昆明十里香茶香氣的特點及其化學成分分析

丁新寶

（云南農業大學馬克思主義學院，云南昆明 650201）

1 氣相色譜-質譜聯用分析法概述

氣相色譜-質譜聯用分析法（GC-MS）集合了GC的快速、高效分離特性與MS的專一性、高靈敏性，用其分析茶葉的揮發性成分，可以客觀反映茶葉的化學信息及品質特征。目前利用GC-MS聯用技術已經從茶葉中分離和鑒定了數百種揮發性化合物，對茶葉中關鍵致香化合物的尋找以及這些關鍵香氣化合物的來源及產生機理進行了初步研究，并認為茶葉的香氣成分與不同的茶樹品種、生產工藝、地理氣候等條件密切相關[1-2]。但對于茶葉中的一些極性的、高溫易裂解的和難揮發的化學成分，應結合液相色譜-質譜（Liquid Chromatograph-mass Spectrometer，LC-MS）聯用技術進行分析，將GC-MS和LC-MS獲取的數據組成一個數據集，結合化學計量學方法進行多變量分析，找出對茶葉香氣和滋味均有貢獻的化合物，從而對茶葉的品質進行較準確和全面的評價。

氣相色譜原理為氣相色譜的流動相為惰性氣體，當多組分的混合樣品進入色譜柱后，由于吸附劑對每個組分的吸附力不同，經過一定時間后，各組分在色譜柱中的運行速度也就不同。吸附力弱的組分容易被解吸下來，最先離開色譜柱進入檢測器，而吸附力最強的組分最不容易被解吸下來，因此最后離開色譜柱。如此，各組分得以在色譜柱中彼此分離，順序進入檢測器中被檢測、記錄下來。

質譜分析是一種測量離子荷質比（電荷-質量比）的分析方法，其基本原理是使試樣中各組分在離子源中發生電離，生成不同荷質比的帶正電荷的離子，經加速電場的作用，形成離子束進入質量分析器，在質量分析器中再利用電場和磁場使發生相反的速度色散，將其分別聚焦而得到質譜圖，從而確定其質量。

氣相色譜-質譜聯用則是計算機可以把采集到的每個質譜的所有離子相加得到總離子強度，總離子強度隨時間變化的曲線就是總離子色譜圖，總離子色譜圖的橫坐標是出峰時間，縱坐標是峰高。

2 材料與儀器

2.1 試驗材料 云南十里香茶鮮品及炒制的十里香綠茶、十里香紅茶。

2.2 試驗試劑及儀器 試劑有蒸餾水、二氯甲烷、無水硫酸鈉等，儀器有粉碎機、分析天平、揮發油提取裝置設備、恒溫電熱鍋、分液漏斗、旋轉蒸發儀和5977A-7890B氣相色譜-質譜聯用儀（美國安捷侖公司）等。

3 試驗方法

3.1 綠茶香氣成分的制備 取綠茶樣品于手持式粉碎機中粉碎，過50目篩子。稱取生茶及炒制綠茶的質量分別為40.28、40.08 g，置于1 000 mL圓底燒瓶，加蒸餾水500 mL，同時加入少許沸石，進行水蒸汽加熱提取，回流3 h后分離得到綠茶的蒸餾水溶液。用二氯甲烷萃取出蒸餾水中的香氣成分，萃取3次，每次15 mL。萃取液中加入適量無水硫酸鈉除去水分，靜置于4 ℃冰箱過夜，次日用旋轉蒸發儀旋干溶劑，濃縮至1 mL，4 ℃冰箱保存，以供GC-MS分析檢測。

3.2 GC-MS法試驗條件

3.2.1 色譜條件 色譜柱為HP-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。載氣為氦氣。柱溫：初始溫度為50 ℃，保持5 min；5 ℃/min升高到250 ℃，保持10 min，總時間為55 min。進樣方式為分流進樣（分流比為20∶1）。進樣量為2 μL。

3.2.2 質譜條件 全掃描，掃描范圍為50～500 amu；電離方式為EI，氣質接口溫度為280 ℃，離子源溫度為230 ℃，四級桿溫度為150 ℃，電子倍增器1 373 V，電子能量70 eV。

3.3 譜圖分析

3.3.1 定性分析 根據GC-MS分析得到的質譜數據，通過計算機NIST標準譜庫的檢索，根據保留時間查閱相關文獻，鑒定出絕大部分峰。

3.3.2 定量分析 根據香氣成分的峰面積，用面積歸一化法計算出各成分的相對含量。

4 結果與分析

4.1 香氣成分分析 利用GC-MS儀器對十里香生茶、綠茶、紅茶3種樣品的揮發性成分進行分離和鑒定，共鑒定出131種揮發性化合物，涵蓋了有機化學分類中的醇類、碳氫化合物、酮類、酯類、醛類、內酯類、酸類和含氮化合物等。

從十里香鮮茶樣品中共檢測出45種香氣成分，其中甾醇4個，醇類11個，酯類12個，羧酸類4個，雜環類3個，苯類（含苯酚）5個，烷烴1個，烯炔類2個，雜環3個。含量較多的成分有植物醇（平均相對含量19.393%）、正十六酸（平均相對含量18.565%）、γ-谷甾醇（平均相對含量6.527 8%）、2-[（5-甲基-2-乙烯）-環氧戊烷]異丙醇乙醚酯（平均相對含量5.024 82%）和香葉醇（平均相對含量4.866%），共占總含量的54.377%。

從十里香炒制綠茶樣品中檢出49種香氣成分，其中醇類13個，酯類12個，胺類4個，雜環6個，呋喃2個，苯類（含苯酚）2個，酮類3個，羧酸及其衍生物4個，烯類2個，含硫化合物1個。含量較多的成分有植物醇（平均相對含量29.024%）、香葉醇（平均相對含量14.942%）、正十六酸（平均相對含量6.011%）、芳樟醇（平均相對含量4.162%）、1-三十七烷醇（平均相對含量3.381%）和3-甲基-2-（2-戊烯基）-1丙酮-2-環戊烯（平均相對含量3.048%），共占總含量的60.568%。

十里香紅茶樣本檢測出105種主要芳香物質，其中包括醇類15個，酯類5個，內酯類1個，醛類10個，酮類3個，羧酸1個，碳氫化合物19個，含氮化合物2個，呋喃1個，吲哚1個。

紅茶樣本中青葉醇占比1.10%，已經是一個很低的數值。然而，在紅茶樣本的105種物質里，其含量還是比較突出的，這是構成茶葉中青草氣的主體成分。青葉醇一方面給予了茶葉青草氣，另一方面還對其他香氣物質的形成提供了良好的先質。

4.2 香氣揮發性成分的分類

4.2.1 醇類化合物 以上3個樣品檢測出的醇類化合物共有28種，主要包括植物醇、芳樟醇、香葉醇、芳樟醇氧化物和苯乙醇。植物醇一般在綠茶中的含量較高，且和其他茶類之間有顯著性差異。植物醇廣泛分布于植物中，是組成葉綠素的一個部分，可以通過葉綠素水解獲得，是很多植物中共有的揮發性組分之一。而在紅茶中，不僅苯甲醇、芳樟醇、芳樟醇氧化物含量較高，而且苯乙醇、橙花醇、香葉醇含量也比較高，特別是芳樟醇、香葉醇和苯乙醇的香氣活性值非常高。這些化學物通常帶有典型的花果香，對紅茶的特征香氣成分具有較大的貢獻。而具有木香味的芳樟醇氧化物往往由微生物對芳樟醇氧化降解生成，所以一般只會在經發酵形成的茶葉（如紅茶）中存在。

4.2.2 碳氫化合物 在碳氫化合物中，飽和烴對茶葉香氣的影響不是很大，而不飽和烴產生的作用卻比較大，但不飽和烴在茶葉中的相對含量比較低。以上3種茶葉樣品共檢出碳氫化合物24種，主要為3-甲基-2-（2-戊烯基）-1丙酮-2-環戊烯、3，7，11-三甲基-3-羥基-1，6，10-十二烯、蒎烯、蒈烯、依蘭油烯、杜松烯、十六烷和檸檬烯等。這些化合物對于紅茶的香氣可能有一定的貢獻，目前的研究尚不完善。

4.2.3 酯類化合物 在以上3種茶葉樣品中共檢測出25種酯類化合物，因酯類化合物通常具有特殊香味，因而對茶葉的香氣起到了一定的貢獻，其中包括水楊酸甲酯、鄰苯二甲酸二丁酯、甲酸香葉酯、薰衣草乙酸酯、植物醇乙酸酯、異膽酸乙酯、硬脂酸乙酯、油酸乙酯、亞油酸乙酯、9，12，15-十八碳三烯酸甲酯、10，12-十八碳二烯酸甲酯、棕櫚酸乙酯、棕櫚酸甲酯、十六碳烷酸甲酯、鄰苯二甲酸二異丁酯和2-[（5-甲基-2-乙烯）-環氧戊烷]異丙醇乙醚酯等。在鮮茶和綠茶中含有的酯類化合物較多，而在紅茶中酯類化合物較少，說明酯類化合物對于紅茶香氣的貢獻不大。

4.2.4 酮類化合物 酮類化合物也是茶葉中一類非常重要的香氣成分，這類物質通常具有花果香味和木質香味，對茶葉的香氣活性貢獻較大。在以上3種茶葉樣品中，共有5種酮類化合物，主要包括植酮、茉莉酮、β-紫羅蘭酮、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮等。茉莉酮一般在綠茶中的含量較高，且茉莉酮是很有價值的香料之一，香氣似茉莉花香。另外，β-紫羅蘭酮是一種具有紫羅蘭香味的酮類化合物，其對紅茶的香氣起到的作用比較大。當然，酮類化合物在不同茶葉中的差異并不是很大，說明這些物質是茶葉中比較普遍的香氣成分，并不是導致各種茶葉香氣差距較大的主要因素。

4.2.5 醛類化合物 醛類化合物在茶葉中整體含量較低，主要為正己醛、糠醛、庚醛、苯乙醛、藏花醛、β-環檸檬醛、（Z）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛和檸檬醛等。在生茶和綠茶成分均未檢測出醛類化合物，而在紅茶中的醛類化合物比較多，因而推斷醛類化合物對于紅茶香氣的貢獻較大。

4.2.6 其他化合物 在以上3種茶葉樣品中，酸類化合物檢出很少，但十六酸在鮮茶和綠茶中的含量都很高。另外，內酯類化合物只有二氫獼猴桃內酯這一種內酯類化合物被檢出，但是對這種物質的香氣活性的研究目前還不是很多。而含氮化合物，如吲哚也被檢出，但是整體含量均較低。另外，因為發酵程度會影響吲哚的含量，所以其在紅茶中存在，而生茶和綠茶中尚未檢出。說明其對紅茶的特殊香氣有一定的作用。

5 結論

通過GC-MS儀器對十里香生茶、綠茶、紅茶3種樣品的揮發性成分進行分離和鑒定，共鑒定出131種揮發性化合物，涵蓋了有機化學分類中的醇類、碳氫化合物、酮類、酯類、醛類、內酯類、酸類和含氮化合物等。分析可知，醇類化合物、酸類化合物、碳氫化合物和酯類化合物為茶葉中的主要成分，但是十里香生茶與炒制后的綠茶以及發酵所得的紅茶的香氣組分間都有明顯的差異。在十里香綠茶中，醇類化合物比生茶要高，而且綠茶相比于十里香生茶增加了一些芳香族醇及衍生物、酮類化合物和烯類化合物，也對綠茶的香氣起到了一定的作用。

[1]Yang Z，Baldermann S，Watanabe N. Recent studies of the volatile compounds in tea[J]. Food Research International，2013（2）：585-599.

[2]Takeo T. Effect of the withering process on volatile compound formation during black tea manufacture[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，1984（1）：84-87.