基于ATD-GC-MS的建阳马当山1号白茶香气成分分析

廖献盛，王淑燕，黄世建，陈潇敏，朱艳宇，叶乃兴*

(1.福建农林大学园艺学院，福建 福州 350002；2.建阳区上林茶业有限公司，福建 建阳 354200)

白茶是六大基本茶类之一，主产于福建的福鼎、政和、建阳、松溪等地。而建阳作为小白茶的发源地，拥有着栽培与加工白茶的悠久历史[1]。建阳白茶主要以小白茶和水仙白为主，其中建阳小白茶主要选用当地原生群体品种(俗称菜茶)为原料制作[2]，香气丰富饱满、毫香显露、鲜嫩纯正[3]。建阳小白茶在加工过程中只经过萎凋和干燥两道简单的工序，但因鲜叶采摘和茶树品种的不同，使得制成的小白茶品质有所差异[4]。目前，建阳当地仍然以茶籽繁殖的有性群体种为主，性状混杂、遗传差异明显、制优率低[5]。

在茶叶审评过程中，茶叶品质主要从色、香、味、形等4个方面进行评价，香气是茶叶品质评价的重要指标之一。对茶树品种进行香气生化成分的鉴定和分析，可以提高茶树新品种选育效率[6]。运用自动热脱附-气相色谱-质谱联用仪(ATD-GC-MS)技术，能够更加快速、准确、真实地检测出茶叶中的挥发性化合物，进而被广泛应用于天然活体植物挥发物的样品采集与成分检测[7]。

近年来，白茶消费市场火热[8]，河南[9-10]、浙江[11-13]、广西[14-15]、湖南[16-17]等省份为了迎合白茶市场需求，引进或利用当地品种来筛选出适制白茶的品种。建阳当地有性群体种丰富，但却鲜有对建阳当地优良单株品系选育研究的报道。在此基础上，为了进一步明确建阳马当山1号(建阳区上林茶业有限公司和福建农林大学从建阳区漳墩镇地方种单株选育而成的新品系)品系特性和生产潜力，本研究采用ATD-GC-MS 技术测定建阳马当山1号白茶和建阳贡眉(对照样)的香气成分，定性定量分析建阳马当山1号白茶香气品质形成的物质基础，为建阳区白茶品种资源的筛选与应用等提供试验依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

建阳马当山1号白茶、建阳贡眉(以建阳当地有性群体种为原料制作而成；对照样)，2020年春茶，鲜叶原料采摘标准一芽二三叶，由建阳区上林茶业有限公司提供。

1.2 主要仪器设备

自动热脱附-解吸仪(成都科林分析技术有限公司)、GCMS-TQ 8040(日本岛津公司)。

1.3 ATD-GC-MS香气测定方法

参照王淑燕等[18]的方法，采用ATD-GC-MS技术对供试茶样进行香气成分的萃取及定性定量分析。试验重复3次。

1.3.1 香气成分的萃取 称取3.0 g供试茶样(精确至0.001 g)至60 mL顶空瓶中，再加入癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)内标物，混合均匀后将顶空瓶密封，并在55℃的水浴锅中平衡20 min后，用聚四氟乙烯管连接大气采样仪和顶空瓶，按吸附管上标注的气流方向以200 mL·min-1的流速采样30 min。挥发性气体提取完成后，立即取下吸附管，用聚四氟乙烯盖密闭其两端，送至实验室进行GC-MS分析。

1.3.2 自动热吸附-解吸仪条件 阀温度200℃；传输温度200℃；一级解吸温度250℃；一级解吸时间5 min；冷阱加热时间3 min；二级解吸温度300℃；进样时间60 s；循环时间50 min。

1.3.3 GC-MS条件 色谱柱为Rtx-5MS毛细柱(30 m×0.25 mm，0.25 μm)；柱箱温度40 ℃，进样口温度240℃，柱流量1 mL·min-1，分流比5:1；初始温度40℃保持3 min，以5℃·min-1升至120℃，保持5 min，再以30℃·min-1升至240℃，保持8 min，载气为高纯度氦气，流速为3 mL·min-1，压力为49.5 kPa。电子轰击离子源；接口温度280℃；检测器电压0.8 kV；离子源温度230℃；质量扫描范围(m/z)：28～500。

1.3.4 定性与定量分析方法 GC-MS数据检测结果通过NIST 11.L 和Wiley 7谱库进行相似度检索，筛选质谱匹配度大于80%的成分，同时结合峰面积与样品质量的比值进行对比定性。各组分相对含量采用内标法进行定量，内标物为癸酸乙酯(100 mg·L-1，15 μL)，根据以下公式进行计算：

待测成分的浓度=(待测成分的峰面积×癸酸乙酯的浓度)/癸酸乙酯的峰面积

1.4 数据处理

测量数据用平均值±标准差表示，使用Microsoft Office 2016软件对样品香气成分含量进行统计。采用IBM SPSS Statistic 22.0软件(SPSS Statistics，IBM公司，美国)对样品香气含量进行显著性分析(P<0.05)和独立样本T检验。采用TBtools软件[19]进行聚类热图绘制。通过https://dycharts.com网站进行桑基图绘制。

2 结果与分析

2.1 建阳马当山1号白茶与建阳贡眉香气成分的GC-MS数据分析

利用GC-MS对建阳马当山1号白茶和建阳贡眉中的挥发性成分进行定性定量分析(图1)，在2个茶样中共鉴定出72种挥发性香气成分(表1)，其中60种香气成分具有显著性差异。建阳马当山1号白茶中检测出49种香气成分，包括醇类13种(46.16%)、醛类12种(31.24%)、酮类7种(11.07%)、碳氢化合物7种(5.94%)、酯类6种(3.94%)、酚类3种(0.60%)、杂氧化合物1种(1.03%)。建阳马当山1号白茶的49种香气总量为1639.37 mg·100 kg-1，其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、异佛尔酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇和苯甲醛占其香气总量的68.41%，为建阳马当山1号白茶的主要香气成分。

图1 建阳马当山1号和建阳贡眉茶叶挥发性成分的总离子流色谱图Fig.1 Total ion chromatogram of the volatile compounds in JM1 and JG white teas注：A为建阳马当山1号；B为建阳贡眉。

建阳贡眉中检测出50种香气成分，包括醇类11种(36.65%)、醛类11种(30.42%)、碳氢化合物14种(15.43%)、酮类6种(8.66%)、杂氧化合物1种(6.56%)、酯类4种(2.05%)、含硫化合物1种(0.16%)、酚类2种(0.08%)。建阳贡眉的50种香气总量为1131.12 mg·100 kg-1，小于建阳马当山1号白茶香气总量。其中2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-柠檬烯、3-羟基-2-丁酮和顺-2-戊烯醇为建阳贡眉的主要香气成分，占其香气总量的71.32%。

表1 建阳马当山1号与建阳贡眉白茶香气成分的ATD-GC-MS 分析

(接表1)

(接表1)

2.2 建阳马当山1号白茶与建阳贡眉共有香气成分分析

在建阳马当山1号白茶与建阳贡眉中共同鉴定得到的香气成分，称为共有香气成分。采用TBtools软件对本试验最终得到的27种共有香气成分进行列标准化处理并绘制聚类热图(图2)。这27种共有香气成分在建阳马当山1号白茶和建阳贡眉中的含量分别为84.89%和48.62%。如图2所示，共有香气成分含量差异明显，可分为A和B两个区域。在A区域的5种香气成分建阳贡眉显著高于建阳马当山1号白茶，而在B区域的22种香气成分建阳马当山1号白茶显著高于建阳贡眉。

图2 建阳马当山1号与建阳贡眉共有香气成分聚类热图Fig.2 Cluster heat map on common aromatic compounds in JM1 and JG white teas注：M1、M2、M3代表建阳马当山1号3次平行试验，CK1、CK2、CK3代表建阳贡眉3次平行试验

2.3 建阳马当山1号白茶与建阳贡眉特有香气成分分析

在建阳马当山1号白茶和建阳贡眉中单一存在的成分称为特有香气成分。基于2个样品的特有香气成分并结合相关文献[20-24]绘制气味特征桑基图(图3)。如图3-A所示，建阳马当山1号白茶中含有22种特有香气成分，占其香气总量的15.11%，包括1种陈香型、4种花香型、4种木香型、6种清嫩香型、1种果香型和2种甜香型，另有4种香气成分未鉴定出特征性气味。如图3-B所示，建阳贡眉中含有23种特有香气成分，占其香气总量的51.38%，包括1种陈香型、4种清嫩香型、4种果香性、2种木香型和1种花香型，另有11种香气成分未鉴定出特征性气味。

图3 建阳马当山1号与建阳贡眉特有香气气味特征桑基图Fig. 3 Sankey plots on unique aromatic characteristics of JM1 and JG white teas注：DNC表示未鉴定出特征性气味；A表示建阳马当山1号，B表示建阳贡眉

3 讨论与结论

本试验通过ATD-GC-MS分析表明，醇类、醛类化合物为建阳马当山1号白茶和建阳贡眉挥发性香气的主要物质，占香气总量的67.07%～77.40%，这与陈志达[20]对白茶风味品质物质形成基础的研究结果一致。醇类和醛类化合物在白茶香气中所占比例高，感官审评中体现为毫香和清醇的特点[25]，与白茶品质特征相符合。

建阳马当山1号白茶的主要香气成分有1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛、异佛尔酮、苯甲醇、2-乙基己醇、芳樟醇及其氧化物和苯甲醛，是福建白茶香气的最主要物质[26]。其中1-戊烯-3-醇、正己醛、正己醇、戊醛这类脂类降解产物具有清嫩香[21]，芳樟醇及其氧化物和苯甲醇则具有花果香[27]，这些香气成分是建阳马当山1号白茶清嫩香和花果香等特征性气味形成的物质基础。建阳贡眉的主要香气成分有2-庚醇、2-甲基丁醛、1-戊烯-3-醇、戊醛、2-正戊基呋喃、(+)-柠檬烯、3-羟基-2-丁酮和顺-2-戊烯醇，这与刘芷君等[28]通过GC-MS分析认为香叶醇、己醛、水杨酸甲酯、苯甲醛和苯乙醇是建阳贡眉香气的主要成分的研究不同，故推测可能是由于试验方法、检测设备和茶样等的差异所导致的。

本研究结果表明，建阳马当山1号白茶的香气总量显著高于建阳贡眉。同时在特有香气方面，建阳马当山1号白茶的气味特征也较为明显，这些特有香气成分在一定程度上改善建阳马当山1号白茶的香气品质，使其形成独特的品系香。但茶叶香气的整体感受是复杂而综合的，不仅受到香气物质本身的影响，也受到嗅觉阈值的影响，任何茶叶的香气都是不同香气物质以不同浓度组合的综合表现，许多相对含量较高的香气成分并不一定对其香气品质形成具有实质性的贡献，因此在后续的研究中可以借助更加先进的检测设备与技术加以探讨。