5種黑茶香氣成分的比較分析

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(湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院果樹(shù)茶葉研究所,湖北省農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新中心果茶分中心,湖北省茶葉工程技術(shù)研究中心,湖北武漢 430064)

黑茶是六大茶類之一,是加工過(guò)程中有微生物參與品質(zhì)形成的真正意義上的發(fā)酵茶[1]。由于歷史原因,我國(guó)黑茶產(chǎn)區(qū)主要集中于湖南、湖北、四川、云南、廣西等地,代表性的產(chǎn)品有茯磚茶、青磚茶、康磚茶、普洱茶、六堡茶等,由于所有黑茶品質(zhì)的形成均有微生物的參與,因此其產(chǎn)品在感官上多具有“陳香”的品質(zhì)特征[1]。但各產(chǎn)區(qū)黑茶的工藝技術(shù)不同,其產(chǎn)品的特征性香氣風(fēng)味亦有較大差異,如茯磚茶有特異的“菌花香”[2]、青磚茶的“木香”[3]、普洱茶的“陳香”[4]、六堡茶的“檳榔香”[5]等。

近年來(lái),隨著分析技術(shù)進(jìn)步,人們開(kāi)始關(guān)注上述黑茶獨(dú)特香氣品質(zhì)的物質(zhì)基礎(chǔ)。研究認(rèn)為，黑茶主要呈香物質(zhì)包括棕櫚酸、植醇、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E)-2-己烯醛、β-環(huán)檸檬醛、己醛、香葉基丙酮、β-紫羅酮、β-二氫紫羅酮、1,2,3-三甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯、α-法尼烯等[2-5],對(duì)于上述香氣物質(zhì)在加工過(guò)程中的變化也有研究[6-8],并且不同類型黑茶香氣物質(zhì)的兩兩對(duì)比時(shí)有報(bào)道[9-10],但關(guān)于5種主要黑茶香氣物質(zhì)的橫向比較還報(bào)道較少。

本文選取典型產(chǎn)區(qū)2015年生產(chǎn)的青磚茶、茯磚茶、六堡茶、普洱茶、康磚茶,采用頂空固相微萃取技術(shù)提取其香氣,而后通過(guò)氣相色譜-質(zhì)譜連用方法分析比較5種茶葉的香氣構(gòu)成及相對(duì)含量,以期解析它們?cè)谙銡獬煞稚系牟町?為人們認(rèn)知不同類型的黑茶香氣品質(zhì)特征提供數(shù)據(jù)參考。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

青磚茶 產(chǎn)于湖北省赤壁市,2015年;茯磚茶 產(chǎn)于湖南省安化縣,2015年;六堡茶 產(chǎn)于廣西省梧州蒼梧縣,2015年;普洱茶 產(chǎn)于云南省勐海縣,2015年;康磚茶 產(chǎn)于四川省雅安市,2015年,上述樣品以錫箔袋密封,保存于4 ℃冰柜中待用。

手動(dòng)SPME進(jìn)樣器、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭 美國(guó)Supelco公司;7890 A型氣相色譜儀、5975 C型質(zhì)譜儀 美國(guó)Agilent公司;HHS型恒溫水浴鍋 上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠;Milli-RO PLUS 30型純水機(jī) 法國(guó)Millipore公司;C6～C20正構(gòu)烷烴混標(biāo) 美國(guó)Sigma-Aldrich公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 感官審評(píng)方法 參照GB/T 23776-2009(茶葉感官審評(píng)方法)[11]中的黑茶審評(píng)法,由3名專業(yè)人員對(duì)樣品的外形、湯色、香氣、滋味進(jìn)行感官審評(píng)。

1.2.2 HS-SPME萃取法 準(zhǔn)確稱取1 g茶樣放入50 mL萃取瓶中,加入30 mL沸水,加入一定量的癸酸乙酯(內(nèi)標(biāo)),然后將裝有50/30 μm DVB/CAR/PDM萃取頭(實(shí)驗(yàn)前須在250 ℃老化15 min)的SPME手持器通過(guò)瓶蓋的橡皮墊插入到萃取瓶1/3處,在50 ℃水浴中平衡10 min,推出纖維頭,吸附50 min后,取出并立即插入氣相色譜儀的進(jìn)樣口中,解吸附3 min,同時(shí)啟動(dòng)儀器收集數(shù)據(jù)。

1.2.3 GC-MS分析方法 GC條件:安捷倫HB-5MS(30 m×0.32 mm×0.25 μm)彈性石英毛細(xì)管柱。進(jìn)樣口溫度為240 ℃;載氣為高純氦氣;流速1.0 mL/min。柱溫程序:50 ℃保持5 min,以3 ℃/min升至180 ℃保持 2 min,然后以10 ℃/min升至250 ℃保持3 min;實(shí)驗(yàn)中盡量將峰分開(kāi),保證峰形的對(duì)稱完整,然后通過(guò)質(zhì)譜進(jìn)行定性分析。MS條件:EI電離能量為70 eV;質(zhì)量掃描范圍為50～600 amu;離子源溫度為230 ℃;四極桿溫度為150 ℃;質(zhì)譜傳輸線溫度為280 ℃。

1.2.4 香氣物質(zhì)鑒定 利用NIST11.L譜庫(kù)對(duì)得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行串聯(lián)檢索和人工解析。査對(duì)有關(guān)質(zhì)譜資料,對(duì)基峰、質(zhì)核比和相對(duì)峰度等方面進(jìn)行分析,結(jié)合保留時(shí)間和質(zhì)譜分別對(duì)各峰加以確認(rèn)。釆用內(nèi)標(biāo)法定量,得到各組分的含量,計(jì)算方法見(jiàn)公式(1)。

Ci=Cis×Ai/Ais

式(1)

式中:Ci為某個(gè)組分的質(zhì)量濃度,μg/L;Cis為內(nèi)標(biāo)的質(zhì)量濃度,μg/L;Ai為某個(gè)組分的色譜峰面積;Ais為內(nèi)標(biāo)的色譜峰面積(組分峰面積占總峰面積折百分比)。

MS峰鑒定:利用NIST11.L譜庫(kù)對(duì)得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行串聯(lián)檢索和人工解析,質(zhì)譜匹配度>90%作為物質(zhì)鑒定標(biāo)準(zhǔn)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

分別對(duì)不同產(chǎn)區(qū)黑茶的香氣成分、化合物種類、香氣品質(zhì)及特征性香氣成分分析,并采用SPSS 17.0軟件對(duì)黑茶關(guān)鍵香氣成分與香氣品質(zhì)間的聯(lián)系進(jìn)行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 5種黑茶香氣特征感官分析

不同黑茶香氣特征感官分析結(jié)果如表1所示。茯磚茶“菌花香”特征明顯、且持久,感官品質(zhì)得分最高,普洱茶陳香較持久、得分次之,青磚茶表現(xiàn)為陳香,六堡茶、康磚茶表現(xiàn)為香氣純正。5種黑茶香氣特征有明顯差異,其中以茯磚茶的香氣品質(zhì)更優(yōu),各種香氣成分的比例、閾值的不同可能是形成它們獨(dú)特、豐富多變香氣特征的主要原因。

表1 5種黑茶香氣品質(zhì)分析Table 1 Aroma quality analysis of five kinds of dark tea

2.2 5種黑茶主要香氣成分分析

不同黑茶香氣組分的定性和定量結(jié)果如表2所示。5種黑茶中共檢測(cè)到83種香氣化合物,共有成分有30種,其中含量較高的成分有芳樟醇(1.60～25.44 μg/L)、己醛(6.35～16.94 μg/L)、壬醛(2.16～12.59 μg/L)、β-紫羅酮(1.31～10.27 μg/L)和檸檬烯(1.01～12.75 μg/L)等。

表2 5種黑茶香氣成分含量(μg/L)Table 2 Aroma component content of five kinds of dark tea(μg/L)

續(xù)表

5種黑茶主要香氣成分具有一定的差異。青磚茶中含量較高的成分是己醛(16.94 μg/L)、壬醛(12.59 μg/L)和β-紫羅酮(10.27 μg/L);茯磚茶中含量較高的成分是芳樟醇(13.65 μg/L)、甲苯(9.99 μg/L)、鄰二甲苯(9.47 μg/L)和1,3-二甲氧基苯(8.42 μg/L);六堡茶中含量較高的成分是芳樟醇(25.44 μg/L)、α-雪松醇(15.17 μg/L)、檸檬烯(12.75 μg/L);普洱茶中含量較高的成分是己醛(16.54 μg/L)、壬醛(10.86 μg/L)和2-乙基-1-己醇(8.73 μg/L);康磚茶中含量較高的成分為己醛(16.25 μg/L)、α-紫羅酮(12.99 μg/L)、反-香葉基丙酮(10.79 μg/L)和β-紫羅酮(10.22 μg/L)。由此可見(jiàn),青磚茶和普洱茶中己醛和壬醛的含量均較高,β-紫羅酮是青磚茶和康磚茶中的主要香氣成分,正是這些關(guān)鍵香氣成分的含量與比例的差異構(gòu)成了不同產(chǎn)區(qū)黑茶的香氣特征。

從鑒定出的香氣組分來(lái)看,主要包括醇類、醛類、酮類、烯類、芳香烴類、烷烴類、酯類、雜氧化合物類、呋喃類和其他化合物等(圖1)。不同黑茶香氣化合物種類具有一定的差異。青磚茶以醛類和酮類化合物為主,分別達(dá)43.08%和22.54%;茯磚茶以醇類和芳香烴為主,分別達(dá)23.64%和25.95%;六堡茶以醇類和醛類為主,分別達(dá)39.75%和26.06%;普洱茶以醛類和醇類為主,分別達(dá)33.88%和15.82%;康磚茶以酮類和醛類為主,分別達(dá)32.83%和27.91%。

圖1 不同黑茶各類香氣成分比例Fig.1 The proportion of aroma compounds in different dark teas

2.3 5種黑茶香氣品質(zhì)與特征香氣成分分析

5種黑茶香氣品質(zhì)特征有明顯不同,這與其茶樹(shù)品種、氣候條件和加工工藝等差異密切相關(guān)。湖北青磚茶以陳香純正為優(yōu)、有菌香、木香,特征成分主要為醛類、酮類、酚類及醇類,如(E,E)-2,4-庚二烯醛、2-己烯醛、β-紫羅酮、β-二氫紫羅酮、己醛、2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、雪松醇等[3,6],本研究中青磚茶香氣以醛類、酮類為主,未檢出2,6-二叔丁基對(duì)甲酚、雪松醇。

湖南茯磚茶因冠突散囊菌(俗稱“金花”)茂盛而具有菌花香,主要香氣物質(zhì)以醇類、醛類和酮類物質(zhì)為主,包括棕櫚酸、植醇、橙花叔醇、6,10,14-三甲基-2-十五烷酮、(E,E)-2,4-庚二烯醛、香葉基丙酮、β-紫羅酮、甲基庚烯酮、2-戊基呋喃等[12-13],而本研究中茯磚以醇類(芳樟醇、α-雪松醇)、芳香烴(甲苯、鄰二甲苯)和醛類(己醛、β-環(huán)檸檬醛)為主,這可能是原料來(lái)源不同造成的差異。

廣西六堡茶香氣醇陳、有檳榔香味,特征香氣成分包括有機(jī)酸類(棕櫚酸等)、芳香烴類(乙苯等)、醚類(1,2,3-三甲氧基苯、2-萘甲醚等)、醛類(苯甲醛、3-甲基丁醛等)、α-雪松醇、β-雪松烯、芳樟醇等[14-15],本研究中六堡茶以醇類(芳樟醇、α-雪松醇)、醛類(己醛、苯甲醛、2-甲基丁醛)、檸檬烯等成分為主,與前人研究結(jié)果基本一致[5],棕櫚酸等成分未檢出與檢測(cè)儀器的不同有關(guān)。

普洱茶陳香濃郁持久,特征成分主要是甲氧基苯類化合物、醛類和醇類等,如1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、(E,E)-2,4-庚二烯醛、壬醛、芳樟醇氧化物等[4,16-17],本研究中普洱茶主要香氣成分為己醛、壬醛、1,2,3-三甲氧基苯、芳樟醇氧化物等,與文獻(xiàn)報(bào)道基本一致。

康磚茶香氣純正、陳香持久,主要香氣成分為新植二烯、棕櫚酸甲酯、植醇、環(huán)氧芳樟醇、β-紫羅酮等[18],本研究中康磚茶以酮類(β-紫羅酮、反-香葉基丙酮和α-紫羅酮)和醛類(己醛、壬醛)等香氣成分為主,與前人研究的差異可能是由于茶葉原料不同造成的。

2.4 黑茶關(guān)鍵香氣成分與感官評(píng)分的相關(guān)性分析

基于不同產(chǎn)區(qū)黑茶的香氣感官評(píng)分(表1)與香氣成分的含量水平(表2),采用SPSS軟件進(jìn)行了相關(guān)性分析,進(jìn)一步得到了影響黑茶香氣品質(zhì)的關(guān)鍵香氣成分。其中1,3-二甲氧基苯、1,2-二甲氧基苯、鄰二甲苯、長(zhǎng)葉烯、苯乙醇等13個(gè)組分與感官評(píng)分的正相關(guān)性達(dá)到極顯著水平(p<0.01);而2-乙基呋喃與2-己烯醛與感官評(píng)分呈極顯著負(fù)相關(guān)(p<0.01)。

表3 黑茶香氣得分與關(guān)鍵成分含量的相關(guān)性分析Table 3 Analysis of correlation between aroma score and key components concentration

3 結(jié)論與討論

5種黑茶共檢出83種香氣化合物,共有成分30種,主要包括醇類、醛類、酮類、芳香烴類、烯類和酯類等;其中青磚茶陳香純正,以醛類和酮類化合物為主,主要香氣成分為(E,E)-2,4-庚二烯醛、β-紫羅酮、己醛和壬醛等;茯磚茶“菌花香”明顯,以醇類和芳香烴為主,主要成分包括芳樟醇、甲苯、1,3-二甲氧基苯和己醛等;六堡茶香氣純正,以醇類和醛類為主,主要香氣成分為芳樟醇、α-雪松醇、檸檬烯和己醛等;普洱茶陳香持久,以醛類和醇類為主,包括己醛、1,2,3-三甲氧基苯、芳樟醇氧化物等;康磚茶香氣純正,以酮類和醛類為主,主要香氣成分為己醛、α-紫羅酮、反-香葉基丙酮和β-紫羅酮等。

本研究綜合分析了5種黑茶的香氣類別、主要香氣成分、共有及特有香氣成分,并結(jié)合感官審評(píng)結(jié)果,討論了5種黑茶的香氣差異、香氣成分與其香氣感官品質(zhì)間的相關(guān)性。不同產(chǎn)區(qū)黑茶的香氣特征可能是由茶樹(shù)品種與加工工藝(渥堆等)共同作用呈現(xiàn)的結(jié)果。渥堆作為黑茶加工的關(guān)鍵工序,對(duì)香氣物質(zhì)的轉(zhuǎn)化及形成具有決定性的作用。目前關(guān)于茯磚茶和普洱茶工藝及特征香氣形成機(jī)理的研究較為深入。茯磚茶中含量較高是醇類、芳香烴和醛類等,包括芳樟醇、甲苯、己醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、1,3-二甲氧基苯、β-紫羅酮等成分,這幾種化合物的風(fēng)味特征以花香、清香和陳香為主,它們的產(chǎn)生可能與其特殊的發(fā)花工藝有關(guān)[8,17]。張亞等[19]研究認(rèn)為形成“菌花香”的關(guān)鍵成分包括水楊酸甲酯、芳樟醇及其氧化物、紫羅酮、香葉基丙酮等。王華夫等[20]分析了茯磚茶在發(fā)花過(guò)程中的香氣組成,結(jié)果表明醛類和酮類物質(zhì)增加明顯,尤其是(E,Z)-2,4-庚二烯醛+糠醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛等成分。本研究也進(jìn)一步說(shuō)明了茯磚茶發(fā)花工藝對(duì)醇類、烯醛及酮類物質(zhì)的產(chǎn)生有顯著作用。不同產(chǎn)區(qū)黑茶的香氣組分、比例及閾值的不同形成了其獨(dú)特的香氣特征,本實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確了其特征成分的異同點(diǎn),但其形成機(jī)制有待深入研究。