鐵觀音茶香氣的氣質聯用分析

◎ 沈素媚

（浙江經貿職業技術學院，浙江 杭州 310018）

茶葉是世界著名飲料之一，我國傳統茶產品有綠茶、發酵紅茶、半發酵烏龍茶等。烏龍茶是我國東南部福建省著名的茶品種。鐵觀音茶是根據傳統烏龍茶的半發酵生產方法生產的，以其香氣和味道而享有盛譽。

茶葉含有多種氨基酸、多糖、茶多酚、生物堿、維生素和礦物質等成分，具有抗菌、抗氧化、抗衰老、防癌、降血脂等功能。發酵是一種改變茶葉天然成分的過程，烏龍茶是半發酵制備的，在此過程中產生了一些新的化學成分。香氣是茶葉鑒別最重要的特征，有許多不同的茶葉香氣成分的提取方法，如頂空分析（HAS）[1-4]，同步蒸餾-溶劑萃取（SDE）、真空蒸餾萃?。╒DE）和超臨界流體萃?。⊿FE）[5]等，直接溶劑萃取、水蒸氣蒸餾、固相微萃?。⊿PME）方法也被應用于香氣制備中。本文主要利用HAS和水蒸氣蒸餾法對鐵觀音中的香氣成分進行提取分析。

1 材料與實驗方法

1.1 化學試劑和標準品

超純水由實驗室中的Milli-Q（Bedford，MA，USA）超純水機制備；無水硫酸鈉及其他化學物質均屬分析純；鐵觀音茶來自福建安溪鐵觀音集團股份有限公司。

1.2 頂空分析樣品的制備

取10 g鐵觀音茶樣品在玻璃研磨中研磨成粉末，再將粉末樣品轉移到樣品瓶中進行濃縮，取10 μL濃縮后的揮發性組分注入GC/MS進行分析。

1.3 香氣化成分的水蒸餾

將50 g鐵觀音茶樣品浸泡在300 mL超純水中密封回流2 h，冷卻后進行分析。

1.4 氣相色譜-質譜（GC-MS)分析

采用彈性石英毛細管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm)的微量2000 DSQ氣相色譜-質譜聯用系統進行分析。氣相色譜程序升溫，以5.0 ℃·min-1的速率將GC爐溫度從35 ℃升溫到140 ℃，保持2.0 min；然后以20 ℃·min-1的速率從140 ℃升溫到240 ℃，保持1.0 min；以20 ℃·min-1的速率，從240 ℃升溫到320 ℃，保溫2 min。色譜進樣口溫度為250 ℃，以高純氦氣為載氣，流量1.0 mL/min。質譜用EI電離源，質荷比m/z掃描范圍33～450，電離電壓70 eV，離子源溫度230 ℃，四極桿溫度150 ℃。

1.5 氨基酸分析

樣品在6 mol·L-1HCl中水解24 h后，利用L-8800（日立）氨基酸分析儀在110 ℃下進行氨基酸分析。

2 結果與分析

2.1 香氣分析

采用GC-MS法對樣品進行香氣分析。在頂空法中，將茶葉樣品粉碎成80目左右的粉末，在密封容器內加熱后進行氣GC-MS分析。檢測到的主要成分為二甲基硫醚、正丁醛、乙酸乙酯、丁二醛和環丁烯，同時檢測到丁二醛的結構質譜圖，見圖1。在水蒸氣蒸餾法中，分析得到13種成分，分別是苯乙醛、苯乙醇、芐基腈、香葉醇、吲哚、環戊烯、丁酸苯乙酯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、2,2'-二氨基吡啶、茉莉酸甲酯、酞酸二丁酯和葉綠醇，見圖2。圖2還顯示了丁酸苯乙酯這一組分的質譜圖。結果表明，鐵觀音茶的香氣組成成分包括醛、酯、醇、烯烴等，在其他烏龍茶樣品中也檢測到了這些化合物。

圖1 鐵觀音頂空分析的總離子色譜圖（左）和4號峰的質譜圖（右）

圖2 水蒸氣蒸餾鐵觀音的總離子色譜圖（左）和7號峰的質譜圖（右）

茶葉香氣提取和分析常用HAS、SDE、VDE和SCE。HAS是直接收集和分析樣品上方空間中的混合物。有研究表明，HAS用于食品樣品的香氣成分提取和分析[1-5]，具有速度快、操作簡單等優點，但不能表征香氣的化學成分[6]。SDE法廣泛應用于香氣分析[7-8]，是將蒸餾和萃取過程進行結合，在封閉環境的蒸餾過程中用水蒸氣和乙醚萃取提純香氣成分。SDE可以檢測微量揮發性化學物質，通常SDE方法還可能會使茶葉樣品中產生一些精油[8-9]。VDE在真空環境中提取香氣物質，將茶樣用50 ℃水浸泡一小段時間，用新蒸餾的乙醚進行萃取并濃縮。該方法避免了SDE或其它蒸餾方法中可能出現的、提取過程中一些香味被破壞的反應，所以VDE法具有提取香氣成分的優勢[10]。在SFC法提取香氣成分的過程中，有利于以CO2為萃取介質提取樣品中的非極性香氣成分，且不會造成香精等成分的分解。

2.2 氨基酸分析

鐵觀音樣品中檢測到NH3（0.008 mg·mL-1）和16種氨基酸：絲氨酸（0.019 mg·mL-1）、蘇氨酸（0.018 mg·mL-1）、甘 氨 酸（0.025 mg·mL-1）、谷 氨酸（0.051 mg·mL-1）、丙氨酸（0.024 mg·mL-1）、半胱氨酸（0.006 mg·mL-1）、纈氨酸（0.027 mg·mL-1）、蛋氨酸（0.008 mg·mL-1）、異亮氨酸（0.019 mg·mL-1）、亮氨酸（0.048 mg·mL-1）、酪氨酸（0.008 mg·mL-1）、苯丙氨酸（0.023 mg·mL-1）、賴氨酸（0.026 mg·mL-1）、精氨酸（0.021 mg·mL-1）、組氨酸（0.009 mg·mL-1）和脯氨酸（0.019 mg·mL-1）。氨基酸濃度可能影響茶葉生產過程中香氣的形成。

2.3 烏龍茶香氣特征

烏龍茶是一種半發酵茶，共檢測出超過650多種香氣成分。主要成分為茉莉酸、甲酯、吲哚、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、哌啶醇、二氫茉莉酮內酯、橙花叔醇和香葉醇等[11]，香氣主要因烏龍茶的種類不同而異[12]。本研究對鐵觀音茶中的幾種常見成分進行了檢測。烏龍茶的香氣來源于萜烯、烯烴和芳香醇類化合物中糖苷的水解、脂肪酸的氧化以及胡蘿卜素的降解產物。茶葉青葉的晾曬和攪動是茶葉加工過程中的重要步驟[8,12-14]。除了茶葉的種類和加工工藝外，不同的提取方法也會影響檢測到的香氣。

2.4 氨基酸在香氣形成中的作用

鐵觀音茶中含有16種氨基酸，其中谷氨酸和亮氨酸分別為 0.051 mg·mL-1和 0.048 mg·mL-1，半胱氨酸的最少含量為0.006 mg·mL-1。茶葉中游離氨基酸有助于香氣的形成，并可通過多酚氧化酶或過氧化酶轉化為揮發性醛類化合物。醛的生成通常有兩個步驟，即醌的形成和醛的轉化，醛在強酸性條件下可轉化為醇和羧酸。烏龍茶加工過程中產生香氣的另一個機理是氨基酸與還原糖的美拉德反應，以及在此過程中產生的一些特殊風味。

3 結論

鐵觀音茶是烏龍茶的一個品種，具有特殊的香氣。在對揮發性化學物質進行頂空分析和水蒸餾萃取法提取香氣成分。頂空分析檢出了二甲基硫醚、丁二醛、乙酸乙酯、丁二酸和環丁烯等5種成分；水蒸氣蒸餾法檢測出苯乙醛、苯乙醇、芐基腈、香葉醇、吲哚、環戊烯、丁酸苯乙酯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、2,2'-二氨基吡啶、茉莉酸甲酯、酞酸二丁酯和葉綠醇等13種成分。結果表明，茶葉中含有16種氨基酸，含量最大的是谷氨酸、最少的是半胱氨酸。氨基酸可能有助于茶香味成分的形成。本研究結果對鐵觀音茶的生產及品質改善有一定的參考價值。