HS-SPME-GC/MS法分析焙火對鐵觀音品質及揮發性香氣組分的影響

陳賢明，馮　林，羅　賽，趙國飛，龔正禮，*（.西南大學食品科學學院，重慶40076；.達州市茶果技術推廣站，四川達州635000）

HS-SPME-GC/MS法分析焙火對鐵觀音品質及揮發性香氣組分的影響

陳賢明1，馮林2，羅賽1，趙國飛1，龔正禮1，*
（1.西南大學食品科學學院，重慶400716；2.達州市茶果技術推廣站，四川達州635000）

以市售清香型鐵觀音為原料，通過控制高、中、低溫組合方式及烘焙時間對其進行焙火工藝處理。處理后茶樣經感官審評及SPME-GC/MS技術分析茶樣品質及揮發性香氣組分。結果表明：焙火鐵觀音茶樣品質均高于對照茶樣，其中c樣品質最好。清香型鐵觀音主要揮發性香氣成分：橙花叔醇、吲哚、α-法呢烯、脫氫芳樟醇、反-β-羅勒烯、苯乙酸香葉酯、茉莉內酯、苯乙腈、檸檬烯、苯乙醛等。焙火后帶花香/果香類化合物相對含量降低，同時檢出一些帶烘焙香/火香類物質如：2-乙基-3，5-二甲基吡嗪、2-乙酰基吡咯、1-甲基-1-H-吡咯、2-正戊基呋喃等雜環類化合物。

鐵觀音，焙火，頂空固相微萃取，氣相色譜-質譜法，香氣

鐵觀音是閩南烏龍茶的典型代表，以其身骨重實，形美似觀音而得名［1］。焙火則是烏龍茶加工中一道重要工序，對其特有的色、香、味、形的形成有著非常重要的作用。焙火處理可降低制品的含水量，延長保質期，去除雜味，改變香型等，從而形成烘焙烏龍茶獨特的品質［2］。目前國內對烏龍茶焙火研究主要集中于：焙火的方式，焙火前后品質的差異性，焙火溫度和時間的選擇等。焙火中溫度和時間是關鍵因子［3］，前者有“高火”（130～140℃）、“中火”（100～120℃）及“低火”（80～90℃）之分［4］。“高火”茶葉葉溫升高迅速，水分蒸發快，但達到一定限度時易產生焦氣和焦味；“中火”是烘焙采取的主要溫度；“低火”熱反應較慢。實踐生成中鐵觀音焙火工藝多為“中火”→“高火”或采用同溫一焙到底的方式，對“低溫足火慢焙”研究較少。為改善焙火鐵觀音品質，引入單樅的“低火慢焙”，通過感官評定和香氣成分測定，比較各處理之間的品質差異，為高香焙火鐵觀音生產提供理論依據。

1　材料與方法

1.1材料與儀器

清香型鐵觀音2014年產（市售）；氯化鈉分析純，重慶滴水實驗儀器有限公司。

QP2010氣相色譜-質譜聯用儀日本島津公司；非結合型PDMS（聚二甲基硅氧烷）萃取頭美國Supelco公司；電子分析天平沈陽龍騰電子稱量儀器有限公司；電熱恒溫鼓風干燥箱上海齊欣科學儀器有限公司；HH-2數顯恒溫水浴鍋常州滇華儀器有限公司；57330-U手動固相微萃取進樣器美國Supelco公司；20 mL固相微萃取瓶天津奧特賽斯公司；DB-5MS毛細管柱美國安捷倫有限公司。

1.2鐵觀音焙火工藝

鐵觀音茶樣分裝500 g/份，編號a～d號，烘焙→冷卻→烘焙交替式多溫段烘焙處理。

a：鐵觀音原茶樣；b：鐵觀音原茶樣→100℃（烘焙90 min）→冷卻→120℃（烘焙60 min）→冷卻→130℃（烘焙30 min）→冷卻；c：鐵觀音原茶樣→100℃（烘焙90 min）→冷卻→120℃（烘焙60 min）→冷卻→80℃（烘焙6 h）→冷卻→130℃（烘焙30 min）→冷卻；d：鐵觀音原茶樣→100℃（烘焙90 min）→冷卻→120℃（烘焙60 min）→冷卻→90℃（烘焙6 h）→冷卻→130℃（烘焙30 min）→冷卻。

b為傳統烏龍茶焙火處理，其特點為焙火時間短，先“中火”100℃處理90 min控制焙火茶樣含水量；后“中火”120℃處理60 min，揮發原茶樣中香型較差的高沸點香氣組分；最后高火130℃進行30 min短時提香，增加茶樣高香部分生成特有的“火功香、火香”［5］。c和d處理為新工藝，在b樣的基礎上增加一個“低火”長時處理，即80℃或90℃烘焙6 h，進一步控制水分，促進熱作用，發展低香［6］。

1.3感官品質評價方法

對焙火茶樣進行密碼感官審評，b～d鐵觀音均由原茶經不同焙火工藝處理后茶樣，故對外形和葉底不做審評，只審評湯色（10分）、香氣（35分）和滋味（35分）［7］，每個茶樣平行審評三次。

1.4GC-MS檢測

1.4.1SPME萃取條件準確稱取0.6 g研磨茶樣置于盛有1.5 g NaCl的固相微萃取瓶中，加入10 mL沸超純水加蓋密封，平衡5 min，60℃恒溫水浴鍋中靜置萃取60 min后于GC-MS進樣口（230℃）解析5 min后進行香氣組分分析。

1.4.2GC-MS條件

1.4.2.1色譜柱條件DB-5MS彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：40℃，保持2 min；以5℃/min升至85℃，保持2 min；以7℃/min升至130℃，保持2 min；以5℃/min升至135℃，保持2 min；以1℃/min升至140℃保持2 min；以5℃/min升至180℃保持3 min；以4℃/min升至230℃保持2 min；總程序時間為67.86 min。載氣（N2）流速1.0 mL/min；進樣方式：不分流進樣。

1.4.2.2質譜條件檢測器：FID；離子源溫度：230℃；接口溫度：230℃；EI源；電子能量：70 eV；掃描模式：SCAN；m/z 35～400 u。

1.5數據處理及質譜檢索

鐵觀音各茶試樣經氣相色譜-質譜分析后，所得各總離子色譜圖（Total Ion Chromatogram，TIC）經質譜庫NIST 08.LIB和NIST 08s.LIB匹配并參考文獻輔助定性（相似度SI為85%以上），采用峰面積歸一法確定各香氣組分的相對含量。采用Excel 2013和SPSS Statistics 18.0軟件對解析數據進行統計分析。

2　結果與分析

2.1鐵觀音焙火感官品質的分析

鐵觀音茶樣感官審評結果如表1所示。鐵觀音的香氣、滋味和湯色等感官品質隨不同的焙火溫度和時間處理表現出一定的差異性。通過感官審評發現3種處理工藝中c茶各項得分都最高，湯色橙黃、亮，香氣火香、濃郁持久，滋味醇厚、滑爽；a茶湯色淺綠但不亮，帶清香和花香，滋味清醇。經焙火后湯色由淺綠向淺黃/橙黃亮轉變；香氣都有轉變，由清香、花香向火香轉變。處理b、c、d的品質均等同或高于對照茶樣，說明焙火工藝對供試鐵觀音品質的改善有顯著作用，且“低火”溫度宜低不宜過高。

表1　鐵觀音原樣及焙火茶樣感官審評結果（±s，n=3）Table 1　Sensory evaluation results of Tieguanyin Oolong teas samples（±s，n=3）

表1　鐵觀音原樣及焙火茶樣感官審評結果（±s，n=3）Table 1　Sensory evaluation results of Tieguanyin Oolong teas samples（±s，n=3）

注：*與a組比較差異顯著（p＜0.05）；**與a組比較差異極顯著（p＜0.01）。

樣品編號　湯色（10分）　香氣（35分）　滋味（35分）　總分（80分）評語　得分　評語　得分　評語　得分a淺綠　8.0±0.2　清香、花香　30.2±1.6　清醇　27.5±1.0　65.5±1.7 b　淺黃、較亮　8.5±0.1*　火香顯、馥郁　32.0±1.0*　醇和、淡　29.0±0.5*　69.5±1.2* c　橙黃、亮　9.0±0.4*　火香、濃郁持久　33.5±0.5*　醇厚、滑爽　31.0±1.0**　73.5±1.6** d　橙黃、亮　9.0±0.1*　火香、略悶　29.0±1.0　平和、悶　28.0±0.0　66±1.0

2.2不同焙火處理鐵觀音揮發性香氣組分鑒定結果

采用HS-SPM-GC/MS分析方法，對4個鐵觀音茶樣進行香氣分析，所得香氣組分總離子流圖和香氣成分如圖1（b和d略）和表2所示。供試樣共檢出69種揮發性香氣化合物，包括12種碳氫類化合物、13種醇類、9種醛類、7種酮類、20種酯類、3種雜氧類以及5種含氮類化合物，共同的物質有26種。

a茶樣中共檢出46種揮發性香氣化合物，包括醇類9種，醛類8種，酮類5種，酯類12種，碳氫類9種，含氮類2種雜氧類1種；其中橙花叔醇（19.43%）、吲哚（9.02%）、α-法呢烯（7.28%）、脫氫芳樟醇（6.11%）、反-β-羅勒烯（4.79%）、苯乙酸香葉酯（4.62%）、茉莉內酯（4.00%）、苯乙腈（3.7%）、檸檬烯（3.67%）、苯乙醛（3.07%）等相對含量較大，占總量的65.69%，與張雪波等研究的鐵觀音主要特征性香氣成分一致［8］。b茶樣中共檢出43種揮發性香氣化合物，其中醇類7種，醛類6種，酮類4種，酯類14種，碳氫類8種，含氮類2種，雜氧類2種，主要揮發性物質有橙花叔醇（18.65%）、脫氫芳樟醇（9.17%）、吲哚（7.81%）、（E）-｛［（3，7-二甲基-2，6-辛二烯基）氧基］甲基｝-苯（5.24%）等。c茶樣中共檢出43種揮發性香氣化合物，其中醇類8種，醛類8種，酮類5種，酯類10種，碳氫類7種，含氮類3種，雜氧類2種，主要揮發性物質有橙花叔醇（16.62%）、吲哚（9.58%）、脫氫芳樟醇（8.01%）等。d茶樣中共檢出48種揮發性香氣化合物，其中醇類7種，醛類7種，酮類6種，酯類15種，碳氫類7種，含氮類4種，雜氧類2種，主要揮發性物質有橙花叔醇（13.35%）、脫氫芳樟醇（6.94%）、吲哚（6.68%）、苯乙醇（5.69%）、苯乙腈（5.07%）等。橙花叔醇、吲哚、α-法呢烯、脫氫芳樟醇、順-β-羅勒烯、苯乙腈等在各個茶樣中均有大量檢出。

圖1　鐵觀音的香氣組分總離子流色譜圖Fig.1　Total ion current chromatogram of a and c Tieguanyin Oolong tea samples

表2　鐵觀音原茶樣及焙火茶樣主要揮發性香氣組分Table 2　Main volatile aroma compounds from the Tieguanyin Oolong tea sample and baking tea samples

2.3各鐵觀音茶樣揮發性香氣組分變化情況

比較分析4個鐵觀音茶樣揮發性香氣組分發現：焙火前后茶樣在香氣組分上存在高度相似的特點，但組分含量和種類也存在一些差異。表現為化合物種類不變，相對含量呈減少或增加趨勢；某些揮發性組分消失或生成；化合物構型變化等。焙火處理后醇類、酮類、雜氧類呈上升趨勢，碳氫類、酯類呈下降趨勢，醛類、含氮類化合物變化不明顯。

續表

醇類中的橙花叔醇（木香、花香和水果百合香韻）、脫氫芳樟醇（花果香）是烏龍茶香氣的主要成分［9］，前者隨著焙火時間的增加及焙火溫度的升高呈下降趨勢，在d茶樣中相對含量最少（13.35%），說明在“低火”處理下，溫度越高橙花叔醇保留越少；后者在焙火樣中檢出都較原茶高，可由芳樟醇在110℃以上高溫條件下通過分子內脫水形成。這兩者對茶葉香氣品質貢獻率高，對鐵觀音焙火工藝的選取具有一定的指導作用。此外芳樟醇呈先上升后下降的趨勢，c茶較b茶和d茶都高，但d茶低于b茶。α-甲基-α-（4-甲基-3-戊烯基）環氧甲醇在焙火茶樣中有較多檢出，2-己基-1-癸醇、L-香芹醇只在原茶樣中有檢出，橙花醇在c茶樣中有少量檢出，d茶中苯乙醇（5.69%）有大量檢出。酮類中以6-甲基-5-庚烯-2-酮、順-茉莉酮為代表，前者經焙火處理后呈上升趨勢，后者變化不明顯。雜氧化合物（E）-｛［（3，7-二甲基-2，6-辛二烯基）氧基］甲基｝-苯在a茶中并未檢出，但經焙火處理后b茶（5.24%）和c茶（4.07%）中有較大量檢出。

碳氫類化合物在焙火鐵觀音茶樣中的總相對含量11.02%～14.12%，呈下降趨勢。原茶樣中D-檸檬烯（3.67%）、反-β-羅勒烯（4.79%）與α-法呢烯（7.28%）含量較高，焙火茶樣中D-檸檬烯（0%～3.55%）與α-法呢烯（3.12%～4.74%）都呈下降趨勢。具草香、花香并伴橙花香的β-羅勒烯具順反異構體，陳常頌等研究發現鐵觀音中β-羅勒烯以反式為主，與原茶a分析結果一直，但經烘焙處理后只檢出順-β-羅勒烯（4.08%～4.78%）［10］。酯類化合物相對含量呈下降趨勢，但檢出酯類種類增多，隨焙火時間的增長而下降，c茶中下降最明顯。原茶樣中檢出的12種酯類揮發性香氣物質在焙火茶樣中均有檢出，焙火后新檢出γ-己內酯、丁酸己酯、異戊酸己酯、乙酸苯乙酯、順-己酸-3-己烯酯、丁位葵內酯、乙二醇月桂酸酯，c茶樣檢出大量的棕櫚酸甲酯（3.37%）。苯乙醛在c茶中呈明顯上升趨勢，在一定條件下可由苯丙氨酸在熱和有氧條件下脫羧和氧化脫氨生成［11］。在a、c、d茶中檢出的（E，E）-2，4-庚二烯醛（青臭氣）屬低檔茶及貯藏茶粗老氣味和陳茶陳味的重要參考物質［12-13］在b茶中未檢出，焙火后d茶最高，說明焙火程序中“低火”溫度不宜過高，這與感官品質審評中香氣低悶一致。苯乙腈（3.7%）和吲哚（9.02%）是原茶的主要含氮化合物，結合工藝發現前者在c茶中保留較少，后者呈增加趨勢。吲哚在低濃度下呈柑橘花香及茉莉花香，具固香作用［14］。此外焙火處理后除檢出上述兩種含氮組分外還檢出一些吡咯（1-甲基-1-H-吡咯、2-乙酰基吡咯）、吡嗪（2-乙基-3，5-二甲基吡嗪）等物質。

2.4香氣組分變化原因及與香氣品質關系

鐵觀音烘焙技術以熱物理化學作用為基礎，通過控制烘焙溫度和時間達到控制香氣組分組成改變香氣品質特征［15］，主要通過以下幾方面實現：烘焙加熱中部分香氣物質揮發，如具花香、果香型的酯類（茉莉內酯、苯甲酸苯乙酯等）、醇類（2-己基-1-癸醇、橙花叔醇等）等化合物，導致清香、花香降低；同時在熱化學的作用下導致一些芳香類物質的改變或新生成，如加熱過程中美拉德反應，生成的一些醛類（苯乙醛）、酯類、吡嗪、吡咯、呋喃等化合物，其香型多為烘焙香、“火香”；此外在熱作用下部分揮發性香氣化合物可發生氧化、還原、分解、分子異構化等，如脫氫芳樟醇生成，順反結構的β-羅勒烯的轉變等，可導致香型的改變。正是由于表現為花香、果香的化合物的減少或降低，“火香”類香氣化合物的增加，導致鐵觀音由清香型向濃香型轉變，形成特有的“火香”、高香品質。

3　結論

本實驗采用組合式焙火工藝，將“低火慢焙”引入鐵觀音焙火工藝，焙火后鐵觀音品質可得到明顯提高，工藝中“低火”宜低不宜過高。鐵觀音焙火后湯色橙黃、金黃，香氣火香、蜜香濃郁持久，滋味醇厚、滑爽。具花果香類的酯類、及醇類（芳樟醇、脫氫芳樟醇、橙花叔醇等）與焙火過程中由美拉德反應新生成的“火香”類物質其變化情況對焙火工藝選擇具指導作用。“中火”→“中火”→“低火”→“高火”為高香鐵觀音焙火主線工藝，生產中依鐵觀音檔次、類型、含水量、嫩度等確定具體烘焙溫度與時間。香氣組分存在閾值［16］，有待結合GC-O進一步研究香氣組分之間的組成情況對鐵觀音香氣品質的影響［17］。并結合同位素標記分子法［18］等手段建立模擬單反應底物的焙火處理［19］，探究鐵觀音焙火中相關化合物的形成機理。

［1］謝萍娟，李旭云.清香型鐵觀音的制作技術［J］.中國茶葉，2006（4）：32-33.

［2］曾國淵.精制烏龍茶烘焙作用的原理與要求［J］.福建茶葉，2004（1）：33-34.

［3］張燕忠，張凌云，王登良.烘焙技術在烏龍茶精制中的應用研究現狀與探討［J］.茶葉，2008（2）：75-77.

［4］李宗垣.鐵觀音茶葉的烘箱烘焙技術［J］.福建茶葉，2009，32（4）：29-30.

［5］江山，寧井銘，方世輝，等.焙火溫度對條形烏龍茶品質的影響［J］.安徽農業大學學報，2012，39（2）：221-224.

［6］江用文，陳棟，龔淑英，等.中國茶產品加工［M］.上海：上海科學技術出版社，2011：152-171.

［7］施兆鵬.茶葉審評與檢驗［M］.北京：中國農業出版社，2010：142-146.

［8］張雪波，肖世青，杜先鋒，等.基于主成分分析法的安溪鐵觀音香氣質量評價模型的構建［J］.食品科學，2012（22）：225-230.

［9］陳林，張應根，陳鍵，等.清香型烏龍茶品質形成過程中香氣組成化學模式的動態變化規律［J］.茶葉科學，2013（1）：53-59.

［10］陳常頌，鐘秋生，林鄭和，等.新選308與鐵觀音烏龍茶香氣成分比較分析［J］.食品工業科技，2013（21）：97-102.

［11］郭雯飛.茶葉香氣生成機理的研究［J］.中國茶葉加工，1996（4）：34-37.

［12］原利男，久保田悅郎.緑茶貯蔵中の香気成分の変化［J］.日本農蕓化學會誌，1982，56（8）：625-630.

［13］堀田博，原利男.光照射によって生成する緑茶の香気成分について［J］.茶業技術研究，1986，69：58-67.

［14］陳宗懋.中國茶葉大辭典［M］.中國輕工業出版社，2000：358.

［15］韓媛媛，袁杰，翁連進，等.茶葉香氣的影響因素［J］.氨基酸和生物資源，2014（1）：14-18.

［16］王令云，劉軍，劉婭.食品香味物質分子連結性指數與其理化性質的相關性［J］.新疆工學院學報，1998（3）：173-177.

［17］張青，王錫昌，劉源.GC-O法在食品風味分析中的應用［J］.食品科學，2009（3）：284-287.

［18］薛向東.基于電噴霧質譜（ESI-MS）的穩定同位素標記對糖類物質進行相對定量和定性分析方法的研究［D］.西安：西北大學，2011.

［19］李伶俐，曾茂茂，陳潔，等.葡萄糖/L-半胱氨酸美拉德反應動力學的研究［J］.食品工業科技，2011（10）：73-75.

Analysis of volatile aroma compounds in baking Tieguanyin Oolong tea by head space-solid phase micro-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry

CHEN Xian-ming1，FENG Lin2，LUO Sai1，ZHAO Guo-fei1，GONG Zheng-li1，*
（1.College of Food Science，Southwest University，Chongqing 400716，China；2.Dazhou Tea and Fruit Technology Promotion Station，Dazhou 635000，China）

In order to study the influence of different baking temperature and time for the sensory evaluations and volatile aroma compounds of Tieguanyin，the commercially available Qinxiang Tieguanyin was choosed for baking test materials.The results showed that the quality of baking tea samples were higher than the original tea samples. No.c tea sample was the best baking scheme.Nerolidol，Indole，α-Farnesene，Hotrienol，trans-β-Ocimene，Geranyl phenylacetate，Jasmine lactone，Phenylacetonitrile，D-Limonene，Phenylacetaldehyde were the main volatiles of Qinxiang Tieguanyin Oolong tea.The relative content of floral/fruity compounds reduced.The pyran，pyrazine and furans with high-fired and honey-sweet sensory quality such as Pyrazine，2-ethyl-3，5-dimethyl-，Methyl pyrrol-2-yl ketone，1H-Pyrrole，1-ethyl-and Furan，2-pentyl were higher than original tea samples.

Tieguanyin Oolong tea；baking；head space-solid phase micro-extraction（HS-SPME）；gas chromatography-mass spectrometry（GC-MS）；aroma compounds

TS201.1

A

1002-0306（2015）20-0053-06

10.13386/j.issn1002-0306.2015.20.002

2015－03－16

陳賢明（1989-），男，碩士研究生，研究方向：制茶工程與貿易，E-mail：qwchenxianming@163.com。

龔正禮（1957-），男，博士，教授，研究方向：茶葉加工，E-mail：gzhengl@126.com。