花香型红碎茶加工过程中香气成分的动态变化

冯红钰，罗莲凤，刘汉焱，吴玲玲

（广西南亚热带农业科学研究所，广西崇左 532415）

红碎茶是世界茶叶贸易的主体，其品质香气高锐持久，滋味浓强鲜爽，由于其较强的抗氧化活性，对人体有益[1]，深受世界各地消费者的喜爱。金萱是我国台湾省茶叶改良杂交育成的乌龙茶品种[2]，其特性优良，抗性强，产量高，有独特的花果香和韵味，因品种适制性广，金萱可被制作成绿茶[3]、乌龙茶[4]及红茶[5]。2020 年，课题组采用LTP 机与三联CTC 机相配套红碎茶新生产线加工研制桂香红碎茶，并总结出桂香红碎茶的加工工艺及技术参数[6]。

除外形、汤色、滋味外，香气也是评估茶叶风味和品质的一个重要因子[7]，其实质是不同种类及比例的挥发性成分共同作用的结果[8-9]。这些挥发性成分在茶叶中的绝对含量很少，一般不到0.03%[7]。当前，随着酶学[10]、分子化学[11]及分子生物学[12]等相关学科的发展与分析检测技术的提升，香气成分及其影响因素的研究取得了较大的进展[13]。研究表明，茶叶中香气物质的生成受茶树品种、栽培管理、鲜叶采摘时间以及加工工艺等因素的影响[14]。茶鲜叶中香气物质种类较少，有80 余种，红茶则有400多种。在茶叶加工过程中，由于一系列化学反应的发生，其香气组成及含量往往也不同[15]，加工过程是茶叶香气物质形成的关键因子[16]。2015 年，赖幸菲等[4]采用GC-MS 法对不同季节金萱鲜叶加工而成的绿茶、红茶和乌龙茶的香气成分进行分析。结果表明，绿茶春茶和夏茶的香气组成以醇类物质的相对含量较高，秋茶是吡咯类及其衍生物的相对含量较高。2018 年，阳景阳等[17]以金萱品种的鲜叶为原料，制成红碎茶，利用顶空固相微萃取-气质联用（SPME-GC-MS）技术检测了红碎茶挥发性成分，结果表明，苯甲醇、苯甲醛、芳樟醇、香叶醇等为金萱红碎茶主要香气物质。目前，关于红碎茶加工过程中香气成分的动态变化研究鲜见报道。

本研究采用金萱一芽一叶鲜叶为原料，按照红碎茶揉捻机+转子揉切机的工艺，采用固相微萃取—气质联用技术分析鲜叶、萎凋、揉捻、揉切、发酵等主要加工工序中制得的茶样的香气成分，探究金萱红碎茶加工过程中香气成分的变化规律，以期为花香型红碎茶产品加工技术的提升及其香气品质调控提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

鲜叶原料均采自广西南亚热带农业科学研究所无公害茶叶种植基地，品种为金萱，原料为鲜叶一芽一叶，采摘时间为2021 年8 月9 日。

1.2 主要仪器与设备

6CWD-6 型茶叶萎凋槽（南宁市创宇茶叶机械有限公司）、20 型转子揉切机（海南南海机械厂）、6CTH 型烘干机（浙江上洋机械有限公司）、DW-86L388J 超低温冰箱（青岛海尔特种电器有限公司）、数显恒温水浴锅（常州朗越仪器制造有限公司）、舜宇恒平FA-1004 电子天平（上海舜宇恒平科学仪器有限公司）、BR4I 离心机（Thermo 公司）、100 μL PDMS 萃取纤维头（美国SUPELCO公司）、6890N-5975B 气相色谱-质谱联用仪（Agilent 公司）。

1.3 实验方法

1.3.1 样品制备

茶样加工工艺流程:参照陈亮等[18]的制作方法。鲜叶（金萱一芽一叶）→萎凋（萎凋槽内摊叶厚度2～3 cm，萎凋时间8～10 h，萎凋叶含水量70%～72%）→揉捻（30～50 min）→揉切（20 型转子揉切机）→发酵（处理：1 h、3 h、5 h）→解块→干燥（毛火为90～100℃，含水量18%～20%；足火为70～80℃，含水量4%～6%）。

取样：于鲜叶、萎凋、揉捻、揉切、发酵（1 h、2 h、3 h）等工序结束后取样，并将样品迅速用液氮固定、置于-80℃储存，待进一步分析。

1.3.2 挥发性成分的测定

前处理：称取2.0000 g 样品置于顶空瓶中，加3 mL 饱和NaCl 溶液密封，于80℃下平衡30 min，用固相微萃取针萃取30 min，待萃取结束后，萃取针在进样口解吸5 min。

气相条件：氦气（纯度＞99.99%）为载气，流速为1.0 mL/min，进样模式为无分流进样，进样口温度为240℃，解析时间为5.0 min。程序升温条件：起始温度45 ℃，保持4 min，以6℃/min 的速率升至130℃，再以10℃/min 的速率升至240 ℃，保持8 min。

质谱条件：扫描方式为Full Scan；离子源为EI源，离子源温度为230℃；四级杆温度为180℃，电离电压70 eV，气相色谱—质谱传输线温度为280℃。

挥发性成分分析：扫描图谱与NIST08.L 质谱库对照进行定性鉴定，采用峰面积归一法算出各挥发性风味成分的相对含量（单组份香气成分的峰面积占总峰面积）进行定量，试验结果用百分数（%）表示。

1.3.3 数据处理

采用Excel 2016 进行数据归类、分析。

2 结果与分析

2.1 加工过程中金萱红碎茶香气成分及含量变化

采用顶空固相微萃取/ 气相色谱-质谱联用法对各加工工序结束后的制品挥发性物质进行检测，根据总离子流图检索定性，采用峰面积归一化法计算各成分的相对百分含量。本试验共检测到156 种香气成分，主要包括42 种醇类、8 种醛类、16 种酮类、16 种酯类、10 种酸类、22 种碳氢类及22 种含氮类。其中，鲜叶、萎凋叶、揉切叶、发酵叶（1 h）、发酵叶（3 h）及发酵叶（5 h）分别检测出45、46、45、38、45、45、47 种香气成分。如图1 所示，整个加工过程中香气成分以醇类为主，揉捻叶样品中醇类物质所占比例最高，达到74.82%，鲜叶样品中醇类物质所占比例最低，为27.93%。醛类物质含量从鲜叶开始至整个加工过程中有逐渐上升的趋势。酮类物质从鲜叶到揉捻期间含量较低，揉切后含量开始上升，发酵1 h 达到最高，随着发酵时间增加，含量降低。酸类物质含量普遍偏低，揉捻叶样品中含量最高（5.44%）。鲜叶状态到萎凋期间，酯类含量升高，达到12.30%。碳氢类物质在鲜叶样品中含量最高，为21.94%；随后含量均呈波动性下降。含氮类物质在鲜叶样品中含量最高，为33.34%，其次为31.13%（发酵5 h）。

图1 红碎茶加工过程中香气种类及含量变化

2.2 金萱红碎茶加工过程中主要香气成分及相对含量变化分析

茶叶加工过程中，香气成分及含量有所差异。本研究通过GC-MS 技术分离鉴定到主要香气成分有67 种，鲜叶经一系列工艺加工后，香气成分及相对含量均发生了变化，详见表1。从鲜叶、萎凋、揉捻、揉切、发酵（1 h）、发酵（3 h）、发酵（5 h）等工序中检测出的主要挥发性化合物累计分别占总峰面积的90.47%、87.33%、97.43%、97.81%、94.12%、92.46%及93.01%。其中，正己醇、芳樟醇、苯乙醇、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇、水杨酸甲酯、咖啡因及二甲基硫在加工过程中均被检测出。如表2 所示，相对含量较高的香气成分主要有芳樟醇（3.79%～13.59%）、苯乙醇（3.30%～10.66%）、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇（0.82%～3.34%）、水杨酸甲酯（0.50%～6.57%）、咖啡因（2.22%～33.34%）等。不同加工工序过程中，香气成分及其相对含量大多呈不规则的变化趋势。

表1 红碎茶加工过程中主要香气成分种类及含量（%）

表2 红碎茶加工过程中醇类、共有香气成分及含量（%）

续表2

2.3 金萱红碎茶加工过程中醇类及其相对含量变化分析

鲜叶中，芳樟醇的相对含量为11.22%，萎凋叶中含量最高，随后含量有所下降，与杨娟等[20]研究不同，原因可能是工夫红茶和红碎茶的加工工艺不同，采用的茶树品种也不同所致。反式-芳樟醇氧化物从鲜叶到萎凋时含量有所上升，在揉捻及发酵过程中，所占比例太低，未被检测到；顺式-芳樟醇氧化物与二氢芳樟醇在鲜叶及萎凋时并未被检测到，从揉捻开始，顺式-芳樟醇氧化物含量开始上升，含量成呈波动性变化，二氢芳樟醇含量在揉捻至发酵1 h 期间比较稳定，随着发酵时间的延长，所占比例降低。在前期加工阶段，并未检测到香叶醇，芳樟醇的相对含量显著高于香叶醇，发酵3 h开始，香叶醇含量上升，可达到11.68%，随着发酵时间增长，含量降低，可见发酵对香叶醇的形成影响较大。苯乙醇具有玫瑰香，其香气阈值较高（1000 g/kg），是茶叶特征性香气成分[25]。苯乙醇含量在加工过程中呈上升趋势，在鲜叶中仅为3.30%，在发酵3 h 后升至10.66%，这与前人研究结果[20]不同，可能是加工工艺和茶树品种不同所致。在加工过程中，正己醇含量先升（从鲜叶到揉捻）后降（从揉捻到发酵）。2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇含量呈上升趋势（从鲜叶到揉捻），随后呈波动性变化。

2.4 金萱红碎茶加工过程中醛类、酮类、酸类、酯类及其相对含量变化分析

苯甲醛具有甜香、杏仁香，香气阈值较高（350 g/kg）[21]。从鲜叶到发酵3 h 阶段，苯甲醛含量逐渐升高。除了苯甲醛外，其他主要醛类在鲜叶及萎凋期间均未被检测到，揉捻至发酵期间，异戊醛含量变化不明显，苯乙醛含量逐渐升高，其他物质含量呈波动性变化。其中，2-己烯醛在发酵5 h后，才被检测到。红碎茶加工过程中，酮类物质含量普遍较低。6-甲基-5-庚烯-2-酮具有果香、清香、甜香，香气阈值为50 g/kg[21]，其含量先升（鲜叶-发酵3 h）后降（发酵3～5 h）。鲜叶到揉捻期间，2-戊酮、β-紫罗兰酮、大马酮及β-紫罗酮均未被检测到，β-紫罗兰酮与大马酮含量从揉切到发酵期间，含量变化不大。红碎茶加工过程中，酸类物质的种类较少，含量变化不规律。其中含量较高的成分为醋酸，其在揉捻叶中的含量为2.33%，香气阈值较高（1050 g/kg）[26]，具有强烈刺激性气味。酯类在加工过程中总体呈波动性变化。水杨酸甲酯在鲜叶中相对含量达1.21%，萎凋期间增至6.57%，发酵后稍有降低。同一种香气成分，在不同的加工工序中，含量不同。比如：DL-扁桃酸仅在鲜叶样品中检测到，而醋酸与己酸仅仅在揉捻叶中检测到。

2.5 金萱红碎茶加工过程中碳氢类、含氮类、其他类及其相对含量变化分析

烯烃属不饱和烃类物质，广泛存在于植物体内，具有一定的香气，对茶叶香型形成有较大影响[28]。加工过程中，鲜叶样品中苯乙烯的相对含量较高（16.06%），其他碳氢类物质呈现不规则变化。咖啡因在鲜叶样中相对含量最高，达33.34%，其次为31.13%（发酵5 h），在萎凋至发酵5 h 期间，咖啡因呈波动性变化，有可能是在加工期间，其他类香气物质逐渐被释放，导致其所占比例不同。二甲基硫在加工过程中均被检测到，含量呈波动性变化。

3 讨论

茶叶加工过程中，由于糖苷水解、类胡萝卜素、氨基酸或脂质降解等作用程度不同，使得释放的香气成分种类及含量存在差异[19]。萎凋时，茶叶细胞逐渐失水，鲜叶内糖苷酶的活性增强，大量香气前体物质被水解释放出来。揉捻、发酵过程中，部分化学成分在氧化和降解作用下也产生了香气物质[20]。整个加工过程中，香气成分以醇类为主，其中相对含量较高的醇类有芳樟醇类、苯乙醇及2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇。具有花香的芳樟醇是红茶中含量较高的香气成分之一，其香气阈值为6 g/kg[21]，对红茶香型的形成具有重要作用[22]。在加工过程中，四种芳樟醇类物质含量的变化较大，可能是由于它们之间的相互转化造成的。香叶醇具有玫瑰香和蔷薇香气，其阈值为40 g/kg[23]。香叶醇与芳樟醇是红茶的特征性香气成分，两者的占比会对香型的形成有一定的影响[24]。在前期加工阶段，并未检测到香叶醇，芳樟醇的相对含量显著高于香叶醇，发酵3 h 开始，香叶醇含量上升，可达到11.68%，随着发酵时间增长，含量降低，可见发酵对香叶醇的形成影响较大。由此推测金萱红碎茶的香型在加工过程中发生了转变，由原来的芳樟醇及其氧化物主导型逐渐转化为香叶醇和芳樟醇综合的中间型。醛类与红茶香型的形成密切相关，主要包括脂肪族醛、芳香族醛和萜烯醛[7]。醛类物质在鲜叶中含量较低，伴随着萎凋、揉切、发酵的进行，其相对含量升高，此变化趋势可能与醇类物质的转化有关[7]。水杨酸甲酯具有浓烈的冬青油香，香气阈值为60 g/kg，对茶叶的清香具有一定贡献[27]。同一种香气成分，在不同的加工工序中，含量不同。

4 结论

本研究采用固相微萃取-气质联用技术检测金萱红碎茶加工过程中香气成分，醇类（具有花香、清甜香气）是主要的香气种类，加工过程中，大多数香气成分均呈不规则的变化趋势。相对含量较高的香气成分有芳樟醇、苯乙醇、2，2，6-三甲基-6-乙烯基四氢-2H-呋喃-3-醇、水杨酸甲酯及咖啡因等。在接下来的工作中，我们将进一步深入探究花香型红碎茶香气成分与相关酶活性的相关性。