铁观音茶香气的气质联用分析

◎ 沈素媚

（浙江经贸职业技术学院，浙江 杭州 310018）

茶叶是世界著名饮料之一，我国传统茶产品有绿茶、发酵红茶、半发酵乌龙茶等。乌龙茶是我国东南部福建省著名的茶品种。铁观音茶是根据传统乌龙茶的半发酵生产方法生产的，以其香气和味道而享有盛誉。

茶叶含有多种氨基酸、多糖、茶多酚、生物碱、维生素和矿物质等成分，具有抗菌、抗氧化、抗衰老、防癌、降血脂等功能。发酵是一种改变茶叶天然成分的过程，乌龙茶是半发酵制备的，在此过程中产生了一些新的化学成分。香气是茶叶鉴别最重要的特征，有许多不同的茶叶香气成分的提取方法，如顶空分析（HAS）[1-4]，同步蒸馏-溶剂萃取（SDE）、真空蒸馏萃取（VDE）和超临界流体萃取（SFE）[5]等，直接溶剂萃取、水蒸气蒸馏、固相微萃取（SPME）方法也被应用于香气制备中。本文主要利用HAS和水蒸气蒸馏法对铁观音中的香气成分进行提取分析。

1 材料与实验方法

1.1 化学试剂和标准品

超纯水由实验室中的Milli-Q（Bedford，MA，USA）超纯水机制备；无水硫酸钠及其他化学物质均属分析纯；铁观音茶来自福建安溪铁观音集团股份有限公司。

1.2 顶空分析样品的制备

取10 g铁观音茶样品在玻璃研磨中研磨成粉末，再将粉末样品转移到样品瓶中进行浓缩，取10 μL浓缩后的挥发性组分注入GC/MS进行分析。

1.3 香气化成分的水蒸馏

将50 g铁观音茶样品浸泡在300 mL超纯水中密封回流2 h，冷却后进行分析。

1.4 气相色谱-质谱（GC-MS)分析

采用弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm)的微量2000 DSQ气相色谱-质谱联用系统进行分析。气相色谱程序升温，以5.0 ℃·min-1的速率将GC炉温度从35 ℃升温到140 ℃，保持2.0 min；然后以20 ℃·min-1的速率从140 ℃升温到240 ℃，保持1.0 min；以20 ℃·min-1的速率，从240 ℃升温到320 ℃，保温2 min。色谱进样口温度为250 ℃，以高纯氦气为载气，流量1.0 mL/min。质谱用EI电离源，质荷比m/z扫描范围33～450，电离电压70 eV，离子源温度230 ℃，四极杆温度150 ℃。

1.5 氨基酸分析

样品在6 mol·L-1HCl中水解24 h后，利用L-8800（日立）氨基酸分析仪在110 ℃下进行氨基酸分析。

2 结果与分析

2.1 香气分析

采用GC-MS法对样品进行香气分析。在顶空法中，将茶叶样品粉碎成80目左右的粉末，在密封容器内加热后进行气GC-MS分析。检测到的主要成分为二甲基硫醚、正丁醛、乙酸乙酯、丁二醛和环丁烯，同时检测到丁二醛的结构质谱图，见图1。在水蒸气蒸馏法中，分析得到13种成分，分别是苯乙醛、苯乙醇、苄基腈、香叶醇、吲哚、环戊烯、丁酸苯乙酯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、2,2'-二氨基吡啶、茉莉酸甲酯、酞酸二丁酯和叶绿醇，见图2。图2还显示了丁酸苯乙酯这一组分的质谱图。结果表明，铁观音茶的香气组成成分包括醛、酯、醇、烯烃等，在其他乌龙茶样品中也检测到了这些化合物。

图1 铁观音顶空分析的总离子色谱图（左）和4号峰的质谱图（右）

图2 水蒸气蒸馏铁观音的总离子色谱图（左）和7号峰的质谱图（右）

茶叶香气提取和分析常用HAS、SDE、VDE和SCE。HAS是直接收集和分析样品上方空间中的混合物。有研究表明，HAS用于食品样品的香气成分提取和分析[1-5]，具有速度快、操作简单等优点，但不能表征香气的化学成分[6]。SDE法广泛应用于香气分析[7-8]，是将蒸馏和萃取过程进行结合，在封闭环境的蒸馏过程中用水蒸气和乙醚萃取提纯香气成分。SDE可以检测微量挥发性化学物质，通常SDE方法还可能会使茶叶样品中产生一些精油[8-9]。VDE在真空环境中提取香气物质，将茶样用50 ℃水浸泡一小段时间，用新蒸馏的乙醚进行萃取并浓缩。该方法避免了SDE或其它蒸馏方法中可能出现的、提取过程中一些香味被破坏的反应，所以VDE法具有提取香气成分的优势[10]。在SFC法提取香气成分的过程中，有利于以CO2为萃取介质提取样品中的非极性香气成分，且不会造成香精等成分的分解。

2.2 氨基酸分析

铁观音样品中检测到NH3（0.008 mg·mL-1）和16种氨基酸：丝氨酸（0.019 mg·mL-1）、苏氨酸（0.018 mg·mL-1）、甘 氨 酸（0.025 mg·mL-1）、谷 氨酸（0.051 mg·mL-1）、丙氨酸（0.024 mg·mL-1）、半胱氨酸（0.006 mg·mL-1）、缬氨酸（0.027 mg·mL-1）、蛋氨酸（0.008 mg·mL-1）、异亮氨酸（0.019 mg·mL-1）、亮氨酸（0.048 mg·mL-1）、酪氨酸（0.008 mg·mL-1）、苯丙氨酸（0.023 mg·mL-1）、赖氨酸（0.026 mg·mL-1）、精氨酸（0.021 mg·mL-1）、组氨酸（0.009 mg·mL-1）和脯氨酸（0.019 mg·mL-1）。氨基酸浓度可能影响茶叶生产过程中香气的形成。

2.3 乌龙茶香气特征

乌龙茶是一种半发酵茶，共检测出超过650多种香气成分。主要成分为茉莉酸、甲酯、吲哚、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、哌啶醇、二氢茉莉酮内酯、橙花叔醇和香叶醇等[11]，香气主要因乌龙茶的种类不同而异[12]。本研究对铁观音茶中的几种常见成分进行了检测。乌龙茶的香气来源于萜烯、烯烃和芳香醇类化合物中糖苷的水解、脂肪酸的氧化以及胡萝卜素的降解产物。茶叶青叶的晾晒和搅动是茶叶加工过程中的重要步骤[8,12-14]。除了茶叶的种类和加工工艺外，不同的提取方法也会影响检测到的香气。

2.4 氨基酸在香气形成中的作用

铁观音茶中含有16种氨基酸，其中谷氨酸和亮氨酸分别为 0.051 mg·mL-1和 0.048 mg·mL-1，半胱氨酸的最少含量为0.006 mg·mL-1。茶叶中游离氨基酸有助于香气的形成，并可通过多酚氧化酶或过氧化酶转化为挥发性醛类化合物。醛的生成通常有两个步骤，即醌的形成和醛的转化，醛在强酸性条件下可转化为醇和羧酸。乌龙茶加工过程中产生香气的另一个机理是氨基酸与还原糖的美拉德反应，以及在此过程中产生的一些特殊风味。

3 结论

铁观音茶是乌龙茶的一个品种，具有特殊的香气。在对挥发性化学物质进行顶空分析和水蒸馏萃取法提取香气成分。顶空分析检出了二甲基硫醚、丁二醛、乙酸乙酯、丁二酸和环丁烯等5种成分；水蒸气蒸馏法检测出苯乙醛、苯乙醇、苄基腈、香叶醇、吲哚、环戊烯、丁酸苯乙酯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、2,2'-二氨基吡啶、茉莉酸甲酯、酞酸二丁酯和叶绿醇等13种成分。结果表明，茶叶中含有16种氨基酸，含量最大的是谷氨酸、最少的是半胱氨酸。氨基酸可能有助于茶香味成分的形成。本研究结果对铁观音茶的生产及品质改善有一定的参考价值。