气质联用在蒙山茶叶品质鉴定中的应用

周慧敏，刘晓泓

(临沂大学化学化工学院,山东 临沂 276000)

茶叶香气由一系列复杂的挥发性有机成分组成，其含量很低，但它是茶叶品质优劣的重要指标之一，同时也是消费者在购买茶叶时的重要导向[1-2]。目前在成品茶叶中已经分离、鉴定出几百种挥发性香气成分，主要有醛类、酮类、醇类、酯类以及杂原子化合物等[3]。不同品种茶叶中各挥发性香气物质在含量、比例及强度等因子综合作用下，呈现出特有的芬芳香气[4]，比如普洱茶中含量最高的香气物质是β-紫罗兰酮、甲氧基酚类化合物、芳樟醇及其氧化物等[5-6]；铁观音则是反式-橙花叔醇、吲哚、α-法呢烯以及正己醛等[7]；红茶香气中醇类物质[8]占有含量最高等。

气相色谱-质谱联用技术结合了气相色谱与质谱的双重优点(气相色谱的高分辨率，质谱的高灵敏度)，同时还具有分析速度快、定性定量准确等特点，这是单独使用气相色谱检测时所不能达到的[9]。因此，近年来气质联用技术已经被广泛应用于易挥发复杂组分的分离与鉴定，尤其是茶叶品质的鉴定，为茶叶行业提供科学评价依据。

蒙山半发酵茶叶制作起步晚，还在试验探索阶段，因此非常有必要明确其主要香气成分对整体茶叶品质的贡献，从而在蒙山茶叶新品种选育、种植、炒制、储存等环节及时发现问题，解决问题。

1 试验部分

1.1 仪器与试剂

无水乙醚、丙酮、无水硫酸钠(均来自A.R.烟台远东精细化工有限公司)。

实验用水均为二次蒸馏水。

蒙山半发酵茶实验样：1号产自蒙阴桃墟镇花果庄村，2号产自平邑柏林镇(均取自临沂余润茶行)；传统绿茶样：产自日照菖县夏庄镇(取自均取自临沂余润茶行)气相色谱-三重四级杆质谱联用仪(Thermo Fisher Scientific)(AI/AS 1310 自动进样器、TRACE 1300气相色谱、TSQ 8000 Evo 三重四级杆质谱)；同时蒸馏萃取装置(安徽科腾实验设备有限公司)；RE 52-99旋转蒸发器(上海亚荣生化仪器厂)；SHB-III循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司)。

1.2 试验方法

1.2.1 提取茶叶香气成分

本文对于茶叶香气的提取共尝试了三种方法：溶剂萃取法、浸渍法、同时蒸馏萃取法。三种方法所得茶样提取液经气相色谱质谱联用仪分析后发现，在最佳程序升温条件下，同时蒸馏萃取法对茶样中挥发性物质的提取能力最好。因此最终采用同时蒸馏萃取法来提取茶叶中的香气成分。

1.2.1.1 溶剂萃取法

称取15.0 g磨碎的茶样置于250 mL烧杯中，加入60 mL蒸馏水，用薄膜密封，加热煮沸并保持微沸状态15 min。经脱脂棉过滤后，加入30 mL丙酮对滤液进行萃取，浓缩后对其进行GC-MS分析。

1.2.1.2 浸渍法

称取15.0 g磨碎的茶样置于150 mL圆底烧瓶中，一次加入30 mL丙酮，置于45 ℃水浴中恒温加热，每12 h滤出一次提取液，茶样另加等量丙酮进行同样操作，如此反复三次，将三份滤液合并后浓缩，对其进行GC-MS分析。

1.2.1.3 同时蒸馏萃取法

称取15.0 g磨碎的茶样置于500 mL试样瓶中，加入250 mL蒸馏水，并加入少许玻璃珠。在250 mL萃取瓶中加入30 mL无水乙醚，并将其置于45 ℃恒温水浴中。连接同时蒸馏萃取装置，缓慢加热并使蒸馏水保持微沸状态，从沸腾开始计时，45 min后停止加热，冷却装置至室温。乙醚萃取液移至250 mL磨口锥形瓶中，加入适量无水硫酸钠对其进行除水干燥，于冰箱冷藏24 h，过滤，25 ℃下使用旋转蒸发仪浓缩萃取液至1 mL，对其进行GC-MS分析。

1.2.2 气质仪分析条件

GC-MS条件色谱条件：气相谱柱TG-5MS毛细管柱(30 m×0.25 μm×0.25 mm)。载气高纯氦气(纯度99.999 %)，柱流量1.5 mL/min，进样方式分流进样，分流比为1∶33.3。

升温程序：50 ℃保持5 min，以3 ℃/min升至210 ℃，保持5 min，再以5 ℃/min 升至250 ℃，保持20 min。质谱条件：离子源温度300 ℃，传输线温度280 ℃。电离方式：电子轰击源(EI)，电子能量为70 eV，m/z扫描范围50～400。

2 结果与讨论

2.1 谱图分析

按照1.2.2色谱质谱条件进行分析，分别获得蒙山半发酵茶样的挥发性成分总离子色谱图(图1)与日照绿茶样的挥发性成分总离子色谱图(图2)，利用NIST谱库检索并参考相关文献[1-15]对其香气成分进行定性，采用峰面积归一化法对各组分的相对含量进行定量。

经质谱分析，1号茶叶中分离鉴定出129种挥发性物质，含量最高的为反-橙花叔醇(27.42 %)，其对于最终茶样香气的呈现贡献是最大的。其中相对含量第2的组分(保留时间在34.98 min)为丁羟甲苯，因其在日常生产中常被作为防腐剂使用，无法准确定量其作为茶叶原本具有的香气组分含量为多少，所以在鉴定分析所用的茶叶品质时不予考虑。相对含量第3的香气成分为吲哚(7.16 %)。

图1 1号茶叶挥发性成分总离子流色谱图

图2 对照绿茶挥发性成分总离子流色谱图

传统绿茶分析检测出的挥发性物质中，相对含量最高的为丁羟甲苯，平均相对含量最高的为烷烃类。

2.2 组分种类及相对含量

限于篇幅，蒙山半发酵茶具体检测出的挥发性物质种类及其相对含量不再列表呈现,总结如下。

1号茶醇类物质在其香气成分中所占比重最大，共31种，含量24 .41%，主要为反-橙花叔醇、芳樟醇、β-苯乙醇等，大多具有花香、果香以及蜜香香气，这对茶叶香气特征的体现起到重要作用。酯类共29种，占22.83%，其中主要香气物质有水杨酸甲酯、乙酸丁酯、顺-3-己烯醇-2-甲基丁酸酯等；不饱和烃占12.6%，主要香气物质有罗勒烯、R-柠檬烯；杂环化合物占10.24%，主要有2-乙基呋喃、2-戊基呋喃、吲哚等；烷烃类8.66%，一般不具有芳香气息；酮类10种，占7.87%，主要香气物质有紫罗兰酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮等；醛类6种，占4.72%，主要香气物质有庚醛(果子香)、安息香醛(苦杏仁、樱桃及坚果香)、2，4-庚二烯醛(清香、鸡肉香气)、β-环柠檬醛(柠檬型清香)等。还有少量酸类物质。这些物质形成了茶叶层次多重气味迷人的独特气质。

2号茶叶香气成分分析与1号茶叶相差不大，在成分种类及含量上略有出入，这说明在蒙山山脉区域整体生态环境差别不大。经过气质分析仪所鉴定的蒙山半发酵茶样结果与感官评审结果一致，淡雅花香中略带有特殊的发酵果香。但与文献中所检测的台湾茶或福建茶等南方茶叶比较，香气成分的丰富度和含量仍有一定差距。

3 结语

通过同时蒸馏萃取法对蒙山半发酵茶叶样品的挥发性香气成分进行提取和收集，利用气相色谱-三重四极杆质谱联用仪分离、检测并分析该茶样中含有的香气物质，共鉴定出129种挥发性成分，其中产自蒙阴桃墟镇花果山村的茶叶检测出129种，产自平邑柏林镇的茶叶检测出123种，主要为醇类和酯类物质，反-橙花叔醇、芳樟醇、乙酸丁酯等占有较大比重。检测结果与传统绿茶茶样比较可以发现，蒙山半发酵茶的香气物质明显比传统绿茶高出许多，具有更馥郁的香气。由于蒙山茶茶香中芳樟醇含量较高，这使得该茶叶带有典型的清冽气味，与南方茶明显不同，呈现出独特的北方味道，具有独特的市场潜力。目前半发酵茶处于试验探索期，此阶段通过气相色谱-质谱联用技术检测半发酵茶的香气物质，以此为依据对茶叶的培育进行引导十分必要。