金桂绿茶与金桂花的挥发性成分和香气特征比较

郭 丽，胡晓俊，胡文娇，张 悦，朱 荫，戴伟东，胡善树, ，林 智,

（1.中国农业科学院茶叶研究所，浙江 杭州 310008；2.三门绿毫茶叶专业合作社，浙江 三门 317103）

桂花的香气质量受桂花品种、花期、生长环境等多种因素的影响明显。研究表明不同品种桂花的香气成分构成存在较大差异[2−4]，主要表现在呈香组分的构成及配比上。β-紫罗酮、顺式-呋喃型芳樟醇氧化物、反式-呋喃型芳樟醇氧化物及芳樟醇为桂花共有组分，（E）-2-己烯醛、（Z）-3-己烯醇、己醛等仅在个别品种中的含量较高[5]。即便是同一品种，桂花所处花期不同，释放香气成分的能力也大不相同[6]。桂花香气化合物的释放与积累，与遗传因素有关[7]，也受生长环境的影响[3]。这些因素影响桂花开花吐香，进而影响其在茶叶上的附香效果，产生不同层次的桂花香。研究发现，1-辛烯-3-醇、正戊酸叶醇酯、丁酸苯乙酯等易吸附在红茶，使红茶附上桂花香[8]，但绿茶与红茶吸附香气成分的能力有一定的差异[9]，其吸附的香气化合物尚不明确。

目前，市场上桂花窨制而成的花茶产品以桂花绿茶、桂花红茶、桂花乌龙等较为常见[10]，香气质量颇佳。然而，并非所有桂花都能窨制出高品质的花茶，制茶师往往选择金桂花作为花源，其中缘由至今尚未明晰。同时，桂花茶的相关研究取得一定的进展，可桂花茶与所用桂花的挥发性成分差异化合物仍未查明。因此，本研究选择种植较广泛的金桂和丹桂树种作为研究对象，比较金桂与丹桂鲜花的挥发性组分差异，查明金桂花在呈香组分上的独特性；再用其窨制绿茶，分析金桂绿茶和金桂花的香气化学特征及二者的差异化合物，探明窨制工艺对桂花茶香气特征的促成作用，旨在为花茶加工工艺的优化及新产品的研发提供技术参考。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

桂花 于2020年9月30日采摘盛花期的金桂花和丹桂花并剔除杂物（浙江三门）；原料绿茶（2020年4月） 由一芽一二叶标准鲜叶按绿茶工艺制成（浙江三门）；癸酸乙酯（色谱纯）、无水硫酸钠（分析纯） 上海源叶生物科技有限公司；二氯甲烷、乙醇（色谱纯） 上海麦克林生化科技有限公司。

5810R离心机 Thermo公司；FD5-10冷冻干燥机 GOLD-SIM公司；MTH-100恒温混匀仪、NDK200-2N氮吹仪 杭州米欧仪器有限公司；8890A气相色谱仪、5977a质谱仪 Agilent公司；6CHX提香机 福建佳友茶叶机械智能科技股份有限公司。

1.2 实验方法

1.2.1 桂花干制 新鲜的金桂花和丹桂花朵采用真空冷冻干燥方式固样，干燥至恒重后分别记作金桂花和丹桂花。

1.2.2 金桂绿茶的加工 金桂绿茶的加工工艺流程如图1所示。原料绿茶复焙后，冷却至室温，再与鲜金桂花拌和窨制（单窨法）。窨制4 h后进行通花5 min，续窨4 h。将桂花与茶叶分离后，再将窨制好的茶样真空冻干，即得金桂绿茶。

图1 金桂绿茶的工艺流程Fig.1 Process flow of Jingui green tea

1.2.3 香气品质评价 桂花采用GH/T 1117—2015（桂花茶）方法进行感官品质分析，绿茶和金桂绿茶由5名高级评茶员采用GB/T 23776—2018方法（茶叶感官审评法）进行感官品质分析，香气因子总分均为100分。

1.2.4 挥发性成分测定 挥发性成分的制备：参照文献[11]的方法并进行改良。将0.3 g磨碎茶样放于具塞玻璃离心管，加入8 mL二氯甲烷和10 μL的4.25 μg/mL癸酸乙酯（内标）、混匀，避光振荡提取14 h（转速为300 r/min）。再加入0.8 g无水硫酸钠，涡旋混匀；在1200×g下离心15 min，取上清液到另一个离心管，氮气吹干浓缩至800 μL，经0.22 μm针式过滤膜后进气相色谱-质谱联用仪分析。每个样品设3次重复。

除了政治经济现代化方面进行理论创新之外，我们在社会现代化、文化现代化、生态现代化、国际现代化方面也进行了理论创新，先后提出了构建社会主义和谐社会、建设社会主义先进文化、建设社会主义核心价值观、推进生态文明建设美丽中国、建设“一带一路”和构建人类命运共同体等。

气相色谱-质谱的分析条件：色谱柱为DB-5（30 m×0.25 mm×0.25 μm），不分流进样，进样量为1 μL，进样口温度280 ℃，载气N2（纯度>99.999%）的流速为1 mL/min。柱温箱升温程序：初始温度50 ℃，保持5 min；以3 ℃/min速率升至210 ℃并保持3 min；最后以15 ℃/min速率升至330 ℃，保持5 min。溶剂延迟5 min，离子源温度260 ℃，扫描范围为40～500 m/z。

1.2.5 茶样中挥发性成分的OAV分析 OAV是指挥发性成分在茶样中含量与其阈值的比。OAV=茶样中挥发性化合物的浓度（Ci）/挥发性化合物在乙醇溶液中的嗅觉阈值（Oi），其中，Ci和Oi的单位为μg/g。

1.3 数据处理

茶样挥发性成分的定性分析依据NIST14数据库和相关文献，定量分析采用内标法即以内标癸酸乙酯的添加量来计算茶样中挥发性成分的含量。每个样品数据表示为均值±偏差，运用IBM SPSS 20.0进行T-test测验，比较两种桂花挥发性成分的差异。

2 结果与分析

2.1 金桂花与丹桂花的香气质量及挥发性成分比较

两种供试桂花的香气评分均在90分以上，说明二者的香气质量较佳（表1），但他们的香气特征存在明显差异。金桂花的香气偏清香、持久性较佳，丹桂花的香气偏甜、花香显，因而二者得分相近。

表1 金桂花和丹桂花的香气感官品质Table 1 Aroma sensory quality of Jingui and Dangui flowers

金桂花与丹桂花的挥发性组分构成及含量差异较为明显（表2和表3），醇类化合物含量最高，其次是酸类化合物，较低的是醛类和烃类化合物。金桂花中检出40个挥发性成分，比丹桂花多了11个。金桂花中醇类化合物种类较丹桂花多9个，占比也较大，达到59.8%；酮类化合物有5个，比含氮类化合物多4个，但酮类、含氮类化合物占比与丹桂花相同；酯类化合物的种类及占比胜于丹桂花，且占比（7.5%）超出酮类化合物（占比为6.9%）；烃类化合物仅2个，占比最小，仅为0.8%。T-test分析表明，醇类、酮类、酯类、醛类、烃类和含氮类化合物在两种桂花中的含量差异达到显著水平（P<0.05）。金桂花中醇类、酮类、酯类和含氮类化合物的含量分别比丹桂花高了34.2%、22.2%、109.0%和22.9%，酸类、醛类、烃类化合物的含量均较丹桂花低，但金桂花的挥发性组分总量较丹桂花高了22.7%。

表2 金桂花与丹桂花的挥发性成分Table 2 Volatile components of Jingui and Dangui flowers

表3 桂花中挥发性组分的构成及占比Table 3 The volatile composition and proportion of Guihua

目前，桂花各种群的鲜花均已在茶叶窨制上应用[8,12]，生产上选择较多的是金桂花，这与桂花的香气化学基础有关[13−15]。金桂花的挥发性成分总量较丹桂花高，与丹桂花共有25个挥发性成分；这些共有挥发性成分在金桂花和丹桂花中的占比分别达89.3%和93.0%，且亚油酸、壬醛、（Z）-呋喃型芳樟醇氧化物2、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物1、十六烷酸甲酯、γ-癸内酯、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物2、亚麻酸、β-紫罗酮、N-甲基吡咯烷酮、十六烷酸、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物2、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物1等共有成分在金桂花中的含量高于10 μg/g，而在丹桂花中（Z）-呋喃型芳樟醇氧化物2、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物1、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物2和亚麻酸等含量低于10 μg/g。由此可见，金桂花在香气品质、挥发性成分种类及含量上优于丹桂花，具有较强的释香能力[16]，在窨制过程中更易使茶叶吸附花香，用来窨制茶叶更具优势。

续表 2

2.2 金桂绿茶的香气特征成分

2.2.1 金桂绿茶的香气组分构成及含量 金桂花的花香与原料绿茶的茶香融合效果较好，金桂绿茶的香气感官评分在90分以上。分析金桂绿茶、金桂花、原料绿茶的挥发性成分，共检测到58个化合物，包括26个醇类、4个酸类、6个酮类、12个酯类、2个醛类、5个烃类、2个含氮类和1个酚类化物（表4）。金桂绿茶与原料绿茶的挥发性组分构成相同（图2a），比金桂花多了酚类化合物；酯类、烃类、含氮类化合物种类较金桂花、原料绿茶多；金桂绿茶的挥发性成分总量比金桂花低60.4%，较原料绿茶高74.6%。

图2 不同茶样中挥发性成分分布Fig.2 The volatile distribution of different tea samples

表4 不同茶样的挥发性成分含量Table 4 Volatile compounds of different tea samples

金桂绿茶挥发性成分中植醇含量最高，其次是β-紫罗酮和十六烷酸。这三种化合物分别由叶绿素、类胡萝卜素、脂肪酸衍生而成[16]，均是脂类代谢产物，在金桂绿茶中的含量明显高于原料绿茶，说明花茶工艺促进了脂类化合物的降解，但不同化合物对加工工艺的响应程度有差异[17]。十六烷酸，又名软脂酸、棕榈酸，在原料绿茶中含量远低于金桂花及金桂绿茶，因而推测，金桂绿茶的十六烷酸主要是通过窨制工艺从金桂花中获得的，但在茉莉花茶窨制过程样中未检到十六烷酸[18−19]，可能与挥发性提取方法有关。

由表4可知，金桂绿茶所含植醇、β-紫罗酮、十六烷酸、丁羟基甲苯、亚麻酸、乙酸植醇酯、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物2、十六烷酸甲酯等化合物的含量较高，而在原料绿茶中含量较高的挥发性成分却是植醇、N-甲基吡咯烷酮和十六烷酸甲酯，说明窨制工艺明显改变了原料绿茶挥发性成分的组成特征[20−22]，为其引入了金桂花挥发性成分，有助于金桂绿茶花香特征的形成。为更好地解析金桂绿茶的香气化学基础，将其挥发性成分划分为四个类型：类型Ⅰ：金桂绿茶及金桂花和原料绿茶中三者均有的成分；类型Ⅱ：金桂绿茶与金桂花两者的共有成分；类型Ⅲ：金桂绿茶与原料绿茶两者共有成分；类型Ⅳ：金桂绿茶中存在而金桂花和原料绿茶中均没有的成分，即窨制工艺产生的新成分。

续表 4

2.2.2 金桂绿茶、金桂花与原料绿茶共有的挥发性成分 金桂绿茶、金桂花及原料绿茶共有的挥发性成分有16种（表4和图2b），分别是N-甲基吡咯烷酮、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物1、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物2、壬醛、（Z）-呋喃型芳樟醇氧化物1、（Z）-呋喃型芳樟醇氧化物2、香叶醇、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物2、β-紫罗酮、3-羟基-5,6-环氧-β-紫罗兰醇、1-羟基-4-酮-2-紫罗兰酮、十六烷酸甲酯、十六烷酸、亚麻酸甲酯、亚油酸和亚麻酸。这16种化合物在金桂绿茶中的含量达104.71 μg/g，较金桂花（264.42 μg/g）低了60.4%，比原料绿茶（59.97 μg/g）高了74.6%，说明金桂花通过吸附-解吸附作用将部分挥发性成分传于原料绿茶，有助于原料绿茶着上花香；N-甲基吡咯烷酮、（E）-呋喃型芳樟醇氧化物2、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物2、β-紫罗酮、十六烷酸、亚麻酸等的含量较高。但是，N-甲基吡咯烷酮、壬醛、3-羟基-5,6-环氧-β-紫罗兰醇和十六烷酸甲酯在金桂绿茶中的含量低于原料绿茶，且N-甲基吡咯烷酮的下降幅度较大。由此可见，金桂绿茶、金桂花及原料绿茶共有挥发性成分的含量存在明显差异。

2.2.3 金桂绿茶与金桂花共有的挥发性成分 金桂绿茶与金桂花及原料绿茶共有的16种挥发性成分除外，其与金桂花存在8个共有挥发性成分（图2b），分别是芳樟醇、α-衣兰烯、1,1,5-三甲基-6-亚丁烯基-4-环己烯、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物1、α-紫罗酮、二氢-β-紫罗兰醇、γ-癸内酯和4-羟基-β-紫罗酮（表5）。茶类、花类及窨制工艺的不同，原料茶吸附的挥发性成分也有差异[27−28]。原料绿茶从金桂花上吸附的这些挥发性成分有别于原料红茶[8]，其含量占金桂绿茶挥发性成分总量的2.0%；α-紫罗酮的含量较高，但远低于具有花香气息的β-紫罗酮[16]；二氢-β-紫罗兰醇、γ-癸内酯和4-羟基-β-紫罗酮也是类胡萝卜素的降解产物，但他们含量均低于1 μg/g。芳樟醇、α-紫罗酮，γ-癸内酯的OAV值大于1（表5），为金桂绿茶香气特征呈现的重要成分。

表5 原料绿茶窨制中吸附的呈香新成分Table 5 New aroma compounds produced during green tea material

2.2.4 金桂绿茶与原料绿茶共有的挥发性成分 金桂绿茶与原料绿茶的共有挥发性成分有10个（图2），其中，植醇、丁羟基甲苯、亚油酸甲酯等化合物的含量较高。植醇是茶样中含量最高的醇类化合物，在金桂绿茶中的含量达（188.69±3.66）μg/g，比原料绿茶的高34.9%，说明窨制中叶绿素发生了降解反应[29]。丁羟基甲苯是茶样中检出的唯一挥发性酚类化合物，在金桂绿茶中的含量为12.62 μg/g，比原料绿茶高281.4%。亚油酸甲酯在金桂绿茶中的含量也高于原料绿茶，但其含量比十六烷酸甲酯低了44.7%。

2.2.5 窨制工艺新生成的成分 与金桂花、原料绿茶对比发现，金桂绿茶中存在而原料中不存在的挥发性成分如3,4-二甲基苯胺、红没药烯环氧化物、异戊酸香叶酯、紫罗烯、二氢-β-紫罗兰酮和乙酸植基酯等（表5），说明金桂绿茶不是金桂花与原料绿茶的简单混和物[30]。这些新成分是窨制中形成的，占金桂绿茶挥发性成分总量的4.2%。乙酸植基酯的含量较高，达到6.65 μg/g，为叶绿素衍生物，说明原料绿茶窨制过程中叶绿素降解明显；二氢-β-紫罗兰酮为类胡萝卜素的降解产物，仅在金桂绿茶检出，含量低于乙酸植基酯，达到4.20 μg/g，但尚不能确定其来源。异戊酸香叶酯、二氢-β-紫罗兰酮具有花香或果香特征，并且二氢-β-紫罗兰酮的OAV值大于1，对金桂绿茶的香气特征呈现起支撑作用。

3 结论

金桂花在挥发性成分的含量与种类上比丹桂花更有优势，更适于用作花茶的香源。由金桂花窨制而成的金桂绿茶具有清香、花香等特征，挥发性成分的组成特征与金桂花、原料绿茶的差异明显。原料绿茶在窨制中吸附的14个新成分中异戊酸香叶酯、二氢-β-紫罗兰酮、芳樟醇、α-衣兰烯、（Z）-吡喃型芳樟醇氧化物1、α-紫罗酮、二氢-β-紫罗兰醇、γ-癸内酯和4-羟基-β-紫罗酮具有花香或果香特征，是金桂绿茶独特香气品质形成的重要物质基础。