信阳毛尖茶品质成分分析

崔继来，周 洁 ，周倩倩，范静怡，刘国峰

(信阳师范学院 a. 生命科学学院; b. 河南省茶树生物学重点实验室， 河南 信阳 464000)

0 引言

信阳毛尖茶是中国十大名优绿茶之一，主产于河南省信阳市，以“细圆紧直多白毫、香高味浓汤色绿”的品质特征备受消费者喜爱。信阳毛尖茶优异的品质源于其非挥发性品质成分和挥发性品质成分，其中非挥发性品质成分主要和滋味有关，而挥发性品质成分主要影响香气。信阳毛尖茶滋味特征是味浓，和其他绿茶相同，茶多酚、儿茶素、咖啡因是构成其滋味的主要成分。研究发现，茶树品种[1]、加工方式[2]、采摘时期[3]等对信阳毛尖茶的滋味成分都有影响。但是这些因素对滋味成分的影响机制仍然需要进一步深入研究。

信阳毛尖茶的香气以嫩香、熟板栗香著称，其主要香气成分为反-香叶醇、反-橙花叔醇、反-植醇、芳樟醇、壬醛、δ-杜松烯等[4-5]。在信阳毛尖茶香气成分研究中，香气成分的处理方法对结果非常重要，常用的茶叶香气前处理方法有同时蒸馏萃取、溶剂萃取等方法，但是这些方法可能存在由于加热导致结果失真或引入色素干扰色谱等问题。固相微萃取(solid-phase microextraction, SPME)作为一种不用试剂的前处理方法，具有敏感、快速、样品量少等优点，是目前香气分析中最有效的前处理手段之一。但目前采用该方法分析信阳毛尖茶香气的研究较少。

为了研究信阳毛尖品质形成，本文在感官审评的基础上采用高效液相色谱和分光光度计法分析了茶叶中主要非挥发性成分，并通过顶空-固相微萃取(headspace solid-phase microextraction, HS-SPME)和气质联用(gas chromatography-mass spectrometry, GC-MS)结合相对气味活度值(relative odor activity value, ROAV)分析茶叶中的香气成分，以建立内含成分与品质形成之间的关系，加深对信阳毛尖品质形成的认识。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

5个不同信阳毛尖茶样随机购于信阳本地茶叶市场，生产时间为2019年春季，茶树品种均为信阳群体种，加工工艺按照传统信阳毛尖加工工艺制作。

甲醇、乙腈(色谱纯)，美国TEDIA试剂公司；冰乙酸(色谱纯)，天津市大茂化学试剂厂；没食子酸(gallate，GA，99%)、儿茶素(catechin，C，95%)、表儿茶素(epicatechin，EC，99%)、表儿茶素没食子酸酯(epicatechin gallic acid ester，ECG，99%)、表没食子儿茶素没食子酸酯(epigallocatechin gallate，EGCG，98%)、茶氨酸(99%)，上海麦克林生化科技有限公司；表没食子儿茶素(epigallocatechin，EGC，99%)，北京北纳创联生物技术研究所；咖啡因标准品，自制，纯度>99%，经过色谱、质谱和核磁共振确认；无水葡萄糖(优先级)，天津科密欧化学试剂有限公司。其他试剂均为分析纯。审评用水为桶装饮用矿泉水。

1.2 仪器与设备

VIS-7220型可见分光光度计，北京瑞利分析仪器有限公司；安捷伦1260型高效液相色谱仪，美国安捷伦科技公司；Agilent 7890-7000D安捷伦气质联用仪(配EI源和Masshunter 10数据处理系统)，美国安捷伦科技公司；60 mL顶空瓶，天津市东科仪器设备有限公司；手动固相微萃取手柄，美国Supelco公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取头，美国Supelco公司。

1.3 实验方法

1.3.1 感官审评

按照《茶叶感官审评方法:GB/T 23776—2018》对茶样进行感官审评[6]。首先于白底托盘中评定茶叶的形状、整碎、净度和色泽，然后准确称量样品3.0 g，将茶叶置于150 mL审评杯中，倒入沸水，盖上杯盖冲泡5 min后倒出茶汤，进行香气和滋味评审。将5个茶样随机编号，5位审评人员独立审评并打分(总分=外形×25%+汤色×10%+香气×25%+滋味×30%+叶底×10%)，所有审评人员共同商讨确认描述性感官评语。

1.3.2 内含成分检测

水浸出物检测参考《 茶水浸出物测定:GB/T 8305—2013》[7]；游离氨基酸检测采用茚三酮比色法[8]；茶多酚、儿茶素、咖啡因含量测定参照《GB/T 8313—2018 茶叶中茶多酚和儿茶素类含量的检测方法》[9]；可溶性糖总量测定采用蒽酮法[10]。

1.3.3 香气成分的测定

准确称取1.0 g磨碎茶样放于60 mL萃取瓶中，倒入30 mL沸水，立即盖上瓶盖置于80 ℃水浴锅中。平衡 5 min后插入萃取头，吸附60 min，然后进行GC-MS分析。条件如下：采用DB-5MS石英毛细管柱(30 m×0.25 mm, 0.25 μm)，载气为氦气(纯度≥99.999%)，流速1.0 mL/min，进样口温度为250 ℃，色谱柱的升温程序：起始柱温60 ℃，保持2 min，然后以3 ℃/min升到150 ℃并且保持2 min，最后以7 ℃/min上升到280 ℃，保持2 min；不分流进样。采用EI离子源,离子源的温度为230 ℃，传输线温度为280 ℃，电子能量为70 eV，溶剂的延迟时间为2 min，质量扫描范围(m/z)为35～500。

1.4 相对气味活度值计算

为了鉴定信阳毛尖茶香气起主要作用的香气成分，采用相对气味活度值(relative odor activity value, ROAV)评价挥发性化合物对茶叶香气贡献[11-12]，将最大气味活度值ROAVmax定义为100，其他组分的ROAV按照公式(1)进行计算：

(1)

其中:Wi代表挥发性化合物i的相对含量,%;Ti代表化合物i的在水中的香气阈值,μg/L;Wmax代表香气贡献最大组分的相对含量,%;Tmax分别代表香气贡献最大组分的阈值，μg/L。

计算得到挥发性组分的ROAV≤100，ROAV值越大的组分对样品总体香气贡献也越大。一般认为ROAV≥1的组分为样品的关键风味化合物，0.1≤ROAV<1的组分对样品总体风味具有重要修饰作用[13]。

1.5 数据分析

每个茶样重复检测3次，结果采用平均数±标准差的形式表示，数据采用SPSS软件进行线性分析和相关性分析。气质数据利用MassHunter未知物分析软件(Unknown Analysis B.10.00，美国Agilent公司)进行解卷积，然后与数据库(NIST17)比对，保留质谱匹配得分在75以上检索结果。同时根据正构烷烃C7-C40在相同GC-MS条件下的线性公式计算各香气化合物的保留指数，并与文献中的数值比对，以保留指数相差15以内为标准再次筛选上述检索结果。删除柱流失等非茶叶香气物质后，采用面积归一法计算各香气相对含量，计算公式如下：

其中：wi为组分i相对含量，Ai为组分i峰面积。

2 结果与分析

2.1 信阳毛尖茶感官评价

按照 GB/T 23776—2018 审评方法对5个信阳毛尖茶样进行感官审评(见表1)。1号茶样原料嫩度高，芽头多，白毫披露，带有浓郁的熟板栗香，香高持久，汤色透亮，滋味醇和。2号茶样原料稍次，但具有独特的豆香，滋味醇和回甘。4号茶样滋味略显苦涩。感官审评结果符合对信阳毛尖茶 “细圆紧直多白毫，香高味浓汤色绿” 的认识。

2.2 信阳毛尖茶滋味成分分析

茶多酚、咖啡因、游离氨基酸等物质与茶汤滋味品质密切相关，是茶叶风味化学成分的主体。5个信阳毛尖茶样的茶多酚、咖啡因、儿茶素、可溶性糖含量如表2所示，水浸出物、可溶性糖等没有明显差异，1号信阳毛尖的游离氨基酸含量显著高于其他茶样。

表1 信阳毛尖茶感官审评结果Tab. 1 Sensory evaluation results of Xinyang Maojian tea

表2 信阳毛尖茶主要化学成分含量Tab. 2 Results of main chemical components in Xinyang Maojian tea

信阳毛尖茶水浸出物含量为47.9%～50.5%，远高于名优绿茶水浸出物含量大于38%的标准，说明信阳毛尖茶内含物质丰富。游离氨基酸是茶汤鲜爽味的主要物质基础，对茶汤具有重要作用[14]。信阳毛尖茶游离氨基酸含量为53.2～61.1 mg/g(表3)，在绿茶中处于较高水平。信阳毛尖茶采摘幼嫩茶树鲜叶，以单芽和一芽一叶为主，其中1号茶样游离氨基酸总量高达61.07 mg/g，高含量的氨基酸是信阳毛尖茶滋味鲜爽的物质基础。

儿茶素占茶多酚的75%～80%，是重要的绿茶风味物质,具有健康功效[15-17]。但是过高含量的茶多酚会使绿茶茶汤收敛性增强，茶汤苦涩。信阳毛尖茶的多酚含量206.69～227.47 mg/g，儿茶素含量为166.53～180.1 mg/g，1号茶样具有最低含量的儿茶素和茶多酚，4号茶样具有最高含量的儿茶素和茶多酚(表2，表3)。儿茶素是茶汤苦涩味的主要来源物质，其中酯型儿茶素在茶汤中苦涩味较强，简单儿茶素爽口，涩味弱[18]，信阳毛尖茶儿茶素含量高，但是非酯型儿茶素比例也高，所以茶汤滋味鲜浓，爽口。

绿茶茶汤滋味是多种成分共同作用的结果，为进一步研究各成分对茶汤滋味贡献度，采用SPSS软件，对信阳毛尖茶滋味品质与儿茶素组分含量进行偏相关分析，并进行双尾显著性检验，相关性分析结果见表4。结果表明，游离氨基酸和茶汤滋味评分成正相关，水浸出物、酚氨比、可溶性多糖、酯型儿茶素和儿茶素总量与茶汤滋味评分成负相关，其中酯型儿茶素含量和茶汤品质成显著负相关(P<0.05)。信阳毛尖茶具有较高的游离氨基酸，酚氨比较低，赋予茶汤滋味鲜浓爽口的特征。

表3 信阳毛尖茶儿茶素含量Tab. 3 Catechin contents in Xinyang Maojian tea mg/g

表4 信阳毛尖茶滋味品质与内含成分相关性分析Tab. 4 Correlation analysis between taste quality and main flavor compounds of Xinyang Maojian tea

2.3 信阳毛尖茶挥发性化合物组分分析

为了分析信阳毛尖茶的挥发性成分，采用顶空SPME吸附并采用GC-MS进行分离，得到信阳毛尖茶挥发性组分总离子流色谱图，如图1所示。通过图1可以看出，现有试验条件能实现信阳毛尖茶主要挥发性成分的分离，为后续物质结构鉴定提供良好基础。利用GC-MS配套软件对结果进行分析，首先采用解卷积区分共流出的挥发性成分，然后将解卷积后的“纯净”质谱图与NIST数据库进行比对，保留匹配因子在75以上的组分，同时计算各组分保留指数，并和数据库中保留指数进行比对，剔除保留指数>10的组分，5个信阳毛尖茶样中共得到85个挥发性组分，如表5所示。各信阳毛尖茶样的挥发性组分数量相差不大，分别具有82、83、79、85、81种挥发性组分。

图1 信阳毛尖茶挥发性成分总离子流色谱图Fig. 1 Representative total ion chromatogram of volatile components in Xinyang Maojian tea

表5 信阳毛尖挥发性香气组分及其相对含量Tab. 5 Volatile aroma components and relative content in Xinyang maojian

续表5

按照挥发性成分化学性质不同，将信阳毛尖茶中85种挥发性组分分为8个不同种类(图2)，分别为醇类(9种)、烷烃(7种)、烯烃(13种)、醛类(8种)、酮类(12种)、杂环类(2种)、脂类(14种)和芳香族(20种)，其中芳香族是含量最高的种类(20.66%)，其次为醇类(20.19%)、醛类(15.51%)、酮类(14.2%)、杂环类(3.13%)，含量最低为烷烃(2.81%)。虽然5个供试茶样香气成分和含量总体相近，但是具体含量有所差别。1号茶样含量前10的挥发性组分依次是壬醛、萘、芳樟醇、β-紫罗兰酮、香叶醇、Z-己酸-3-己烯酯、δ-杜松烯、2-正戊基呋喃、苯甲醛、葵醛，占总香气组分相对含量为49.39%。2号茶样中挥发性组分含量排前10的依次是Z-己酸-3-己烯酯、顺-茉莉酮、芳樟醇、橙花叔醇、壬醛、香叶醇、萘、β-紫罗兰酮、顺-3-己烯基丁酯、δ-杜松烯，占挥发性成分的57.12%。3号茶样中相对含量排前10的挥发性组分依次是芳樟醇、萘、壬醛、β-紫罗兰酮、Z-己酸-3-己烯酯、香叶醇、1,2,3,5-四甲基苯、1,2,3,4-四甲基苯、1,2,4,5-四甲基苯、δ-杜松烯，这些占总挥发性成分的54.09%。4号茶样中相对含量排前10的组分依次是芳樟醇、壬醛、萘、β-紫罗兰酮、香叶醇、橙花叔醇、顺-茉莉酮、Z-己酸-3-己烯酯、δ-杜松烯、2-正戊基呋喃，占总挥发性成分的53.69%。5号茶样中相对含量排前10的组分依次是Z-己酸-3-己烯酯、壬醛、芳樟醇、β-紫罗兰酮、香叶醇、橙花叔醇、顺-茉莉酮、萘、2-甲基丁酸叶醇酯、水杨酸甲酯，占总挥发性成分的58.59%。

图2 信阳毛尖茶中挥发性组分的分类、数量和 平均相对含量Fig. 2 Catalogs, numbers and average relative contents of volatiles in Xinyang maojian green tea

统计上述各茶样的主要挥发性成分发现，壬醛、萘、芳樟醇、β-紫罗兰酮、Z-己酸-3-己烯酯、δ-杜松烯、顺-茉莉酮和橙花叔醇是信阳毛尖茶中共有的含量丰富的挥发性组分。壬醛是茶叶中常见的挥发性成分，在西湖龙井、黄山毛峰、信阳毛尖、安吉白茶等含量较高[19]，同时壬醛也是红茶[20]和黑茶[21]的主要挥发性成分之一。萘和δ-杜松烯属于稠环芳烃衍生物，广泛存在于各类茶中，萘被认为是青砖茶香气关键成分之一[22]，δ-杜松烯被认为是“乌牛早”所制绿茶的主要香气成分[23]。芳樟醇和橙花叔醇属于萜烯醇，广泛存在于各类茶中[24]，芳樟醇是红茶[25]和乌龙茶[26]香气的主要成分，橙花叔醇是大红袍特征性香气成分之一[27]。β-紫罗兰酮是黑茶[28]和绿茶[29]的主要香气成分之一，顺-茉莉酮被认为是洞庭碧螺春茶[30]和文山包种茶[31]的特征性香气成分之一。Z-己酸-3-己烯酯主要存在于绿茶[5]和乌龙茶[32]中，并被认为是区分铁观音陈茶和新茶的标志性化合物之一[33]。

2.4 信阳毛尖茶关键香气成分分析

信阳毛尖茶挥发性成分复杂，为进一步探明挥发性成分中对香气起作用的成分，采用相对气味活度值(ROAV)进一步筛选挥发性成分中的香气关键成分。选取所有样品中平均相对含量>0.5%的组分，根据文献中的香气阈值，计算出各组分的相对气味活度值。如表6所示，芳樟醇的平均相对含量为8.18%，阈值为0.22 μg/L，分析发现其对总体香气贡献最大，因此定义芳樟醇的ROAV为100，计算其他组分的相对气味活度值。

表6 信阳毛尖茶主要挥发性成分的 相对气味活度值Tab. 6 ROAV of main volatile compounds in Xinyang Maojian tea

如表6所示，ROAV>1的组分依次为芳樟醇、萘、δ-杜松烯、香叶醇、β-紫罗兰酮、茉莉酮、苯甲醛、β-环柠檬醛和2-正戊基呋喃，表明这些物质对信阳毛尖茶的香气形成具有重要贡献，是关键香气化合物。这些香气成分中，芳樟醇、香叶醇、壬醛、紫罗兰酮、顺-茉莉酮、β-环柠檬醛和2-正戊基呋喃都具有花果香，这些成分含量高且阈值低，是信阳毛尖茶中花果香的主要来源物质。萘和δ-杜松烯分别具有焦油味和木香，苯甲醛具有杏仁气味，这些物质共同构成了信阳毛尖茶的香气主体。

研究认为，ROAV值介于0.1和1之间的香气成分对总体香气具有修饰作用，本研究发现信阳毛尖茶中ROAV介于0.1和1之间的成分依次为对伞花烃、癸醛、1-甲基萘、苯乙醛、丁酸叶醇酯和水杨酸甲酯。其中葵醛、丁酸叶醇酯和水杨酸甲酯具有青气，苯乙醛具有花果香，1-甲基萘具有刺激气味，对伞花烃具有新鲜的柑橘气息和木香[34]，这些物质对信阳毛尖茶的香气具有修饰作用，增加了香气的层次感。其余的组分的ROAV<0. 1，是潜在香气化合物。值得注意的是，虽然(Z)-己酸-3-己烯酯含量较高(6.83%)，但是因为其阈值高(781 μg/L)，ROAV值只有0.02，对信阳毛尖茶总体香气贡献不大。橙花叔醇虽然具有花果香且含量高(3.8%)，但是阈值高(250 μg/L)，对总体香气贡献也不大。

3 结论

信阳毛尖茶水浸出物含量高，游离氨基酸含量较高，酚氨比低，是信阳毛尖茶滋味鲜爽回甘的物质基础；同时信阳毛尖茶香气成分丰富，芳樟醇、萘、δ-杜松烯、香叶醇、β-紫罗兰酮、茉莉酮、苯甲醛、β-环柠檬醛和2-正戊基呋喃是主要呈香物质。这些结果加深了对信阳毛尖茶品质形成的认识，对信阳毛尖茶的品质提升具有参考意义。