基于ATD-GC-MS的建陽馬當山1號白茶香氣成分分析

廖獻盛，王淑燕，黃世建，陳瀟敏，朱艷宇，葉乃興*

(1.福建農林大學園藝學院，福建 福州 350002；2.建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司，福建 建陽 354200)

白茶是六大基本茶類之一，主產于福建的福鼎、政和、建陽、松溪等地。而建陽作為小白茶的發(fā)源地，擁有著栽培與加工白茶的悠久歷史[1]。建陽白茶主要以小白茶和水仙白為主，其中建陽小白茶主要選用當?shù)卦后w品種(俗稱菜茶)為原料制作[2]，香氣豐富飽滿、毫香顯露、鮮嫩純正[3]。建陽小白茶在加工過程中只經(jīng)過萎凋和干燥兩道簡單的工序，但因鮮葉采摘和茶樹品種的不同，使得制成的小白茶品質有所差異[4]。目前，建陽當?shù)厝匀灰圆枳逊敝车挠行匀后w種為主，性狀混雜、遺傳差異明顯、制優(yōu)率低[5]。

在茶葉審評過程中，茶葉品質主要從色、香、味、形等4個方面進行評價，香氣是茶葉品質評價的重要指標之一。對茶樹品種進行香氣生化成分的鑒定和分析，可以提高茶樹新品種選育效率[6]。運用自動熱脫附-氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(ATD-GC-MS)技術，能夠更加快速、準確、真實地檢測出茶葉中的揮發(fā)性化合物，進而被廣泛應用于天然活體植物揮發(fā)物的樣品采集與成分檢測[7]。

近年來，白茶消費市場火熱[8]，河南[9-10]、浙江[11-13]、廣西[14-15]、湖南[16-17]等省份為了迎合白茶市場需求，引進或利用當?shù)仄贩N來篩選出適制白茶的品種。建陽當?shù)赜行匀后w種豐富，但卻鮮有對建陽當?shù)貎?yōu)良單株品系選育研究的報道。在此基礎上，為了進一步明確建陽馬當山1號(建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司和福建農林大學從建陽區(qū)漳墩鎮(zhèn)地方種單株選育而成的新品系)品系特性和生產潛力，本研究采用ATD-GC-MS 技術測定建陽馬當山1號白茶和建陽貢眉(對照樣)的香氣成分，定性定量分析建陽馬當山1號白茶香氣品質形成的物質基礎，為建陽區(qū)白茶品種資源的篩選與應用等提供試驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

建陽馬當山1號白茶、建陽貢眉(以建陽當?shù)赜行匀后w種為原料制作而成；對照樣)，2020年春茶，鮮葉原料采摘標準一芽二三葉，由建陽區(qū)上林茶業(yè)有限公司提供。

1.2 主要儀器設備

自動熱脫附-解吸儀(成都科林分析技術有限公司)、GCMS-TQ 8040(日本島津公司)。

1.3 ATD-GC-MS香氣測定方法

參照王淑燕等[18]的方法，采用ATD-GC-MS技術對供試茶樣進行香氣成分的萃取及定性定量分析。試驗重復3次。

1.3.1 香氣成分的萃取 稱取3.0 g供試茶樣(精確至0.001 g)至60 mL頂空瓶中，再加入癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)內標物，混合均勻后將頂空瓶密封，并在55℃的水浴鍋中平衡20 min后，用聚四氟乙烯管連接大氣采樣儀和頂空瓶，按吸附管上標注的氣流方向以200 mL·min-1的流速采樣30 min。揮發(fā)性氣體提取完成后，立即取下吸附管，用聚四氟乙烯蓋密閉其兩端，送至實驗室進行GC-MS分析。

1.3.2 自動熱吸附-解吸儀條件 閥溫度200℃；傳輸溫度200℃；一級解吸溫度250℃；一級解吸時間5 min；冷阱加熱時間3 min；二級解吸溫度300℃；進樣時間60 s；循環(huán)時間50 min。

1.3.3 GC-MS條件 色譜柱為Rtx-5MS毛細柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱溫度40 ℃，進樣口溫度240℃，柱流量1 mL·min-1，分流比5:1；初始溫度40℃保持3 min，以5℃·min-1升至120℃，保持5 min，再以30℃·min-1升至240℃，保持8 min，載氣為高純度氦氣，流速為3 mL·min-1，壓力為49.5 kPa。電子轟擊離子源；接口溫度280℃；檢測器電壓0.8 kV；離子源溫度230℃；質量掃描范圍(m/z)：28～500。

1.3.4 定性與定量分析方法 GC-MS數(shù)據(jù)檢測結果通過NIST 11.L 和Wiley 7譜庫進行相似度檢索，篩選質譜匹配度大于80%的成分，同時結合峰面積與樣品質量的比值進行對比定性。各組分相對含量采用內標法進行定量，內標物為癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)，根據(jù)以下公式進行計算：

待測成分的濃度=(待測成分的峰面積×癸酸乙酯的濃度)/癸酸乙酯的峰面積

1.4 數(shù)據(jù)處理

測量數(shù)據(jù)用平均值±標準差表示，使用Microsoft Office 2016軟件對樣品香氣成分含量進行統(tǒng)計。采用IBM SPSS Statistic 22.0軟件(SPSS Statistics，IBM公司，美國)對樣品香氣含量進行顯著性分析(P<0.05)和獨立樣本T檢驗。采用TBtools軟件[19]進行聚類熱圖繪制。通過https://dycharts.com網(wǎng)站進行桑基圖繪制。

2 結果與分析

2.1 建陽馬當山1號白茶與建陽貢眉香氣成分的GC-MS數(shù)據(jù)分析

利用GC-MS對建陽馬當山1號白茶和建陽貢眉中的揮發(fā)性成分進行定性定量分析(圖1)，在2個茶樣中共鑒定出72種揮發(fā)性香氣成分(表1)，其中60種香氣成分具有顯著性差異。建陽馬當山1號白茶中檢測出49種香氣成分，包括醇類13種(46.16%)、醛類12種(31.24%)、酮類7種(11.07%)、碳氫化合物7種(5.94%)、酯類6種(3.94%)、酚類3種(0.60%)、雜氧化合物1種(1.03%)。建陽馬當山1號白茶的49種香氣總量為1639.37 mg·100 kg-1，其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、異佛爾酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇和苯甲醛占其香氣總量的68.41%，為建陽馬當山1號白茶的主要香氣成分。

圖1 建陽馬當山1號和建陽貢眉茶葉揮發(fā)性成分的總離子流色譜圖Fig.1 Total ion chromatogram of the volatile compounds in JM1 and JG white teas注：A為建陽馬當山1號；B為建陽貢眉。

建陽貢眉中檢測出50種香氣成分，包括醇類11種(36.65%)、醛類11種(30.42%)、碳氫化合物14種(15.43%)、酮類6種(8.66%)、雜氧化合物1種(6.56%)、酯類4種(2.05%)、含硫化合物1種(0.16%)、酚類2種(0.08%)。建陽貢眉的50種香氣總量為1131.12 mg·100 kg-1，小于建陽馬當山1號白茶香氣總量。其中2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-檸檬烯、3-羥基-2-丁酮和順-2-戊烯醇為建陽貢眉的主要香氣成分，占其香氣總量的71.32%。

表1 建陽馬當山1號與建陽貢眉白茶香氣成分的ATD-GC-MS 分析

(接表1)

(接表1)

2.2 建陽馬當山1號白茶與建陽貢眉共有香氣成分分析

在建陽馬當山1號白茶與建陽貢眉中共同鑒定得到的香氣成分，稱為共有香氣成分。采用TBtools軟件對本試驗最終得到的27種共有香氣成分進行列標準化處理并繪制聚類熱圖(圖2)。這27種共有香氣成分在建陽馬當山1號白茶和建陽貢眉中的含量分別為84.89%和48.62%。如圖2所示，共有香氣成分含量差異明顯，可分為A和B兩個區(qū)域。在A區(qū)域的5種香氣成分建陽貢眉顯著高于建陽馬當山1號白茶，而在B區(qū)域的22種香氣成分建陽馬當山1號白茶顯著高于建陽貢眉。

圖2 建陽馬當山1號與建陽貢眉共有香氣成分聚類熱圖Fig.2 Cluster heat map on common aromatic compounds in JM1 and JG white teas注：M1、M2、M3代表建陽馬當山1號3次平行試驗，CK1、CK2、CK3代表建陽貢眉3次平行試驗

2.3 建陽馬當山1號白茶與建陽貢眉特有香氣成分分析

在建陽馬當山1號白茶和建陽貢眉中單一存在的成分稱為特有香氣成分。基于2個樣品的特有香氣成分并結合相關文獻[20-24]繪制氣味特征桑基圖(圖3)。如圖3-A所示，建陽馬當山1號白茶中含有22種特有香氣成分，占其香氣總量的15.11%，包括1種陳香型、4種花香型、4種木香型、6種清嫩香型、1種果香型和2種甜香型，另有4種香氣成分未鑒定出特征性氣味。如圖3-B所示，建陽貢眉中含有23種特有香氣成分，占其香氣總量的51.38%，包括1種陳香型、4種清嫩香型、4種果香性、2種木香型和1種花香型，另有11種香氣成分未鑒定出特征性氣味。

圖3 建陽馬當山1號與建陽貢眉特有香氣氣味特征桑基圖Fig. 3 Sankey plots on unique aromatic characteristics of JM1 and JG white teas注：DNC表示未鑒定出特征性氣味；A表示建陽馬當山1號，B表示建陽貢眉

3 討論與結論

本試驗通過ATD-GC-MS分析表明，醇類、醛類化合物為建陽馬當山1號白茶和建陽貢眉揮發(fā)性香氣的主要物質，占香氣總量的67.07%～77.40%，這與陳志達[20]對白茶風味品質物質形成基礎的研究結果一致。醇類和醛類化合物在白茶香氣中所占比例高，感官審評中體現(xiàn)為毫香和清醇的特點[25]，與白茶品質特征相符合。

建陽馬當山1號白茶的主要香氣成分有1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、異佛爾酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇及其氧化物和苯甲醛，是福建白茶香氣的最主要物質[26]。其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛這類脂類降解產物具有清嫩香[21]，芳樟醇及其氧化物和苯甲醇則具有花果香[27]，這些香氣成分是建陽馬當山1號白茶清嫩香和花果香等特征性氣味形成的物質基礎。建陽貢眉的主要香氣成分有2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-檸檬烯、3-羥基-2-丁酮和順-2-戊烯醇，這與劉芷君等[28]通過GC-MS分析認為香葉醇、己醛、水楊酸甲酯、苯甲醛和苯乙醇是建陽貢眉香氣的主要成分的研究不同，故推測可能是由于試驗方法、檢測設備和茶樣等的差異所導致的。

本研究結果表明，建陽馬當山1號白茶的香氣總量顯著高于建陽貢眉。同時在特有香氣方面，建陽馬當山1號白茶的氣味特征也較為明顯，這些特有香氣成分在一定程度上改善建陽馬當山1號白茶的香氣品質，使其形成獨特的品系香。但茶葉香氣的整體感受是復雜而綜合的，不僅受到香氣物質本身的影響，也受到嗅覺閾值的影響，任何茶葉的香氣都是不同香氣物質以不同濃度組合的綜合表現(xiàn)，許多相對含量較高的香氣成分并不一定對其香氣品質形成具有實質性的貢獻，因此在后續(xù)的研究中可以借助更加先進的檢測設備與技術加以探討。