不同地区红茶特异性香气成分比较研究

方维亚 陈 萍

(浙江大学农业与生物技术学院茶学系，杭州 310058)

不同地区红茶特异性香气成分比较研究

方维亚 陈 萍*

(浙江大学农业与生物技术学院茶学系，杭州 310058)

采用固相微萃取(HS-SPME)结合气质联用(GC-MS)技术，对比分析了中国及印度、斯里兰卡等不同地区7类红茶的香气组成及特异性香气成分。检测出149种挥发性香气物质，分析表明中国红茶香气化合物以醇类、醛类为主导，印度及斯里兰卡红茶中酯类、烯烃类相对含量明显较高。主成分分析能将不同地区红茶明显分为三类：1.安徽祁红、福建金骏眉表现出以香叶醇为主体的玫瑰花香；2.云南滇红、广东英德红表现出以芳樟醇为主的花果香、甜香；3.印度、斯里兰卡红茶体现以水杨酸甲酯为主的似薄荷冬青香气。品种特性、环境气候及加工工艺对香气特征有影响，不同地区红茶香气特异性风格明显。

红茶；香气；顶空固相微萃取；气质联用；主成分分析

茶叶香气成份在茶叶中绝对含量很少，一般只占干物质的0.02%，却是决定茶叶品质的重要因子之一。红茶由于其原料和独特的加工工艺等，香型丰富，香气馥郁，常伴随花果香、甜香，而不同地区红茶在香气上则呈现出明显的特异性风格。

茶叶香气物质的鉴定结果受到实验因素影响，如不同的提取方式对香气组成结果影响较大。此外，目前的研究大多集中在单一品类或地区的香气检测及鉴定。为了更准确有效比较国内外不同地域、品种红茶特异性香气特征，还需要明确香气主要成分对感官品质的贡献。本研究探索不同地区红茶特异性香气成分，讨论红茶香气形成的物质基础，以期提高不同风格红茶品质，将有助于优质红茶新资源的开发。

1 材料与方法

1.1 材料

供试茶叶 实验采用7组茶样，见表1。其中，中国茶样分别取自我国四个不同茶叶产区。印度及斯里兰卡商品茶品种，正文将通过分析推断追溯。

表1 实验使用7种茶样信息

1.2 设备与仪器

SAAB-5733OU SPME 手柄，supelo公司；50 μm DVB/CAR/PDMS 萃取头，supelo公司；FA2004电子天平，上海精密科学仪器有限公司；DK2-2型电热恒温振荡水槽，上海精宏实验设备有限公司；HP-6890N 气相色谱与HP-5975B质谱仪联用机，美国安捷伦科技公司。

1.3 实验方法

1.3.1 SPME萃取条件 将5.00 g茶样置于100 mL 样品瓶中，注入100℃蒸馏水30 mL，封口膜、锡纸密封瓶口，将样品瓶置于60℃恒温水浴中，静置5 min，插入萃取头推出纤维头，顶空吸附60 min 后，进行GC-MS分析。

1.3.2 GC/MS条件 色谱条件：气相谱柱为HP-5MS 毛细管柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)。载气为高纯氦气(纯度99.999%)，柱流量1.0 mL/min，进样方式为手动无分流进样。升温程序：50℃保持5 min，以3℃/min 上升至210℃，保持5 min，再以15℃/min 上升至240℃，保持5 min。质谱条件：接口温度230℃，离子源温度250℃。电离方式为电子轰击源(EI)，电子能量70 eV，扫描质量范围30～450 amu。

1.3.3 定性与定量 定性：通过计算机检索与NIST 质谱库提供的标准质谱图进行对照，并参照已发表的质谱图，从而鉴定香气物质。定量：相对百分含量按峰面积归一化法计算。

1.3.4 重复性实验 7种茶样，每种平行三次实验，通过计算相对标准偏差(RSD)，进行样品重复性检验。

1.3.5 数据处理与统计分析 实验数据采用Spss (22.0) 统计软件进行主成分分析，根据不同茶样的香气特征，对其进行分类及判别分析。

2 结果与分析

2.1 不同红茶的香气组成与相对含量

采用SPME萃取不同红茶香气化合物，进行GC/MS分析，通过与文献对照，结合质谱数据、相对保留时间，鉴定红茶挥发性香气成分，见附录。7组茶样中共检测出149种挥发性香气化合物。其中，祁红52种，滇红46种，金骏眉53种，英德红茶65种，阿萨姆红茶57种，大吉岭红茶72种，锡兰红茶58种。

附录 7种红茶样品中主要挥发性香气化合物及相对含量a

序号No.化合物Compounds(按保留时间排序)相对含量(%)RelativeContents(%)祁红滇红金骏眉英德阿萨姆大吉岭锡兰59异香叶醇0.000.000.000.000.320.240.0060香叶醇29.767.3631.631.217.869.152.7161茴香脑0.000.000.000.002.940.000.0062反式-2-癸烯醛0.000.000.000.000.000.080.0063柠檬醛1.500.001.360.000.600.980.00642-苯基巴豆醛0.001.260.001.400.000.000.7165反式-3-十四烯0.000.000.000.000.180.000.00664-乙基愈创木酚0.000.100.000.000.000.000.0067草蒿脑0.000.000.000.001.940.690.0068左旋乙酸冰片酯0.000.000.000.000.000.000.7569己酸戊酯0.000.000.000.000.000.380.00702-十一酮0.000.000.000.000.480.340.0071茶螺烷0.000.000.000.190.590.001.3772薄荷呋喃酮0.000.000.000.090.000.000.0073依杜兰I0.000.000.000.890.000.000.0074甲酸香叶酯0.180.000.940.000.150.260.0075十一醛0.000.000.120.080.000.000.1276香叶酸甲酯,3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸甲酯0.720.000.000.000.000.670.1777脱氢紫罗酮0.530.270.350.410.340.320.0078蒈烯0.000.000.000.000.000.001.13791,2,3,4-四氢-1,1,6-三甲基萘0.000.100.000.410.170.260.1880丁香酚0.060.090.000.000.000.000.0081香叶酸0.820.590.000.000.000.000.0082柑橘酮0.000.000.000.000.210.000.0083反5-十四烯0.000.000.000.000.000.620.00842-丁基-2-辛烯醛0.800.000.000.000.000.900.0085大马士酮0.001.140.321.310.000.001.3086己酸叶醇酯,(Z)-己酸-3-己烯酯0.950.000.000.002.001.870.0087橙花乙酸酯0.180.001.320.000.190.300.0088己酸己酯0.210.200.000.100.340.530.2389反式2-己烯基己酸0.230.240.060.110.450.680.0090(+)-喇叭烯/香橙烯0.000.000.000.000.000.200.0091茉莉酮0.200.000.360.000.000.240.2392六氢假紫罗酮0.000.000.000.120.000.100.0093长叶烯0.000.000.000.000.060.000.0094肉豆蔻醛0.480.000.060.100.000.000.0095Di-epi-.alpha.-cedrene-(I)0.000.000.000.000.000.000.71961-石竹烯0.000.000.000.060.320.160.0097alpha-紫罗酮0.400.220.101.260.250.411.3598二氢-β-紫罗兰酮0.000.030.000.070.000.000.0099(E,Z)-2-己烯酸-3-己烯酯0.000.000.000.000.000.210.00100(+)-α-长叶蒎烯0.000.000.000.000.000.000.08101柏木烯0.350.000.280.000.000.154.15102律草烯0.000.000.000.000.120.000.00103香叶基丙酮,(E)-2,6-二甲基-2,6-十一碳二烯-10-酮0.710.360.411.370.550.861.59104(E)-β-金合欢烯0.130.000.000.000.080.000.091057-十四烯-5,9-二炔0.000.230.260.430.000.000.00106荜澄茄烯0.000.000.000.000.040.070.23107α-衣兰油烯0.000.000.000.000.000.040.00108丁基羟基茴香醚0.000.000.000.090.000.000.30109愈创木-3,9-二烯0.000.000.000.000.000.000.10110芳-姜黄烯0.000.000.000.000.230.130.67111脱氢β紫罗酮0.100.150.130.160.000.000.00112beta-紫罗酮2.011.641.014.131.231.925.05113可卡醛,5-甲基-2-苯基-2-己烯醛0.470.550.380.500.160.120.22

序号No.化合物Compounds(按保留时间排序)相对含量(%)RelativeContents(%)祁红滇红金骏眉英德阿萨姆大吉岭锡兰114Naphthalene,1,2,4a,5,6,8a-hexahydro-4,7-dimethyl-1-0.000.000.000.170.000.230.00(1-methylethyl)-,(1.alpha.,4a.alpha.,8a.alpha.)-115(-)-a-芹子烯0.000.000.000.000.000.000.23116(+)-花侧柏烯0.000.000.000.000.000.000.19117α-法尼烯0.100.000.000.000.200.050.151182,4-二叔丁基苯酚0.000.000.000.070.000.000.00119d一杜松烯0.880.000.370.140.380.000.30120二氢猕猴桃内酯0.000.000.000.000.000.000.86121去氢白菖烯0.000.000.000.000.000.680.00122姜酮0.000.000.000.140.000.000.00123胡椒酮0.000.000.140.000.000.000.00124cis-橙花叔醇1.450.850.550.771.210.821.31125苯甲酸叶醇酯0.530.100.120.000.220.210.17126鲸蜡烯0.000.000.000.000.060.000.00127氧化石竹烯0.000.000.000.000.000.050.00128香橙烯环氧化物0.000.000.000.000.000.070.00129t-依兰油醇0.000.070.000.110.090.110.00130衣兰烯0.340.000.000.000.000.000.00131茉莉酮酸甲酯0.000.000.000.000.000.050.00132Α-毕橙茄醇0.290.070.000.110.000.100.00133α-荜澄茄油烯0.000.000.120.000.000.000.00134异长叶烯0.000.000.070.000.000.000.15135绿油脑0.100.000.000.000.000.000.00136(+)-香茅醛0.000.030.000.000.000.000.00137α-杜松醇0.000.000.000.000.060.000.00138降植烷0.000.000.140.000.000.000.001393,5,5-三甲基-1-己烯0.000.000.000.000.000.000.13140肉豆蔻酸甲酯0.000.000.000.050.000.000.00141乙酸柏木酯0.000.000.000.000.000.000.08142金合欢基乙醛0.000.080.600.000.000.000.00143棕榈醛0.250.000.000.000.000.000.00144正六十九烷酸0.000.000.000.000.000.040.00145咖啡碱1.100.400.560.540.240.551.01146植酮0.000.000.000.000.000.220.00147棕榈酸甲酯0.420.331.381.221.360.150.00148邻苯二甲酸二丁酯0.140.000.000.000.000.000.00149棕榈酸异丙酯0.150.000.000.000.000.000.00

a. 7种茶样相对标准偏差RSD均小于1.

2.2 不同红茶香气组分比较分析

2.2.1 香气化合物组分差异及主要香气化合物呈香特征 图1反映了不同组分在挥发性香气化合物中所占比例。红茶香气化合物主要为醇类、醛类、酮类、酯类和烯烃类。

醇类物质在我国四种工夫红茶中均占有较大比例，是构成红茶香气的重要组分。研究中鉴定出的醇类物质有16种，7种茶样中醇类物质相对含量如图2所示。主要为芳樟醇、香叶醇、3,7-二甲基-1,5,7-辛三烯-3-醇、苯乙醇、橙花醇等。

图1 红茶香气组分含量比较

图2 7种样品中醇类及萜烯指数比较分析

多项研究[3]]显示，该类化合物的形成与糖苷水解有重要联系。其中萜烯类芳樟醇与香叶醇是决定红茶香气香型的重要成分。芳樟醇既有紫丁香、铃兰花香，又有木香、果香气息。香叶醇具有温和、甜的玫瑰花气息。竹尾忠一[4]首先提出了单萜烯醇中的芳樟醇和香叶醇的数量与茶树品系特异性的关系，并建议用萜烯指数TI作参数进行无性系分类，指出阿萨姆变种的栽培品种萜烯指数均接近于1，而中国变种的栽培品种TI值则较低。图2原形标注所示7种茶样的萜烯指数，祁红和金骏眉萜烯指数较低，为典型的以香叶醇为主导的中国变种。英红一号为阿萨姆变种，萜烯指数最高，接近于1。

酯类的形成方式主要有2种，醇、酸的酯化和内酯的形成。本项研究中共鉴定出酯类物质25种，主要有水杨酸甲酯、棕榈酸甲酯、己酸叶醇酯等。印度与斯里兰卡红茶香气酯类相对含量高于中国红茶，尤其是水杨酸甲酯相对含量较高，占总挥发性香气化合物26.71%-27.58%，呈现出一定的鲜爽而细锐的冬青叶和类似薄荷精油香味。

醛类化合物可在发酵、干燥阶段，通过氨基酸的转化或脂质氧化降解等方式形成。醛类化合物的呈香特征除了花香以外，也是红茶清香气息的重要原因，一般与红茶的发酵程度有关。通常轻萎凋的红茶中己烯醛类、戊醛类和苯甲醛类等醛类物质的含量较高[5]。本次研究中鉴定出的醛类物质有25种，其中可卡醛、苯甲醛、反式-2-壬烯醛、反-2-辛烯醛、反,顺-2,6-壬二烯醛是构成清香的因素。

酮类化合物也是花香特征的物质基础，形成于发酵阶段，茶叶中大量的类胡萝卜素氧化，部分降解形成紫罗酮、大马士酮等。本项研究中共鉴定出的酮类物质有22种，主要有β-紫罗酮、香叶基丙酮、α-紫罗酮、大马士酮等。

本项研究中，印度及斯里兰卡红茶烯烃类化合物以萜烯类为主，且相对含量明显高于中国红茶，种类是中国红茶的2-3倍。7种茶样中共鉴定出烯烃类物质35种，主要含有柠檬烯、β-月桂烯、柏木烯等，主要呈现木香和清淡的香脂香气。其中印度阿萨姆红茶柠檬烯相对含量高出其他红茶中的4-10倍。

在干燥阶段，氨基酸转化可形成吡咯、呋喃、酚等化合物，而通过热芳构作用，可形成糠醛、噻唑等化合物。本项研究中鉴定出11种杂环化合物，福建金骏眉中含有较高的2-乙酰基吡咯，占香气化合物的5.06%，以及5-甲基糠醛等其他呋喃类化合物，是其烘炒香和焦糖的来源。

除以上几大类化合物以外，剩余17种化合物包含烷烃、酸、醚等化合物，其中7种茶样中均含有咖啡因。咖啡因本身无嗅，King B. M.等人[6]研究了咖啡碱与萜烯类、呋喃类及一些挥发性成分的相互作用显示，咖啡碱和香气化合物的结合明显，可引起后者水溶性增加。

2.3 主成分分析

本文选取7种茶样中含有的16种香气物质构成16X7的数据矩阵，利用SPSS(22.0)软件进行主成分分析。

由表2可知，主成分分析提取的6种主成分可解释红茶的整体香气成分。其中第一主成分(PC1)可解释香气化合变异量物60.41%，第二主成分(PC2)可解释28.28%。前两个主成分对应的特征值累计百分比达到88.69%，选取前两个主成分，信息量已基本涵盖。

表3在成分矩阵中，给出了主成分载荷矩阵，每一列载荷值都显示了16个香气变量与有关主成分的相关系数。载荷系数反映的是主成分与变量之间的相关程度，系数绝对值越接近1，说明相关度越高。

为了更好显示茶样与主成分之间的关系，以PC1为横坐标，PC2为纵坐标，获得各个样本与香气变量的二维散点分布图，见图3。根据PCA图可看出，第一主成分和第二主成分对7种红茶有较好的分类效果，将茶样分为三大区域。

安徽祁红和福建金骏眉香气受主成分1、主成分2影响均较大。主要表现出香叶醇、橙花醇、苯乙醇的玫瑰花香。云南滇红和广东英德香气以主成分1贡献为主，呈现出以芳樟醇、苯乙醛、苯甲醛为主的花香、甜香。以上分类，与萜烯指数分类结论相同。大吉岭、阿萨姆和锡兰红茶以主成分2贡献为主，主要是以水杨酸甲酯、柠檬烯为代表的带刺激性的香气物质。

表2 主成分分析结果

表3 16种主要挥发性香气化合物及其在主成分上的载荷

图3 主成分分析散点图(PCA)红茶样品(◆)与挥发性香气化合物(◇)相关性Fig.3 Principal components analysis biplot showing relationship between the black tea samples (◆) and the volatile aroma compounds(◇)

3 讨 论

本研究希望通过统一检测方法，系统采集红茶香气数据，初步探究国内外重要红茶产区红茶特异性香气成因。

笔者认为，茶区分布不同，受气侯、土壤、季节变化等影响，各种因素对于茶叶香气特征的形成综合作用。本研究中的中国红茶，祁红和金骏眉同属江南茶区，英德和滇红同属华南茶区。印度及斯里兰卡地属热带季风气候，虽然其茶叶品种与中国茶区较接近，但茶叶香气风格迥异。

从品种出发，查阅《中国茶树品种志》[8]，祁门红茶由祁门槠叶种所制，云南滇红由凤庆大叶茶所制，福建金骏眉由武夷菜茶所制，英红一号是由阿萨姆种中采用单株育种法育成。大多数栽种于印度及斯里兰卡地区的茶树来自于中国茶品种或中阿杂交品种等。上文通过萜烯指数分析得到，也可初步推断印度及斯里兰卡商品茶品种接近中阿杂交种。而Owour P.等人[9]认为萜烯指数对某一无性系来说是特征性的，但因为芽叶嫩度不同，萜烯指数各异。因此，仍需做进一步更为严谨的实验探究。

从加工工艺出发，本实验选用的四种中国红茶均为工夫红茶，工夫红茶工序复杂，毛茶加工精制。以祁门红茶传统制法为例，萎凋偏重、揉捻时间长，发酵程度深。印度阿萨姆和大吉岭红茶，其萎凋程度则相应就轻。与工夫红茶相比，锡兰红碎茶细胞破碎率高，但由于缺氧可加速单萜烯醇类物质的形成[10]，而发酵过程有氧或通气充分，会促进多酚类的强烈氧化从而抑制单萜烯醇类物质的形成[11-12]。因此，本研究中锡兰红碎茶的花果香特征低于传统工夫红茶。而干燥工艺除了低沸点的香气物质挥发掉之外，同时通过美拉德反应等，增加了一些吡咯衍生物、吡嗪类衍生物等物质，使得干茶具有焦糖香或烘炒香特征。此研究中福建金俊眉和广东英德的香气风格，都能够较好的验证这一论点。

4 总 结

本研究中，HS-SPME技术萃取红茶挥发性香气物质，以及GC-MS定性定量分析方法，能够对我国4个不同原产地工夫红茶和3个印度、斯里兰卡红茶的挥发性香气成分进行比较准确的实验和分析，达到较完整的研究效果。结合主成分分析，7个茶样中，以云南滇红和广东英德红茶表现出以芳樟醇为主的花果香、甜香。安徽祁红和福建金骏眉同为小叶种香型相近，丰富的香叶醇、苯乙醇呈现典型的玫瑰香型。印度阿萨姆、大吉岭和斯里兰卡红茶以冬青香、柠檬香等刺激性香气为主。相近的品种特性、环境气候及加工工艺所产生的特征香气主成分相近，与主成分分析结果一致。

本文实验和分析方法通过浓缩数据信息量，能够把握对不同茶样香气贡献的主成分，并可以更直观比较茶样区别，归纳类别。但也存在一定局限性，如对香气构成中含量极其微小的协调、修饰和定香作用的化合物特征研究较少，如何反映其对香型构成的作用仍需进一步研究。

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Comparative study on characteristic aroma components of black teas from different regions

FANG Weiya, CHEN Ping*

(Department of Tea Science, College of Agriculture and Biotechnology, Zhejiang University, Hangzhou 310058, China)

The aroma compositions of 7 kinds of black tea from different regions were extracted by HS-SPME, and comparatively analyzed on GC-MS. 149 kinds of aromatic components were detected. The ingredients for the characteristic aroma of Chinese black tea were mainly ascertained to be alcohols and aldehydes, while esters and alkenes were significantly higher for black tea from India and Sri Lanka. The principal component analysis (PCA) results showed that the black tea could be divided into 3 groups for characteristic aroma: 1. Qimen and Jin Junmei black tea, which contained high level of geraniol and showed a rose-like aroma; 2. Yunnan and Yingde black tea which contained high level of linalool and showed aroma as flower and fruit; 3. India and Ceylon black tea which contained relatively high methyl salicylate had an aroma like wintergreen oil. Various factors affecting tea aroma formation were discussed, including environment conditions, tea varieties and processing methods.

Black tea; Aroma; HS-SPME; GC-MS; PCA

2014-07-10

浙江省教育厅科研项目(Y201122431)

方维亚(1992年-)，女，浙江大学茶学系本科生，科研方向为制茶工程与品质鉴定。

*通讯作者：陈萍，副教授，Email: pingchen@zju.edu.cn

TS272.5+2;O433

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0577-8921(2014)03-138-08