不同香气类型龙井茶香气组成及其相关组分比较

周森杰，黄创盛，李春霖，龚淑英，郭昊蔚，童薏霖，范方媛

（浙江大学农业与生物技术学院茶叶研究所，杭州310058）

龙井茶是我国传统历史名茶，以“色翠、香郁、味醇、形美”四绝而驰名中外，外形扁平、挺直、光滑，香气高鲜馥郁，滋味醇厚甘鲜，深受消费者的青睐[1-2]。香气是决定茶叶品质的重要因子之一，在绿茶的品质评价中，香气评分占总分值的20%[3]。相关研究显示，芳樟醇、丁酸-反-3-己烯酯、异戊酸-顺-3-己烯酯等19 种挥发性物质是龙井茶中香气物质的主要成分，对构成其特征风味品质具有重要作用[4]。有研究采用香叶醇、芳樟醇氧化物、橙花叔醇、2-乙基-3，5-二甲基吡嗪、β-紫罗酮等化合物构建香气模型，其感官表现与龙井茶香气特征较为接近[5]。多项研究显示，龙井茶西湖（杭州市西湖区）、钱塘（杭州市余杭区、富阳区、建德市等）、越州（绍兴市新昌县、嵊州市，金华市磐安县等）3大产区中，以西湖产区的龙井茶香气组分数量最多，香气含量最高[4-7]。具有愉悦气味特征的烯醇、醛、醇、酯等化合物是西湖龙井茶馥郁香气品质的化学基础[7]，尤其是芳樟醇、己酸叶醇酯、β-紫罗兰酮、橙花叔醇、苯甲醛、香叶醇、雪松醇和反式呋喃型芳樟醇氧化物等重要香气组分的含量较高[6]。对西湖、钱塘、越州这3 大产区龙井茶香气比较研究显示，由于产区间品种、工艺等方面略有差异，生产出的龙井茶香气组分也表现出差异。基于化学计量学研究发现，二氢芳樟醇、己酸己酯、苯甲醇、十三烷、（Z）-己酸-3-己烯酯等是对龙井茶产区区分影响较大的几种关键香气成分[4]。

茶叶香气物质的化合物数量众多、成分复杂，不同的物质组合形成不同的香型。茶树品种和加工工艺是影响龙井茶香气品质特征的2大重要因素。不同品种鲜叶及不同季节鲜叶原料配合不同工艺参数，加工制成的龙井茶在香气物质组成及香气品质特征上表现出显著差异。探究感官香气品质表现差异的化学基础，对揭示龙井茶品质评价机制具有重要作用[4,6-10]。本研究广泛收集龙井茶样品，基于《地理标志产品 龙井茶》（GB/T 18650—2008）中对龙井茶感官品质的要求，开展香气品质感官评价，采用可控温的同时蒸馏萃取法（simultaneous distillation extraction, SDE）[11]结合气相色谱-质谱联用（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）技术开展香气化合物检测，针对龙井茶典型香气特征属性及相关贡献化合物进行研究，以期为龙井茶品质标准评价体系的构建提供理论及实践参考，为龙井茶产业标准化发展提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料

依据《地理标志产品 龙井茶》（GB/T 18650—2008）中规定的产区及产品要求，广泛收集龙井茶样品，从中筛选出22个具有典型特征的样品进行后续实验，样品信息如表1所示。

1.2 实验仪器与设备

HH-1J 型不锈钢新型电热恒温水浴锅（江苏省金坛市杰瑞尔电器有限公司）；LE 电子天平[梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）]；岛津GCMSQP2020 气相色谱-质谱联用仪（日本Shimadzu 公司）；电子加热套（杭州明远仪器有限公司）；冷凝管；500 mL平底烧瓶；250 mL圆底蒸馏瓶等。

1.3 茶样感官审评

由5名具有评茶资格的评茶员，根据《茶叶感官审评方法》（GB/T 23776—2018）[3]，采用小组审评法对样品香气因子进行专业审评，并以百分制进行打分。

1.4 实验样品处理方法

本实验采用的是可控温的同时蒸馏萃取法，参照施梦南[11]的方法连接SDE 改良装置，萃取时间设置为2 h。计时结束后停止加热，装置冷却至室温。收集萃取液，脱水并过滤，滤液在40～50 ℃水浴锅中加热浓缩至5 mL，以进行GC-MS分析。

1.5 GC-MS 分析条件

色谱条件：气相色谱柱为SH-Rxi-5Sil-MS 毛细管柱（30 m×0.25 μm×0.25 mm）。以高纯氦气（纯度为99.999%）为载气，恒定柱流量为1.0 mL/min，不分流进样，进样量1.0 μL。升温程序：50 ℃保持5 min，以3 ℃/min 升温至210 ℃，保持5 min，再以15 ℃/min升温至230 ℃，保持5 min。质谱条件：接口温度为230 ℃，离子源温度为250 ℃。电离方式为电子轰击（electron ionization, EI）式，电子能量70 eV，扫描质量范围为35～450 amu。定性分析：采用LabSolutions/GC-MS solution[岛津企业管理（中国）有限公司]对总离子色谱图（total ion chromatogram,TIC）进行峰面积积分，利用计算机中的NIST17 谱库检索寻找每个峰所对应的面积大于70%的物质，并结合相关文献与保留时间确定香气成分名称。定量分析：各香气组分的相对浓度用该物质的峰面积与内标物丁基羟基甲苯（butylated hydroxytoluene,BHT）[12-13]峰面积的比值来表示。

1.6 数据分析

采用Excel 2019对香气化学组分的相对含量进行分析；采用Origin 2019对香气化学组分进行主成分分析（principal component analysis, PCA）；采用XLSTAT 2018 进一步对主要香气化学组分进行主成分分析（PCA）。

2 结果与分析

2.1 龙井茶感官品质评价及香气特征分析

对22个典型龙井茶样品进行感官品质评价，外形、汤色、香气、叶底、滋味因子评语，香气评分及品质评价总评分结果如表2 所示。从中可知：本研究中筛选的龙井茶样品的品质评价总分在77～95 分之间，其中香气品质评分在82～95 分之间，表明本研究样品组已覆盖不同品质等级龙井茶，具有典型性和代表性。

以品质评价总分90 分为界，总分90 分以上的龙井茶样品采用的原料嫩度较高，香气滋味特征表现清晰且丰富，加工形成的茶叶外形普遍表现出扁平、光滑、挺直、嫩绿、油润的特征；冲泡后茶汤汤色嫩绿、明亮；叶底细嫩或嫩厚，色泽嫩绿、明亮。其中，香气单项因子得分在90 分以上者，表现出嫩香、鲜爽、清鲜、馥郁、花香、清高等特征。根据香气品质特征，将90 分以上的龙井茶香气类型划分为嫩香类和清鲜类：嫩香类样品香气中的嫩香风格突出，其他香气风格不明显；清鲜类样品香气中的清香特征和鲜爽特征表现突出，其他香气风格不明显。

总分90 分以下的龙井茶采用的原料成熟度较高，香气滋味丰富度降低，加工形成的龙井茶外形扁平，较/尚挺直，随原料成熟度升高，青条、暗条、宽松条逐渐增多；汤色变杏绿、黄绿，甚至黄亮；滋味中浓、涩、苦等缺陷属性特征表现越来越突出；叶底摊张、青张增多。其中，香气单项因子得分低于90分者，香气评价术语多为“尚高”，即香气纯正，但香气浓度及丰富度较低，该评价术语专门用于评价“采用具有一定成熟度原料加工形成的茶叶的香气品质表现”。因此，从香气特征表现角度，将该类龙井茶归为“尚高类”。

基于本研究条件下样品香气特征的分析及分类，将围绕龙井茶香气中嫩香、清鲜、尚高等特征表现的挥发性成分及其贡献度进行进一步深入解析。

2.2 不同香气类型龙井茶的香气组分分析

本研究在22 个龙井茶样品中共检测到主要挥发性香气物质56种，包括3种吡咯类、7种醇类、1种酚类、1种呋喃类、6种醛类、2种酸类、2种萜烯类、6种萜烯醇、6 种酮类、5 种烷烃类、4 种烯类、1 种烯醇、2 种杂环类、9 种酯类以及其他1 种。如图1 所示，醇类、醛类、萜烯醇、烷烃类、酯类等化合物在总香气物质中的占比较高，是龙井茶香气成分的主要组成物质，与已有龙井茶香气成分研究的结果[4-7,14]一致。本研究中，嫩香类、清鲜类及尚高类龙井茶

香气物质在醇类、醛类、萜烯类、酮类、烷烃类、烯类、杂环类及酯类等化合物中表现出物质种类及相对含量的差异性（图1）。在嫩香类龙井茶样品主要香气组分中，吡咯类、呋喃类、醛类、酮类、烷烃类香气组分占比明显高于清鲜类样品，其中嫩香类样品香气中的醛类和酮类组分种类多于清鲜类样品。

表2 实验茶样感官品质评价及评分Table 2 Sensory evaluation and scoring of the tested tea samples

图1 不同香气类型龙井茶的香气组成Fig.1 Aroma components of Longjing tea with different aroma types

各香气组分相对含量热图（图2）显示，嫩香类龙井茶样品中1-乙基吡咯、1-乙基-2-甲酰基吡咯、壬酸、6，10-二甲基-5，9-十一双烯-2-酮、2，3-辛二酮、苯乙酮等化合物的相对含量普遍较高。清鲜类龙井茶样品主要香气组分中，醇类、萜烯醇、烯类、烯醇类、酯类香气组分的占比明显高于嫩香类样品，其中，清鲜类样品中酯类组分种类与嫩香类样品相比虽然较少，但该类组分总的相对含量占比较高。在尚高类龙井茶样品主要香气组分中，醇类、杂环类化合物种类多于其他2 类样品；酯类、酮类、杂环类香气组分占比明显高于其他2 类；醇类、醛类、烯类香气组分占比明显低于其他2 类；样品中反-4-叔丁基环己醇、甲基茉莉酮酸酯、（E）-β-金合欢烯的相对含量普遍较低，但部分杂环类化合物如2-乙酰基吡咯、1-乙基吡咯、苯乙腈以及醇类如辛醇、苯乙醇、反-橙花叔醇等化合物相对含量较高。

2.3 基于主成分分析的香气类型及相关化学组分分析

基于不同香气特征类型的龙井茶样品主要香气组分的主成分分析结果如图3所示。前3个主成分（积累方差为52.8%）的样品分布图（图3A）显示，嫩香类、清鲜类和尚高类3 种不同香气类型的龙井茶样品在PCA 得分图上的分布情况有着的明显差异，其中嫩香类和清鲜类样品的95%置信区间分布面近似平行。由于嫩香类和清鲜类样品的原料嫩度较高，加工形成的龙井茶在感官等方面表现一致，香气类型的差异主要由加工工艺的差异所导致[15-17]。尚高类样品与其他2 类样品的分布趋势差异较明显，表明随着新梢芽叶生长，鲜叶原料成熟度增加，原料香气物质基础发生变化，进而影响了龙井茶香气特征表现[18]。香气组分得分图（图3B）显示，苯乙烯、顺-3-己烯醇苯甲酸酯、δ-杜松烯、1，1，6-三甲基-1，2-二氢萘、苯乙酮、1，3-环己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛、香豆素、二氢猕猴桃内酯、3，7-甲基-1，3，6-辛三烯、甲基茉莉酮酸酯、苯乙腈、3-甲基-1，2-丙二醇、1-乙基吡咯等化合物与龙井茶香气类型表现明显相关。

进一步基于主要相关化合物开展主成分分析，结果如图4所示。前3个主成分积累方差为64.4%，基于前2 个主成分的样品分布图（图4A）表现的样品分布与图3A 结果表现一致，嫩香类和清鲜类龙井茶的香气组分分布情况类似；尚高类龙井茶的香气组分与另外2种类型的分布差异较大。香气类型及香气化学组分变量相关图（图4B）显示：嫩香类风格的呈现与苯乙烯、十六烷、3-甲氧基-1，2-丙二醇含量呈现明显的正相关性；与二氢猕猴桃内酯、2，3-二氢苯并呋喃、香豆素、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量呈负相关性。清鲜类风格的呈现与（E）-β-金合欢烯、反-4-叔丁基环己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈现较明显的正相关性；与苯乙腈、苯乙酮、1，1，6-三甲基-1，2-二氢萘含量呈负相关性。尚高类风格的呈现与苯乙腈、苯乙酮、1，3-环己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛含量呈正相关性；与（E）-β-金合欢烯、反-4-叔丁基环己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈负相关性。这些香气物质的香气特征表现详见表3。

图2 不同香气类型龙井茶样品香气物质组分含量热图Fig.2 Heat map of contents of aroma components in Longjing tea samples with different aroma types

3 讨论与结论

本研究显示：龙井茶的嫩香特征与苯乙烯、十六烷、3-甲氧基-1，2-丙二醇含量呈现明显的正相关性，与二氢猕猴桃内酯、2，3-二氢苯并呋喃、香豆素、4-乙烯基-2-甲氧基苯酚含量呈明显的负相关性；清鲜特征与（E）-β-金合欢烯、反-4-叔丁基环己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈显著的正相关性，与苯乙腈、苯乙酮、1，1，6-三甲基-1，2-二氢萘含量呈负相关性；尚高特征与苯乙腈、苯乙酮、1，3-环己二烯-2，2，6-三甲基苯甲醛含量呈正相关，与（E）-β-金合欢烯、反-4-叔丁基环己醇、甲基茉莉酮酸酯含量呈负相关。

从上述香气表现类型与主要香气物质的相关性可以看出，清鲜与尚高2 个特征的香气物质有着相反的对应关系。已有研究显示，苯乙腈、苯乙酮等苯衍生物含量与龙井茶的品质特征呈负相关，其在低浓度时表现出优秀的香气品质，但是当浓度较高时，其对应的样品表现出的香气属性反而较差[19]。尚高类和清鲜类茶样与苯乙腈、苯乙酮的相关性也与上述研究结果一致。（E）-β-金合欢烯、甲基茉莉酮酸酯已经被证明是龙井茶的主要香气物质，它们的香气均表现出花香、甜香等优质的香气特征[21]；反-4-叔丁基环己醇也表现出木香的优质香气属性，这与上述香气类型茶样与香气物质的相关性表现一致。

图3 基于PCA的龙井茶样品分布图（A）及化学组分得分图（B）Fig.3 Distribution of tea samples and score chart of chemical components in Longjing tea based on PCA

图4 主要香气物质PCA图（A）及化学组分与香气属性相关图（B）Fig.4 PCA chart of main aroma compounds and correlation chart between chemical components and aroma properties

表3 主要相关香气物质的特征Table 3 Performances of main related aroma compounds

已有研究表明，二氢猕猴桃内酯、香豆素是绿茶板栗香气的主要挥发性香气活性化合物[22]。2，3-二氢苯并呋喃是合成香豆素的中间产物，可以认为是香豆素的另外一种形态。香豆素虽然具有令人愉悦的甜香草香气，但是其在茶产品的总风味中的作用仍然不确定。4-乙烯基-2-甲氧基苯酚具有辛辣、烟味等香气特性。苯乙烯具有油脂类香气，3-甲氧基-1，2-丙二醇具有类似甜杏、坚果的香气，这都为龙井茶的嫩香风格提供了较好的香气物质基础。十六烷无特殊香气，目前尚没有关于高碳脂肪烃在茶叶香气中所起的作用的研究。

本研究使用主成分分析法（PCA）探寻了嫩香、清鲜、尚高类龙井茶香气特征的香气贡献物质，为龙井茶感官审评中的香气描述提供了理论依据。但本实验也存在一定的局限性，在对龙井茶香气物质的相对含量进行分析时，无法做到精确定量分析。因此，在后续的实验中可进一步对主要相关物质进行精确定量，以便更深入地研究相关化合物阈值等与龙井茶香气特征之间的关系。