攪拌吸附萃取結(jié)合氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜法分析傳統(tǒng)六堡茶揮發(fā)性成分

梁劍鋒，李亞，賓月景，奚廣生，陳金輝，梁莉莉

（梧州學(xué)院食品與制藥工程學(xué)院(六堡茶現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)學(xué)院），廣西六堡茶產(chǎn)業(yè)科研人才小高地，廣西梧州 543002)

廣西六堡茶選用梧州市蒼梧縣群體種或者廣西大葉種茶樹的鮮葉，經(jīng)殺青、揉捻、渥堆、復(fù)揉、干燥5 道工序制成[1,2]。六堡茶以著名的“紅、濃、陳、醇”特殊風(fēng)味深受國內(nèi)外的消費者喜愛，其中“陳”就是指六堡茶特殊香氣，其香氣具有陳厚濃郁，有松煙和檳榔味的特點[3,4]。六堡茶加工工藝除了現(xiàn)代渥堆發(fā)酵工藝外，還有采用殺青、揉捻、漚堆、初蒸、發(fā)酵、復(fù)蒸、加壓、干燥、晾置、陳化等工序制作而成的傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)加工的農(nóng)家六堡茶，農(nóng)家六堡茶包括采用茶籽為原料加工而成六堡茶果，及采用霜降后老茶為原料生產(chǎn)的六堡老茶婆，傳統(tǒng)工藝六堡茶是六堡茶最簡單、最原始加工工藝[5,6]。農(nóng)家六堡茶由于沒有經(jīng)過渥堆濕熱發(fā)酵，陳化發(fā)酵速度比較慢，以其濃郁的松煙的香味及獨特風(fēng)味正在被越來越多消費喜愛[7,8]。

近年來對茶葉揮發(fā)性成分的提取、富集技術(shù)手段主要有：頂空蒸汽萃取、減壓蒸餾萃取、固相微萃取、吹掃捕集和攪拌吸附萃取[9-11]。攪拌吸附萃取法原理是通過浸泡直接與樣品接觸方式，將樣品中揮發(fā)性成分吸附、富集到攪拌棒上，研究表明攪拌棒上吸附層對揮發(fā)性成分吸附能力是固相微萃取吸附層50～250 倍[12]，所以攪拌吸附萃取法比較合適對茶葉中揮發(fā)性香氣成分萃取。目前攪拌吸附萃取法已經(jīng)在環(huán)保、煙草、酒業(yè)等領(lǐng)域中對揮發(fā)性成分的分析[13,14]。

本文選取農(nóng)家六堡茶中具有代表性六堡茶茶果、農(nóng)家六堡茶、六堡老茶婆樣品為研究對象，采用攪拌吸附-氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析其揮發(fā)性成分，借鑒相對氣味活度值[15]計算方法確定對傳統(tǒng)六堡茶風(fēng)味有影響的關(guān)鍵性揮發(fā)性成分，采用風(fēng)味輪廓和風(fēng)味輪的方法分析傳統(tǒng)六堡茶香氣，為研究傳統(tǒng)廣西傳統(tǒng)六堡茶風(fēng)味形成及加工工藝提供試驗數(shù)據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試劑與設(shè)備

試驗樣品：在梧州茶葉市場上購買農(nóng)家六堡茶果、農(nóng)家老茶婆、農(nóng)家六堡茶，將六堡茶果、農(nóng)家老茶婆、農(nóng)家六堡茶樣品分編號CG、LCP、NJC，進行下一步揮發(fā)性成分萃取及檢測分析。

實驗儀器設(shè)備：GC7890B-5977B 氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用儀，配美國國家標(biāo)準與技術(shù)研究院數(shù)據(jù)庫（National Institute of Standards and Technology，NIST）：美國安捷倫科技公司；EG-Silicone 攪拌吸附子，德國哲斯泰公司；TD100 熱脫附系統(tǒng)（配Tenax TA 采樣管），英國Markes 公司。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品感官審評

選取代表性樣品3.0 g 置于茶葉審評杯中，加入150 mL 沸水中，加蓋浸泡樣品2.0 min，然后將茶湯倒入審評碗中，嗅聞杯中茶底香氣。茶葉香氣小組由5 名獲得高級茶葉審評員資格人員組成，對收集傳統(tǒng)六堡茶樣品進行香氣屬性及相應(yīng)強度感官審評，審評采用10 分制[16]（評分標(biāo)準：0～2 分微強、2～4 分較強、4～6 分強、6～8 分很強），感官審評術(shù)語及標(biāo)準品見表1。

表1 傳統(tǒng)六堡茶感官審評術(shù)語及定義Table 1 Terms and definitions of sensory evaluation of traditional Liupao tea

1.2.2 樣品處理

在試驗開始前先將吸附子加熱老化1 h，稱取樣品0.50 g 置于50 mL 萃取瓶中，然后加入10.00 mL開水浸泡樣品并攪拌均勻，將萃取瓶迅速置于80 ℃恒溫水浴中先保溫10 min，插入攪拌吸附子并頂空吸附60 min，取出吸附子立即放入無填料的Tenax TA 采樣管。將采樣管放進中進行熱脫附，熱脫附后進入氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀進行檢測分析。

1.2.3 樣品揮發(fā)性成分測定

進樣條件：一級熱脫附280 ℃解析10 min 后進入冷阱；二級熱脫附冷阱300 ℃解析5 min 后進樣。

氣相色譜條件：載氣99.999%高純氦氣，色譜柱DB-Wax（60 m×0.25 mm×0.25 μm），不分流，流量：1.5 mL/min，恒流，柱溫條件：初始溫度50 ℃，保持5 min，以1.5 ℃/min 的升溫速率至170 ℃，再以10 ℃/min 升溫速率至210 ℃，保持20 min。

質(zhì)譜條件：四級桿，離子源溫度230 ℃，離子源：電子轟擊源,電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍50～650 u，采用全掃描方式采集數(shù)據(jù)。

定性定量方法：樣品揮發(fā)性成分經(jīng)過氣相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜儀分析后得到總離子流圖色譜圖，其與NIST 質(zhì)譜庫進行檢索與匹配，從提取離子、碎片離子、質(zhì)核比、匹配度等方面確定各色譜峰對應(yīng)的化合物，對正反匹配度均大于800 的揮發(fā)性成分化合物進行保留，以峰面積歸一法計算各揮發(fā)性成分的相對含量。每個樣品重復(fù)測定三次取平均值。

1.2.4 揮發(fā)性成分相對活度值計算

根據(jù)參考文獻中揮發(fā)性化合物在水中的香氣閾值，計算樣品中揮發(fā)性成分ROAV 值[17]：

式中：

Ci——樣品中各揮發(fā)性成分的相對含量，%；

Cmax——樣品中對香氣貢獻最大組分的相對含量，%；

Ti——樣品中各揮發(fā)性成分在水中的香氣閾值，μg/kg;

Tmax——對樣品中對香氣貢獻最大組分在水中的香氣閾值，μg/kg。

某揮發(fā)性成分ROAV 值大于1，則為樣品的關(guān)鍵香氣成分；某揮發(fā)性成分ROAV 值介于0.1 至1之間，則為樣品具有修飾功能的香氣成分。

2 結(jié)果與分析

2.1 傳統(tǒng)六堡茶揮發(fā)性成分風(fēng)味輪廓分析

經(jīng)過感官審評對樣品香氣進行審評由圖1 可以看出，六堡茶果、農(nóng)家六堡茶、六堡老茶婆在各香型組成及相應(yīng)強度上存在差異。農(nóng)家六堡茶以陳香、木香最顯著，而在花香和果香則低于其他兩個樣品；六堡茶茶果以花香、果香最顯著，在陳香和草香方面則顯著低于其他兩個樣品；六堡老茶婆在木香、果香、花香等香型方面介于六堡茶果和農(nóng)家六堡茶之間，其香氣在更加顯著、馥郁。

圖1 傳統(tǒng)六堡茶香氣感官雷達圖Fig.1 Sensory radar map of traditional Liupao tea aroma

2.2 樣品揮發(fā)性成分分析

樣品揮發(fā)性成分檢測結(jié)果、上機譜圖和組成分別見表2、圖2、圖3，三個傳統(tǒng)六堡茶樣品共檢測出39 種揮發(fā)性化合物成分，分別為醇類、烯類、醛類、芳香烴類、酮類、雜氧化合物類。三個樣品揮發(fā)性成分中均為醇類化合物平均相對含量最高，含量從56.13%至81.10%之間，而芳香烴類、酮類、雜氧化合物類相對含量比較小。參考平時飲用習(xí)慣茶湯習(xí)慣，本次試驗采用沸水作為樣品的提取溶劑，所以樣品提取檢測出來的醇類極性成分比較多。三個樣品揮發(fā)性成分中α-雪松醇平均相對含量最高，α-雪松醇具有溫和的杉木芳香，是普洱茶等黑茶香氣主要貢獻香氣，α-雪松醇與其他醇類揮發(fā)性化合物協(xié)同形成黑茶特殊“陳味”[18,19]。

圖2 傳統(tǒng)六堡茶揮發(fā)性香氣成分總離子流色譜圖Fig.2 Total ion flow chromatogram of volatile aroma components of traditional Liupao tea

圖3 傳統(tǒng)六堡茶揮發(fā)性成分組成圖Fig.3 Composition of volatile components of traditional Liupao tea

表2 農(nóng)家六堡茶揮發(fā)性成分分析Table 2 Volatile components of Nongjia Liupao tea

由于傳統(tǒng)六堡茶采用霜降后老茶（六堡茶老茶婆）及茶果（六堡茶茶果）為原料，并采用自然發(fā)酵傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)，與現(xiàn)代工藝采用春茶鮮葉及渥堆快速發(fā)酵生產(chǎn)工藝具有顯著差異，這一差異表現(xiàn)兩者在揮發(fā)性組分不同，黎敏等[20]研究現(xiàn)代工藝六堡茶發(fā)現(xiàn)其香氣成分以酮類（相對含量31.19%）、醛類（相對含量25.38%）和醇類（相對含量14.82%）為主，揮發(fā)性組分相對含量最高是反-2-反-4-庚二烯醛（11.06%）；而本文研究農(nóng)家六堡茶、六堡茶果、六堡老茶婆三個傳統(tǒng)六堡茶樣品揮發(fā)性組分主要以醇類（62.66%～81.10%）、烯類（26.64%～36.95%）和醛類（3.62%）揮發(fā)性組分為主，其中α-雪松醇平均相對含量最高。宛曉春等[21]認為黑茶香氣成分中醛酮類化合物來自茶葉中的脂質(zhì)的自動氧化降解，根據(jù)這個理論推測由于六堡茶農(nóng)家茶采用鮮葉為粗纖維含量較高、脂質(zhì)含量較低的夏茶或者秋茶，同時六堡茶農(nóng)家茶采用攤開自然后發(fā)酵工藝，茶葉發(fā)酵過程中與氧氣接觸幾率與時間較采用渥堆發(fā)酵現(xiàn)代工藝六堡茶增大，所以導(dǎo)致農(nóng)家六堡茶揮發(fā)性成分中醛類化合物含量較小。

2.3 農(nóng)家六堡茶揮發(fā)性成分ROAV值分析

樣品經(jīng)過萃取和氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)39 種揮發(fā)性化合物及其平均相對含量，但是相關(guān)研究表明：人體感知到食品香氣特征不是簡單由揮發(fā)性化合物平均相對含量高低決定的，而是由其中一小部分關(guān)鍵揮發(fā)性化合物決定和影響的[22]。本文對檢測數(shù)據(jù)采用相對氣味活度值鑒別出影響樣品香氣的中關(guān)鍵揮發(fā)性成分，各樣品關(guān)鍵性揮發(fā)性成分ROAV 值見圖4。

圖4 傳統(tǒng)六堡茶關(guān)鍵性揮發(fā)性成分的ROAV 值圖Fig.4 ROAV of key volatile components of traditional Liupao tea

圖5 傳統(tǒng)六堡茶揮主要發(fā)性性成分的風(fēng)味輪圖Fig.5 Flavor wheel diagram of main sexual components of traditional Liupao tea

圖4 中內(nèi)層為對樣品香型起決定作用關(guān)鍵性揮發(fā)化合物成分及相應(yīng)ROAV 值（ROAV≥1），外層為對樣品香型起修飾作用的揮發(fā)性化合物成分相應(yīng)ROAV 值（0＜ROAV＜1）。從圖中可以發(fā)現(xiàn)α-雪松醇為三個傳統(tǒng)六堡茶樣品中ROAV 值最高揮發(fā)性化合物。其中六堡茶茶果（CG）關(guān)鍵揮發(fā)性成分（ROAV 值＞1）分別為α-雪松醇、韋得醇、別雪松醇、β-芳樟醇；六堡農(nóng)家茶（NJC）關(guān)鍵揮發(fā)性成分（ROAV 值＞1）分別為α-雪松醇、韋得醇、別雪松醇、壬醛、1,2-二甲氧基-4-甲基苯、1,2,3-三甲氧基苯、1,2,3-三甲氧基苯；六堡老茶婆（LCP）關(guān)鍵揮發(fā)性成分（ROAV 值＞1）分別為α-雪松醇、韋得醇、別雪松醇；而通過ROAV 值計算發(fā)現(xiàn)香茅醛、反-2-辛烯醛、2-正戊基呋喃等揮發(fā)性化合物0.1≤ROAV＜1，其對樣品風(fēng)味的形成具有修飾作用。由此可見，六堡農(nóng)家茶關(guān)鍵揮發(fā)性成分種類比六堡茶茶果、老茶婆多，初步分析主要可能是因為六堡茶茶果、老茶婆含粗纖維較農(nóng)家六堡茶多，導(dǎo)致其在發(fā)酵轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物種類比較少；α-雪松醇為被認為在對六堡茶特殊風(fēng)味形成具有陳香、木香的香氣化合物；β-芳樟醇通常具有木香、水果香等馥郁香氣，通常是構(gòu)成茶葉香氣重要化合物[23]；1,2-二甲氧基-4-甲基苯等芳香烴化合物認為是黑茶產(chǎn)生霉味、陳味的揮發(fā)性物質(zhì)，而且通常隨著陳化發(fā)酵時間增加而相對含量變大[24,25]；2-正戊基呋喃認為具有豆香、果香以及金屬的氣味，對特殊風(fēng)味形成具有修飾作用[26,27]。本次檢測分析樣品采用傳統(tǒng)六堡茶生產(chǎn)工藝，即采用自然發(fā)酵方法，其樣品揮發(fā)性成分醇類含量較渥堆發(fā)酵的現(xiàn)代工藝高，關(guān)鍵揮發(fā)性成分種類較渥堆發(fā)酵的現(xiàn)代工藝高。馬士成等[28]采用ROAV 計算和GC-OMS 方法分析對15 批次現(xiàn)代渥堆發(fā)酵工藝六堡茶進行香氣成分分析，試驗共鑒別出81 個共有揮發(fā)性化合物,并發(fā)現(xiàn)1-甲基萘、癸醛、β-紫羅蘭酮、壬醛為六堡茶樣品關(guān)鍵揮發(fā)性成分香氣成分；穆兵等[29]采用全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)分析一批代表性現(xiàn)代工藝生產(chǎn)六堡茶樣品中香氣成分的組成及其相對含量，試驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)307 種共有香氣成分，其中棕櫚酸（14.95%）、苯甲醛（3.03%）、芳樟醇（2.19%）、(E,E)-2,4-庚二烯醛（2.04%）為試驗六堡茶樣品中相對含量較豐富的香氣成分。試驗數(shù)據(jù)與以上數(shù)據(jù)比較可見，傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)的六堡茶與現(xiàn)代渥堆發(fā)酵工藝生產(chǎn)的六堡茶在關(guān)鍵揮發(fā)性成分上具有明顯差別。經(jīng)查閱相關(guān)研究資料進行比較分析[30,31]，傳統(tǒng)工藝六堡茶采用茶葉老葉或者茶果作為原料，與茶葉鮮葉相比其內(nèi)含物質(zhì)比較單調(diào)，糖類、淀粉和粗纖維素含量較高，而蛋白質(zhì)、氨基酸、咖啡堿及多酚類物質(zhì)含量較小，同時自然發(fā)酵工藝在發(fā)酵溫度、濕度工藝參數(shù)方面較采用現(xiàn)代渥堆發(fā)酵六堡茶工藝參數(shù)低，所以推測造成兩種工藝六堡茶在揮發(fā)性組分差別可能是原料中內(nèi)涵物質(zhì)差異及后發(fā)酵過程中工藝不同造成。

2.4 傳統(tǒng)六堡茶主要揮發(fā)性化合物風(fēng)味輪構(gòu)建

在樣品感官審評及揮發(fā)性成分分析后，經(jīng)過查閱相關(guān)化合物表現(xiàn)出來香型及感官審評小組討論，初步構(gòu)建出檢測樣品六堡茶主要揮發(fā)性化合物風(fēng)味輪。風(fēng)味輪的內(nèi)層為檢測出來揮發(fā)性化合物表現(xiàn)出來的木香、果香、草香、花香、菌香、陳香等六種基本香型，外層為各化合物在水中表現(xiàn)出來香型，風(fēng)味輪見圖4。六堡茶以“陳”為香氣描述，但是經(jīng)過對樣品感官及揮發(fā)性初步分析后，發(fā)現(xiàn)六堡茶中“陳”是由多種基礎(chǔ)香型相互作用影響而形成，而不同揮發(fā)性化合物在茶湯中表現(xiàn)出來香型有所不同，構(gòu)建出六堡茶揮發(fā)性成分風(fēng)味輪對明確六堡茶香型組成具有一定的指導(dǎo)意義。

3 結(jié)論

采用攪拌吸附萃取-氣相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對傳統(tǒng)工藝制作的六堡茶茶果、農(nóng)家六堡茶、六堡茶老茶婆三份樣品進行揮發(fā)性成分分析，結(jié)果鑒別出芳香烴類、醇類、酮類、醛類、烯類、雜氧化合物類共39 種香氣化合物，農(nóng)家六堡茶含有較高醇類（62.66%）和烯類（26.64%）揮發(fā)性化合物，六堡茶果含有較高醇類（81.10%）和醛類（3.62%）揮發(fā)性化合物，六堡老茶婆含有較高的醇類（56.13%）和烯類（36.95%）揮發(fā)性化合物；α-雪松醇是傳統(tǒng)六堡茶樣品相對含量最高（38.92%～49.12%）揮發(fā)性化合物。三個樣品經(jīng)ROAV 值計算共確定α-雪松醇、韋得醇、別雪松醇、β-芳樟醇等對8 種化合物為對樣品香氣具有決定作用關(guān)鍵揮發(fā)性組分（ROAV＞1.00），香茅醛、反-2-辛烯醛、2-正戊基呋喃等7 種化合物為對樣品香氣具有修飾作用的組分（0＜ROAV≤1.00）；查閱相關(guān)研究報道發(fā)現(xiàn)，采用自然發(fā)酵工藝的傳統(tǒng)六堡茶在揮發(fā)性組分化合物類別及關(guān)鍵香氣組分方面，與采用現(xiàn)代渥堆發(fā)酵工藝生產(chǎn)六堡茶具有顯著差別，并推測可能是原料中內(nèi)涵物質(zhì)差異及發(fā)酵工藝不同造成。此外，論文通過構(gòu)建風(fēng)味輪廓及風(fēng)味輪方法，發(fā)現(xiàn)樣品的風(fēng)味主要有呈現(xiàn)木香、果香、花香、菌香和陳香揮發(fā)性組分構(gòu)成。試驗對傳統(tǒng)自然發(fā)酵工藝六堡茶代表性樣品進行揮發(fā)性組分檢測與分析及關(guān)鍵香氣成分進行鑒定，為科學(xué)解析農(nóng)家六堡茶特殊風(fēng)味形成及開展傳統(tǒng)六堡茶生產(chǎn)工藝研究提供數(shù)據(jù)支撐。