不同產區烏龍茶香氣特征及差異分析

呂世懂，吳遠雙，姜玉芳，孟慶雄*

（昆明理工大學生命科學與技術學院，云南 昆明 650500）

不同產區烏龍茶香氣特征及差異分析

呂世懂，吳遠雙，姜玉芳，孟慶雄*

（昆明理工大學生命科學與技術學院，云南 昆明 650500）

對3個主要烏龍茶產區（福建、廣東、臺灣）的5種烏龍茶樣品的香氣物質進行研究，采用全自動頂空固相微萃取提取茶葉香氣物質，并用氣相色譜-質譜聯用法測定其香氣成分，并對其香氣化學成分及含量進行比較。在5種烏龍茶中共檢出香氣成分127種，共有的香氣成分有53種；各烏龍茶樣品中，除鐵觀音中酮類物質含量較低外，均以醇類、酯類、酮類和碳氫化合物為主，但它們之間仍存在明顯差異；在共有香氣成分中，其中16種化合物平均含量相對較高，它們分別是橙花叔醇、α-法呢烯、β-紫羅酮、咖啡因、茉莉內酯、吲哚、植醇、植酮、芳樟醇及其氧化物、二氫獼猴桃內酯、香葉基丙酮、己酸-3-己烯酯、香葉醇、γ-癸內酯、茉莉酮、茉莉酮酸甲酯。經對比發現，5種烏龍茶在香型及香氣組成上均存在較大差異，這可能與茶葉產地及加工工藝有關。

烏龍茶；頂空固相微萃取；香氣成分；氣相色譜-質譜聯用法

烏龍茶是我國6大茶類之一，屬半發酵茶，其主要生產地區集中于閩北、閩南、廣東及臺灣地區，其色澤青褐、湯色黃亮、味道純正、香氣宜人，深受消費者喜愛[1]。但是由于茶樹品種、產地、季節和采制方法的不同，各種烏龍茶形成了自己獨特的品質特征[2]，其中香氣是體現茶葉品質的一個重要因素，也是捕獲和培養消費者忠誠度最重要的因素。

近幾年來，頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）法已經被廣泛應用于各種樣品揮發性成分的分析[3-5]，相比于過去使用較多的同時蒸餾萃取（simultaneous distillation extraction，SDE），HSSPME法更簡單、可靠、靈敏度高、重復性好，且不需要有機溶劑，縮短了復雜的樣品前處理過程[6]。但是目前文獻中大多采用手動進樣，易造成人為誤差，而全自動HSSPME采用的是纖維振動方式，能使采樣、加熱、萃取和解吸過程實現自動化，減少了人為誤差，提高了精確度，且可以連續測定大量樣品[7-8]。因此，采用全自動HS-SPME結合氣相色譜-質譜（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）是一種比較理想的茶葉香氣成分分析技術。

目前，對烏龍茶香氣成分的研究已有很多報道，但大多數是停留在單一品種或者同一產區不同品種之間的比較研究上，對不同品種、產地和制茶工藝的烏龍茶香氣成分的綜合比較及其變化規律方面的研究少有報道。本研究采用閩南的鐵觀音和黃金桂、閩北的大紅袍、廣東的鳳凰單叢、臺灣的凍頂烏龍為研究對象，采用全自動HS-SPME-GC-MS法對這5種不同產區的烏龍茶香氣成分進行分析，旨在通過對其香氣成分的對比研究，找出它們之間的變化規律，為烏龍茶的生產、新品研發、質量控制以及鑒別提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

鐵觀音：閩南烏龍茶，產于福建省安溪縣西坪鄉；黃金桂：閩南烏龍茶，茶樹品種名為黃旦，黃金桂為商品名，產于福建省安溪縣羅巖鄉；大紅袍：閩北烏龍茶，為武夷巖茶茶樹品種，產于福建省武夷山市；凍頂烏龍：產于臺灣南投縣鹿谷鄉的凍頂山；鳳凰單叢：產于廣東省潮安縣鳳凰鎮的鳳凰山。

1.2 儀器與設備

7890A-5975C氣相色譜-質譜聯用儀 美國Agilent公司；G6500轉盤式自動進樣器 美國CTC公司；57310-U固相微萃取裝置、65 μm PDMS/DVB萃取纖維頭 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品處理

使用前，先將PDMS/DVB萃取纖維頭在GC進樣口250 ℃老化1 h。稱取粉碎的烏龍茶樣各2 g，放入20 mL頂空瓶中，加入5 mL燒沸的蒸餾水沖泡，立即密閉瓶口，沖泡時間2 min。然后置磁力攪拌臺，轉速250 r/min，在80 ℃平衡10 min后，將萃取頭插入頂空瓶頂空部位萃取60 min，取出后立即插入GC-MS進樣口，解吸3.5 min，同時啟動儀器收集數據，每個樣品重復2次。

1.3.2 色譜條件[9]

色譜柱：H P-5 M S彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250 ℃；載氣氦氣（≥99.999%）；流速1.0 mL/min；升溫程序：初始溫度50 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至210 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min升至230 ℃；不分流模式。

1.3.3 質譜條件[9]

電子電離離子源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；發射電流34.6μA；轉接口溫度280 ℃；電子倍增器電壓350V；質量掃描范圍m/z 35～400；溶劑延遲時間2.8 min。

1.4 數據分析

由GC-MS分析得到的質譜數據經計算機在NIST 08標準譜庫進行檢索，并結合相關文獻[10-12]及質譜匹配度進行核對，然后再從特征離子、相對豐度、實際成分和保留指數等方面進行比較，確定其化學成分；同時采用峰面積歸一化法進行定量，得到各組分的相對含量（組分峰面積占總峰面積的百分比，即萃取頭上此種香氣成分含量占萃取頭上所吸附的化合物總量的百分比）。

2 結果與分析

2.1 5種烏龍茶香氣成分分析

表1 5種烏龍茶香氣成分分析結果Table1 GC-MS analysis results of aroma components in the five kinds of Oolong tea

續表1

續表1

圖1 5種烏龍茶香氣成分總離子流圖Fig.1 Total ion chromatograms of aroma components in the five kinds of Oolong tea

按照上述分析條件，對5個烏龍茶樣品進行香氣成分分析，得到各個樣品的總離子流圖，見圖1。在5個烏龍茶樣品中，共鑒定出香氣成分127種，共有香氣成分53種，鑒定出的成分中包括醇類、碳氫化合物、酯類、酮類、酚類、內酯類、酸類和含氮化合物，這些香氣成分的定性和定量結果見表1。在它們的共有香氣成分中，16種化合物平均含量相對較高，它們分別是橙花叔醇、α-法呢烯、β-紫羅酮、咖啡因、茉莉內酯、吲哚、植醇、植酮、芳樟醇及其氧化物、二氫獼猴桃內酯、香葉基丙酮、己酸-3-己烯酯、香葉醇、γ-癸內酯、茉莉酮、茉莉酮酸甲酯。

2.2 不同產區烏龍茶中各類香氣化合物的對比及差異分析5種烏龍茶香氣成分分析比較結果見表2，各種茶的香氣成分相對含量比較見圖2。各烏龍茶樣品中，除鐵觀音中酮類物質含量較低外，均以醇類、酯類、酮類和碳氫化合物為主，醛類和酸類化合物較少，但它們之間仍存在明顯差異。

表2 5種烏龍茶香氣成分分析比較Table2 Comparison of the number of aroma components assigned to different classes in five types of Oolong tea

圖2 5種烏龍茶香氣組分對比圖Fig.2 Comparison of the total amount of different classes of aroma compounds in the five kinds of Oolong tea

2.2.1 醇類化合物

醇類化合物通常帶有特殊的花香和果香，其種類和相對含量在各種茶中均較高，對烏龍茶香氣有著重要作用。其中橙花叔醇、植醇、芳樟醇及其氧化物、脫氫芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、雪松醇、異植醇是各茶樣共有的香氣成分。呈玫瑰及蘋果香氣的橙花叔醇在鐵觀音、黃金桂和凍頂烏龍中含量較高，分別為28.12%、14.71%和13.18%，而在大紅袍和鳳凰單叢中僅分別為4.16%和1.68%；作為茶葉主要賦香成分的芳樟醇及其氧化物在各種烏龍茶中含量差異不是很明顯，最高的是鳳凰單叢中的4.61%，最低的是大紅袍中的1.51%；脫氫芳樟醇在凍頂烏龍茶中含量最高，達到6.37%，其次為鳳凰單叢中的3.61%，而大紅袍和鐵觀音中僅為0.45%和0.19%；作為醫藥工業中一種重要原料及帶有甜香味的植醇，在各種茶葉中差異很大，其中在鐵觀音和鳳凰單叢中分別達到7.83%和6.62%，而凍頂烏龍中僅為0.15%；異植醇在鳳凰單叢中含量高達1.92%，在凍頂烏龍中僅為0.06%，這2種物質在凍頂烏龍中含量都很低，估計對其香型貢獻不大；具有柔和、持久花香的苯乙醇和具有溫和、甜的玫瑰花氣息的香葉醇在各樣品中含量差異不大。另外，呈木香及紫丁香香氣的α-松油醇、3,7,11-三甲基-1-十二烷醇和具玫瑰甜香氣的橙花醇僅在鐵觀音中未檢出；香葉基香葉醇和香葉基芳樟醇僅在閩南烏龍茶中檢出，但含量不高。

2.2.2 碳氫化合物

在鐵觀音中僅檢出17種碳氫化合物，在其他4種烏龍茶中均檢出20種以上，但碳氫化合物的含量在鐵觀音中最高，達到27.15%。在檢出的碳氫化合物中，飽和烴對茶葉香氣無多大貢獻，不飽和烴則起著重要作用。α-法呢烯、α-雪松烯、反-β-金合歡烯、β-蒎烯和D-檸檬烯是5種烏龍茶中共有的不飽和烴。具有青草香及萜香的α-法呢烯在鐵觀音中含量高達23.50%，而在大紅袍和鳳凰單叢中僅為0.39%和0.35%；具有松節油及樹脂香氣的β-蒎烯和具檸檬香味的D-檸檬烯在鳳凰單叢中含量遠遠高于其他各種茶，分別為1.25%和1.45%，在其他各種茶中含量都未超過0.45%；而具有非常愉快香氣的α-羅勒烯僅在大紅袍中未檢出；具木香及果香的α-松油烯和2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯僅在鳳凰單叢中檢出；具有溫和木香的γ-杜松烯僅在黃金桂中檢出。另外，除α-法呢烯外，鳳凰單叢中的不飽和烴含量及種類較其他茶高，含量達到5.88%，其次為凍頂烏龍（含量為3.06%），這些普遍具有木香和樹脂香的不飽和烯烴估計對鳳凰單叢的香氣有著重要貢獻。

2.2.3 酯類化合物

酯類化合物從數量和含量上在各種烏龍茶中都占有一定比例，對烏龍茶香氣也有著重要貢獻。一些酯類成分，如十六烷酸甲酯、亞油酸甲酯、亞麻酸甲酯等是由高級脂肪酸和低級醇脫水縮合而成，這些化合物揮發性差且無氣味，對茶葉香氣貢獻不大。除此之外，具有茉莉花型特殊芳香的乙酸苯甲酯、具有冬青油草藥香氣的水楊酸甲酯、呈蘋果樣香味的異戊酸葉醇酯、呈強烈彌散性水果香味的己酸-3-己烯酯、呈果香和皂樣香韻的己酸-反-2-己烯酯、呈生水果和豆香味的己酸己酯、呈木香和脂香的苯甲酸己酯、呈甜而持久的茉莉花香的茉莉酮酸甲酯、略有芳香味的鄰苯二甲酸二乙酯、鄰苯二甲酸二丁酯和鄰苯二甲酸二異丁酯是5種烏龍茶中共有的香氣成分，這些化合物的含量在各種烏龍茶中都有一定差異，但不是很大，其中尤以己酸-3-己烯酯、茉莉酮酸甲酯較高。另外，呈蘋果和菠蘿香味的己酸異戊酯僅在鐵觀音中檢出；呈橙花果香氣的氨茴酸甲酯僅在黃金桂中檢出；呈花果香味、并具有蜂蜜似甜香味的丁酸苯乙酯、己酸苯乙酯在大紅袍和鳳凰單叢中未檢出；具有玫瑰和果實香味的2-甲基丁酸-2-苯乙酯僅在鐵觀音中檢出，含量為0.98%；而苯甲酸芐酯和十四酸異丙酯僅在閩南烏龍茶中檢出，但含量都不高。

2.2.4 酮類化合物

酮類化合物通常帶有花果香味，在各種烏龍茶中差異較明顯，其中黃金桂中含量高達29.96%，而在鐵觀音中僅為3.36%。6-甲基5-庚烯-2-酮、茉莉酮、α-紫羅酮、4-（2,4,4-三甲基-環己-1,5-二烯基）-丁-3-烯-2-酮、香葉基丙酮、β-紫羅酮、植酮是5種烏龍茶中的共有香氣成分，4-叔丁基苯丙酮、6,10-二甲基-2-十一酮、3,3,5,6-四甲基-1-茚酮僅在鐵觀音中未檢出。其中，β-紫羅酮在黃金桂中含量高達17.66%，鐵觀音中僅為0.66%，同樣，α-紫羅酮在黃金桂中含量最高，達到2.18%，而在鐵觀音中僅為0.11%；β-二氫紫羅蘭酮也僅在黃金桂中檢出，這些具有紫羅蘭香味的酮類物質對黃金桂的香氣貢獻較大；植酮在各種烏龍茶中含量也較高，尤其在鳳凰單叢中含量高達7.58%，凍頂烏龍中為1.08%；具玫瑰香和果香的香葉基丙酮除在鐵觀音中含量僅為0.39%外，其他茶中含量均高于1.08%。

2.2.5 內酯化合物

內酯類化合物在各烏龍茶中共檢出5種，在凍頂烏龍中含量最高，達到13.60%。其中呈果香、木香和茉莉花香的茉莉內酯、帶香豆素樣氣息的二氫獼猴桃內酯、呈椰子和桃子香味的γ-癸內酯在5個烏龍茶中都有檢出；而丁位癸內酯僅在鳳凰單叢中檢出，含量為0.27%；γ-十二內酯僅在黃金桂中檢出，含量達到1.17%，這2種物質也都具有椰子和奶油香味。二氫獼猴桃內酯除在鐵觀音中含量僅為0.11%外，其他茶中最低的大紅袍中也有1.56%；茉莉內酯除在大紅袍中僅為0.48%外，其他茶中含量很高，凍頂烏龍高達9.49%，鐵觀音中為6.85%；γ-癸內酯在黃金桂和凍頂烏龍中含量分別為4.14%和1.07%，其他茶中含量都較低。

2.2.6 其他化合物

酚類化合物在5種烏龍茶中僅檢出2種，1種是在凍頂烏龍、大紅袍和鳳凰單叢中檢出的2,6-二叔丁基對甲苯酚，1種是在凍頂烏龍和鳳凰單叢中檢出的帶有清雅、甜味及柔和的焦糖香味的異丁子香酚。值得注意的是，在大紅袍中檢測到含量高達28.53%的2,6-二叔丁基對甲苯酚，這種物質主要用作食品抗氧化劑，關于它的具體來源和貢獻仍需進一步研究。醛類化合物在各種茶中含量極低，平均百分比含量為1.38%，主要包括具有苦杏仁氣味的苯甲醛、具強烈風信子香氣的苯乙醛、1-乙基-1H-吡咯-2-甲醛和具水果樣及薄荷樣香氣的β-環檸檬醛等。在含氮化合物中，有2種化合物含量較高，分別是吲哚和咖啡因。其中具有橙子和茉莉似花香的吲哚在鐵觀音、黃金桂和大紅袍中含量較高，分別為5.83%、2.23%和10.67%，而大紅袍和鳳凰單叢中分別僅為0.28%和0.73%；咖啡因為茶葉品質重要指標，和茶葉滋味有關，對茶香貢獻不大。酸類成分檢出也較少，在鐵觀音中未檢出，一般對茶香無多大貢獻。

各種烏龍茶香氣成分的比例、閾值的不同，形成了它們獨特、豐富多變的香氣特征，比如鐵觀音的音韻、大紅袍的巖韻、鳳凰單叢的山韻等，各種烏龍茶在香氣組成上雖然有一定差異，但也有相同之處及不同程度的交叉。

3 討 論

本實驗通過對不同產地烏龍茶香氣成分的差異分析，對生產品質一致的烏龍茶新產品具有重要參考價值。本研究發現，不同產區的烏龍茶香氣成分差異很大，構成了它們自身的香氣特點。各種烏龍茶除了產地和品種不同之外，其發酵程度也有很大區別，閩南烏龍發酵程度較輕，凍頂烏龍發酵程度適中，而大紅袍和鳳凰單叢發酵程度較重[13]。具有花果香味的橙花叔醇和α-法呢烯的含量在閩南烏龍和凍頂烏龍之中高于大紅袍和鳳凰單叢，在鐵觀音中含量最高，橙花叔醇被認為是福建烏龍茶中最主要的香氣成分[14]，α-法呢烯可能是橙花叔醇經過脫水產生的[15]，因此其含量也很高，本實驗結果也與這一推測相吻合。這2種物質的產生可能與茶葉的做青程度有關。Wang Lifei等[16]認為吲哚的含量隨著發酵程度增加而急劇增加，但隨著發酵程度的增加，其含量又急劇減少。在本實驗中，中度發酵的烏龍茶中吲哚含量高達10.67%，而大紅袍和鳳凰單叢中最低，分別為0.28%和0.73%；具有冬青油草藥香氣的水楊酸甲酯也會隨著發酵程度的增加，含量有所增加，在本實驗中，大紅袍和鳳凰單叢中水楊酸甲酯的含量也要高于其他茶。茶葉的香氣成分受很多因素的影響，茶葉發酵程度與香氣成分之間的變化關系還需進一步研究。另外，在黃金桂中檢出的含量高達17.66%的β-紫羅酮，Kanani等[17]發現其感官閾值較低（0.007 mg/L），這種物質可能對黃金桂香氣貢獻很大。在大紅袍中吡咯類和吡嗪類化合物都較其他茶高，有些茶中還未檢出。這類化合物感官閾值較低，具有強烈的感官特性[18]，使茶葉具有板栗香和炒熟香，低溫加工不利于這類物質的產生。各種烏龍茶產地、品種及加工工藝的不同，可能是其香氣成分差異較大的主要原因。

利用HS-SPME提取茶葉的香氣成分時，溫度是影響實驗結果的一個重要參數。目前文獻報道的有40[19]、50[20-21]、60[22]、70[23]、80 ℃[24]和100 ℃[25]。劉曉慧等[24]利用HSSPME萃取黃茶的香氣成分時，認為黃茶香氣的最適萃取溫度為80 ℃，并且對萃取容器中的黃茶香氣進行感官審評，認為其香氣與標準茶葉感官審評時所嗅到的香氣類型相同。在本研究中，選取的茶葉香氣萃取溫度為80 ℃。由于各種茶葉的采摘嫩度和加工工藝并不相同，它們的最適萃取溫度也不一定相同。因此，如何選擇不同類型茶葉的最適萃取溫度，更好體現各種茶葉的原始香氣特征也有待重點研究。

隨著社會的不斷發展，人們生活水平的不斷提高和生活節奏的加快，香型獨特、香氣高而持久和具有保健功效的速溶烏龍茶等新產品的開發越來越受關注。因此，未來對烏龍茶香氣研究還應該往以下3個方面發展：1）進一步研究烏龍茶生產過程中各階段香氣的動態變化，探索生產過程中在線香氣指紋圖譜與質控，為烏龍茶工業化生產提供技術和理論支持；2）進一步研究烏龍茶香氣成分與香型之間的變化關系；3）通過儀器分析及計算機技術，結合烏龍茶香氣成分，建立更科學、簡便、迅速的烏龍茶質量評估體系。

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Comparative Analysis of Aroma Characteristics of Oolong Tea from Different Geographical Regions

Lü Shi-dong, WU Yuan-shuang, JIANG Yu-fang, MENG Qing-xiong*
(Faculty of Life Science and Technology, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)

The aroma components of 5 kinds of Oolong tea from three main producing regions (Fujian, Guangdong, and Taiwan) were extracted by fully automated headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Comparison of the analytical results obtained was carried out on the composition and content of aroma compounds. Results showed that in total 127 aroma consti tuents were identifi ed and 53 of them were common to all the tested samples with the dominant ones being alcohols, esters, ketones and hydrocarbon compounds, although ketones were less abundant in Tieguanyin tea than other Oolong teas. Among the common aroma components, the average contents of 16 compounds was relatively higher, including nerolidol, α-farnesene, β-ionone, caffeine, jasmine lactone, indole, phytol, phytone, linalool and its oxidized form, dihydroactinidiolide, geranylacetone, hexanoic acid-3-hexene ester, geraniol, γ-decalactone, jasmine and methyl jasmonate. In comparison, there were remarkable differences in flavor and aroma composition among the five types of Oolong tea, which may be related to the growing regions and processing technologies.

Oolong tea; headspace solid-phase microextraction (HS-SPME); aroma components; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630（2014）02-0146-08

10.7506/spkx1002-6630-201402027

2013-03-21

國家自然科學基金青年科學基金項目（3100960）；云南省自然科學基金青年基金項目（2010ZC054）

呂世懂（1989—），男，碩士研究生，研究方向為茶葉化學組學。E-mail：shidonglv@163.com

*通信作者：孟慶雄（1972—），男，副教授，博士，研究方向為生物技術制藥、茶葉化學組學及功效機制。E-mail：qxmeng@sina.com