宜宾不同茶树品种红茶香气成分HS-SPME-GC-MS分析研究

许艳艳 彭云 李顺宇 张利萍 肖罗丹 王玮 曾旭 刘云 黎明勇 刘跃云

基金项目：国家现代农业产业技术体系（CARS-19）、四川省科技计划项目（2023JDRC0037）、宜宾市科技计划项目（2022NY014）

作者简介：许艳艳，女，主要从事茶叶加工与品质检验方面的研究。*通信作者，E-mail：357171376@qq.com

摘要：为探究宜宾不同茶树品种所制红茶挥发性组分特征及其主要呈香物质与感官品质之间的关系，研究采用感官审评、生化成分与顶空固相微萃取-气象色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术，结合相对气味活度（ROAV）值对不同茶树品种所制红茶的感官品质、香气挥发性成分进行分析。结果表明，5个茶树品种所制红茶共鉴定出40种挥发性成分，共有的挥发性香气物质有38种，以醇类、醛类、酯类为主，其中香叶醇、芳樟醇及其氧化物、水杨酸甲酯含量在总量中占比均较高；结合ROAV值及感官审评分析，5个茶树品种所制红茶共有的香气贡献物质有6种，其中以芳樟醇及其氧化物、香叶醇、1-辛烯-3-醇、水杨酸甲酯贡献较大；四川群体种、紫娟具有“较清甜”的香气特征，推测主要与二甲硫、正己醛、反-2-已烯醛、反-2-反-4-庚二烯醛等赋香物质有关；名山白毫131的“花香、较鲜甜”，推测主要与茶树品种及茶黄素含量有关；黔湄502“有果香”，推测主要与顺-己酸-3-己烯酯的含量有关；青心乌龙、黔湄502“高甜，微有火工”，推测主要与高温条件下，咖啡碱、茶多酚含量降低，吡嗪、吡咯物质含量增加，甜香高于花香有关。

关键词：宜宾；红茶；茶树品种；香气；HS-SPME-GC-MS

中图分类号：TS272.5；O657.63                               文献标识码：A                                     文章编号：1000－3150（2024）06-46-8

HS-SPME-GC-MS Analysis of Aroma Components of

Black Tea from Different Tea Varieties in Yibin

XU Yanyan， PENG Yun， LI Shunyu， ZHANG Liping， XIAO Luodan， WANG Wei，

ZENG Xu， LIU Yun， LI Mingyong， LIU Yueyun*

Yibin Tea Industry Research Institute， Yibin 644000， China

Abstract： In order to explore the characteristics of the volatile components of black tea of different tea cultivars in Yibin and the relationship between the main aroma substances and sensory quality， the sensory quality and aroma volatile components of black tea from different tea cultivars were analyzed by sensory evaluation， biochemical composition and HS-SPME-GC-MS combined with the relative odor activity （ROAV） value. The results show that a total of 40 volatile components were identified from the five black tea cultivars， and 38 volatile aroma substances were commonly present， mainly alcohols， aldehydes and esters. The contents of geranyl， linalool， their oxides and methyl salicylate accounted for a high proportion in the total amount. According to ROAV value and sensory evaluation analysis， there were 6 kinds of aroma contributing substances in the five black tea cultivars， and linalool and its oxides， 1- octene-3- ol， methyl salicylate contributed the most. Sichuan black tea population and 'Zijuan' had a relatively sweet aroma characteristic， which was mainly related to dimethyl sulfide， n-hexal， trans-2-hexenal， trans-2-trans-4-heptadienal and other odorant substances. 'Mingshan Baihao 131' had floral and sweet aroma， which was mainly related to tea cultivars and theaflavin contents. 'Qianmei 502' had a fruity aroma， which was speculated to be mainly related to the content of cis hexanoate 3-hexene ester. 'Qingxin Oolong' and 'Qianmei 502' were "high sweet， slightly fire"， which was speculated to be mainly related to the decrease of theanine and tea polyphenol content， the increase of pyrazine and pyrrole substance contents under high temperature conditions， and the content of sweet aroma was higher than that of the flower aroma.

Keywords： Yibin， black tea， tea cultivars， aroma， HS-SPME-GC-MS

红茶是全球茶叶消费量最高的茶类，约占世界茶叶消费贸易总量的80%[1]。宜宾是四川省茶叶主产区，是四川工夫红茶（简称川红工夫）的故乡和发源地，红茶产业基础良好，优势明显[2]。红茶香气品质是多个香气化合物共同作用的结果[3]。茶树品种是决定香气物质差异性和成茶香型的根本因素，制茶工艺技术是茶类香气千差万别的直接原因[4]。黄玮[5]研究福建3种高香品种红茶，认为工夫红茶的主要赋香物质为芳樟醇氧化物、苯甲醇、苯甲醛、已醛等。杨霁虹等[6]采用气相色谱质谱联用（GC-MS）仪对黄山不同茶树品种红茶的挥发性化合物及其相对含量进行分析鉴定，对红茶香气有一定贡献的共有21种，其中芳樟醇和（E）-β-紫罗酮贡献较大。王金源等[7]采用顶空固相微萃取-气相色谱-飞行时间质谱联用（HS-SPME-GC-TOF-MS）技术，对福建高香品种红茶的特征香气进行分析，认为橙花叔醇、苯乙醇和己酸叶醇酯是构成金牡丹红茶果香带花香的特征香气物质。魏昊等[8]结合感官审评与香气GC-MS分析结果表明，高温干燥红茶甜香得分较高，但表现出不愉悦的闷味，闷味可能与4-戊烯醛、1-辛烯-3-酮、（E）-3-己烯-1-醇乙酸酯、二氢芳樟醇、萜品油烯等物质有关，低温热风干燥红茶花香不显而青气较重，醇类及酯类等呈花果香物质含量较低，而呈青草气的物质含量较高。目前，多数研究集中在不同品种红茶呈香物质差异，鲜有结合感官审评分析宜宾地区不同茶树品种所制红茶香气差异的研究。

本试验以宜宾地区特色茶树品种鲜叶为原料，按照红茶加工工艺制备红茶样品，采用感官审评、生化成分与顶空固相微萃取-气象色谱质谱联用（HS-SPME-GC-MS）技术分析不同茶树品种所制红茶香气感官特征与香气物质组分之间关系，同时结合相对香气活度值（Relative odor activity value，ROAV），分析不同茶树品种所制红茶样品的香型分类及主要呈香物质和关键差异香气成分，旨在为红茶适制品种筛选及品质差异研究提供理论指导。

1  材料与方法

1.1  材料与设备

红茶样品来自宜宾“川红工夫”红茶核心产区筠连县、高县、宜宾县（现叙州区），品种为四川群体种、名山白毫131、青心乌龙、黔湄502、紫娟。鲜叶原料均为一芽一二叶，分别于2022年3—6月按照红茶加工工艺制成茶样。具体工艺流程和参数为：鲜叶→萎凋（室内，温度20～25 ℃，相对湿度60%～70%，12～18 h）→揉捻（60～90 min）→发酵（28℃，4 h）→毛火（120 ℃）→摊凉（1 h）→足火（80 ℃）。

试剂：甲醇、95%乙醇、福林酚、碳酸钠、磷酸氢二钠、茚三酮、碳酸氢钠、饱和草酸、碱式乙酸铅、盐酸、硫酸、氯化亚锡、氯化铝等，以上药品试剂均为国产分析纯。

设备：SartouriusCPA2250分析天平（上海尖丰光电技术有限公司）、UV2300II双光束紫外-可见分光光度计（上海天美科学仪器有限公司）、DHG9626A电热恒温鼓风干燥箱（上海精宏实验设备有限公司）、Agilent 7980A-5977C ZXYQ406气相色谱-质谱联用仪。

1.2  方法

1.2.1  测定方法

感官审评按照国家标准《茶叶感官审评方法》（GB/T 23776—2018）[9]进行。茶多酚测定采用福林酚法[10]，可溶性糖测定采用蒽酮比色法，游离氨基酸测定采用茚三酮法，水浸出物测定采用全量法，茶黄素、茶红素和茶褐素测定采用系统分析法，咖啡碱和儿茶素组分测定采用高效液相色谱法。

香气组分测定采用HS-SPME-GC-MS法，样品前处理及仪器分析条件参照谭和平等[11]的方法。所得离子流质谱图经NIST数据库比对定性（匹配度大于80）及相对保留指数定性，并采用峰面积归一法计算各挥发性有机物相对百分含量。

ROAV计算则参照周巧仪等[12]的方法，规定对样品风味贡献最大的物质ROAVmax=100，其他物质组分按下式计算。

式中ROAVi为物质组分i的相对气味活度值，Ci表示物质组分i的相对含量（%），Ti表示组分i的香气阈值（μg/kg），Cmax表示对样品总体风味贡献最大的组分的相对含量（%），Tmax表示对样品总体风味贡献最大的组分的香气阈值（μg/kg）。

1.2.2  数据处理

采用Excel 2019软件进行数据统计；SPSS 20.0进行数据处理与单因素方差分析。

2  结果与分析

2.1  不同茶树品种所制红茶感官审评分析

对不同茶树品种所制红茶样品进行感官审评，结果表明不同品种原料所制红茶外形、汤色、香气、滋味、叶底等均有差异（表1）。综合得分除紫娟外，其他4个品种的总分均在90～91分之间；得分排名依次为黔湄502＞名山白毫131＞青心乌龙＞四川群体种＞紫娟。外形方面，青心乌龙原料所制红茶较细紧、乌润，得分最高；黔湄502因色乌泛灰得分较低。但在内质方面，黔湄502品种特色优势明显，香气高甜、有果香，滋味较甘和；名山白毫131有花香；青心乌龙、四川群体种、紫娟，这3个品种红茶香气以高甜、清甜为主，但滋味与黔湄502相比，都有不同程度的涩味。

2.2  不同茶树品种所制红茶理化成分分析

不同茶树品种原料制作的红茶生化成分比较结果表明，紫娟、名山白毫131品种原料所制红茶的水浸出物含量较高，分别为（45.37±0.26）%、（45.17±0.22）%，并显著高于其他3个品种（表2）。另外，紫娟品种原料所制红茶中茶多酚、咖啡碱含量均为各品种最高，这与其感官审评中滋味涩的结果一致；而青心乌龙、黔湄502两个品种原料所制红茶中茶多酚、咖啡碱含量较低，且两品种间差异不显著。

2.3  不同茶树品种所制红茶主要香气组分分析

2.3.1  挥发性成分及其相对含量

茶叶中挥发性香气物质的种类和含量不仅决定香气的类型，还决定了香气的持久度和层次感[13-14]。对5个不同茶树品种所制红茶茶样中40种挥发性化合物进行分析，共有成分有38种（表3），其中醇类物质14种，醛类10种，烯类6种，酯类3种，酮类、酸类各2种，其他物质3种。

醇类相对含量较高，占检测香气组分总量的68.71%～74.10%，为红茶香气的主要组成物质[15-18]。醇类化合物主要由糖苷类水解、氨基酸和脂肪酸代谢产生[19-20]，含量较高的醇类化合物为香叶醇、芳樟醇及其氧化产物，这与杨霁虹等[6]研究结果较一致。芳樟醇具有花香、似铃兰香气，香叶醇具有玫瑰香气。不同茶树品种所制红茶样品中香叶醇的含量差异较大，黔湄502和青心乌龙所制红茶含量较高，四川群体种含量较低，其他醇类化合物品种间差异不大。

酯类化合物主要来源于氨基酸和脂肪酸的代谢，如亮氨酸、醋酸与芳香族醇形成的芳香族酯类。不同茶树品种所制红茶中酯类化合物含量占检测香气组分总量的12.75%～14.97%。酯类化合物中以水杨酸甲酯含量最高，占酯类化合物含量的90%以上。水杨酸甲酯具有冬青油香气，为红茶酯类香气的主要物质[21-22]；顺-己酸-3-己烯酯具有果香[23]，其在黔湄502所制红茶中含量最高，与感官审评黔湄502“有果香”结果相一致，推测该品种“果香”的呈现可能与顺-己酸-3-己烯酯的含量有关。

醛类化合物主要来自于脂肪酸、氨基酸等代谢途径，如亚油酸、亚麻酸、甘氨酸、苯丙氨酸。不同茶树品种所制红茶醛类化合物含量占检测香气组分总量的5.87%～11.91%，以2-甲基丁醛、3-甲基丁醛、苯甲醛为主，2-甲基丁醛呈咖啡和可可香气，3-甲基丁醛有似苹果香气，苯甲醛具有类似苦杏仁香气，四川群体种、青心乌龙品种所制红茶中醛类占比较高。

烯类化合物在香气成分总量中占比较小，在1.99%～5.23%之间，主要以β-月桂烯、β-罗勒烯为主。β-月桂烯具有果香、淡淡的香脂香气；β-罗勒烯具有草香、花香并伴有橙花油气息。与其他茶树品种所制红茶相比，黔湄502所制红茶烯类化合物占比相对较高，为5.23%。酸类、酮类化合物占比较小，分别占香气物质总量的2%、1%以下。其他物质如具有烘炒香的1-乙基-2-甲酰吡咯、乙基吡嗪，以青心乌龙、黔湄502总量最高，分别为1.49%、1.78%，与感官审评中两个茶树品种所制红茶香气“微有火工”相一致；其他茶树品种所制红茶中吡咯、吡嗪总量均小于1%；乙基吡嗪在名山白毫131、紫娟品种红茶中未检测出，推测可能与加工干燥程度有关[8]。

2.3.2  主要香气贡献值

研究表明，香气物质的气味阈值对茶叶香气有重要影响，ROAV是评价各化合物对样品风味贡献重要性的方法[25]。进一步量化不同挥发性成分对整体香气的贡献程度，可避免仅以香气物质含量反映其对香气贡献大小的误区，确定关键香气物质。一般认为ROAV越大，则该香气物质对整体香型的贡献度越高[26]，ROAV≥1的成分可能对总体风味有直接影响[27]，0.10≤ROAV＜1.00的香气成分对茶叶香气具有重要的修饰作用，而ROAV＜0.10为潜在香气成分[14]。

基于不同茶树品种所制红茶香气成分含量并通过文献查找各香气成分的香气阈值[6，12，14，23，28-32]，对所测样品进行ROAV分析（表4），香叶醇、β-芳樟醇、氧化芳樟醇II（呋喃型）、氧化芳樟醇I（呋喃型）、1-辛烯-3-醇、水杨酸甲酯等6个香气物质ROAV>1。其中具有玫瑰花香的香叶醇，具有花香的β-芳樟醇、氧化芳樟醇II（呋喃型）、氧化芳樟醇I（呋喃型）的ROAV值在所有品种所制红茶中均较高，对红茶的花香属性有重要贡献，这与魏昊等[8]研究相一致；其次为具有壤香、蘑菇香的1-辛烯-3-醇，具有果香的水杨酸甲酯。已有研究表明，香叶醇、芳樟醇及其氧化物、水杨酸甲酯等是红茶特征性香气物质[33-34]，与本研究结果相符。推测这5种香气物质可能是组成红茶香气品质的重要成分。

不同茶树品种所制红茶各个香气物质因相对含量、阈值不同，其ROAV存在一定的差异。含量相对较低的1-辛烯-3-醇因香气阈值较低，所有样品均表现出较高的ROAV，其在青心乌龙、黔湄502中的ROAV较高，分别为12.90、14.92，远高于其他茶树品种所制红茶；1-辛烯-3-醇香气描述为壤香香气、蘑菇香气，可能是这两个茶树品种所制红茶的关键呈香物质。β-环柠檬醛具有果香，在四川群体种、青心乌龙、黔眉502中的ROAV依次为1.43、3.40和1.34，高于其他样品。正己醛主要对红茶清香有贡献作用[35]，且不同品种的ROAV青心乌龙红茶>四川群体种>黔湄502>紫娟>名山白毫131，结合感官审评，推测正己醛可能为四川群体种红茶“清香”的主要贡献物质。

3  小结与讨论

通过对四川群体种、名山白毫131、青心乌龙、黔湄502、紫娟5个茶树品种所制红茶挥发性香气组分及呈香特征分析，5个茶树品种所制红茶中香气组分以醇类、醛类、酯类为主，其中香叶醇、芳樟醇及其氧化物、水杨酸甲酯含量在5个红茶香气总量中占比均较高。5个茶树品种所制红茶中共有ROAV>1的香气化合物6种。5种红茶总挥发性物质种类接近，主要体现在挥发性物质含量的高低和香型的不同。红茶香气物质的形成是各关联工序中多种理化反应综合作用的结果。茶叶香气组分比例、香气成分与香气感官品质关系密切[36]。在感官中具有呈香性质的挥发性化合物被称为关键呈香成分或活性香气成分[37]。

从感官审评结果看5个茶树品种原料所制的红茶样品，基本香气类型均有“甜香”，其中青心乌龙、黔湄502为高甜，微有火工。罗学平等[38]研究认为四川青心乌龙红茶富含香叶醇和芳樟醇，香气高锐、带甜花香。而在本研究感官审评中花香不明显，可能与干燥温度过高，茶叶中的脂肪酸及糖苷类香气前体物质水解成醇、烷烃和脂肪族衍生物或发生美拉德反应，吡嗪、吡咯物质含量增加，甜香高于花香有关[8]。同时黔湄502“有果香”，推测可能与顺-己酸-3-己烯酯（具有果香）的含量有关。苯乙醛具有类似风信子的香气，在冯林等[39]研究中苯乙醛为黔湄502所制红茶样含量较高的香气成分，但在本研究中未检出，可能与茶叶加工工艺、采摘季节或茶叶产地有关。四川群体种带有“清甜”，结合ROAV值及香气描述，推测正己醛可能是其清香的主要贡献物质。名山白毫131有“花香、鲜甜”，与杨娟等[40]审评结果相似，推测与茶树品种及茶黄素含量较高有关。紫娟带有“清甜香”，花果香及特有的品种香不明显，推测主要与干燥轻火烘焙有关[41]，呈青草气的正己醛、反-2-已烯醛、反-2-反-4-庚二烯醛相对含量较高，青草气会对花香产生一定的掩盖作用[42]。

茶叶香气具有复杂性和多样性，呈香是各类香气成分、含量、比例、香型及其强度等因子综合作用、相互融合协调的结果[43]，不同香气化合物之间又存在协同效应及掩蔽效应[44]，非挥发性物质与挥发性物质之间存在强烈的交互作用也会影响香气的整体品质[45-46]，这些因素的存在可能是导致香气组分含量与香气感官得分无显著相关性的重要原因之一。因此在茶叶香气分析中仅靠GC-MS及ROAV法反映挥发性成分对感官的贡献程度存在一定的局限性。后期应结合气相色谱-嗅辨联用判断活性香气成分、香气特征影响值，以及应用多元统计分析等方法综合分析香气组分对感官品质的贡献。

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