嫩栗香型綠茶香氣組分主成分分析

劉淑娟，何郁菲

（湖南省農業科學院茶葉研究所，湖南省茶葉檢測中心，湖南 長沙 410125）

茶葉香氣作為衡量茶葉品質的重要指標之一，對綠茶的質量、等級和價格起著關鍵性的作用，香氣分析已在茶葉香型識別與品質鑒定中發揮越來越重要的作用[1-8]。同時，溶解于茶湯中的香氣物質能與其他滋味物質發生反應，對茶湯的滋味起著協調、增效的作用[9-14]。一些獨特的香型則成為區分茶葉原料類別和產品特征的主要指標，被消費者當作選購茶葉的重要參考依據，如小種紅茶獨特的松煙香、陳年黑茶呈現的木香和某些特色綠茶呈現的蘭花香等[15-18]。

湖南湘西地區盛產綠茶，因當地獨特的氣候條件和品種優勢，由保靖黃金茶1 號、保靖黃金茶2 號、碧香早、櫧葉齊等茶樹品種的春季一芽2 葉原料生產的綠茶，不但具有香、綠、爽、醇的品質特征，還具有獨特的嫩栗香，感官審評給人以鮮香和栗香結合的清新優雅感覺[19-21]。為探明其外在品質與其內在物質基礎的聯系，試驗選擇6 個典型嫩栗香型綠茶，對其進行了主要品質成分的測定與分析，以期為探討嫩栗香型綠茶品質特征形成及其生產工藝提供參考，也可為綠茶香氣評價方法提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試茶樣均購于湖南湘西茶葉生產企業（合作社），以春季生產的綠茶為試驗材料，于清明節制成。經感官審評后選擇6個典型的嫩栗香型綠茶作為樣品，分別編號L1、L2、L3、L4、L5、L6。

主要儀器設備有萬分之一分析天平（梅特勒-托利多集團）、HH-2 數顯恒溫水浴鍋（江南儀器廠）、自制改良萃取瓶、手動SPME 進樣器和50/30 μm DVB/CAR/PDMS 固相微萃取頭（美國Supelco 公司）、Thermo-DSQ 氣質聯用儀。

1.2 試驗方法

1.2.1感官審評參考GB/T 23776—2018 規定進行。

1.2.2香氣成分檢測采用頂空固相微萃法提取茶樣香氣成分。（1）預處理條件：將6.0 g 茶樣置于100 mL 樣品瓶中，加入50 mL 100℃蒸餾水，在60℃恒溫水浴中處理5 min，插入老化5 min 的萃取頭頂空吸附50 min，再插入GC-MS 進樣器中解吸附5 min，啟動Thermo-DSQ 收集數據。（2）色譜條件：氣相色譜柱為DB-WAX 毛細管柱，載氣為高純氦氣（純度99.999%），柱流量1.5 mL/min，進樣方式為手動無分流進樣；程序升溫 至50℃保持5 min，以3℃/min 上升至170℃，再以5℃/min 上升至220℃。（3）質譜條件：進樣口240℃，離子源230℃；電子轟擊源EI，電子能量70 eV，掃描質量范圍為50～650 amu，獲得GC-MS 圖譜；將獲得的圖譜進行計算機檢索，同時與NIST 質譜庫提供的標準質譜圖進行對照，再參照已發表的質譜圖鑒定芳香物質，剔除干擾因素，有效香氣物質的相對百分含量按峰面積歸一化法計算。

2 結果與分析

2.1 不同茶樣中香氣物質種類與含量的比較

采用頂空固相微萃取結合氣質聯用法測定了6個供試茶樣的香氣成分，共檢出42 種共有香氣成分，詳見表1。由表1 可知，嫩栗香綠茶檢出的香氣物質中以醇類含量最高，占各茶香氣總量的47.76%～ 58.22%，檢出的11 種醇類物質分別為β-芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、橙花叔醇、苯甲醇、氧化芳樟醇I（呋喃型）、α-萜品醇、橄欖醇、辛醇、α-雪松醇和橙花醇；檢出的碳氫類化合物有14 種，占香氣總量的17.27%～23.51%，分別為δ-杜松烯、L-菖薄烯、α-蓽澄茄油烯、α-法尼烯、檸檬烯、β-杜松烯、順-β-羅勒烯、β-月桂烯、苯乙烯、萘、檜烯、α-摩勒烯、卡達烯和反-β-羅勒烯；檢出的醛酮類物質共有4 種，占香氣總量的3.86%～12.28%，分別為順-茉莉酮、苯甲醛、β-紫羅酮和β-環檸檬醛；檢出的酯類物質共有9 種，占香氣總量的9.77%～14.80%，分別為順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、反-丁酸-3-己烯酯、香葉酸甲酯、丙烯酸丁酯和茉莉酸甲酯；此外，檢出含氮化合物2 種，分別為吲哚和1-乙基-2-甲酰吡咯，占香氣物質總量的1.87%～8.08%；檢出含硫化合物二甲硫，占香氣物質總量的1.17%～7.57%；檢出雜氧化合物2-正戊基呋喃，占香氣物質總量的0.41%～0.70%。總的來說，嫩香型綠茶香氣組分中，醇類化合物相對含量最高，其次是碳氫類和酯類。從檢出的單個香氣成分含量來看，相對含量較高的有香葉醇、β-芳樟醇、苯乙醇、δ-杜松烯、順-茉莉酮、二甲硫、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、L-菖薄烯、吲哚和橙花叔醇。從香氣檢測結果來看，嫩栗香型綠茶與葉國注等[22]通過加工工藝處理后得到的板栗香型綠茶在香氣成分種類和數量上均有較大不同。

2.2 供試茶樣的香氣物質主成分分析

以檢出的42 種香氣成分構成6×42 的矩陣，采用SPSS 18.0 軟件作主成分分析，按剔除最小特征值主成分對應的特征向量原則[17]，一次剔除一個變量，經有限次剔除后，保留了X1、X4、X12、X15、X18、X21、X22、X25、X30、X31、X33、X34、X37和X39變 量，分別為δ-杜松烯、α-法尼烯、α-摩勒烯、β-芳樟醇、橙花叔醇、α-萜品醇、橄欖醇、橙花醇、順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、丙烯酸丁酯和二甲硫。將以上14 個香氣組分作為變量進行主成分分析，得到2 個主成分（詳見表2），第一主成分和第二主成分的貢獻率分別為49.223%和38.173%，累計貢獻率為87.396%，基本保留了原始變量的信息。

由表3 可知，第一主成分F1=0.771X1+0.191X4+ 0.284X12-0.718X15+0.801X18-0.991X21+0.836X22-0.794X25+0.192X30-0.590X31+0.856X33-0.143X34+0.877X37-0.897X39，說明所有茶樣在這14 個香氣成分上占方 差貢獻率的49.223%，代表變量為X1、X18、X22、X33、 X37；第二主成分F2=0.444X1+0.945X4+0.921X12-0.574X15+ 0.024X18+0.053X21-0.446X22-0.472X25+0.913X30+ 0.799X31-0.351X33+0.957X34-0.346X37+0.142X39，說明所有 茶樣在這14 個香氣成分上占方差貢獻率的38.173%，代表變量為X4、X12、X30、X31、X34。分析結果表明，主成分分析得出的14 個香氣成分為嫩栗香型綠茶的特征性香氣成分。

2.3 供試茶樣的香氣質量評價

以不同特征值的方差貢獻率βi（i=1，2，…，k）為加權系數，利用綜合評價函數F=β1F1+β2F2+…+βkFk計算6 個栗香型茶樣香氣得分，根據得分對茶葉香氣質量進行評價，并將結果與感官審評結果進行對比（表4）。由表4 可知，綜合評價函數計算得到的結果與感官審評結論一致，可用于嫩栗香茶葉的質量評價。

3 結論與討論

從6 個供試茶樣的香氣成分統計結果來看，醇類化合物含量最高，其次是碳氫類、酯類和醛酮類；檢出的單個香氣成分中，相對含量較高的有香葉醇、β-芳樟醇、苯乙醇、δ-杜松烯、順-茉莉酮、二甲硫、水楊酸甲酯、2-甲基己基丁酸酯、二甲基戊酸甲酯、L-菖薄烯、吲哚和橙花叔醇；其中，相對含量最高的香葉醇具有薔薇系溫和的花香，而β-芳樟醇、苯乙醇、順-茉莉酮、橙花醇等分別呈現天然花香、果香及甜香。這些典型的風味物質與其他揮發性物質相互作用，構成了湘西山區春季嫩栗香型綠茶的獨特香氣。

茶葉香氣成分的絕對含量、比例、閾值等因素綜合作用，構成了茶葉香型、香氣特征的多維性，這也增加了茶葉香氣分析的復雜性。主成分分析是一種能在保持原始資料大部分信息的基礎上，將變量數較多且變量間有不同程度相關系數的數據轉換成一組變量數較少、且變量間相互獨立的新數據的方法[23-27]。試驗采用主成分分析，得出了嫩栗香型綠茶的特征香氣成分，分別為δ-杜松烯、α-法尼烯、α-摩勒烯、β-芳樟醇、橙花叔醇、α-萜品醇、橄欖醇、橙花醇、順-己酸-3-己烯酯、水楊酸甲酯、二甲基戊酸甲酯、己酸己酯、丙烯酸丁酯和二甲硫。試驗通過綜合評價函數構建香氣質量評價模型，所得結論與傳統感官審評結果具有高度一致性，為茶葉香氣評價和特征香型鑒定提供了理論依據。從試驗結果看，供試茶樣檢出的相對含量較高的成分與主成分分析所得特征香氣成分不完全相同。鑒于此，后期試驗將進一步分析特征香型茶葉的關鍵呈香成分及其影響因素，以揭示茶葉香氣內在物質基礎及外部香型呈現之間的內在聯系。

表1 供試嫩栗香型綠茶樣品中共有的香氣成分及含量

表2 主成分分析的特征值與累計貢獻率

表3 前2 個主成分的特征向量

表4 嫩栗香型茶葉香氣質量評價