中于云南普洱茶。雖然云南普洱茶崛起早，對其認知度比其他黑茶高，但其他黑茶類的品質也不低，都各有其香氣特點，相關研究仍待加強。

（4）對黑茶差異性香氣成分的研究不足。在黑茶差異性香氣成分方面的研究依然匱乏，尤其是除普洱茶以外的其他黑茶，在不同加工階段、不同發(fā)酵時期、不同品牌、不同地區(qū)、不同原料、不同原料成熟度等黑茶香氣化合物是否存在差異，仍然處于未知狀態(tài)。