不同产区乌龙茶香气特征及差异分析

吕世懂，吴远双，姜玉芳，孟庆雄*

（昆明理工大学生命科学与技术学院，云南 昆明 650500）

不同产区乌龙茶香气特征及差异分析

吕世懂，吴远双，姜玉芳，孟庆雄*

（昆明理工大学生命科学与技术学院，云南 昆明 650500）

对3个主要乌龙茶产区（福建、广东、台湾）的5种乌龙茶样品的香气物质进行研究，采用全自动顶空固相微萃取提取茶叶香气物质，并用气相色谱-质谱联用法测定其香气成分，并对其香气化学成分及含量进行比较。在5种乌龙茶中共检出香气成分127种，共有的香气成分有53种；各乌龙茶样品中，除铁观音中酮类物质含量较低外，均以醇类、酯类、酮类和碳氢化合物为主，但它们之间仍存在明显差异；在共有香气成分中，其中16种化合物平均含量相对较高，它们分别是橙花叔醇、α-法呢烯、β-紫罗酮、咖啡因、茉莉内酯、吲哚、植醇、植酮、芳樟醇及其氧化物、二氢猕猴桃内酯、香叶基丙酮、己酸-3-己烯酯、香叶醇、γ-癸内酯、茉莉酮、茉莉酮酸甲酯。经对比发现，5种乌龙茶在香型及香气组成上均存在较大差异，这可能与茶叶产地及加工工艺有关。

乌龙茶；顶空固相微萃取；香气成分；气相色谱-质谱联用法

乌龙茶是我国6大茶类之一，属半发酵茶，其主要生产地区集中于闽北、闽南、广东及台湾地区，其色泽青褐、汤色黄亮、味道纯正、香气宜人，深受消费者喜爱[1]。但是由于茶树品种、产地、季节和采制方法的不同，各种乌龙茶形成了自己独特的品质特征[2]，其中香气是体现茶叶品质的一个重要因素，也是捕获和培养消费者忠诚度最重要的因素。

近几年来，顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）法已经被广泛应用于各种样品挥发性成分的分析[3-5]，相比于过去使用较多的同时蒸馏萃取（simultaneous distillation extraction，SDE），HSSPME法更简单、可靠、灵敏度高、重复性好，且不需要有机溶剂，缩短了复杂的样品前处理过程[6]。但是目前文献中大多采用手动进样，易造成人为误差，而全自动HSSPME采用的是纤维振动方式，能使采样、加热、萃取和解吸过程实现自动化，减少了人为误差，提高了精确度，且可以连续测定大量样品[7-8]。因此，采用全自动HS-SPME结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）是一种比较理想的茶叶香气成分分析技术。

目前，对乌龙茶香气成分的研究已有很多报道，但大多数是停留在单一品种或者同一产区不同品种之间的比较研究上，对不同品种、产地和制茶工艺的乌龙茶香气成分的综合比较及其变化规律方面的研究少有报道。本研究采用闽南的铁观音和黄金桂、闽北的大红袍、广东的凤凰单丛、台湾的冻顶乌龙为研究对象，采用全自动HS-SPME-GC-MS法对这5种不同产区的乌龙茶香气成分进行分析，旨在通过对其香气成分的对比研究，找出它们之间的变化规律，为乌龙茶的生产、新品研发、质量控制以及鉴别提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

铁观音：闽南乌龙茶，产于福建省安溪县西坪乡；黄金桂：闽南乌龙茶，茶树品种名为黄旦，黄金桂为商品名，产于福建省安溪县罗岩乡；大红袍：闽北乌龙茶，为武夷岩茶茶树品种，产于福建省武夷山市；冻顶乌龙：产于台湾南投县鹿谷乡的冻顶山；凤凰单丛：产于广东省潮安县凤凰镇的凤凰山。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C气相色谱-质谱联用仪 美国Agilent公司；G6500转盘式自动进样器 美国CTC公司；57310-U固相微萃取装置、65 μm PDMS/DVB萃取纤维头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 样品处理

使用前，先将PDMS/DVB萃取纤维头在GC进样口250 ℃老化1 h。称取粉碎的乌龙茶样各2 g，放入20 mL顶空瓶中，加入5 mL烧沸的蒸馏水冲泡，立即密闭瓶口，冲泡时间2 min。然后置磁力搅拌台，转速250 r/min，在80 ℃平衡10 min后，将萃取头插入顶空瓶顶空部位萃取60 min，取出后立即插入GC-MS进样口，解吸3.5 min，同时启动仪器收集数据，每个样品重复2次。

1.3.2 色谱条件[9]

色谱柱：H P-5 M S弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250 ℃；载气氦气（≥99.999%）；流速1.0 mL/min；升温程序：初始温度50 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至210 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min升至230 ℃；不分流模式。

1.3.3 质谱条件[9]

电子电离离子源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；发射电流34.6μA；转接口温度280 ℃；电子倍增器电压350V；质量扫描范围m/z 35～400；溶剂延迟时间2.8 min。

1.4 数据分析

由GC-MS分析得到的质谱数据经计算机在NIST 08标准谱库进行检索，并结合相关文献[10-12]及质谱匹配度进行核对，然后再从特征离子、相对丰度、实际成分和保留指数等方面进行比较，确定其化学成分；同时采用峰面积归一化法进行定量，得到各组分的相对含量（组分峰面积占总峰面积的百分比，即萃取头上此种香气成分含量占萃取头上所吸附的化合物总量的百分比）。

2 结果与分析

2.1 5种乌龙茶香气成分分析

表1 5种乌龙茶香气成分分析结果Table1 GC-MS analysis results of aroma components in the five kinds of Oolong tea

续表1

续表1

图1 5种乌龙茶香气成分总离子流图Fig.1 Total ion chromatograms of aroma components in the five kinds of Oolong tea

按照上述分析条件，对5个乌龙茶样品进行香气成分分析，得到各个样品的总离子流图，见图1。在5个乌龙茶样品中，共鉴定出香气成分127种，共有香气成分53种，鉴定出的成分中包括醇类、碳氢化合物、酯类、酮类、酚类、内酯类、酸类和含氮化合物，这些香气成分的定性和定量结果见表1。在它们的共有香气成分中，16种化合物平均含量相对较高，它们分别是橙花叔醇、α-法呢烯、β-紫罗酮、咖啡因、茉莉内酯、吲哚、植醇、植酮、芳樟醇及其氧化物、二氢猕猴桃内酯、香叶基丙酮、己酸-3-己烯酯、香叶醇、γ-癸内酯、茉莉酮、茉莉酮酸甲酯。

2.2 不同产区乌龙茶中各类香气化合物的对比及差异分析5种乌龙茶香气成分分析比较结果见表2，各种茶的香气成分相对含量比较见图2。各乌龙茶样品中，除铁观音中酮类物质含量较低外，均以醇类、酯类、酮类和碳氢化合物为主，醛类和酸类化合物较少，但它们之间仍存在明显差异。

表2 5种乌龙茶香气成分分析比较Table2 Comparison of the number of aroma components assigned to different classes in five types of Oolong tea

图2 5种乌龙茶香气组分对比图Fig.2 Comparison of the total amount of different classes of aroma compounds in the five kinds of Oolong tea

2.2.1 醇类化合物

醇类化合物通常带有特殊的花香和果香，其种类和相对含量在各种茶中均较高，对乌龙茶香气有着重要作用。其中橙花叔醇、植醇、芳樟醇及其氧化物、脱氢芳樟醇、香叶醇、苯乙醇、雪松醇、异植醇是各茶样共有的香气成分。呈玫瑰及苹果香气的橙花叔醇在铁观音、黄金桂和冻顶乌龙中含量较高，分别为28.12%、14.71%和13.18%，而在大红袍和凤凰单丛中仅分别为4.16%和1.68%；作为茶叶主要赋香成分的芳樟醇及其氧化物在各种乌龙茶中含量差异不是很明显，最高的是凤凰单丛中的4.61%，最低的是大红袍中的1.51%；脱氢芳樟醇在冻顶乌龙茶中含量最高，达到6.37%，其次为凤凰单丛中的3.61%，而大红袍和铁观音中仅为0.45%和0.19%；作为医药工业中一种重要原料及带有甜香味的植醇，在各种茶叶中差异很大，其中在铁观音和凤凰单丛中分别达到7.83%和6.62%，而冻顶乌龙中仅为0.15%；异植醇在凤凰单丛中含量高达1.92%，在冻顶乌龙中仅为0.06%，这2种物质在冻顶乌龙中含量都很低，估计对其香型贡献不大；具有柔和、持久花香的苯乙醇和具有温和、甜的玫瑰花气息的香叶醇在各样品中含量差异不大。另外，呈木香及紫丁香香气的α-松油醇、3,7,11-三甲基-1-十二烷醇和具玫瑰甜香气的橙花醇仅在铁观音中未检出；香叶基香叶醇和香叶基芳樟醇仅在闽南乌龙茶中检出，但含量不高。

2.2.2 碳氢化合物

在铁观音中仅检出17种碳氢化合物，在其他4种乌龙茶中均检出20种以上，但碳氢化合物的含量在铁观音中最高，达到27.15%。在检出的碳氢化合物中，饱和烃对茶叶香气无多大贡献，不饱和烃则起着重要作用。α-法呢烯、α-雪松烯、反-β-金合欢烯、β-蒎烯和D-柠檬烯是5种乌龙茶中共有的不饱和烃。具有青草香及萜香的α-法呢烯在铁观音中含量高达23.50%，而在大红袍和凤凰单丛中仅为0.39%和0.35%；具有松节油及树脂香气的β-蒎烯和具柠檬香味的D-柠檬烯在凤凰单丛中含量远远高于其他各种茶，分别为1.25%和1.45%，在其他各种茶中含量都未超过0.45%；而具有非常愉快香气的α-罗勒烯仅在大红袍中未检出；具木香及果香的α-松油烯和2,6-二甲基-2,4,6-辛三烯仅在凤凰单丛中检出；具有温和木香的γ-杜松烯仅在黄金桂中检出。另外，除α-法呢烯外，凤凰单丛中的不饱和烃含量及种类较其他茶高，含量达到5.88%，其次为冻顶乌龙（含量为3.06%），这些普遍具有木香和树脂香的不饱和烯烃估计对凤凰单丛的香气有着重要贡献。

2.2.3 酯类化合物

酯类化合物从数量和含量上在各种乌龙茶中都占有一定比例，对乌龙茶香气也有着重要贡献。一些酯类成分，如十六烷酸甲酯、亚油酸甲酯、亚麻酸甲酯等是由高级脂肪酸和低级醇脱水缩合而成，这些化合物挥发性差且无气味，对茶叶香气贡献不大。除此之外，具有茉莉花型特殊芳香的乙酸苯甲酯、具有冬青油草药香气的水杨酸甲酯、呈苹果样香味的异戊酸叶醇酯、呈强烈弥散性水果香味的己酸-3-己烯酯、呈果香和皂样香韵的己酸-反-2-己烯酯、呈生水果和豆香味的己酸己酯、呈木香和脂香的苯甲酸己酯、呈甜而持久的茉莉花香的茉莉酮酸甲酯、略有芳香味的邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯是5种乌龙茶中共有的香气成分，这些化合物的含量在各种乌龙茶中都有一定差异，但不是很大，其中尤以己酸-3-己烯酯、茉莉酮酸甲酯较高。另外，呈苹果和菠萝香味的己酸异戊酯仅在铁观音中检出；呈橙花果香气的氨茴酸甲酯仅在黄金桂中检出；呈花果香味、并具有蜂蜜似甜香味的丁酸苯乙酯、己酸苯乙酯在大红袍和凤凰单丛中未检出；具有玫瑰和果实香味的2-甲基丁酸-2-苯乙酯仅在铁观音中检出，含量为0.98%；而苯甲酸苄酯和十四酸异丙酯仅在闽南乌龙茶中检出，但含量都不高。

2.2.4 酮类化合物

酮类化合物通常带有花果香味，在各种乌龙茶中差异较明显，其中黄金桂中含量高达29.96%，而在铁观音中仅为3.36%。6-甲基5-庚烯-2-酮、茉莉酮、α-紫罗酮、4-（2,4,4-三甲基-环己-1,5-二烯基）-丁-3-烯-2-酮、香叶基丙酮、β-紫罗酮、植酮是5种乌龙茶中的共有香气成分，4-叔丁基苯丙酮、6,10-二甲基-2-十一酮、3,3,5,6-四甲基-1-茚酮仅在铁观音中未检出。其中，β-紫罗酮在黄金桂中含量高达17.66%，铁观音中仅为0.66%，同样，α-紫罗酮在黄金桂中含量最高，达到2.18%，而在铁观音中仅为0.11%；β-二氢紫罗兰酮也仅在黄金桂中检出，这些具有紫罗兰香味的酮类物质对黄金桂的香气贡献较大；植酮在各种乌龙茶中含量也较高，尤其在凤凰单丛中含量高达7.58%，冻顶乌龙中为1.08%；具玫瑰香和果香的香叶基丙酮除在铁观音中含量仅为0.39%外，其他茶中含量均高于1.08%。

2.2.5 内酯化合物

内酯类化合物在各乌龙茶中共检出5种，在冻顶乌龙中含量最高，达到13.60%。其中呈果香、木香和茉莉花香的茉莉内酯、带香豆素样气息的二氢猕猴桃内酯、呈椰子和桃子香味的γ-癸内酯在5个乌龙茶中都有检出；而丁位癸内酯仅在凤凰单丛中检出，含量为0.27%；γ-十二内酯仅在黄金桂中检出，含量达到1.17%，这2种物质也都具有椰子和奶油香味。二氢猕猴桃内酯除在铁观音中含量仅为0.11%外，其他茶中最低的大红袍中也有1.56%；茉莉内酯除在大红袍中仅为0.48%外，其他茶中含量很高，冻顶乌龙高达9.49%，铁观音中为6.85%；γ-癸内酯在黄金桂和冻顶乌龙中含量分别为4.14%和1.07%，其他茶中含量都较低。

2.2.6 其他化合物

酚类化合物在5种乌龙茶中仅检出2种，1种是在冻顶乌龙、大红袍和凤凰单丛中检出的2,6-二叔丁基对甲苯酚，1种是在冻顶乌龙和凤凰单丛中检出的带有清雅、甜味及柔和的焦糖香味的异丁子香酚。值得注意的是，在大红袍中检测到含量高达28.53%的2,6-二叔丁基对甲苯酚，这种物质主要用作食品抗氧化剂，关于它的具体来源和贡献仍需进一步研究。醛类化合物在各种茶中含量极低，平均百分比含量为1.38%，主要包括具有苦杏仁气味的苯甲醛、具强烈风信子香气的苯乙醛、1-乙基-1H-吡咯-2-甲醛和具水果样及薄荷样香气的β-环柠檬醛等。在含氮化合物中，有2种化合物含量较高，分别是吲哚和咖啡因。其中具有橙子和茉莉似花香的吲哚在铁观音、黄金桂和大红袍中含量较高，分别为5.83%、2.23%和10.67%，而大红袍和凤凰单丛中分别仅为0.28%和0.73%；咖啡因为茶叶品质重要指标，和茶叶滋味有关，对茶香贡献不大。酸类成分检出也较少，在铁观音中未检出，一般对茶香无多大贡献。

各种乌龙茶香气成分的比例、阈值的不同，形成了它们独特、丰富多变的香气特征，比如铁观音的音韵、大红袍的岩韵、凤凰单丛的山韵等，各种乌龙茶在香气组成上虽然有一定差异，但也有相同之处及不同程度的交叉。

3 讨 论

本实验通过对不同产地乌龙茶香气成分的差异分析，对生产品质一致的乌龙茶新产品具有重要参考价值。本研究发现，不同产区的乌龙茶香气成分差异很大，构成了它们自身的香气特点。各种乌龙茶除了产地和品种不同之外，其发酵程度也有很大区别，闽南乌龙发酵程度较轻，冻顶乌龙发酵程度适中，而大红袍和凤凰单丛发酵程度较重[13]。具有花果香味的橙花叔醇和α-法呢烯的含量在闽南乌龙和冻顶乌龙之中高于大红袍和凤凰单丛，在铁观音中含量最高，橙花叔醇被认为是福建乌龙茶中最主要的香气成分[14]，α-法呢烯可能是橙花叔醇经过脱水产生的[15]，因此其含量也很高，本实验结果也与这一推测相吻合。这2种物质的产生可能与茶叶的做青程度有关。Wang Lifei等[16]认为吲哚的含量随着发酵程度增加而急剧增加，但随着发酵程度的增加，其含量又急剧减少。在本实验中，中度发酵的乌龙茶中吲哚含量高达10.67%，而大红袍和凤凰单丛中最低，分别为0.28%和0.73%；具有冬青油草药香气的水杨酸甲酯也会随着发酵程度的增加，含量有所增加，在本实验中，大红袍和凤凰单丛中水杨酸甲酯的含量也要高于其他茶。茶叶的香气成分受很多因素的影响，茶叶发酵程度与香气成分之间的变化关系还需进一步研究。另外，在黄金桂中检出的含量高达17.66%的β-紫罗酮，Kanani等[17]发现其感官阈值较低（0.007 mg/L），这种物质可能对黄金桂香气贡献很大。在大红袍中吡咯类和吡嗪类化合物都较其他茶高，有些茶中还未检出。这类化合物感官阈值较低，具有强烈的感官特性[18]，使茶叶具有板栗香和炒熟香，低温加工不利于这类物质的产生。各种乌龙茶产地、品种及加工工艺的不同，可能是其香气成分差异较大的主要原因。

利用HS-SPME提取茶叶的香气成分时，温度是影响实验结果的一个重要参数。目前文献报道的有40[19]、50[20-21]、60[22]、70[23]、80 ℃[24]和100 ℃[25]。刘晓慧等[24]利用HSSPME萃取黄茶的香气成分时，认为黄茶香气的最适萃取温度为80 ℃，并且对萃取容器中的黄茶香气进行感官审评，认为其香气与标准茶叶感官审评时所嗅到的香气类型相同。在本研究中，选取的茶叶香气萃取温度为80 ℃。由于各种茶叶的采摘嫩度和加工工艺并不相同，它们的最适萃取温度也不一定相同。因此，如何选择不同类型茶叶的最适萃取温度，更好体现各种茶叶的原始香气特征也有待重点研究。

随着社会的不断发展，人们生活水平的不断提高和生活节奏的加快，香型独特、香气高而持久和具有保健功效的速溶乌龙茶等新产品的开发越来越受关注。因此，未来对乌龙茶香气研究还应该往以下3个方面发展：1）进一步研究乌龙茶生产过程中各阶段香气的动态变化，探索生产过程中在线香气指纹图谱与质控，为乌龙茶工业化生产提供技术和理论支持；2）进一步研究乌龙茶香气成分与香型之间的变化关系；3）通过仪器分析及计算机技术，结合乌龙茶香气成分，建立更科学、简便、迅速的乌龙茶质量评估体系。

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Comparative Analysis of Aroma Characteristics of Oolong Tea from Different Geographical Regions

LÜ Shi-dong, WU Yuan-shuang, JIANG Yu-fang, MENG Qing-xiong*
(Faculty of Life Science and Technology, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650500, China)

The aroma components of 5 kinds of Oolong tea from three main producing regions (Fujian, Guangdong, and Taiwan) were extracted by fully automated headspace solid-phase microextraction (HS-SPME) and identified by gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS). Comparison of the analytical results obtained was carried out on the composition and content of aroma compounds. Results showed that in total 127 aroma consti tuents were identifi ed and 53 of them were common to all the tested samples with the dominant ones being alcohols, esters, ketones and hydrocarbon compounds, although ketones were less abundant in Tieguanyin tea than other Oolong teas. Among the common aroma components, the average contents of 16 compounds was relatively higher, including nerolidol, α-farnesene, β-ionone, caffeine, jasmine lactone, indole, phytol, phytone, linalool and its oxidized form, dihydroactinidiolide, geranylacetone, hexanoic acid-3-hexene ester, geraniol, γ-decalactone, jasmine and methyl jasmonate. In comparison, there were remarkable differences in flavor and aroma composition among the five types of Oolong tea, which may be related to the growing regions and processing technologies.

Oolong tea; headspace solid-phase microextraction (HS-SPME); aroma components; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)

TS207.3

A

1002-6630（2014）02-0146-08

10.7506/spkx1002-6630-201402027

2013-03-21

国家自然科学基金青年科学基金项目（3100960）；云南省自然科学基金青年基金项目（2010ZC054）

吕世懂（1989—），男，硕士研究生，研究方向为茶叶化学组学。E-mail：shidonglv@163.com

*通信作者：孟庆雄（1972—），男，副教授，博士，研究方向为生物技术制药、茶叶化学组学及功效机制。E-mail：qxmeng@sina.com