HS-SPME-GC-MS-GC-O分析普洱茶粉中的关键性香气组分

徐咏全，张晨霞，孔雅雯，李长文，刘顺航，王超

（云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司，云南普洱665000）

HS-SPME-GC-MS-GC-O分析普洱茶粉中的关键性香气组分

徐咏全，张晨霞，孔雅雯，李长文，刘顺航，王超

（云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司，云南普洱665000）

采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和气相色谱-嗅觉测量方法（GC-O）对普洱茶粉香气成分进行分析；同时与生产茶粉的普洱茶原料香气成分进行了比较。结果表明：经GC-MS分析从普洱茶粉和普洱茶原料中分别鉴定出56种和71种挥发性香气成分，普洱茶粉中主要为醇类（21.30%）、酮类（20.20%）、酯类（15.87%）和碳氢类（15.70%）；普洱茶中主要成分为甲氧基苯类（28.02%）、碳氢类（21.71%）、醇类（13.84%）和酮类（11.19%）。通过GC-O分析发现，普洱茶粉中果香、花香、木香草药香总香气强度明显高于普洱茶原料，陈香、仓味总香气强度明显低于普洱茶原料。结合感官审评和GC-MS分析，发现丢失香气主要存在于茶浓缩水中，其中甲氧基苯类物质相对含量占总萃取香气成分的38.07%，其次为酯类（22.08%）和醇类（11.31%）。该研究结果可为普洱茶粉生产中香气的保留、回收，普洱茶粉香气品质的提升提供理论支撑。

普洱茶粉；顶空固相微萃取（HS-SPME）；气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）；气相色谱-嗅觉测量方法（GCO）；香气成分

Abstract：The aroma compounds of pu-erh tea powder were analyzed by head-phase micro-extraction （HSSPME）coupled to gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）and gas chromatography-olfactometry（GC-O），and compared with the aroma compounds of pu-erh tea material.By GC-MS analysis，56 and 71 volatile compounds were identified from pu-erh tea powder and pu-erh tea material，respectively.The major components in pu-erh tea powder were alcohols（21.30%），ketones（20.20%），esters（15.87%），and hydrocarbons（15.70%），while methoxy-phenolic compounds（28.02%），hydrocarbons（21.71%），alcohols（13.84%），and ketones（11.19%）were the major components in pu-erh tea material.By GC-O analysis，the results showed that the aroma intensities of fruit，flower，and woody herb aroma in pu-erh tea powder were higher than those in pu-erh tea material，while the intensity of stale aroma was lower than that of pu-erh tea material.Combined with sensory evaluation and GC-MS analysis，the lost aroma components were found in concentrated water.Among them，the relative content of methoxy-phenolic compounds was the highest（38.07%），followed by esters（22.08%）and alcohols（11.31%）.The results of this study can provide theoretical support for improving the aroma quality of pu-erh tea powder.

Key words：Pu-erh tea powder；headspace solid-phase microextraction（HS-SPME）；gas chromatographymass spectrometry（GC-MS）；gas chromatography-olfactometry（GC-O）；aroma compounds

普洱茶是以云南特有的大叶茶 [Camellia sinensis（Linn.）var.assamica（Masters）Kitamura]的晒青毛茶为原料，经特殊的后发酵工艺生产而成，因其独特的香气特征和保健功效，近年来备受国内外消费者的关注[1]。普洱速溶茶是以普洱成品茶为原料，经浸提、浓缩、喷雾干燥或冷冻干燥制成的固态茶饮料。由于其充分提取了普洱茶的营养成分，同时基本保留了普洱茶原有的风味，且具有冲饮携带方便、冲水速溶、不留余渣、农药残留少、易于调节浓淡及容易与其它食品调配等许多特点，越来越受到快节奏消费人群的青睐[2-3]。茶香气能对人的嗅觉产生刺激而使饮用者获得愉悦的感觉，是茶叶及深加工产品感官质量的重要指标之一，也是茶产品能否被消费者接受的主要因素之一[3]。普洱茶茶粉生产过程中由于浸提、浓缩、干燥等工艺，茶叶香气成分部分散失、高温转化等，导致茶粉香气较淡。目前，对普洱茶茶粉香气分析的报道较少，丢失的香气成分和主要损失香气的环节尚不明确。

茶叶香气物质均为挥发性或半挥发性成分，相对含量小，成分复杂，采用气相色谱-质谱（GC-MS）联用技术进行分析鉴定最为简便高效[4]。香气提取是分析最为关键的一步，因为香气成分易挥发、稳定性差，提取过程中还容易受外界的影响，发生分解、氧化聚合等复杂的化学反应，因此，提取方法关系到试验结果能否真实体现茶叶本身品质及香气成分的构成[5]。固相微萃取（SPME）技术是20世纪90年代出现的样品前处理方法，集采样、萃取、浓缩、进样于一体，具有简单方便、测试快、费用低等优点[6]，目前该技术已被广泛的应用于食品领域，如茶[7]、咖啡[8]、酒类[9]等样品挥发性、半挥发性香气成分的分析。

本研究对普洱速溶茶粉样品香气进行分析，并与提取茶粉的普洱茶原料香气成分进行比较，以确定普洱茶粉丢失香气成分及香气成分丢失关键点，为普洱茶粉生产中香气成分的保留、回收，提高普洱茶粉香气品质提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

普洱茶（提取普洱茶粉的原料，普洱茶原料使用前经粉碎处理并通过2.0 mm圆孔筛）、普洱茶粉（随机3个批次）：云南天士力帝泊洱生物茶集团有限公司；氯化钾（分析纯）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；C8-C32连续正构烷烃混合标准品：美国AccuStandard公司。

1.2 仪器与设备

GC/MS-QP2010气相色谱-质谱仪、GC2010气相色谱仪：日本Shimadzu公司；Sniffer 9000嗅闻仪：瑞士Brechbühler；RTX-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美国 Restek 公司；75 μm CAR/PDMS 固相微萃取萃取头、固相微萃取装置、手动进样手柄：美国Supelco公司；IT-09A型恒温磁力搅拌器：上海一恒科学仪器有限公司；BP210s电子天平：北京赛德利斯有限公司。

1.3 方法

1.3.1 顶空固相微萃取

取样品6.0 g置于100 mL顶空瓶中，放入转子，加入 6.0 g KCl，按茶水比为 1∶3（g/mL）冲入煮沸的蒸馏水，立即密封顶空瓶。将样品瓶置于加热的磁力搅拌器上，70℃水浴、400 r/min条件下平衡15 min，将手动SPME装置直接插入样品瓶中，推出萃取头（使用之前按说明书条件进行老化处理），吸附60 min，然后将手动SPME装置插入气相色谱（GC）进样口，250℃解吸附4.0 min，同时启动仪器收集数据[10-11]。

1.3.2 GC/MS条件

色谱条件：色谱柱RTX-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度 250℃，载气（氦气，纯度≥99.999%）流速1.0 mL/min，升温程序：初始温度60℃，以2℃/min升至180℃，再以10℃/min升至250℃，保持3 min，总运行时间为70 min，不分流模式进样。

质谱条件：电离子方式EI源；电离能量70eV；离子源温度230℃；四级杆温度150℃，发射电流34.6 μA；转接口温度：280℃；质量扫描范围m/z 35～450，溶剂延迟时间为3 min。

1.3.3 GC-O条件

色谱条件：色谱柱RTX-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度250℃，检测器温度280℃，载气（氮气，纯度≥99.99%）流速1.0 mL/min，氢气流速40 mL/min，空气流速400 mL/min；升温程序：初始温度60℃，以2℃/min升至180℃，再以10℃/min升至250℃，保持3 min，总运行时间为70 min，不分流模式。

嗅闻仪条件：传输线温度170℃，色谱柱流出成分在毛细管末端以1∶1的分流模式分别进入检测器和嗅闻仪。

1.3.4 嗅闻分析

试验由3名具有3年以上普洱茶感官审评经验的人员进行嗅闻分析，对所闻到的香气成分进行描述（香型和香味强度），其中香味强度分为3个级别，“1”代表香味薄弱；“5”代表中等香味强度；“10”代表高香味强度。至少有两名嗅闻员在同一保留时间处同时闻到香味，则该保留时间的香味物质被确定为有效结果，最终的香气强度为3名嗅闻员嗅闻到的香气强度的平均值[12]。

1.4 数据处理

采用质谱自带的NIST 11和Wiley 7谱库检索定性分析，同时结合化合物保留指数和香味，与MS相似度接近度最高、保留指数（RI）[与 NIST Chemistry Web－Book（http：//webbook.nist.gov/chemistry/）相同色谱柱下RI比较]和香味最接近的化合物为最佳鉴定结果。同时采用峰面积归一化法定量，以各组分峰面积与色谱图总峰面积之比值表示其相对含量。

2 结果与分析

2.1 方法重复性

取同一批茶粉5份，每份6.0 g，分别按1.3.1方法进行处理，然后进行GC/MS分析（1.3.2），5次重复试验主要色谱峰（相对峰面积≥0.5%）峰面积的RSD均小于8.0%，主要色谱峰保留时间的RSD均小于3.0%，表明该方法用于分析普洱茶粉重复性良好，符合分析要求。

2.2 普洱茶粉和普洱茶挥发性香气成分分析

采用75 μm CAR/PDMS分别对3个生产批次的普洱茶粉和普洱茶样品挥发性香气成分进行萃取和GC-MS分析，香气成分总离子流色谱图如图1（1批次茶粉的代表图）和图2所示，挥发性成分的定性和定量结果如表1所示。

图1 普洱茶粉挥发性成分GC-MS总离子流色谱图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in pu-erh tea powder

图2 普洱茶挥发性成分GC-MS总离子流色谱图Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in pu-erh

在普洱茶粉中，共鉴定出挥发性成分56种，主要为碳氢类15种，相对含量为15.70%；醇类10种，相对含量为21.30%；酮类8种，相对含量为20.20%；酯类12种，相对含量为15.87%；甲氧基苯类5种，相对含量为8.58%；醛类6种，相对含量为4.32%。其中含量较高的化合物分别为3-壬烯-5-酮（13.07%）、芳樟醇（7.09%）、（E）-香叶醇（4.32%）、10-甲基-2-十一烯（3.67%）、二氢猕猴桃内酯（3.43%）、5-乙基-1，2，3-三甲氧基苯（3.25%）、（E）-橙花叔醇（2.91%）、3-甲基十四烷（2.86%）、香叶基丙酮（2.74%）、丁基香叶酯

（2.67%）、1，2，3-三甲氧基苯（2.41%）、α-萜品醇（2.10%）。

表1 普洱茶粉和普洱茶挥发性成分的GC-MS分析结果Table 1 GC-MS analysis result of volatile components in Pu-erh tea powder and pu-erh tea

续表1 普洱茶粉和普洱茶挥发性成分的GC-MS分析结果Continue table 1 GC-MS analysis result of volatile components in Pu-erh tea powder and pu-erh tea

在普洱茶中，共鉴定出挥发性成分71种，主要为碳氢类17种，相对含量为21.71%；甲氧基苯类10种，相对含量为28.02%；醇类12种，相对含量为13.84%；酮类11种，相对含量为11.19%；酯类9种，相对含量为7.93%；醛类9种，相对含量为1.30%；酸类2种，相对含量为0.32%，含氮类1种，相对含量为0.10%。其中含量较高的化合物分别为1，2，3-三甲氧基苯（8.61%）、芳樟醇氧化物 Ⅲ（4.74%）、5-乙基-1，2，3-三甲氧基苯（4.69%）、1，2，4-三甲氧基苯（4.51%）、2，6，10，14-四甲基十六烷（4.39%）、二氢猕猴桃内酯（3.89%）、2，6，10-三甲基十五烷（3.79%）、10-甲基-2-十一烯（3.32%）、1，2，3，4-四甲氧基苯（3.06%）、3-壬烯-5-酮（2.65%）、香叶基丙酮（2.30%）、2-异丙基-5-甲基-2-环己烯-1-酮（2.27%）。

由表1可以发现，普洱茶粉和普洱茶在香气组成上非常接近，共有香气成分46种。相比于普洱茶，茶粉中醇类、酮类、酯类和醛类物质的相对含量明显的提高，碳氢类和甲氧基苯类化合物明显降低，特别是甲氧基苯类化合物。这可能是因为普洱茶粉在加工过程中由于高温提取、浓缩、干燥等过程，导致普洱茶香气物质转化或散失。

2.3 普洱茶粉和普洱茶气味活性成分GC-O分析

GC-O分析结果如表2。

表2 普洱茶粉和普洱茶中香气活性成分GC-O分析结果Table 2 Aroma-active compounds of Pu-erh tea powder and pu-erh tea detected in GC-O analysis

续表2 普洱茶粉和普洱茶中香气活性成分GC-O分析结果Continue table 2 Aroma-active compounds of Pu-erh tea powder and Pu-erh tea detected in GC-O analysis

由表2可知，从普洱茶粉和普洱茶中共嗅闻到37种具有气味活性的成分，普洱茶粉中嗅闻到27种气味活性成分，普洱茶中嗅闻到33种气味活性成分。将气味描述相同或类似的物质进行归类，共分为6类，分别为果香、花香、陈香、仓味、木香草药香、不愉悦气味和其他香。每类香气总香气强度（每类香气所有化合物气味强度加和）比较如图3所示。

图3 6类香气描述在普洱茶粉和普洱茶中总香气强度Fig.3 The summation of the aroma intensities of individual aroma-active compounds grouped into six groups in Pu-erh tea powder and Pu-erh tea

由图3可知，相比于普洱茶原料，茶粉中果香、花香、木香、草药香总香气强度明显增大，陈香、仓味明显低于普洱茶原料，不愉悦气味和其他气味在普洱茶粉和普洱茶原料中气味强度均较低，差别不大。普洱茶粉果香、花香气味强度较高，可能是因为加工过程对具有这些气味的化合物有较好的保留，也可能是因为加工过程由于高温浸提、浓缩、干燥等过程，茶叶自身物质分解所产生，其保留或生成机理有待进一步研究；陈香、仓味较淡，因为甲氧基苯类物质是普洱茶陈香香韵的贡献者[13]，这类物质在普洱茶粉中含量主要因为甲氧基苯类化合物在加工过程中丢失导致。

2.4 散失香气成分关键点确定

首先通过感官审评分别对提取后、浓缩后提取液进行感官评价（根据各阶段提取液中固形物含量，各取一定体积提取液，确保每次审评固形物质量一致），感官审评发现，提取后冲泡茶汤茶香气较浓，浓缩后冲泡茶汤茶香气较淡，取浓缩水进行分析（取300 mL浓缩水，膜浓缩至30 mL，取18 mL放入100 mL顶空瓶中，加6.0 g KCl，放入转子，立即密封顶空瓶，按1.3.1和1.3.2条件进行香气成分的萃取和分析），结果发现，浓缩水中存在大量甲氧基苯类物质，相对含量占总萃取香气成分的38.07%，其中1，2，3-三甲氧基苯（20.73%），1，2，4-三甲氧基苯（12.00%），1，2，3，4-四甲氧基苯（2.20%），1，2-二甲氧基苯（1.59%），1，2，3-三甲氧基-5-甲基苯（1.19%）和 3，5-二甲氧基甲苯（0.36%）；其次为酯类（22.08%）和醇类（11.31%），酯类化合物主要是二氢猕猴桃内酯（19.78%）；醇类主要为氧化芳樟醇Ⅱ（3.50%），芳樟醇氧化物 Ⅲ（2.39%），a-萜品醇（1.80%），氧化芳樟醇Ⅰ（1.69%）。茶粉生产经历减压、高温浓缩，减少提取液含水量，利于茶粉干燥，但在蒸发掉水的同时，水蒸气带出了部分茶叶香气成分，导致茶粉产品中香气物质含量降低，影响茶粉香气品质。如何有效的对丢失香气成分进行收集和二次赋香，改善茶粉香气品质，将是未来茶粉研究领域的重点。

3 结论

本研究采用顶空固相微萃取（HS-SPME）结合气相色谱-质谱联用技术（GC-MS）和气相色谱-嗅觉测量方法（GC-O）对普洱茶粉和普洱茶香气成分进行分析，从普洱茶粉和普洱茶原料中分别鉴定出56种和71种挥发性香气成分，普洱茶粉中以醇类（21.30%）、酮类（20.20%）、酯类（15.87%）和碳氢类（15.70%）为主；普洱茶以中甲氧基苯类（28.02%）、碳氢类（21.71%）、醇类（13.84%）和酮类（11.19%）为主。GCO分析结果显示，普洱茶粉中果香、花香、木香草药香总香气强度明显高于普洱茶原料，陈香、仓味总香气强度明显低于普洱茶原料。结合感官审评和GC-MS分析，发现丢失香气主要存在于茶浓缩水中。

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Analysis of Aroma Components in Pu-erh Tea Powder by Headspace Solid-phase Microextraction and Gas Chromatography-olfactometry-Gas Chromatography-mass Spectrometry

XU Yong-quan，ZHANG Chen-xia，KONG Ya-wen，LI Chang-wen，LIU Shun-hang，WANG Chao
（Yunnan Tasly Deepure Biological Tea Group Co.，Ltd.，Pu'er 665000，Yunnan，China）

2017-03-30

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.032

徐咏全（1972—），女（汉），高级工程师，硕士，研究方向：普洱茶和功能食品。