景谷大白茶揮發(fā)性成分及其關鍵呈香成分分析

尤秋爽，黃亮，岳建冬，羅承章，陳學平，包金妹，曾文蓉，劉艷濤，龔敏，朱蔭，林智*，呂海鵬*

1.中國農(nóng)業(yè)科學院茶葉研究所，浙江 杭州 310008；2.中國農(nóng)業(yè)科學院研究生院，北京 100081；3.云南云墾茶業(yè)集團有限責任公司，云南 昆明 650000；4.云南普洱國資有機茶業(yè)有限公司，云南 普洱 665000

白茶是中國傳統(tǒng)的六大茶類之一，具有干茶滿披白毫、湯色清澈明亮、滋味清鮮、香氣清香顯毫香等品質特征[1]，以及降血脂、抗炎、抗氧化等良好的保健功效[2]，受到越來越多消費者的喜愛。近年來，云南白茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，成效顯著，其中景谷大白茶是云南產(chǎn)區(qū)白茶的主要品類[3]。2022 年發(fā)布的團體標準《景谷大白茶》（T/JGCYXH 001—2022）對其進行了規(guī)范，指出景谷大白茶是以景谷大白茶品種（Camelliasinensisvar.Pubilimbacv.Jingu-dabaicha）的茶樹鮮葉為原料，經(jīng)過萎凋、干燥、精制、（蒸壓定型）等工序制成的白茶。按照外形可以分為散茶、緊壓茶；按照不同原料嫩度又可分為白龍須（單芽）、月美人（一芽一葉）、月光白（一芽二葉）、月光壽（一芽二三四葉）等產(chǎn)品。景谷縣茶樹栽培歷史悠久，是中國白茶的核心產(chǎn)區(qū)之一，曾被評為“2020 年度中國白茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展示范縣”。據(jù)統(tǒng)計，2023年景谷縣茶葉產(chǎn)量約1.2 萬t，其中景谷大白茶產(chǎn)量近8 000 t，綜合產(chǎn)值約26億元[4]，占景谷縣茶葉綜合產(chǎn)值的一半以上。值得關注的是，2023 年正式發(fā)布了區(qū)域公用品牌“景谷大白茶”，有助于其品牌建設和產(chǎn)品推廣。

景谷大白茶具有優(yōu)異的香氣品質特征，以“清香、毫香”為主，備受消費者的青睞，具有重要的研究價值。香氣是茶葉風味品質評價的重要因子之一，茶葉香氣實質是各種揮發(fā)性成分以不同濃度、比例組合，對人類嗅覺神經(jīng)綜合作用從而表現(xiàn)出的茶葉特有香型。茶葉香氣成分種類多、含量低、組成復雜，然而僅有少部分化合物對茶葉特征香氣品質的形成具有重要貢獻，一般將它們稱之為關鍵呈香成分[5]。白茶中的香氣成分十分豐富，一般以醇類和醛類物質為主[6]；且其香氣化合物含量在六大茶類中僅次于紅茶[7]。以往對白茶特征香氣成分的研究已經(jīng)取得一些進展，如劉洋等[8]研究指出醇類、醛類化合物是白茶（貢眉）香氣“清鮮”的來源；苯乙醇、(Z)-茉莉酮、β-雪松烯等香氣物質可以用于不同等級福鼎白茶的鑒別[9]；此外，有研究表明，芳樟醇、十六烷酸、芳樟醇氧化物、二氫獼猴桃內酯、2,6,10,14-四甲基十五烷、植酮、水楊酸甲酯等為月光白茶的主要香氣成分[10]。然而，雖已有研究指出，白毫銀針和單芽景谷大白茶在感官品質和內質成分上存在一定差異[11]，但目前關于景谷大白茶香氣成分組成及其關鍵呈香成分的系統(tǒng)研究報道較少，且尚不明確以不同嫩度鮮葉原料制得的景谷大白茶的香氣成分情況，由此限制了人們對景谷大白茶風味品質的深入認知。

因此，本研究以代表性景谷大白茶樣品為研究對象，采用攪拌棒吸附萃取－氣相色譜－質譜（SBSE-GC-MS）結合氣相色譜－嗅聞（GC-O）技術來深入分析景谷大白茶的揮發(fā)性成分及其關鍵呈香成分，旨在為揭示景谷大白茶香氣品質的化學物質基礎以及研發(fā)加工品質調控技術奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

試驗材料：景谷大白茶樣品收集于云南省普洱市茶葉市場，生產(chǎn)廠家均為云南普洱國資有機茶業(yè)有限公司，依據(jù)原料嫩度可分為單芽景谷大白茶（JGWT-1）、一芽二葉景谷大白茶（JGWT-2、JGWT-3、JGWT-4），具體樣品信息如表1 所示。根據(jù)感官審評結果，選擇1個代表性樣品進行關鍵香氣成分的分析。

表1 景谷大白茶樣品信息

試劑：氯化鈉（分析純），上海Sigma-Aldrich公司；正構烷烴（C8～C40）、癸酸乙酯，北京百靈威科技有限公司。

1.2 儀器與設備

7980B-5977B 氣相色譜質譜聯(lián)用儀、DB-5ms色譜柱（0.25 μm，30 m×0.25 mm）購自美國安捷倫公司；SP200-2T 多位點磁力攪拌器購自杭州米歐公司；ODP2 GC-O嗅聞口、PDMS攪拌棒（24 μL，10 mm×0.5 mm）購自德國哲斯泰公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 感官審評方法

委托農(nóng)業(yè)農(nóng)村部茶葉質量監(jiān)督檢驗測試中心，根據(jù)《茶葉感官審評方法》（GB/T 23776—2018）對樣品的外形、湯色、香氣、滋味、葉底等5項因子進行感官審評。

1.3.2 揮發(fā)性成分測定

揮發(fā)性成分萃取：采用SBSE 方法[12]進行景谷大白茶樣品揮發(fā)性成分的富集，稱取0.6 g 茶粉與0.5 g無水氯化鈉于20 mL頂空瓶中，加入10 mL沸水后，平衡1 min；加入PDMS攪拌子后將頂空瓶放置于多位點磁力攪拌器上，在80 ℃、1 200 r/min的條件下萃取30 min 后取出攪拌子，用去離子水沖洗表面殘留茶粉，用無塵紙擦干后放入2 mL 樣品瓶中用于進一步香氣檢測分析。

色譜條件：氣體進樣，進樣口溫度為280 ℃；在50 ℃的初始溫度下進行程序升溫，以4 ℃/min的速率升溫至170 ℃，保持2 min；以10 ℃/min的速率升溫至265 ℃，保持5 min；流速為1.6 mL/min，以高純度氦氣（＞99.99%）為載氣，溶劑排空模式。

質譜條件：EI離子源，溫度220 ℃，電子能量70 eV，質量掃描范圍為50～600 Amu。

定性定量方法：將提取到的質譜數(shù)據(jù)通過計算機在NIST 14 譜庫進行檢索，結合化合物的基峰、質核比，以及依據(jù)正構烷烴測得的保留指數(shù)，并參考過往文獻報道，對化合物的名稱、結構加以確認。以癸酸乙酯作標準曲線，通過各香氣化合物與癸酸乙酯的峰面積比值，按公式（1）計算化合物的相對含量。

式中：mi為各香氣化合物的相對含量（單位：μg/kg），A為質譜峰面積，mT為茶粉質量（單位：g）。

1.3.3 關鍵香氣成分測定

關鍵香氣成分測定采用GC-O方法開展。分析條件：升溫程序與1.3.2 中的升溫程序色譜條件一致；ODP2嗅聞口與質譜端1∶1分流進樣，傳輸線溫度為260 ℃，進樣口溫度為230 ℃，以高純度氮氣（＞99.99%）為載氣。嗅聞試驗小組成員共6名，均經(jīng)過專業(yè)的嗅聞訓練，并具有豐富的審評經(jīng)驗。香氣強度以數(shù)值1～4 表示，且香氣強度隨著數(shù)值從小到大遞增。在試驗過程中，嗅聞小組成員要通過滑動電阻的手柄記錄嗅聞到的化合物的氣味強度同時描述對應的氣味特征，至少有3名成員在同一時間段嗅聞到相似的氣味描述，才可計入最終結果[13]。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Origin 2018、Excel 2007、SIMCA 14.1 等軟件進行數(shù)據(jù)處理和圖表繪制。

2 結果與分析

2.1 景谷大白茶感官品質分析

景谷大白茶感官審評結果如表2所示，樣品總得分在91.3～93.1 之間，整體感官品質較為優(yōu)異。可以看出，景谷大白茶主要表現(xiàn)為湯色金黃明亮、滋味甘醇、清香或毫香的品質特征。這批樣品中，采用單芽制成的景谷大白茶為散茶，外形勻齊、銀綠披毫，葉底肥壯褐綠；采用一芽二葉為主的鮮葉原料制成的景谷大白茶為緊壓茶，餅形周正、松緊適度，葉底厚、較軟勻、顯芽，均與《景谷大白茶》（T/JGCYXH 001—2022）中對景谷大白茶散茶及緊壓茶感官品質的要求較為符合。不同原料嫩度的景谷大白茶樣品在感官品質上存在一定差異，說明樣品具有一定的代表性，后續(xù)選用香氣品質得分最高的樣品JGWT-1進行關鍵呈香成分的分析。

表2 景谷大白茶感官審評結果

2.2 景谷大白茶揮發(fā)性成分分析

通過SBSE-GC-MS 技術從景谷大白茶中共鑒定出了117種揮發(fā)性成分（表3），根據(jù)化合物官能團的差異，可劃分為12類，包括醛類（24種）、醇類（22種）、酮類（20種）、酯類（14種）、烯烴類（10 種）、芳香族化合物（8 種）、含氧雜環(huán)類（8種）、內酯類（3 種）、酚類（3 種）、酸類（2 種）、含氮雜環(huán)類（2 種）、醚類物質（1 種）。其中，醇類、醛類、酯類、含氧雜環(huán)類物質是景谷大白茶中含量最豐富的幾種香氣成分。可見，景谷大白茶的揮發(fā)性成分以醇類、醛類、酯類物質為主；此外，分析發(fā)現(xiàn)芳樟醇、水楊酸甲酯、香葉醇、苯乙醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醛、苯甲醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫羅酮等為景谷大白茶中含量最高的揮發(fā)性成分。醇類物質中，芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、α-萜品醇等物質的含量較高。此前研究發(fā)現(xiàn)，芳樟醇、α-萜品醇、香葉醇等物質是云南月光白茶的主要香氣成分[14]，與本文結果較為一致。芳樟醇、香葉醇、α-萜品醇作為茶葉中含量普遍較高的單萜醇[15]，通常以對映異構體的形式存在，且不同構型的氣味特征存在差異，例如，S構型的芳樟醇多表現(xiàn)為甜香、橙花香，而R構型的芳樟醇則表現(xiàn)出木質、類似薰衣草的氣味。研究表明，大部分白茶中的芳樟醇以S型為主導，而印尼白茶中的芳樟醇罕見地以R型為主導[16]，然而景谷大白茶中芳樟醇的優(yōu)勢構型尚未明晰，后續(xù)需要進一步開展研究。醛類物質中含量較高的化合物為苯乙醛、苯甲醛、己醛，其中苯乙醛具有苦杏仁香、蜜香，可以通過苯丙氨酸的斯特雷克降解途徑產(chǎn)生；而苯甲醛在茶葉中通常以糖苷鍵合態(tài)的形式存在，通過野黑櫻苷前體水解釋放，具有苦杏仁氣味[[17-18]。以往曾有研究發(fā)現(xiàn)苯甲醛是貢眉白茶中相對含量最高的香氣物質[8]，這與本研究結果存在一些差異，可能與樣品的產(chǎn)地、工藝、香氣檢測方法的不同有關。酯類物質中，水楊酸甲酯的含量遠高于其他物質，它一般表現(xiàn)出冬青油、薄荷的氣味，其含量可能在白茶加工過程中顯著增加[19]；另外，2-乙基-3-羥基己基2-甲基丙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇單異丁酸酯也是景谷大白茶中具有較高含量的酯類成分。上述這些存在于景谷大白茶中含量水平較高的揮發(fā)性成分，例如芳樟醇、香葉醇、水楊酸甲酯、苯甲醛、苯乙醇等物質，可能對于形成景谷大白茶的特征香氣品質具有重要貢獻[20]。

表3 景谷大白茶揮發(fā)性成分及其含量

此外，從表3 中還可以看出，(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫羅酮、二氫獼猴桃內酯、甲苯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸等物質也是景谷大白茶中含量較高的揮發(fā)性成分。研究表明，(E)-β-紫羅酮、二氫獼猴桃內酯都是類胡蘿卜素降解途徑中的相關產(chǎn)物，分別表現(xiàn)出木質、紫羅蘭香和果香[18]，且有研究指出二氫獼猴桃內酯可作為區(qū)分不同等級福鼎白茶的參考依據(jù)[9]；據(jù)報道萜品油烯可應用于不同海拔政和白茶的鑒別[21]；甲苯含量的增加有助于快速陳化的白茶香氣品質的提升[22]；另外，(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸則被認為與茶葉“糖香、花香”的形成有關[23]。可見，景谷大白茶中這些揮發(fā)性成分在后續(xù)的質量評價和品質提升等方面的應用可能具有重要的研究價值。

2.3 不同嫩度原料景谷大白茶揮發(fā)性成分的差異分析

茶葉中的香氣成分一部分來源于鮮葉中的固有物質，大部分主要是通過香氣前體物質在加工過程中的降解、轉化形成的。由于茶樹不同葉位鮮葉中的內質成分基礎不同，采用不同嫩度鮮葉原料加工制成的成品茶的香氣物質可能存在差異[24]。研究表明，單芽景谷大白茶的香氣物質總量要明顯高于一芽二葉景谷大白茶。景谷大白茶中一般醇類物質含量最高，且在單芽樣品中醇類化合物含量遠高于一芽二葉樣品；酯類、醛類、酚類化合物在單芽景谷大白茶中的含量水平高于一芽二葉景谷大白茶，芳香族、內酯類、含氧雜環(huán)類、烯烴類化合物在一芽二葉中含量更高，而酮類、醚類、酸類物質在兩組樣品中含量相近（圖1）。其中，2-己烯醛、紫蘇醇、己醛、芳樟醇、α-檸檬醛、1-辛烯-3-醇、香葉醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等部分醇、醛類香氣物質在由不同嫩度原料制成的景谷大白茶中含量差異可達3 倍以上。此前有研究指出，2-己烯醛、紫蘇醇是不同茶樹品種制得的白茶中共有的主要揮發(fā)性成分，或對白茶香氣品質形成具有重要作用[25]；此外，2-乙基-1-己醇、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮僅在一芽二葉景谷大白茶中檢出；2-乙基-1-己醇具有花香、清新的香氣，而6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮曾在貢眉白茶的香氣中被報道。以往有研究表明，白牡丹（一芽二三葉）香氣總量要高于白毫銀針（單芽）[26]，與本文結果存在一定差異，可能與茶樹品種、栽培環(huán)境、加工工藝參數(shù)以及所采用的香氣富集分析方法的不同有關。

圖1 不同嫩度原料景谷大白茶揮發(fā)性成分含量比較

為更加直接地比較以不同嫩度鮮葉原料制成的景谷大白茶的香氣組成差異，以117種揮發(fā)性成分作為因變量，不同嫩度原料作為自變量，進行PCA 分析（圖2），可以看出PC1 和PC2 的貢獻率分別為0.543 和0.276，累積方差貢獻率達到0.819，能夠較好地概括質譜數(shù)據(jù)的信息，且兩組樣品在散點圖上能實現(xiàn)較好區(qū)分，表明原料嫩度會影響景谷大白茶的香氣品質形成。此外，根據(jù)質譜的峰保留時間及峰面積值等相關參數(shù)來繪制景谷大白茶樣品的總離子流圖（圖3），也可以看出，兩組樣品的香氣組成存在明顯差異。

圖2 不同嫩度原料景谷大白茶香氣的主成分分析得分圖

2.4 景谷大白茶的關鍵呈香成分分析

通過GC-O分析技術，從景谷大白茶的揮發(fā)性成分中共鑒定出了36 種關鍵呈香成分（表4），包括10 個醛類、8 個酮類、7 個醇類、3 個芳香族化合物、2 個烯烴類、2 個含氧雜環(huán)類、2 個酯類、1個內酯類及1個酚類化合物。這些香氣物質的相對香氣強度值（AI）范圍介于1.67～3.80 之間，其中，(E)-β-紫羅酮（3.80）、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）（3.50）、(E)-2-壬烯醛（3.33）、香蘭素（3.33）、香葉基丙酮（3.25）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（3.00）、苯乙醛（3.00）、萘（3.00）等物質的香氣強度值較高，AI≥3，預示著它們可能對景谷大白茶香氣品質的影響最大。(E)-β-紫羅酮廣泛存在于各類茶葉香氣中，具有極低的氣味閾值（OT=0.007 μg/kg）[27]，對茶葉香氣品質形成一般具有重要貢獻作用。芳樟醇氧化物在加工過程中通常由其相關糖苷水解釋放，也可通過芳樟醇自身氧化形成[18]。另外，β-大馬士革酮、苯乙醇等香氣強度值較高的化合物，大多表現(xiàn)出花香屬性。(E)-2-壬烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、庚醛、己醛等物質是一類表現(xiàn)出清新、青氣氣味屬性的化合物，通常來源于不飽和脂肪酸的氧化降解，在景谷大白茶中也具有較高的香氣強度。研究表明，(E)-2-壬烯醛是不同“清香”綠茶中的共有致香成分，具有清新、類似黃瓜的氣味特點[28]，或影響茶葉“清高”的香氣品質的塑造[29]；γ-萜品烯曾被確定為檸檬果皮中的特征香氣成分[30]，目前其對白茶關鍵香氣的貢獻未見研究報道；此外，研究發(fā)現(xiàn)己醛在奶香白茶中含量較高，并可作為區(qū)別于傳統(tǒng)壽眉白茶的芳香物質[31]。這些化合物可能共同作用構成了景谷大白茶“清香”的品質特點。

表4 景谷大白茶關鍵呈香成分的GC-O鑒定結果

景谷大白茶的關鍵呈香成分中還有一類是通過GC-O試驗，嗅聞呈現(xiàn)出甜香、奶香或椰子香的物質，包括香葉基丙酮、γ-壬內酯、2,6,6-三甲基-1-環(huán)己烯基乙醛等。香蘭素和γ-壬內酯在景谷大白茶中具有較高的香氣強度，此前也被認為是福鼎大白茶的“甜香”的貢獻成分[32]。由此可以推測，這些表現(xiàn)出相似“甜香”屬性的物質，可能是部分景谷大白茶中“甜香”的來源。此外，不同干燥方式可能會影響(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛的形成轉化[33]。

基于上述GC-O的試驗結果，初步構建了景谷大白茶關鍵呈香成分的香氣輪（圖4），將各個香氣物質的氣味特征和化學結構可視化，有助于實現(xiàn)景谷大白茶香氣品質的科學評價。

圖4 景谷大白茶關鍵呈香成分香氣輪

3 小結與討論

本文采用SBSE-GC-MS結合GC-O分析技術系統(tǒng)研究了景谷大白茶的揮發(fā)性成分及其關鍵香氣成分。分析結果表明，景谷大白茶中的香氣成分以醇類、醛類、酯類化合物為主，芳樟醇、水楊酸甲酯、香葉醇、苯乙醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醛、苯甲醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫羅酮等是景谷大白茶中含量最豐富的揮發(fā)性成分。在景谷大白茶中鑒定出的36 種關鍵呈香成分，多為表現(xiàn)出清新、花香、甜香氣味屬性的化合物，其中，(E)-β-紫羅酮、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-2-壬烯醛、香蘭素、香葉基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯乙醛等物質具有較高的香氣強度值，有助于景谷大白茶“清香、毫香”特征香氣的塑造。研究發(fā)現(xiàn)單芽景谷大白茶的香氣物質總量要高于一芽二葉的景谷大白茶，且2-己烯醛、紫蘇醇、己醛、芳樟醇、α-檸檬醛、1-辛烯-3-醇、香葉醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛等揮發(fā)性成分的含量明顯受鮮葉嫩度的影響。本研究揭示了景谷大白茶的香氣組成特點，后續(xù)研究應進一步解析景谷大白茶加工過程中特征香氣成分的動態(tài)變化，以期實現(xiàn)景谷大白茶加工過程中香氣品質的質量控制。