陳美伴，Dylan O' Neill Rothenberg，張凌云

（華南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，廣東 廣州 510642）

茶（Camellia sinensis L.）樹花屬完全花，由花托、花萼、花瓣、雄蕊和雌蕊組成?；ㄝ嗌罹G，通常5片；花瓣通常5枚，多數(shù)為白色，少數(shù)呈粉紅色；花冠直徑一般為4～5 cm；雄蕊200～300枚［1-2］。茶樹花蕾一般6月形成，分化形成期一直延續(xù)到11月甚至更晚。開花期一般在9～12月，10月中旬至11月中旬為盛花期，南方茶區(qū)可延續(xù)到第2年2～3月［1］。茶樹花屬蟲媒花，基部有腺體，可以分泌蜜汁，散發(fā)芬芳的香氣引誘昆蟲采蜜而授粉。茶樹花具有花期長(zhǎng)、花量多、結(jié)實(shí)少、壽命短的特點(diǎn)，是一種量大而利用率低的可再生資源。2017年全國(guó)茶園總面積305.5萬(wàn)hm2，茶樹花生物量一般為1 722.8～2 199.2 kg/hm2［3］，每年全國(guó)茶園可產(chǎn)茶樹鮮花526.28～671.81萬(wàn)t。

Lin等［4］研究表明，茶樹花與芽葉主要生化成分大體相同、含量有差異，茶樹花含較多的黃酮類、水溶性糖類、氨基酸，等量的兒茶素，較少的脂肪、咖啡堿［5-7］。王麗麗等［8］研究表明，初展茶樹花香氣成分主要為芳香醇類、萜烯醇類、脂肪醇類和芳香酮類化合物，其中苯乙酮、a-苯乙醇、2-戊醇、2-苯乙醇、芳樟醇為茶樹花的主要香氣成分。傅麗亞等［9］對(duì)超臨界CO2萃取的茶樹花萃取物進(jìn)行分析，鑒定出97種化合物，分別是烷烴類33.85%、酯類8.49%、醛類2.35%、酮類5.95%、醇類2.86%、羧酸類31.18%、萜烯類8.16%及其他7.16%，香氣成分主要有壬醛、2，4-庚二烯醛、癸醛、苯乙酮、芳樟醇、α-紫羅酮、β-紫羅酮、2-庚酮、苯乙醇、己酸。游小清等［10］指出茶樹花精油中的主要揮發(fā)性成分為2-戊醇、2-庚醇、苯甲醛、芳樟醇及其氧化物、苯乙酮、香葉醇、a-苯乙醇等，并發(fā)現(xiàn)在開花過(guò)程中，其芳樟醇類、香葉醇以及橙花醇的含量都有十分明顯的變化，但砧烯指數(shù)變化較小。Joshi等［7］研究指出茶花揮發(fā)性風(fēng)味成分芳樟醇、香葉醇、芳樟醇氧化物、苯乙酮、戊二烯醛、苯甲醛、己酸含量較高，且在花瓣綻放初期含量最高。

基于茶樹花優(yōu)質(zhì)的內(nèi)含成分和揮發(fā)性成分，越來(lái)越多的人關(guān)注茶樹花資源的利用，如開發(fā)含茶樹花成分的飲品、化妝品、香精油、食品、保健產(chǎn)品等。研究表明，植物的芳香性揮發(fā)物質(zhì)具有較高的藥用價(jià)值，不僅可以醒腦提神、平和心緒，還能有助于神經(jīng)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)等疾病的治療［11］。因此對(duì)茶樹花揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)一步研究很有必要。目前，有關(guān)茶樹花不同開花階段的揮發(fā)性成分變化研究較少，而關(guān)于粉紅色茶樹花揮發(fā)性成分的研究尚未見報(bào)道。SPME/GC- MS（頂空固相微萃取 - 氣相色譜 - 質(zhì)譜聯(lián)用）技術(shù)是目前在香氣成分或揮發(fā)性成分檢測(cè)中常用的新型萃取分離技術(shù)，該技術(shù)可有效提高香氣成分的檢測(cè)準(zhǔn)確度，并詳細(xì)分析出不同種類食品主要的呈香組分［12］。本研究通過(guò)對(duì)5種不同開花程度的粉紅色和白色紫芽茶樹花分別進(jìn)行SPME/GC-MS揮發(fā)性成分分析，以了解茶樹花開花過(guò)程中的香氣變化，并了解白色和粉紅色茶樹花香氣成分的區(qū)別。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試茶樹種植于惠州，采集時(shí)間為2017年12月3～4日，白色花茶樹（記為W）為紫鵑茶樹品種（大葉種，茶花白色，紫色嫩梢），粉紅色花茶樹（記為R）為惠州當(dāng)?shù)夭铇淙后w種（小葉種，茶花紅色，紫色嫩梢），按花蕾、露白、含苞待放、盛開、衰敗5種不同程度開放狀態(tài)（分別記為1，2，3，4，5，圖1，彩插一）采摘。采后用液氮處理，放入-80℃冰箱保存。

試驗(yàn)主要儀器：Agilent 7890B/5977A 氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀，色譜柱HP-5MS（30 m× 0.25 mm×0.25 μm）；萃取裝置：SPME 手動(dòng)進(jìn)樣手柄；萃取頭65 μm PDMS/DVB。

2.2 試驗(yàn)方法

萃取條件：稱取1.5 g樣品于20 mL三角頂空瓶，70℃水浴萃取45 min。

解析條件：250℃，3 min。

色譜柱條件：進(jìn)樣口250℃，柱溫50℃；He流速 1 mL/ min；不分流。

升溫程序：起始50℃，2 min→以5℃/min上升至130℃后保持5 min→以8℃/min上升至235℃后保持5 min→以15℃/min上升至280℃后保持1 min。

質(zhì)譜條件：質(zhì)量掃描范圍35.00～450.00 amu，離子源70eV，溫度230℃；四級(jí)桿溫度250℃；輔助加熱器280℃。

萃取頭老化條件：丙酮浸泡30 min，250℃老化30 min。

2.3 數(shù)據(jù)處理

GC-MS數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)檢索并與圖譜庫(kù)NIST14.L的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)圖譜進(jìn)行對(duì)照分析，物質(zhì)的相對(duì)含量采用峰面積歸一法分析，再結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)一步確認(rèn)物質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)和名稱，并采用Excel 2013軟件和SPSS 19軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 茶樹花感官形態(tài)比較

通過(guò)感官對(duì)比發(fā)現(xiàn)，除花瓣顏色明顯不同外，白色茶樹花和粉紅色茶樹花的其他形態(tài)特征相似，如花冠大小、雄蕊色澤、花萼與花瓣為5枚。通過(guò)鼻嗅發(fā)現(xiàn)，兩種茶樹花香氣區(qū)別明顯，白色茶樹花香氣清雅、清甜，粉紅色茶樹花香氣較濃郁，蜜甜含花香，層次豐富。在田間發(fā)現(xiàn)粉紅色茶樹花招來(lái)采蜜的蜜蜂更多。

2.2 SPME∕GC-MS茶樹花香氣成分分析

2.2.1 粉紅色茶樹花香氣成分分析 從R1檢測(cè)到50種香氣物質(zhì)，總相對(duì)含量為67.54%；R2，43種，57.29%；R3，44種，71.68%；R4，43種，82.43%；R5，68種，86.43%（表1）。從表2可以看出，粉紅色茶樹花香氣類型含量較多的有醇類、酯類、酮類、烯烴類（圖2）。醇類除3階段外各階段含量都多，4、5階段相對(duì)1、2階段較多（主要因芳樟醇含量變化引起），其中醇類主要是苯乙醇、芳樟醇、香葉醇、苯甲醇、a-甲基苯甲醇（圖3），花果香型醇類含量隨開花進(jìn)程先減少后增加，3階段時(shí)最低。醇類分布具有低沸點(diǎn)青氣型醇類趨于1、2階段，高沸點(diǎn)花果香型醇類趨于4、5階段的特點(diǎn)。酯類在1、2階段含量多，3、4、5階段含量明顯少，酯類主要是水楊酸甲酯，具有冬青油香，其含量變化趨勢(shì)是1、2階段含量多，之后顯著下降（圖4）。酮類主要是苯乙酮，只在3階段含量較高（圖5）。烷烴類含量在3、5階段含量少。烯烴類在3、4、5階段含量較高。其他香氣類型含量較少，但也呈現(xiàn)一定規(guī)律：雜氧類、含氮類、萘/苯類在3階段增加后平緩保持。醛類含量較少，且在3階段進(jìn)一步減少并波動(dòng)保持?？偟膩?lái)說(shuō)，具有花果香味的物質(zhì)在3階段或4階段顯著增加，之后平緩增加；具有青氣味的物質(zhì)則在3階段顯著降低，之后平緩保持。

表1 粉紅色和白色茶樹花各階段香氣種類及總相對(duì)含量（%）

表2 粉紅色茶樹花香氣類型及相對(duì)含量（%）

圖2 粉紅色茶樹花香氣類型含量變化

圖3 粉紅色茶樹花醇類物質(zhì)含量變化

圖4 粉紅色茶樹花水楊酸甲酯含量占比

圖5 粉紅色茶樹花苯乙酮含量占比

2.2.2 白色茶樹花香氣成分分析 從W1檢測(cè)到57種香氣物質(zhì)，總相對(duì)含量為86.79%；W2，60種，91.25%；W3，53種，79.81%；W4，33種，79.81；W5，27種，84.76種（ 表1）。白色茶樹花的香氣類型含量較多的有醇類、酮類、烯烴類（表3，圖6）。醇類在5個(gè)階段都保持高含量，且在4、5階段明顯增加（主要因芳樟醇含量變化引起），主要成分是芳樟醇、香葉醇，其含量隨開花進(jìn)程先減少后增加，2階段時(shí)最低（圖7）。在5個(gè)開花階段，酯類含量少，變化不大（圖8）。酮類主要成分是苯乙酮，在1、2、3階段都有高含量，4、5階段含量明顯減少，其含量變化呈先升高后減少的變化趨勢(shì)，在2階段時(shí)最高（圖9）。

表3 白色茶樹花香氣類型及相對(duì)含量（%）

圖6 白色茶樹花香氣類型含量變化

圖7 白色茶樹花醇類物質(zhì)含量變化

圖8 白色茶樹花水楊酸甲酯含量占比

圖9 白色茶樹花苯乙酮含量占比

2.2.3 粉紅色和白色茶樹花香氣成分比較 從表4可知，粉紅色茶樹花主要揮發(fā)性物質(zhì)有水楊酸甲酯、苯乙酮、苯乙醇、芳樟醇、香葉醇、苯甲醇、α-甲基-苯甲醇、α-金合歡烯、大根香葉烯、摩勒烯、依蘭烯、8-Isopropyl-1-methyl-3-methylenetricyclo［4.4.0.02，7］decanerel； 白 色茶樹花主要揮發(fā)性物質(zhì)有水楊酸甲酯、苯乙酮、芳樟醇、香葉醇、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氫-2氫-吡喃-3-醇、吉瑪烯。粉紅色茶樹花與白色茶樹花香氣成分比較，具有成分相似、含量差別大的特點(diǎn)。粉紅色茶樹花相對(duì)白色茶樹花含量顯著較多的有：1、2階段酯類（圖10），3、5階段烯烴類（圖11），3、4、5階段萘/苯類；顯著較少的有：醇類，1、2階段酮類。粉紅色茶樹花醇類含量雖然比白色茶樹花少（圖12），但是其醇類種類更多且閾值更低，花果香型酯類又能補(bǔ)充醇類的不足；粉紅色茶樹花的苯乙酮含量明顯比白色茶樹花少（圖13）?？傮w上看：粉紅色茶樹花在1～5階段都有高含量的花果香型醇類香氣成分，1、2階段有高含量的水楊酸甲酯，3階段有高含量的苯乙酮成分。白色茶樹花在1～5階段都有高含量的花果香型醇類香氣成分，1～3階段有高含量苯乙酮成分。即對(duì)粉紅色和白色茶樹花香氣成分差異最大的是苯乙酮、水楊酸甲酯以及萜烯類醇類的含量。另外發(fā)現(xiàn)粉紅色茶樹花3階段是個(gè)特殊階段，體現(xiàn)為花果香型物質(zhì)醇類和酯類含量少、苯乙酮含量多的特點(diǎn)。

表4 粉紅色和白色茶樹花的主要香氣成分

圖10 兩種茶樹花酯類和水楊酸甲酯含量對(duì)比

圖11 兩種茶樹花烯烴類含量對(duì)比

圖12 兩種茶樹花醇類含量對(duì)比

圖13 兩種茶樹花酮類和苯乙酮含量對(duì)比

2.3 系統(tǒng)聚類分析

對(duì)粉紅色茶樹花R1～R5和白色茶樹花W1～W5共10個(gè)樣品進(jìn)行聚類分析，將距離接近或性質(zhì)接近的兩類合并為一類，再?gòu)膎-1類中找到最接近的兩類合并，以此類推，直到所有樣品被合并為一類，聚集在一個(gè)集群的樣品香型接近。

由表5可知，當(dāng)把10個(gè)樣品分3個(gè)集群時(shí)（表 5），分類情況為 R1R2、R3R4R5、W1W2W3W4W5等3個(gè)集群；當(dāng)分為4個(gè)集群時(shí)，則為 R1R2、R3R5、R4、W1W2W3W4W5等4個(gè)集群；當(dāng)分為5個(gè)集群時(shí)，則為R1R2、R3、R4、R5、W1W2W3W4W5等5個(gè)集群，顯然兩種茶樹花沒有交集，白色茶樹花總是聚為一個(gè)群集，可見粉紅色茶樹花香氣成分差異大，情況較復(fù)雜。從樹狀圖（圖14）進(jìn)一步看出白色茶樹花內(nèi)分類情況為W1W2、W4、W3W5；而R4最容易被單獨(dú)歸為一個(gè)集群，是差異最大的?？偟膩?lái)說(shuō)相較于不同開花階段的影響，粉紅色和白色茶樹花香氣成分受茶樹品種影響較大；也說(shuō)明了粉紅色茶樹花相對(duì)白色茶樹花各階段香氣成分差異大。

表5 系統(tǒng)聚類分析群集結(jié)果

圖14 10個(gè)茶樹花樣品的聚類結(jié)果樹狀圖

3 結(jié)論

本研究對(duì)粉紅色和白色紫芽茶樹花從花蕾、露白、含苞待放、盛開、衰敗5種不同程度的開花狀態(tài)進(jìn)行香氣成分分析，結(jié)果表明粉紅色茶樹花在1、2、4、5階段都有高含量醇類（但都比相應(yīng)階段白色花少），主要是芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、苯甲醇、a-甲基苯甲醇；1、2階段有高含量酯類，主要是水楊酸甲酯；醇類、酯類的主要物質(zhì)成分有明顯花果香；僅在3階段有高含量苯乙酮。白色茶樹花在1～5階段都有高含量醇類，主要是芳樟醇、香葉醇，物質(zhì)成分有明顯花果香；1～3階段有高含量苯乙酮，具明顯青味。粉紅色茶樹花聞起來(lái)更芬芳或招惹蜜蜂更多的原因主要是含有較少的苯乙酮，另外有較高含量的水楊酸甲酯，以及更多種類的花果香型醇類組合?？傮w上表現(xiàn)出粉紅色茶樹花比白色茶樹花更芬芳的特點(diǎn)。前人對(duì)茶樹花（白色）香氣成分研究也顯示苯乙酮含量多、水楊酸甲酯偏少的特點(diǎn)［13-15］。聚類分析結(jié)果表明，相較不同程度開花階段，粉紅色和白色茶樹花香氣成分受茶樹花品種影響更大；還體現(xiàn)了粉紅色茶樹花相對(duì)白色茶樹花在不同程度開花階段香氣成分差異大的特點(diǎn)。