方維亞 陳 萍

(浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院茶學系，杭州 310058)

不同地區(qū)紅茶特異性香氣成分比較研究

方維亞 陳 萍*

(浙江大學農(nóng)業(yè)與生物技術(shù)學院茶學系，杭州 310058)

采用固相微萃取(HS-SPME)結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)技術(shù)，對比分析了中國及印度、斯里蘭卡等不同地區(qū)7類紅茶的香氣組成及特異性香氣成分。檢測出149種揮發(fā)性香氣物質(zhì)，分析表明中國紅茶香氣化合物以醇類、醛類為主導(dǎo)，印度及斯里蘭卡紅茶中酯類、烯烴類相對含量明顯較高。主成分分析能將不同地區(qū)紅茶明顯分為三類：1.安徽祁紅、福建金駿眉表現(xiàn)出以香葉醇為主體的玫瑰花香；2.云南滇紅、廣東英德紅表現(xiàn)出以芳樟醇為主的花果香、甜香；3.印度、斯里蘭卡紅茶體現(xiàn)以水楊酸甲酯為主的似薄荷冬青香氣。品種特性、環(huán)境氣候及加工工藝對香氣特征有影響，不同地區(qū)紅茶香氣特異性風格明顯。

紅茶；香氣；頂空固相微萃取；氣質(zhì)聯(lián)用；主成分分析

茶葉香氣成份在茶葉中絕對含量很少，一般只占干物質(zhì)的0.02%，卻是決定茶葉品質(zhì)的重要因子之一。紅茶由于其原料和獨特的加工工藝等，香型豐富，香氣馥郁，常伴隨花果香、甜香，而不同地區(qū)紅茶在香氣上則呈現(xiàn)出明顯的特異性風格。

茶葉香氣物質(zhì)的鑒定結(jié)果受到實驗因素影響，如不同的提取方式對香氣組成結(jié)果影響較大。此外，目前的研究大多集中在單一品類或地區(qū)的香氣檢測及鑒定。為了更準確有效比較國內(nèi)外不同地域、品種紅茶特異性香氣特征，還需要明確香氣主要成分對感官品質(zhì)的貢獻。本研究探索不同地區(qū)紅茶特異性香氣成分，討論紅茶香氣形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，以期提高不同風格紅茶品質(zhì)，將有助于優(yōu)質(zhì)紅茶新資源的開發(fā)。

1 材料與方法

1.1 材料

供試茶葉 實驗采用7組茶樣，見表1。其中，中國茶樣分別取自我國四個不同茶葉產(chǎn)區(qū)。印度及斯里蘭卡商品茶品種，正文將通過分析推斷追溯。

表1 實驗使用7種茶樣信息

1.2 設(shè)備與儀器

SAAB-5733OU SPME 手柄，supelo公司；50 μm DVB/CAR/PDMS 萃取頭，supelo公司；FA2004電子天平，上海精密科學儀器有限公司；DK2-2型電熱恒溫振蕩水槽，上海精宏實驗設(shè)備有限公司；HP-6890N 氣相色譜與HP-5975B質(zhì)譜儀聯(lián)用機，美國安捷倫科技公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 SPME萃取條件 將5.00 g茶樣置于100 mL 樣品瓶中，注入100℃蒸餾水30 mL，封口膜、錫紙密封瓶口，將樣品瓶置于60℃恒溫水浴中，靜置5 min，插入萃取頭推出纖維頭，頂空吸附60 min 后，進行GC-MS分析。

1.3.2 GC/MS條件 色譜條件：氣相譜柱為HP-5MS 毛細管柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)。載氣為高純氦氣(純度99.999%)，柱流量1.0 mL/min，進樣方式為手動無分流進樣。升溫程序：50℃保持5 min，以3℃/min 上升至210℃，保持5 min，再以15℃/min 上升至240℃，保持5 min。質(zhì)譜條件：接口溫度230℃，離子源溫度250℃。電離方式為電子轟擊源(EI)，電子能量70 eV，掃描質(zhì)量范圍30～450 amu。

1.3.3 定性與定量 定性：通過計算機檢索與NIST 質(zhì)譜庫提供的標準質(zhì)譜圖進行對照，并參照已發(fā)表的質(zhì)譜圖，從而鑒定香氣物質(zhì)。定量：相對百分含量按峰面積歸一化法計算。

1.3.4 重復(fù)性實驗 7種茶樣，每種平行三次實驗，通過計算相對標準偏差(RSD)，進行樣品重復(fù)性檢驗。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析 實驗數(shù)據(jù)采用Spss (22.0) 統(tǒng)計軟件進行主成分分析，根據(jù)不同茶樣的香氣特征，對其進行分類及判別分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同紅茶的香氣組成與相對含量

采用SPME萃取不同紅茶香氣化合物，進行GC/MS分析，通過與文獻對照，結(jié)合質(zhì)譜數(shù)據(jù)、相對保留時間，鑒定紅茶揮發(fā)性香氣成分，見附錄。7組茶樣中共檢測出149種揮發(fā)性香氣化合物。其中，祁紅52種，滇紅46種，金駿眉53種，英德紅茶65種，阿薩姆紅茶57種，大吉嶺紅茶72種，錫蘭紅茶58種。

附錄 7種紅茶樣品中主要揮發(fā)性香氣化合物及相對含量a

序號No.化合物Compounds(按保留時間排序)相對含量(%)RelativeContents(%)祁紅滇紅金駿眉英德阿薩姆大吉嶺錫蘭59異香葉醇0.000.000.000.000.320.240.0060香葉醇29.767.3631.631.217.869.152.7161茴香腦0.000.000.000.002.940.000.0062反式-2-癸烯醛0.000.000.000.000.000.080.0063檸檬醛1.500.001.360.000.600.980.00642-苯基巴豆醛0.001.260.001.400.000.000.7165反式-3-十四烯0.000.000.000.000.180.000.00664-乙基愈創(chuàng)木酚0.000.100.000.000.000.000.0067草蒿腦0.000.000.000.001.940.690.0068左旋乙酸冰片酯0.000.000.000.000.000.000.7569己酸戊酯0.000.000.000.000.000.380.00702-十一酮0.000.000.000.000.480.340.0071茶螺烷0.000.000.000.190.590.001.3772薄荷呋喃酮0.000.000.000.090.000.000.0073依杜蘭I0.000.000.000.890.000.000.0074甲酸香葉酯0.180.000.940.000.150.260.0075十一醛0.000.000.120.080.000.000.1276香葉酸甲酯,3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸甲酯0.720.000.000.000.000.670.1777脫氫紫羅酮0.530.270.350.410.340.320.0078蒈烯0.000.000.000.000.000.001.13791,2,3,4-四氫-1,1,6-三甲基萘0.000.100.000.410.170.260.1880丁香酚0.060.090.000.000.000.000.0081香葉酸0.820.590.000.000.000.000.0082柑橘酮0.000.000.000.000.210.000.0083反5-十四烯0.000.000.000.000.000.620.00842-丁基-2-辛烯醛0.800.000.000.000.000.900.0085大馬士酮0.001.140.321.310.000.001.3086己酸葉醇酯,(Z)-己酸-3-己烯酯0.950.000.000.002.001.870.0087橙花乙酸酯0.180.001.320.000.190.300.0088己酸己酯0.210.200.000.100.340.530.2389反式2-己烯基己酸0.230.240.060.110.450.680.0090(+)-喇叭烯/香橙烯0.000.000.000.000.000.200.0091茉莉酮0.200.000.360.000.000.240.2392六氫假紫羅酮0.000.000.000.120.000.100.0093長葉烯0.000.000.000.000.060.000.0094肉豆蔻醛0.480.000.060.100.000.000.0095Di-epi-.alpha.-cedrene-(I)0.000.000.000.000.000.000.71961-石竹烯0.000.000.000.060.320.160.0097alpha-紫羅酮0.400.220.101.260.250.411.3598二氫-β-紫羅蘭酮0.000.030.000.070.000.000.0099(E,Z)-2-己烯酸-3-己烯酯0.000.000.000.000.000.210.00100(+)-α-長葉蒎烯0.000.000.000.000.000.000.08101柏木烯0.350.000.280.000.000.154.15102律草烯0.000.000.000.000.120.000.00103香葉基丙酮,(E)-2,6-二甲基-2,6-十一碳二烯-10-酮0.710.360.411.370.550.861.59104(E)-β-金合歡烯0.130.000.000.000.080.000.091057-十四烯-5,9-二炔0.000.230.260.430.000.000.00106蓽澄茄烯0.000.000.000.000.040.070.23107α-衣蘭油烯0.000.000.000.000.000.040.00108丁基羥基茴香醚0.000.000.000.090.000.000.30109愈創(chuàng)木-3,9-二烯0.000.000.000.000.000.000.10110芳-姜黃烯0.000.000.000.000.230.130.67111脫氫β紫羅酮0.100.150.130.160.000.000.00112beta-紫羅酮2.011.641.014.131.231.925.05113可卡醛,5-甲基-2-苯基-2-己烯醛0.470.550.380.500.160.120.22

序號No.化合物Compounds(按保留時間排序)相對含量(%)RelativeContents(%)祁紅滇紅金駿眉英德阿薩姆大吉嶺錫蘭114Naphthalene,1,2,4a,5,6,8a-hexahydro-4,7-dimethyl-1-0.000.000.000.170.000.230.00(1-methylethyl)-,(1.alpha.,4a.alpha.,8a.alpha.)-115(-)-a-芹子烯0.000.000.000.000.000.000.23116(+)-花側(cè)柏烯0.000.000.000.000.000.000.19117α-法尼烯0.100.000.000.000.200.050.151182,4-二叔丁基苯酚0.000.000.000.070.000.000.00119d一杜松烯0.880.000.370.140.380.000.30120二氫獼猴桃內(nèi)酯0.000.000.000.000.000.000.86121去氫白菖烯0.000.000.000.000.000.680.00122姜酮0.000.000.000.140.000.000.00123胡椒酮0.000.000.140.000.000.000.00124cis-橙花叔醇1.450.850.550.771.210.821.31125苯甲酸葉醇酯0.530.100.120.000.220.210.17126鯨蠟烯0.000.000.000.000.060.000.00127氧化石竹烯0.000.000.000.000.000.050.00128香橙烯環(huán)氧化物0.000.000.000.000.000.070.00129t-依蘭油醇0.000.070.000.110.090.110.00130衣蘭烯0.340.000.000.000.000.000.00131茉莉酮酸甲酯0.000.000.000.000.000.050.00132Α-畢橙茄醇0.290.070.000.110.000.100.00133α-蓽澄茄油烯0.000.000.120.000.000.000.00134異長葉烯0.000.000.070.000.000.000.15135綠油腦0.100.000.000.000.000.000.00136(+)-香茅醛0.000.030.000.000.000.000.00137α-杜松醇0.000.000.000.000.060.000.00138降植烷0.000.000.140.000.000.000.001393,5,5-三甲基-1-己烯0.000.000.000.000.000.000.13140肉豆蔻酸甲酯0.000.000.000.050.000.000.00141乙酸柏木酯0.000.000.000.000.000.000.08142金合歡基乙醛0.000.080.600.000.000.000.00143棕櫚醛0.250.000.000.000.000.000.00144正六十九烷酸0.000.000.000.000.000.040.00145咖啡堿1.100.400.560.540.240.551.01146植酮0.000.000.000.000.000.220.00147棕櫚酸甲酯0.420.331.381.221.360.150.00148鄰苯二甲酸二丁酯0.140.000.000.000.000.000.00149棕櫚酸異丙酯0.150.000.000.000.000.000.00

a. 7種茶樣相對標準偏差RSD均小于1.

2.2 不同紅茶香氣組分比較分析

2.2.1 香氣化合物組分差異及主要香氣化合物呈香特征 圖1反映了不同組分在揮發(fā)性香氣化合物中所占比例。紅茶香氣化合物主要為醇類、醛類、酮類、酯類和烯烴類。

醇類物質(zhì)在我國四種工夫紅茶中均占有較大比例，是構(gòu)成紅茶香氣的重要組分。研究中鑒定出的醇類物質(zhì)有16種，7種茶樣中醇類物質(zhì)相對含量如圖2所示。主要為芳樟醇、香葉醇、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇、苯乙醇、橙花醇等。

圖1 紅茶香氣組分含量比較

圖2 7種樣品中醇類及萜烯指數(shù)比較分析

多項研究[3]]顯示，該類化合物的形成與糖苷水解有重要聯(lián)系。其中萜烯類芳樟醇與香葉醇是決定紅茶香氣香型的重要成分。芳樟醇既有紫丁香、鈴蘭花香，又有木香、果香氣息。香葉醇具有溫和、甜的玫瑰花氣息。竹尾忠一[4]首先提出了單萜烯醇中的芳樟醇和香葉醇的數(shù)量與茶樹品系特異性的關(guān)系，并建議用萜烯指數(shù)TI作參數(shù)進行無性系分類，指出阿薩姆變種的栽培品種萜烯指數(shù)均接近于1，而中國變種的栽培品種TI值則較低。圖2原形標注所示7種茶樣的萜烯指數(shù)，祁紅和金駿眉萜烯指數(shù)較低，為典型的以香葉醇為主導(dǎo)的中國變種。英紅一號為阿薩姆變種，萜烯指數(shù)最高，接近于1。

酯類的形成方式主要有2種，醇、酸的酯化和內(nèi)酯的形成。本項研究中共鑒定出酯類物質(zhì)25種，主要有水楊酸甲酯、棕櫚酸甲酯、己酸葉醇酯等。印度與斯里蘭卡紅茶香氣酯類相對含量高于中國紅茶，尤其是水楊酸甲酯相對含量較高，占總揮發(fā)性香氣化合物26.71%-27.58%，呈現(xiàn)出一定的鮮爽而細銳的冬青葉和類似薄荷精油香味。

醛類化合物可在發(fā)酵、干燥階段，通過氨基酸的轉(zhuǎn)化或脂質(zhì)氧化降解等方式形成。醛類化合物的呈香特征除了花香以外，也是紅茶清香氣息的重要原因，一般與紅茶的發(fā)酵程度有關(guān)。通常輕萎凋的紅茶中己烯醛類、戊醛類和苯甲醛類等醛類物質(zhì)的含量較高[5]。本次研究中鑒定出的醛類物質(zhì)有25種，其中可卡醛、苯甲醛、反式-2-壬烯醛、反-2-辛烯醛、反,順-2,6-壬二烯醛是構(gòu)成清香的因素。

酮類化合物也是花香特征的物質(zhì)基礎(chǔ)，形成于發(fā)酵階段，茶葉中大量的類胡蘿卜素氧化，部分降解形成紫羅酮、大馬士酮等。本項研究中共鑒定出的酮類物質(zhì)有22種，主要有β-紫羅酮、香葉基丙酮、α-紫羅酮、大馬士酮等。

本項研究中，印度及斯里蘭卡紅茶烯烴類化合物以萜烯類為主，且相對含量明顯高于中國紅茶，種類是中國紅茶的2-3倍。7種茶樣中共鑒定出烯烴類物質(zhì)35種，主要含有檸檬烯、β-月桂烯、柏木烯等，主要呈現(xiàn)木香和清淡的香脂香氣。其中印度阿薩姆紅茶檸檬烯相對含量高出其他紅茶中的4-10倍。

在干燥階段，氨基酸轉(zhuǎn)化可形成吡咯、呋喃、酚等化合物，而通過熱芳構(gòu)作用，可形成糠醛、噻唑等化合物。本項研究中鑒定出11種雜環(huán)化合物，福建金駿眉中含有較高的2-乙酰基吡咯，占香氣化合物的5.06%，以及5-甲基糠醛等其他呋喃類化合物，是其烘炒香和焦糖的來源。

除以上幾大類化合物以外，剩余17種化合物包含烷烴、酸、醚等化合物，其中7種茶樣中均含有咖啡因。咖啡因本身無嗅，King B. M.等人[6]研究了咖啡堿與萜烯類、呋喃類及一些揮發(fā)性成分的相互作用顯示，咖啡堿和香氣化合物的結(jié)合明顯，可引起后者水溶性增加。

2.3 主成分分析

本文選取7種茶樣中含有的16種香氣物質(zhì)構(gòu)成16X7的數(shù)據(jù)矩陣，利用SPSS(22.0)軟件進行主成分分析。

由表2可知，主成分分析提取的6種主成分可解釋紅茶的整體香氣成分。其中第一主成分(PC1)可解釋香氣化合變異量物60.41%，第二主成分(PC2)可解釋28.28%。前兩個主成分對應(yīng)的特征值累計百分比達到88.69%，選取前兩個主成分，信息量已基本涵蓋。

表3在成分矩陣中，給出了主成分載荷矩陣，每一列載荷值都顯示了16個香氣變量與有關(guān)主成分的相關(guān)系數(shù)。載荷系數(shù)反映的是主成分與變量之間的相關(guān)程度，系數(shù)絕對值越接近1，說明相關(guān)度越高。

為了更好顯示茶樣與主成分之間的關(guān)系，以PC1為橫坐標，PC2為縱坐標，獲得各個樣本與香氣變量的二維散點分布圖，見圖3。根據(jù)PCA圖可看出，第一主成分和第二主成分對7種紅茶有較好的分類效果，將茶樣分為三大區(qū)域。

安徽祁紅和福建金駿眉香氣受主成分1、主成分2影響均較大。主要表現(xiàn)出香葉醇、橙花醇、苯乙醇的玫瑰花香。云南滇紅和廣東英德香氣以主成分1貢獻為主，呈現(xiàn)出以芳樟醇、苯乙醛、苯甲醛為主的花香、甜香。以上分類，與萜烯指數(shù)分類結(jié)論相同。大吉嶺、阿薩姆和錫蘭紅茶以主成分2貢獻為主，主要是以水楊酸甲酯、檸檬烯為代表的帶刺激性的香氣物質(zhì)。

表2 主成分分析結(jié)果

表3 16種主要揮發(fā)性香氣化合物及其在主成分上的載荷

圖3 主成分分析散點圖(PCA)紅茶樣品(◆)與揮發(fā)性香氣化合物(◇)相關(guān)性Fig.3 Principal components analysis biplot showing relationship between the black tea samples (◆) and the volatile aroma compounds(◇)

3 討 論

本研究希望通過統(tǒng)一檢測方法，系統(tǒng)采集紅茶香氣數(shù)據(jù)，初步探究國內(nèi)外重要紅茶產(chǎn)區(qū)紅茶特異性香氣成因。

筆者認為，茶區(qū)分布不同，受氣侯、土壤、季節(jié)變化等影響，各種因素對于茶葉香氣特征的形成綜合作用。本研究中的中國紅茶，祁紅和金駿眉同屬江南茶區(qū)，英德和滇紅同屬華南茶區(qū)。印度及斯里蘭卡地屬熱帶季風氣候，雖然其茶葉品種與中國茶區(qū)較接近，但茶葉香氣風格迥異。

從品種出發(fā)，查閱《中國茶樹品種志》[8]，祁門紅茶由祁門櫧葉種所制，云南滇紅由鳳慶大葉茶所制，福建金駿眉由武夷菜茶所制，英紅一號是由阿薩姆種中采用單株育種法育成。大多數(shù)栽種于印度及斯里蘭卡地區(qū)的茶樹來自于中國茶品種或中阿雜交品種等。上文通過萜烯指數(shù)分析得到，也可初步推斷印度及斯里蘭卡商品茶品種接近中阿雜交種。而Owour P.等人[9]認為萜烯指數(shù)對某一無性系來說是特征性的，但因為芽葉嫩度不同，萜烯指數(shù)各異。因此，仍需做進一步更為嚴謹?shù)膶嶒炋骄俊?/p>

從加工工藝出發(fā)，本實驗選用的四種中國紅茶均為工夫紅茶，工夫紅茶工序復(fù)雜，毛茶加工精制。以祁門紅茶傳統(tǒng)制法為例，萎凋偏重、揉捻時間長，發(fā)酵程度深。印度阿薩姆和大吉嶺紅茶，其萎凋程度則相應(yīng)就輕。與工夫紅茶相比，錫蘭紅碎茶細胞破碎率高，但由于缺氧可加速單萜烯醇類物質(zhì)的形成[10]，而發(fā)酵過程有氧或通氣充分，會促進多酚類的強烈氧化從而抑制單萜烯醇類物質(zhì)的形成[11-12]。因此，本研究中錫蘭紅碎茶的花果香特征低于傳統(tǒng)工夫紅茶。而干燥工藝除了低沸點的香氣物質(zhì)揮發(fā)掉之外，同時通過美拉德反應(yīng)等，增加了一些吡咯衍生物、吡嗪類衍生物等物質(zhì)，使得干茶具有焦糖香或烘炒香特征。此研究中福建金俊眉和廣東英德的香氣風格，都能夠較好的驗證這一論點。

4 總 結(jié)

本研究中，HS-SPME技術(shù)萃取紅茶揮發(fā)性香氣物質(zhì)，以及GC-MS定性定量分析方法，能夠?qū)ξ覈?個不同原產(chǎn)地工夫紅茶和3個印度、斯里蘭卡紅茶的揮發(fā)性香氣成分進行比較準確的實驗和分析，達到較完整的研究效果。結(jié)合主成分分析，7個茶樣中，以云南滇紅和廣東英德紅茶表現(xiàn)出以芳樟醇為主的花果香、甜香。安徽祁紅和福建金駿眉同為小葉種香型相近，豐富的香葉醇、苯乙醇呈現(xiàn)典型的玫瑰香型。印度阿薩姆、大吉嶺和斯里蘭卡紅茶以冬青香、檸檬香等刺激性香氣為主。相近的品種特性、環(huán)境氣候及加工工藝所產(chǎn)生的特征香氣主成分相近，與主成分分析結(jié)果一致。

本文實驗和分析方法通過濃縮數(shù)據(jù)信息量，能夠把握對不同茶樣香氣貢獻的主成分，并可以更直觀比較茶樣區(qū)別，歸納類別。但也存在一定局限性，如對香氣構(gòu)成中含量極其微小的協(xié)調(diào)、修飾和定香作用的化合物特征研究較少，如何反映其對香型構(gòu)成的作用仍需進一步研究。

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Comparative study on characteristic aroma components of black teas from different regions

FANG Weiya, CHEN Ping*

(Department of Tea Science, College of Agriculture and Biotechnology, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

The aroma compositions of 7 kinds of black tea from different regions were extracted by HS-SPME, and comparatively analyzed on GC-MS. 149 kinds of aromatic components were detected. The ingredients for the characteristic aroma of Chinese black tea were mainly ascertained to be alcohols and aldehydes, while esters and alkenes were significantly higher for black tea from India and Sri Lanka. The principal component analysis (PCA) results showed that the black tea could be divided into 3 groups for characteristic aroma: 1. Qimen and Jin Junmei black tea, which contained high level of geraniol and showed a rose-like aroma; 2. Yunnan and Yingde black tea which contained high level of linalool and showed aroma as flower and fruit; 3. India and Ceylon black tea which contained relatively high methyl salicylate had an aroma like wintergreen oil. Various factors affecting tea aroma formation were discussed, including environment conditions, tea varieties and processing methods.

Black tea; Aroma; HS-SPME; GC-MS; PCA

2014-07-10

浙江省教育廳科研項目(Y201122431)

方維亞(1992年-)，女，浙江大學茶學系本科生，科研方向為制茶工程與品質(zhì)鑒定。

*通訊作者：陳萍，副教授，Email: pingchen@zju.edu.cn

TS272.5+2;O433

A

0577-8921(2014)03-138-08