劉洪林，曾藝濤，趙 欣,*

（1.重慶第二師范學(xué)院，重慶市功能性食品協(xié)同創(chuàng)新中心，重慶市功能性食品工程技術(shù)研究中心，功能性食品研發(fā)重慶市工程實(shí)驗(yàn)室，重慶 400067；2.重慶市輔仁中學(xué)校，重慶 400067）

紅茶的感官質(zhì)量一般是由人們根據(jù)形狀、顏色、香氣、味道和葉底進(jìn)行感官評(píng)價(jià)決定。在這些特性中，香氣是評(píng)價(jià)感官評(píng)分和對(duì)紅茶質(zhì)量描述的一個(gè)重要指標(biāo)。除了傳統(tǒng)的香氣質(zhì)量感官評(píng)價(jià)外，氣相色譜-嗅覺(jué)測(cè)定法和香氣提取液稀釋分析也被廣泛應(yīng)用于茶葉中氣味的描述和有效氣味的測(cè)定中[1-3]。但這些方法都依賴(lài)于訓(xùn)練有素的專(zhuān)業(yè)人員，而且很可能受到個(gè)人和主觀因素的影響，如年齡、情緒和偏好。近年來(lái)，許多研究者利用氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）對(duì)紅茶進(jìn)行客觀的鑒別和質(zhì)量評(píng)價(jià)，并采用不同的揮發(fā)性化合物提取技術(shù)，如同時(shí)結(jié)合蒸餾-萃取和動(dòng)態(tài)頂空固相技術(shù)[4-6]。然而，這些提取方法存在實(shí)驗(yàn)過(guò)程耗時(shí)長(zhǎng)，或樣品預(yù)處理復(fù)雜等問(wèn)題。頂空固相微萃?。╤eadspace solid phase micro-extraction，HS-SPME）已被證明是一種快速、簡(jiǎn)單、方便的茶葉揮發(fā)性化合物分析方法[7-9]。該技術(shù)已成功應(yīng)用于蘋(píng)果、草莓、番茄、橄欖油、綠茶等多種產(chǎn)品的質(zhì)量評(píng)價(jià)和認(rèn)證[7,10-12]。因此，研究這種方法作為鑒定和鑒別紅茶產(chǎn)品具有可行性的。由于香氣是食品最典型的特征之一，因此對(duì)香氣成分的表征可以成為評(píng)價(jià)感官質(zhì)量的有效工具，可以用來(lái)鑒別其真?zhèn)蝃13-15]。實(shí)際上，芳香族成分代表了產(chǎn)品的化學(xué)“指紋”，因?yàn)樵趽]發(fā)性成分中所含化合物的性質(zhì)和相對(duì)含量是產(chǎn)品的顯著特征。

HS-SPME與GC-MS相結(jié)合技術(shù)的化學(xué)計(jì)量方法在涉及食品的分類(lèi)問(wèn)題的文獻(xiàn)中被廣泛報(bào)道[16]，但鮮見(jiàn)對(duì)紅茶尤其紅碎茶進(jìn)行研究。本實(shí)驗(yàn)采用HS-SPME與GC-MS相結(jié)合的技術(shù)對(duì)紅碎茶揮發(fā)性成分進(jìn)行表征，以區(qū)分該紅碎茶的加工方式壓碎撕裂卷曲（crush, tear and curl，CTC）紅碎茶和傳統(tǒng)加工（orthodox，OTD）紅碎茶。計(jì)算其揮發(fā)性化合物的萜烯指數(shù)，以區(qū)分紅碎茶的地理來(lái)源。以期為紅碎茶的香氣分析提供依據(jù)，并為紅碎茶加工方式提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料、試劑與儀器

茶葉樣品：在不同地區(qū)的不同市場(chǎng)收集14 種不同的紅碎茶。2 個(gè)廣東紅碎茶：傳統(tǒng)加工紅碎茶（1號(hào)茶樣）和CTC加工紅碎茶（2號(hào)茶樣）；1 個(gè)安徽傳統(tǒng)加工紅碎茶（3號(hào)茶樣）；2 個(gè)湖南紅碎茶：傳統(tǒng)加工紅碎茶（4號(hào)茶樣）和CTC紅碎茶（5號(hào)茶樣）；3 個(gè)斯里蘭卡紅碎茶：English Breakfast-Orthodox（EW-O紅碎茶）（6號(hào)茶樣）；English Breakfast Teekanne-CTC（ET-C紅茶）（7號(hào)茶樣）和English Breakfast AHMAD-CTC（EH-C）紅碎茶（8號(hào)茶樣）；2 個(gè)海南紅碎茶：傳統(tǒng)加工紅碎茶（9號(hào)茶樣）和CTC紅碎茶（10號(hào)茶樣）；2 個(gè)四川紅碎茶：CTC紅碎茶（11號(hào)茶樣）和傳統(tǒng)紅碎茶（12號(hào)茶樣）；2 個(gè)云南紅碎茶：傳統(tǒng)紅碎茶1（13號(hào)茶樣）和傳統(tǒng)紅碎茶2（14號(hào)茶樣）。

實(shí)驗(yàn)用化學(xué)試劑均為國(guó)產(chǎn)分析級(jí)試劑。

6890N-5973 GC-MS聯(lián)用儀 美國(guó)Aglient公司；SPME手持萃取柄及65 μm聚二甲基硅氧烷/二乙烯基苯（polydimethylsiloxane/divinylbenzene，PDMS/DVB）萃取頭 美國(guó)Supelco公司；FA2004A型分析電子天平 海津天電子儀器有限公司；DFT-200型200 g手提式粉碎機(jī) 溫嶺市林大機(jī)械有限公司；Mili-Q超純水儀 美國(guó)密理博公司；Centrifuge5810高速離心機(jī)德國(guó)Eppendorf公司；TU 1900型雙光束紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì) 北京普析通用儀器有限責(zé)任公司。

1.2 方法

1.2.1 樣品制備

分別稱(chēng)取各紅碎茶樣品1 g（精確到0.001 g）于10 mL的頂空萃取瓶中，立即加入5mL蒸餾水，加蓋密封在電爐上加熱10 min。平衡后，將預(yù)先老化過(guò)的65 μm PDMS/DVB萃取頭迅速插入萃取瓶頂部，保持在90 ℃吸附30 min。取出后，每次分析前立即將PDMS/DVB萃取頭插入GC進(jìn)樣口220 ℃進(jìn)行5 min解吸附。每個(gè)樣本分析重復(fù)3 次[7,17]。

1.2.2 GC-MS測(cè)定條件

采用HP-5毛細(xì)管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為純化氦氣（純度＞99.999%），恒定流速為1 mL/min。樣品提取后，萃取頭在GC進(jìn)樣口220 ℃解吸5 min。起始柱溫50 ℃，保持3 min，以5 ℃/min升至190 ℃，保持1 min，最后以20 ℃/min升至240 ℃，保持3 min，不分流進(jìn)樣。

離子源溫度200 ℃；電子電離源；電子能量70 eV；采用全譜掃描，用Xcalibur軟件[18]測(cè)定峰面積。用保留時(shí)間結(jié)合計(jì)算機(jī)譜庫(kù)檢索（美國(guó)Wiley和NIST庫(kù)）對(duì)揮發(fā)性化合物進(jìn)行鑒定。然后計(jì)算萜烯指數(shù)。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel和IBM SPSS Statistics V23.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。茶葉樣品的萜烯指數(shù)計(jì)算方法為：

2 結(jié)果與分析

2.1 揮發(fā)性化合物測(cè)定結(jié)果

紅茶香氣主要為嫩香、甜香和花香等[19]。紅茶加工過(guò)程中，兒茶素類(lèi)氧化形成的產(chǎn)物繼續(xù)氧化氨基酸、不飽和脂肪酸以及類(lèi)胡蘿卜素，形成的醛、酮、酸類(lèi)化合物為紅茶的主要香氣成分，主要包括：葉綠醇、香葉醇、香葉酸、芳樟醇及其氧化物、紫羅蘭酮、棕櫚酸甲酯、亞油酸甲酯、茉莉酮甲酯、苯甲醇、2-苯乙醇、水楊酸甲酯等[19-24]。從圖1和表1可知，14 個(gè)不同地區(qū)不同類(lèi)別的紅碎茶樣品中，共鑒定出59 種揮發(fā)性物質(zhì)。結(jié)果表明，相對(duì)含量高于1%的揮發(fā)性化合物有11 種，分別為右旋檸檬烯、β-芳樟醇、順式-香葉醇、α-紫羅蘭醇、β-大馬酮、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、γ-紫羅蘭醇乙酸酯、六氫金合歡烯酰丙酮、棕櫚酸甲酯和葉綠醇。其中，葉綠醇是一種無(wú)環(huán)二萜醇，其相對(duì)含量最高，為0.5%～25.1%；其次是六氫金合歡烯酰丙酮，相對(duì)含量為0.52%～18.6%，金合歡醇丙酮相對(duì)含量為2.05%～5.65%；β-芳樟醇相對(duì)含量為0.44%～16.4%，β-紫羅蘭酮相對(duì)含量為3.07%～44.5%和α-紫羅蘭酮相對(duì)含量為0.44%～3.95%。在非萜類(lèi)化合物中，相對(duì)含量較高的棕櫚酸甲酯相對(duì)含量為0.7%～10.51%，亞油酸甲酯相對(duì)含量為0.12%～7.16%等酯類(lèi)化合物。其他化合物，如醛類(lèi)中己醛相對(duì)含量為0.08%～0.59%，戊醛相對(duì)含量為0.02%～0.45%，苯乙醛相對(duì)含量為0.03%～0.77%等；醇類(lèi)如糠醇相對(duì)含量為0.1%～3.77%等，相對(duì)含量均較低。結(jié)果表明，HS-SPME-GC-MS方法具有選擇性和敏感性，完全適合用于紅碎茶揮發(fā)性化合物的分析。

圖1 紅碎茶樣品中揮發(fā)性化合物的總離子流色譜圖Fig. 1 Typical total ion current chromatogram of volatile compounds in black tea sample

表1 14 種紅茶樣品中揮發(fā)性成分的HS-SPME-GC-MS分析Table 1 Volatile compounds detected in 14 black tea samples by HS-SPME-GC-MS

續(xù)表1

表2 主要香氣成分種類(lèi)及含量統(tǒng)計(jì)Table 2 Statistics of the main aroma components and contents

許多研究已經(jīng)對(duì)綠茶和紅茶的芳香族化合物進(jìn)行的特征分析[25]。茶葉的典型香氣是歸因于大量的芳香族揮發(fā)性化合物，其性質(zhì)和含量與前體風(fēng)味成分（如氨基酸、脂肪酸、類(lèi)胡蘿卜素等）、種植的地理區(qū)域、品種和加工工藝（如采摘、萎凋、發(fā)酵和干燥等）有關(guān)，從而每一個(gè)茶葉品牌都能確定其“指紋識(shí)別”[26]。由表2可知，紅碎茶樣品中最豐富的3 類(lèi)揮發(fā)性化合物為萜烯類(lèi)、酮類(lèi)和酯類(lèi)，其中萜烯類(lèi)化合物占10.38%～60.34%，酮類(lèi)物質(zhì)占1.1%～22.09%，酯類(lèi)物質(zhì)占3.18%～41.83%?？梢?jiàn)，樣品中萜烯類(lèi)化合物是發(fā)現(xiàn)的最豐富的芳香化合物。此結(jié)果與前人研究紅茶香氣成分結(jié)果一致[19-24]。

CTC和OTD相比，CTC萎凋較輕。紅碎茶揉切后，與重萎凋葉相比，輕萎凋葉的發(fā)酵能力更強(qiáng)[27]。CTC滾子粉碎的茶葉比傳統(tǒng)滾子粉碎的茶葉發(fā)酵速度快。因此，由表1可知，同一地區(qū)的茶葉樣品中，CTC紅碎茶的揮發(fā)性醛類(lèi)和醇類(lèi)化合物的含量低于OTD紅碎茶；可能是由于輕萎凋葉的發(fā)酵更充分。而CTC紅碎茶酯類(lèi)化合物的含量高于OTD紅碎茶，可能是由于發(fā)酵充分使醇類(lèi)轉(zhuǎn)化成為酯類(lèi)。但在2 個(gè)廣東紅碎茶樣品中，傳統(tǒng)紅碎茶中檢測(cè)到的揮發(fā)性化合物成分?jǐn)?shù)量卻較高，OTD紅碎茶樣品中檢測(cè)到40 個(gè)揮發(fā)性化合物，CTC紅碎茶中卻檢測(cè)到30 個(gè)，這可能與重萎凋葉發(fā)酵速率低有關(guān)，導(dǎo)致OTD紅碎茶中醛類(lèi)和醇類(lèi)化合物等較多。OTD紅碎茶和CTC紅碎茶揮發(fā)性成分的差異可能會(huì)影響2 種類(lèi)型紅碎茶的香氣特征。

2.2 萜烯指數(shù)分析

不同的茶樹(shù)品種在不同地理區(qū)域的栽培條件下以及在不同的加工和農(nóng)藝處理?xiàng)l件下，芳樟醇和香葉醇的含量都存在較大差異。然而，每一個(gè)茶的品種都有一個(gè)特定的萜烯指數(shù)，只隨采摘方法的不同而變化，這一指標(biāo)已被證明是茶葉品種鑒別的可靠統(tǒng)計(jì)工具[28]。由表2可知，萜烯指數(shù)的值只能在0～1之間，且不同地區(qū)生產(chǎn)的茶葉萜烯指數(shù)相差較大，只有湖南和斯里蘭卡、安徽和四川的紅碎茶之間萜烯指數(shù)相當(dāng)。

由此可知，萜烯指數(shù)是專(zhuān)門(mén)針對(duì)茶葉品種的指數(shù)，不受加工方法的影響。然而，根據(jù)以往的研究，將萜烯指數(shù)作為化學(xué)分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)存在一些問(wèn)題[29]。首先，采摘標(biāo)準(zhǔn)對(duì)萜烯指數(shù)有影響。其次，萜烯指數(shù)在0～1之間的茶葉存在很多品種，這說(shuō)明有些茶葉品種具有相同的萜烯指數(shù)，這一點(diǎn)從湖南和斯里蘭卡紅碎茶中萜烯指數(shù)可以看出。因此萜烯指數(shù)可作為茶葉產(chǎn)地鑒別的一種手段，但還缺乏精準(zhǔn)性，需結(jié)合其他參數(shù)鑒定茶葉產(chǎn)品產(chǎn)地。

3 結(jié)論與討論

加工方法會(huì)改變茶葉的化學(xué)成分。本實(shí)驗(yàn)比較了CTC和OTD技術(shù)對(duì)紅碎茶的影響，發(fā)現(xiàn)OTD技術(shù)通常比CTC技術(shù)生產(chǎn)的紅碎茶揮發(fā)性化合物成分更高。在不同加工方法的紅碎茶中共鑒定出59 種揮發(fā)性化合物，其中萜烯類(lèi)化合物占10.38%～60.34%，酮類(lèi)物質(zhì)占1.1%～22.09%，酯類(lèi)物質(zhì)占3.18%～41.83%，這3 類(lèi)化合物是其含量最豐富的化合物。結(jié)果表明，CTC紅碎茶中揮發(fā)性成分?jǐn)?shù)量較低，醛類(lèi)和醇類(lèi)化合物含量較低，但酯類(lèi)化合物含量高于OTD紅碎茶。不同地區(qū)生產(chǎn)的茶葉萜烯指數(shù)相差較大，只有湖南和斯里蘭卡、安徽和四川的紅碎茶之間萜烯指數(shù)相當(dāng)，說(shuō)明只用萜烯指數(shù)鑒別茶葉產(chǎn)地還缺乏精準(zhǔn)性，其他參數(shù)需被結(jié)合應(yīng)用鑒別和鑒定茶葉產(chǎn)品產(chǎn)地。

CTC紅碎茶是通過(guò)揉碎/切碎、撕裂和卷曲的特殊加工方式使茶葉破碎、細(xì)胞損傷，促進(jìn)其內(nèi)含物質(zhì)的降解、轉(zhuǎn)化，形成區(qū)別于傳統(tǒng)紅碎茶的色澤和外形，具有獨(dú)特品質(zhì)風(fēng)格[30]。茶葉中的香氣依據(jù)嗅感不同主要有兩類(lèi)，一類(lèi)是嗅感為不愉快的青草類(lèi)氣味，其主要的揮發(fā)性化合物為脂類(lèi)物質(zhì)降解產(chǎn)物，其中不飽和脂肪酸降解產(chǎn)物占90%以上[31]；另一類(lèi)為愉快的花香、甜香、清香等香味，主要是由類(lèi)胡蘿卜素、氨基酸和萜類(lèi)化合物降解的揮發(fā)性化合物。CTC紅碎茶相較于OTD紅碎茶隨著茶葉由類(lèi)胡蘿卜素、氨基酸和萜類(lèi)化合物降解的揮發(fā)性化合物含量降低，但主體萜烯類(lèi)的揮發(fā)性物質(zhì)還在。同時(shí)，茶葉在細(xì)胞損傷、破碎，使得脂氧合酶作用于細(xì)胞膜脂，促使細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸分離、分解[32]，產(chǎn)生醇、醛、酯類(lèi)等揮發(fā)性成分[33]。CTC紅碎茶相較于OTD紅碎茶，不飽和脂肪酸前體物產(chǎn)生的揮發(fā)性化合物降低，其中醛類(lèi)和醇類(lèi)揮發(fā)性化合物含量大幅降低，但醛類(lèi)揮發(fā)性化合物始終占茶葉中總?cè)╊?lèi)的70%以上。醛類(lèi)揮發(fā)性化合物對(duì)總體風(fēng)味影響巨大，低分子質(zhì)量C4、C5醛通常具有愉快的香味，中等分子質(zhì)量的醛（C6～C9）則具有清香、油香和脂香[34]，含量降低，茶葉甜味隨之下降，這一結(jié)果同感官審評(píng)的結(jié)果一致。這可能與茶葉中不飽和脂肪酸的含量有關(guān)，含量越低，其分解產(chǎn)物也降低。因此，對(duì)于紅碎茶的香氣前體物質(zhì)不飽和脂肪酸、類(lèi)胡蘿卜素、氨基酸和萜類(lèi)化合物等的分析可作為以后研究的重點(diǎn)。