基于氣質聯用/氣相色譜-嗅覺測定技術的西湖龍井茶特征香氣成分分析

汪厚銀，李 志，張 劍，史波林，支瑞聰，趙 鐳*

(中國標準化研究院食品與農業標準化研究所，北京 100088)

基于氣質聯用/氣相色譜-嗅覺測定技術的西湖龍井茶特征香氣成分分析

汪厚銀，李 志，張 劍，史波林，支瑞聰，趙 鐳*

(中國標準化研究院食品與農業標準化研究所，北京 100088)

采用動態頂空(微阱捕集法，Itex)提取西湖龍井茶湯的香氣物質，應用氣質聯用/氣相色譜-嗅覺測定技術同時測定其揮發性呈香成分和嗅感特征，結合檢測頻率分析初步確定二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇和順-茉莉酮為西湖龍井茶的特征香氣成分。

西湖龍井；氣質聯用；氣相色譜-嗅覺測定；特征香氣；動態頂空提取

龍井茶是一種原產地域產品，指在原產地域范圍內采摘的茶樹鮮葉，按照傳統工藝技術在原產地域范圍內加工而成，具有“色綠、香郁、味醇、形美”的扁形綠茶[1]。而龍井茶的原產地域又可細分為西湖產區、錢塘產區和越州產區，其中尤以西湖產區的龍井茶最富盛名，根據其品質的不同，經濟價值差異巨大。長期以來，龍井茶品質評價主要依靠專業的茶葉評審員來進行[2]，其中對于龍井茶香氣的評價是非常重要的一個方面，評價的結果通常是以百分制來表達，分數越高，表明香氣品質越高，存在一定的主觀性。因而確定西湖龍井茶的特征香氣成分，對于其香氣品質評價具有客觀的指導意義。

已有的關于西湖龍井茶香氣的研究關注于氣質聯用(gas chromatography-mass spectrometer，GC-MS)的結果[3]，對成分信息的解析能夠得到西湖龍井茶香氣的物質基礎，但往往質譜檢測與人的嗅聞二者不能夠一一對應[4]，對于某些聞香閾值較低的嗅感物質來說，人的靈敏度遠優于質譜，因此，人工嗅聞的檢測顯得尤為重要[5]。

本實驗采用直接沖泡的樣品前處理方法[6]，較制取精油的前處理操作簡單，且更能夠保持西湖龍井茶的“原香”[7]；應用動態頂空技術[8]吸附樣品頂空氣并循環富集，較靜態頂空技術[9]、頂空固相微萃取技術(headspace solid phase microextraction，HS-SPME)[10-11]具有靈敏度更高、適應性更廣的優勢；最后在色譜柱末端進行1:1的質譜和人工嗅聞同時檢測和分析。

基于GC-O技術的特征香氣成分研究可歸納為4種方法[12]——稀釋分析法、時間強度法、頻率檢測法和峰后強度法。其中稀釋分析(aroma extraction dilution analysis，AEDA)得到了較為普遍的應用，因本研究中未提取茶葉精油，而是直接以茶湯為研究對象，所以采用頻率檢測和檢測強度相結合的方法進行分析。頻率檢測法較為簡便、耗時少，對評價員的要求也不苛刻，結果重復性好，且能夠反映嗅辨員的敏感度差異[13]。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

選自西湖龍井茶2010年原產地的“精品”、“特級”和“一級”西湖龍井茶，且每個等級均在西湖龍井原產地內的楊梅嶺、翁家山、馬鞍山、梅家塢和龍門坎5個細分產地分別采樣以保證樣品的代表性。

氯化鈉(分析純)；C8～C20正構烷烴標樣、4-萜烯醇、香葉醇、1-辛烯-3-醇、芳樟醇氧化物、橙花叔醇、α-松油醇、γ-萜品烯、β-蒎烯、檸檬烯、β-紫羅蘭酮、1-己醇、庚醛、3-甲硫基丙醛、β-月桂烯、β-羅勒烯、芳樟醇、2-蒈烯(含量均大于98%) 美國Sigma-Aldrich公司。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C氣質聯用儀 美國Agilent科技公司；動態頂空進樣系統(Itex進樣模塊) 瑞士CTC公司；Sniffer 9000嗅味檢測儀 瑞士Brechbühler公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品前處理

取10.0g西湖龍井茶樣品放入150mL燒杯中，加入50.0mL沸水(超純水)沖泡，加蓋保溫15min。然后移取6mL茶湯于已加入1.9g氯化鈉(分析純)的20mL頂空瓶中，壓蓋密封。

1.3.2 儀器分析條件

Itex條件：平衡溫度80℃，平衡時間1200s，振蕩速度500r/min，進樣針溫度85℃，抽提體積2mL，抽提次數100次，抽提速度200μL/s，解析溫度230℃，解析速度20μL/s，洗針溫度250℃，洗針時間300s[6]。

色譜條件：DB-5 MS毛細管色譜柱(30m×0.25mm，0.25μm)；載氣(He)流速1.5mL/min，不分流進樣，進樣口溫度100℃；柱溫：起始溫度40℃，保持2min，然后以4℃/min升溫至180℃，再以8℃/min升溫至245℃，保持5min。

質譜條件：接口溫度280℃，離子源溫度230℃，電離方式EI，電子能量70eV，掃描質量范圍45～300u，通過Agilent-MSD Chemstation工作站進行數據采集和處理。

1.3.3 西湖龍井茶香氣成分的確定

采用質譜(譜庫檢索)、相對保留指數(retention index， RI)和嗅聞3種方法確定西湖龍井茶的揮發性成分[14]。

首先采用總離子流(total ion carrent，TIC)圖譜中的色譜峰處的質譜圖減去相應基線處的質譜圖得到目標化合物的質譜圖，應用Nist 08譜庫進行譜庫檢索，結合匹配度、碎片離子的相對豐度和提取離子判別峰純度綜合初步判定目標化合物；采用相同的升溫程序，以C8～C20正構烷烴作為標準，計算目標化合物的RI，與文獻報道的保留指數進行比較，進而確認目標化合物；通過嗅辨員對嗅味檢測儀流出的組分進行嗅聞，記錄下目標化合物的嗅聞時間和氣味特征，進一步確認目標化合物。

1.3.4 西湖龍井茶特征香氣成分的確定

本研究中由5名嗅辨員組成GC-O評價小組，其中4名女性、1名男性，年齡在20～32之間，實驗前均通過了17種香氣標準樣品的單體訓練，識別率在80%以上。每個樣品每個嗅辨員嗅聞3次，采用三點標度法，即：弱(1)、中(2)、強(3)，這樣就得到了5×3＝15份數據用于統計分析，若某一嗅感物質在這15次嗅聞中有9次以上被嗅聞到，且其嗅聞強度在2以上至少有7次，即被認為是西湖龍井茶的特征香味物質。

2 結果與分析

2.1 西湖龍井茶的香氣成分及總離子流色譜圖

對所有西湖龍井茶樣品進行GC-MS檢測，其中共同檢出的香氣成分有43種見表1，總離子流色譜圖見圖1。主要香氣成分中烯烴類物質14種，醇類物質9種，酮6種，醛類物質4種、雜環類4種以及硫化物2種。

其中萜類物質包括：萜烯烴類，通式為(C5H8)n的鏈狀或環狀烯烴，如單環萜：檸檬烯、萜品油烯；無環萜：羅勒烯，月桂烯；倍半萜：杜松油烯，菖蒲萜烯等；萜烯醇類，如芳樟醇、香葉醇、α-松油醇等。萜烯醇類物質被認為是在龍井茶加工過程中由β-葡萄糖苷酶參與產生的香氣物質[15]，對龍井茶香氣的形成有重要的作用，芳樟醇具有鈴蘭系清淡爽快的花香，香葉醇具有薔薇系溫和的花香，且這兩種物質互為異構體，芳樟醇在熱催化作用下會異構化生成香葉醇[16]。

酮類物質主要包括順-茉莉酮、β-紫羅蘭酮、大馬酮等，推測由β-胡蘿卜素的氧化降解形成[17]。雜環類中的吡嗪化合物通常認為是茶葉中的氨基酸與兒茶素等發生Maillard反應的產物，帶有焦糖一類的香氣[18]。二甲硫醚在茶葉香氣成分分析中鮮有報道，據研究它由茶葉炒制過程中甲基蛋氨酸锍鹽受熱分解產生，可與殘留的青葉醇共存形成綠茶的“新茶香”[19]，這種特殊的茶香會隨著茶葉儲藏期的延長而揮發散失，使綠茶喪失了新茶的香味。

表1 西湖龍井茶揮發性香氣成分鑒定列表Table 1 Volatile aromatic components identified by GC-MS in Xihu Longjing tea

圖1 西湖龍井茶香氣總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of Xihu Longjing tea

2.2 西湖龍井茶的嗅聞結果和特征香氣成分的確定

評價小組通過GC-O系統嗅辨出18種嗅感物質，如表2所示，其中有兩種風味物質在質譜儀上并未檢出，相對DB-5柱的RI值分別為940和1219。在已鑒定的成分中，按照檢測次數和檢測強度可以劃分為3個梯度：第1梯度為二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇、順-茉莉酮等7種成分的檢測次數均大于9，且強度大于等于2的次數大于7，可認為是西湖龍井茶的特征香氣成分；第2梯度為1-己醇、庚醛、β-月桂烯、對氨基苯甲醚、2-蒈烯，檢測次數均大于7，且強度大于等于2的次數大于3；其余為第3梯度，檢測次數和強度均較小。

通過評價小組的嗅聞，并進行小組討論，認為西湖龍井茶的香氣主要可以歸結為5個大類：第1類為最先嗅聞到的新茶香，清鮮并帶有些醇香，主要成分為二甲硫醚；第2類為炒香類，由炒瓜子、煮土豆等嗅感組成；第3類為花香類，最明顯的就是鈴蘭花香和玫瑰花香，另外還包括不太顯著的甜香；第4類為烘焙厚重味，如吡嗪類的烘焙巧克力味；第5類為尖銳刺激的松節油味。這5類氣味共同組成了西湖龍井的香氣特征。

表2 西湖龍井茶嗅聞結果Table 2 Results of GC-olfactometry analysis of volatile aromatic components of Xihu Longjing tea

3 結 論

應用直接沖泡、頂空Itex進樣，質譜與嗅辨員同時檢測的方法對西湖龍井茶的香氣進行分析研究。GC-MS分析得到了西湖龍井茶43種揮發性呈香成分，由5名嗅辨員組成的評價小組在質譜檢測的同時，記錄了系統流出物的氣味特征以及強度，結合頻率分析方法初步確定西湖龍井茶特征的香氣成分，分別為二甲硫醚、2-甲硫基丙醛、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇和順-茉莉酮。通過直接沖泡和頂空Itex進樣不僅保留了西湖龍井茶的“原香”，也得到了較為豐富的成分信息，為西湖龍井茶香氣的進一步研究提供了方法支持和數據參考。另外由于茶葉的香氣受樹種、氣候和加工過程中多種因素等的影響，通過對不同年份的茶葉進行跟蹤研究可進一步完善此項工作。

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Determination of Characteristic Aromatic Components in Xihu Longjing Tea by GC-MS and GC-Olfactometry

WANG Hou-yin，LI Zhi，ZHANG Jian，SHI Bo-lin，ZHI Rui-cong，ZHAO Lei*
(Food and Agriculture Standardization Institute, China National Institute of Standardization, Beijing 100088, China)

In order to simultaneously determine the aromatic composition and odor characteristics of Xihu Longjing tea by as chromatography (GC)-mass spectrometer (MS) and GC-olfactometry, volatile aromatic components were extracted from Xihu Longjing tea infusion in-tube extraction and direct thermal desorption (ITEX). It was confirmed that the compounds responsible for the characteristic aroma of Xihu Longjing tea were dimethyl sulfide, 2-(methylthio) propionaldehyde, 3-ethyl- 2,5-dimethylpyrazine, linalool, α-terpineol, geraniol and cis-jasmone.

Xihu Longjing tea；gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS)；GC-olfactometry；characteristic aroma；dynamic headspace extraction

TS272

A

1002-6630(2012)08-00248-04

2011-04-11

中央級公益性科研院所基本科研業務費專項(56096S-1838)

汪厚銀(1974—)，男，助理研究員，碩士，研究方向為食品科學。E-mail：wanghy@cnis.gov.cn

*通信作者：趙鐳(1968—)，女，副研究員，博士后，研究方向為食品感官分析。E-mail：zhaolei@cnis.gov.cn