SPME-GC-MS联用法分析栀子红茶香气成分

2016-10-31李丽霞罗学平敬廷桃赵先明

食品工业科技 2016年17期

李丽霞,罗学平,敬廷桃,赵先明

(1.宜宾职业技术学院生物与化工工程系,四川宜宾 644003;2.四川省茶业工程技术研究中心,四川宜宾 644000;3.重庆市农业科学院农业科技信息中心,重庆九龙坡 401329;4.宜宾学院川茶学院,四川宜宾 644007)

李丽霞1,2,罗学平1,2,敬廷桃3,*,赵先明2,4

采取固相微萃取和气相色谱-质谱(SPME-GC-MS)联用技术方法对栀子红茶香气成分进行分析,以期为栀子红茶产业化发展提供理论基础。共从栀子红茶中检测出93种香气成分,其中主要香气贡献成分包括醇类、酯类、其他类、酸类和醛类化合物,其中香叶醇、水杨酸甲酯、芳樟醇、六氢茴香素、苯乙醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、苯甲酸甲酯、棕榈酸、芳樟醇氧化物Ⅳ、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、芳樟醇氧化物Ⅰ、顺-3-己烯醇丁酸酯、反-异丁子香酚、苯甲醇、苯乙醛、α-法呢烯和柠檬醛等18种化合物是香气成分的主体物质,同时检出在对照茶坯中未检出的43种香气成分。六氢茴香素、苯甲酸甲酯、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、反-异丁子香酚和α-法呢烯6种含量相对较高的成分可能是栀子红茶具有浓郁栀子花香的特殊成分。

栀子红茶,香气成分,气相色谱-质谱联用分析

花茶是我国重要的再加工茶类之一,因其具有优雅芬芳的香气和鲜爽醇厚的滋味而深受广大消费者喜爱。当前,我国花茶主要以茉莉花窨制绿茶为主[1],此外还有少量的玫瑰红茶[2]、桂花乌龙[3]等,而其他花茶的加工研究相对较少。

栀子花(GardeniajasminoidesEillis)是我国重要的香花植物之一,广泛分布于四川、江苏、浙江等地[4]。栀子具有排石利胆[5]、降脂质过氧化物[6]、抗炎[7]和治疗软组织损伤[8]等作用,因而被广泛应用于医药行业[9]。栀子花在茶叶生产中也有应用,袁林颖[10]、汪松能[11]、刘先华[12]等先后报道了栀子花茶的窨制工艺,但所用茶坯均为烘青或名优绿茶,王绍梅等[13]以云南滇红为茶坯,初步开展了云南栀子红茶的窨制工艺研究。栀子花具有香气高、花期长等特点[4],因此深入开展栀子花茶研究,对于丰富我国花茶品类、增加茶农收入等具有重要意义。

分析茶叶中的芳香物质的萃取方法主要有SDE、吸附等[14-15],存在耗时、有机溶剂污染、香气物质易变等缺陷。固相微萃取(Solid Phase Micro Extraction,SPME)是一种不使用有机溶剂的新型采样技术,集采样、萃取、浓缩、进样于一体,具有用量少、时间短、费用低、操作简单等特点,且能较真实反映样品中挥发性成分及组成,因而广泛应用于香气物质的分析[16-17]。

本研究以四川工夫红茶为茶坯,开展栀子红茶窨制工艺优化研究,并对栀子红茶的香气成分进行分析,以期为栀子红茶产品开发奠定理论基础。

1　材料与方法

1.1材料与仪器

栀子红茶由宜宾职业技术学院实践教学茶厂采取一窨一提工艺制作。

57330-U手动固相微萃取(SPME)进样器美国Supelco公司;非结合型聚二甲基硅氧烷(PDMS)萃取头美国Supelco公司;QP2010气质联用仪日本岛津公司;FA-1004电子天平上海精科仪器公司;SPME专用样品瓶天津奥特塞斯公司。

1.2实验方法

1.2.1样品处理称取1.0 g磨碎茶样于SPME样品瓶中,加入NaCl 3.2 g和60 ℃超纯水5 mL,加盖密封,于60 ℃水浴中平衡10 min。经固相微萃取吸附50 min后,于气质联用仪进样口230 ℃解析5 min,进行GC-MS分析。

1.2.2色谱条件DB-5弹性石英毛细管色谱柱(美国Agilent公司,30 m×0.25 mm×0.250 μm);柱箱40 ℃,进样口温度为230 ℃。载气为He,采用不分流进样,流速1.0 mL/min。程序升温:40 ℃保持2 min后,以5 ℃/min升至85 ℃,然后保持2 min;以2 ℃/min升至110 ℃保持2 min;再以7 ℃/min升至220 ℃保持8 min。

1.2.3质谱条件EI源,电子能量70 ev;离子源温度230 ℃;色谱质谱接口温度230 ℃;质量扫描范围35～400 amμ。

1.2.4定性与定量分析方法由GC-MS分析得到挥发性成分的总离子色谱图,采用计算机检索,参考标准谱图(NIST08和NIST08s),并结合文献资料[18-20],对样品挥发性成分进行定性(仅当匹配度达到80%以上时鉴定结果才予以报道),并用峰面积归一化法分析各香气组分相对含量。

2　结果与分析

采用SPME-GC-MS法分别对优化工艺制作栀子红茶和对照(窨花前茶坯)的香气组分进行了分析。两个样品的总离子流色谱图见图1,分离鉴定出的主要香气成分结果见表1。

图1　窨花前茶坯及窨制后栀子红茶香气的总离子流色谱图Fig.1　Total ion current chromatograms of aroma components in CK and Gardenia jasminoides scented black tea注：(1)对照茶坯；(2)栀子红茶。

表1　窨花前茶坯及窨制后栀子红茶主要香气成分及相对含量

续表

注:“-”表示未检出。从表1可知,在栀子红茶中共鉴定出主要的香气成分有93种,占芳香油总量的65.6%,而在窨花前的茶坯(对照)中检出77种,占芳香油总量的65.4%。在检出的93种香气组分中,酯类30种(对照19种),醛类20种(对照15种),醇类15种(对照15种),酸类13种(对照13种),烯烃类5种(对照6种),酮类5种(对照5种),酚类1种(对照1种),其他4种(对照3种)。这表明,栀子红茶的香气组分较窨花前有所增加。

从图2可知,在对照茶坯中,香气组含量从高到底的顺序依次为醇类(53.58%)>酯类(19.05%)>酸类(11.91%)>醛类9.64%)酮类(1.97%)>烯烃类(1.73%)>酚类(1.35%)>其他类(0.76%)。在栀子红茶中,香气组分含量比例从高到低的顺序依次为醇类(42.81%)>酯类(26.36%)>酸类(9.41%)>其他类(8.44%)>醛类(7.30%)>烯烃类(2.43%)>酚类(1.71%)>酮类(1.55%)。

图2　窨花前茶坯及窨制后栀子红茶香气组分比较Fig.2　Comparative analysis of aroma components in CK and Gardenia jasminoides scented black tea

茶坯窨制栀子花后,香气组分发生复杂变化,尤其是酯类含量和其他类物质明显增加(分别比对照增加7.31%和7.68%),这显然是栀子花中的香气成分被茶坯吸附的结果;但醇类、醛类和酸类物质明显减少(分别比对照减少10.77%、2.34%和2.50%),这可能与窨制过程中,上述物质挥发或发生氧化还原等复杂的化学变化所致。由此可见,栀子红茶主要香气成分是醇类、酯类、酸类、醛类和其他类。

在栀子红茶香气成分中,含量较高的是香叶醇(10.02%)、水杨酸甲酯(6.18%)、芳樟醇(4.99%)、六氢茴香素(4.78%)、苯乙醇(3.75%)、芳樟醇氧化物Ⅱ(3.17%)、苯甲酸甲酯(2.31%)、棕榈酸(2.18%)、芳樟醇氧化物Ⅳ(1.68%)、茉莉酮内酯(1.33%)、环丁甲酸己酯(1.25%)、芳樟醇氧化物Ⅰ(1.15%)、顺-3-己烯醇丁酸酯(1.12%)、反-异丁子香酚(1.12%)、苯甲醇(0.96%)、苯乙醛(0.89%)、α-法呢烯(0.87%)和柠檬醛(0.76%),这18种香气成分的含量占已鉴定的香气成分含量的74.13%。

此外,还从栀子红茶中检出了六氢茴香素、苯甲酸甲酯、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、反-异丁子香酚、α-法呢烯等43种香气成分,其含量占已鉴定的香气成分含量的29.48%,而前述43种香气成分在对照中并未检出。

栀子花中的芳香组分被红茶吸附后,使栀子红茶具有栀子花香,因此具备栀子花香的香气组分可认为是栀子红茶的特殊香气成分。栀子花具有特殊的水果香,众多的科技工作者对其香气组分进行了分析。刘百战[19]、黄巧巧[20]、谭谊谈[21]等先后从栀子花中鉴定了120多种化学成分,其中金合欢烯、六氢茴香素、罗勒烯、芳樟醇、惕格酸顺式叶醇酯、苯甲酸甲酯、β-月桂烯、L-柠檬烯、惕格酸异戊酯、3,7-二甲基-1,6-辛二烯-3-醇丙酸酯、α-法呢烯等为栀子花的主要香气成分。在本实验中,在对照茶坯中未检出,但在栀子红茶中检出且相对含量较高的组分有六氢茴香素、苯甲酸甲酯、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、反-异丁子香酚和α-法呢烯等6种香气成分,这可能是栀子红茶花香形成的特殊香气成分。

3　结论与讨论

本研究采用SPME技术对栀子红茶的香气化合物进行萃取,采用GC-MS进行定性定量分析。在栀子红茶中共鉴定出了93种香气成分,其中主要香气贡献成分包括醇类、酯类、其他类、酸类和醛类化合物。香叶醇、水杨酸甲酯、芳樟醇、六氢茴香素、苯乙醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、苯甲酸甲酯、棕榈酸、芳樟醇氧化物Ⅳ、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、芳樟醇氧化物Ⅰ、顺-3-己烯醇丁酸酯、反-异丁子香酚、苯甲醇、苯乙醛、α-法呢烯和柠檬醛等18种化合物是香气成分的主体物质,其含量为已鉴定的香气成分的74.13%。同时六氢茴香素、苯甲酸甲酯、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、反-异丁子香酚和α-法呢烯等43种香气成分在对照茶坯中并未检出。结合前人对栀子花中香气组分的分析结果,栀子红茶中的六氢茴香素、苯甲酸甲酯、茉莉酮内酯、环丁甲酸己酯、反-异丁子香酚和α-法呢烯等6种含量相对较高的成分可能是栀子红茶具有浓郁栀子花香的特殊成分。

花茶窨制工艺复杂,花茶香味、等级、价格等与窨次具有一定相关性[22-23],因此对栀子红茶香气形成的关键化合物及其影响因素、形成机理等还应进一步研究,以指导工艺改进。

[1]施兆鹏主编. 茶叶加工学[M]. 北京:中国农业出版社,1996.

[2]王进,曹洪建,徐谦,等. 玫瑰红茶窨制技术研究[J]. 安徽农业科学,2014,42(25):8749-8750.

[3]黄添树. 桂花乌龙茶的窨制[J]. 茶叶,1985,(3):27,44.

[4]刘祖生. 茶用香花栽培学[M]. 北京:中国农业出版社,1993.

[5]孙旭群,赵新民,杨旭,等. 栀子苷利胆作用实验研究[J]. 安徽中医学院学报,2004,23(5):33-36.

[6]Debnath T,Park P J,Nath N C D,et al. Antioxidant activity ofGardeniajasminoidesEllis fruit extracts[J]. Food Chemistry,2011,128(3):697-703.

[7]朱江,蔡德海,芮菁. 栀子的抗炎镇痛作用研究[J]. 中草药,2000,31(3):198-200.

[8]郝双阶,潘墩. 外敷生栀子粉治疗踝部软组织损伤临床疗效观察[J]. 湖北民族学院学报(医学版),2015,32(1):68-69.

[9]刘晓棠,赵伯涛,张玖,等. 栀子的综合开发与利用[J]. 2008,27(1):19-23.

[10]袁林颖,周正科,钟映富,等. 针形栀子花茶窨制工艺研究[J]. 西南农业大学学报：自然科学版，2004,26(5):659-661.

[11]汪松能,黄永发. 栀子花茶窨制实验[J]. 中国茶叶,2009,31(12):28-29.

[12]刘先华. 栀子花茶的制作工艺[J]. 南方农业,2010,4(12):59-60.

[13]王绍梅,邹瑶. 栀子花红茶窨制工艺初探[J]. 茶叶科学技术，2012,43(2):1-5.

[14]李拥军,施兆鹏. 柱吸附法和SDE法提取茶叶香气的研究[J]. 湖南农业大学学报(自然科学版),2001,27(4):295-299.

[15]黄玉清,陈艺欣,田厚军. 植物香气成分提取方法的研究进展[J]. 江苏农业科学,2012,40(7):245-247.

[16]周珊,赵立文,马腾蛟,等. 固相微萃取(SPME)技术基本理论及应用进展[J]. 现代科学仪器,2006,(2):86-90,13.

[17]Steffen A,Pawliszyn J. Analysis of flavor volatiles using headspace solid-phase micro extraction[J]. J Agric Food Chem.,1996,44(8):2187-2193.

[18]Takeo T. Characteristics of the aroma constitution found in native China black teas[J].Agricultural and Biological Chemistry,1983,47(6):1377-1379.

[19]刘百战,高芸. 固相微萃取-气相色谱/质谱分析栀子花的头香成分[J]. 色谱,2000,18(5):452-455.

[20]黄巧巧,蒋可志,冯建跃,等. 气相色谱/质谱法研究栀子花头香成分[J]. 云南植物研究,2004,26(4):471-474.

[21]谭谊谈,薛山,唐会周. 不同花期栀子花的香气成分分析[J]. 食品科学,2012,33(12):223-227.

[22]骆少君,郭雯飞,濮荷娟. 我国茉莉花茶香气挥发油与品质等级的相关性[J]. 福建茶叶,1987,(2):2-10.

[23]施梦南,唐德松,龚淑英,等. SPME-GC-MS联用技术分析茉莉花茶的挥发性成分[J]. 中国食品学报,2013,13(6):234-239.

SPME-GC-MS analysis of aroma components ingardeniajasminoidesscented black tea

LI Li-xia1,2,LUO Xue-ping1,2,JING Ting-tao3,*,ZHAO Xian-ming2,4

(1. Department of Biological and Chemical Engineering,Yibin Vocational and Technical College,Yibin 644003,China; 2. Tea Industry Engineering Technology Center of Sichuan Province,Yibin 644000,China; 3. Agricultural Science and Technology Information Center,Chongqing Academy of Agricultural Sciences,Chongqing 401329,China; 4. Institute of Tea,Yibin University,Yibin 644007,China)

For providing a theoretical basis to improve the quality ofGardeniajasminoidesscented black tea,the aroma components ofGardeniajasminoidesscented black tea were detected by SPME-GC-MS. A total of 93 aromatic components were detected in theGardeniajasminoidesscented black tea,which included alcohols,esters,acids,ketones and others. A total of 18 components was the main aromatic component,which included geraniol,methyl salicylate,linalool,hexahydrocumene,benzene ethanol,linalool oxide Ⅱ,methyl benzoate,palmitic acid,linalool oxideⅣ,jasmine lactone,cyclobutanecarboxylic acid hexyl ester,linalool oxideⅠ,cis-3-hexenyl butyrate,cis-isoeugenol,benzyl alcohol,phenylacetaldehyde,alpha-farnesene and citral. Meanwhile,a total of 43 aromatic components were detected meanwhile they were not detected in the CK,and a total of 6 aromatic components including hexahydrocumene,methyl benzoate,cyclobutanecarboxylic acid hexyl ester,jasmine lactone,cis-isoeugenol and alpha-farnesene were the special aroma for sweet floral inGardeniajasminoidesscented black tea,probably.

Gardeniajasminoidesscented black tea;aroma component;GC-MS analysis

2016-03-14

李丽霞(1983-),女，硕士研究生，讲师，研究方向：茶叶精深加工，E-mail:86047782@qq.com。

敬廷桃(1981-)，男，本科，研究方向：茶叶综合利用和农业科技信息，E-mail:314653174@qq.com。

四川省教育厅科技项目基金(15ZB-0496)；宜宾市自然科技基金(2014NY-019)。

TS272.5

1002-0306(2016)17-0302-06

10.13386/j.issn1002-0306.2016.17.050