云南晒青红茶与烘青红茶香气成分对比

吕世懂，吴远双，王 晨，高雪梅，李江兵，张文睿，孟庆雄，*（.昆明理工大学生命科学与技术学院，云南 昆明 650500；2.昆明市粮油饲料产品质量检验中心，云南 昆明 6508；3.云南省粮油产品质量监督检验站，云南 昆明 6508；4.云南昆明国家粮食质量监测站，云南 昆明 6508）



云南晒青红茶与烘青红茶香气成分对比

吕世懂1，2，3，4，吴远双1，王 晨1，高雪梅1，李江兵1，张文睿1，孟庆雄1，*
（1.昆明理工大学生命科学与技术学院，云南 昆明 650500；2.昆明市粮油饲料产品质量检验中心，云南 昆明 650118；3.云南省粮油产品质量监督检验站，云南 昆明 650118；4.云南昆明国家粮食质量监测站，云南 昆明 650118）

采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HS-SPME）结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析3 种晒青红茶和3 种烘青红茶的香气成分，并利用主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚类分析（clustering analysis，CA）找出这2 种不同干燥方式红茶的异同点，以实现对它们的区分。结果表明，2 种红茶中一共鉴定出香气成分76 种，香气成分主要以醇类、酮类和酯类化合物为主，其中醇类化合物相对含量在晒青红茶和烘青红茶中分别占57.43%和60.45%，主要包括芳樟醇、芳樟醇氧化物、香叶醇和橙花叔醇等萜烯醇类物质。通过对比发现，晒青红茶和烘青红茶在香气成分的组成及相对含量上存在较高程度的相似性。但通过使用PCA和CA，晒青红茶和烘青红茶之间能实现较好的区分，说明不同的干燥方式对这2 种红茶的香气成分有一定的影响。因此，通过结合晒青红茶和烘青红茶的香气成分及相对含量，HSSPME-GC-MS结合多元统计学方法能够实现2 种不同干燥方式红茶的区分。

晒青红茶；烘青红茶；香气成分；气相色谱-质谱；多元统计学方法

红茶是世界上最受欢迎的茶类之一，占全球茶叶总产量的78%［1-2］。红茶起源于中国，主产于安徽、福建、云南、四川和广东等地，包括祁红、正山小种、滇红、川红和英德红茶等［3］。其中滇红茶以外形肥硕紧实、金毫显露、汤色红艳和香高味浓的品质特点，深受广大消费者喜爱。滇红茶主要采用优良的云南大叶种茶树鲜叶为原料，经萎凋、揉捻或揉切、发酵和干燥等工序制成［4］。

干燥是红茶加工过程中的最后一个环节，主要是使发酵好的茶坯水分快速蒸发，以达到保质干燥的要求。目前滇红茶的干燥方式主要是采用高温干燥烘培，其目的主要是利用高温迅速钝化酶的活性，结束发酵；蒸发大部分水分、缩小体积、固定外形和保存干度以防霉变；散发大部分低沸点青草气味，激化并保留高沸点芳香物质，以获得红茶特有的甜香和花果香［5-6］。最近，市场上出现了一种采用日光自然干燥的云南红茶，即晒青红茶（晒红）。这种红茶具有茶汤黄红明亮、香气较为内敛不张扬、口感略带青涩和能品出独有的太阳味的品质特点，受到广大消费者，尤其是女性消费者的喜爱。

传统的红茶都是高温干燥烘培，因此晒青红茶和以往的烘青红茶干燥方式的不同，使得它们在品质上也呈现出一些差异。烘青红茶由于高温使得茶叶内在物质失去活性，这些物质不能继续进行氧化和聚合等。晒青红茶经太阳晒干或低温干燥，未失活的茶叶内含物可以在存放期间进一步转化，能够像普洱晒青毛茶一样较长时间保存，因此其品质可能也会像普洱茶一样越陈越佳［7］。

茶叶的香气是反映茶叶品质优劣的一个重要因素，是茶叶所含芳香物质不同比例和阈值的综合体现［8-9］。目前，对红茶香气成分的研究主要体现在不同等级［10］、不同产地［11］、不同季节［12］和不同预处理（提取）方式［13］等方面的比较研究，尚未见对2 种不同干燥方式生产出来的红茶在香气成分上差异的对比研究。因此，本实验以3 个云南晒青红茶和3 个烘青红茶为研究对象，采用顶空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HSSPME）结合气相色谱-质谱（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析它们的香气成分，并通过主成分分析（principal component analysis，PCA）和聚类分析（clustering analysis，CA）比对这2 种不同干燥方式红茶的异同点，来实现对它们的区分。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

红茶样品购于云南天下普洱茶国有限公司，生产年份为2014年，茶叶原料均来自于云南省普洱市。6 种红茶样品均为云南大叶种茶叶加工而成，它们的加工工艺除了干燥方式不同外，其余工序完全相同，采摘时间均为2014年9月。C6～C30正构烷烃混合标准品 美国AccuStandard公司。

1.2 仪器与设备

7890A-5975C GC-MS联用仪 美国Agilent公司；G6500转盘式自动进样器 美国CTC公司；SPME装置、65 µm二乙基苯/聚二甲基硅氧烷（divinylbenzene/ polydimethylsiloxane，DVB/ PDMS）萃取纤维头 美国Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 HS-SPME

萃取前，先将65 µm PDMS/DVB萃取纤维在GC进样口250 ℃老化1 h。将红茶样品用小型粉碎机粉碎过80 目筛，然后称取样品2.00 g装入20 mL顶空瓶中，加入5 mL烧沸的蒸馏水冲泡，立即密闭瓶口。自动进样器条件：80 ℃保持10 min，80 ℃吸附60 min，解吸附3.5 min［14］。

1.3.2 GC-MS分析条件

G C条件：H P-5 M S弹性石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）；进样口温度为250 ℃；载气为高纯氦气，流速为1 mL/min；不分流进样；程序升温：起始柱温为50 ℃，保持5 min，以3 ℃/min升至210 ℃，保持3 min，再以15 ℃/min升至230 ℃。

MS条件：电子电离源；电子能量70 eV；离子源温度230 ℃；接口温度280 ℃；电子倍增器电压350 V；质量扫描范围为35～400 u；溶剂延迟时间2.8 min。

1.3.3 保留指数（retention index，RI）的测定

取正构烷烃混合标准品，按1.3.2节条件进行GC-MS分析（进样量1 µL），记录每个正构烷烃标准品出峰的保留时间，采用下式计算各挥发性组分的RI：

式中：tx、tn和t（n+1）分别为被分析组分和碳原子数处于n、n+1之间的正构烷烃混合标准品（tn＜tx＜tn+1）流出峰保留时间/min。

1.4 数据处理

通过GC-MS化学工作站数据处理系统，将分析得到的样品数据在NIST 08.L标准谱库进行检索，同时将计算出来的RI与文献［15-18］报道中用HP-5MS柱测得的RI进行对比，以MS相似度和RI接近度最高的化学结构为最佳鉴定结果，无法得到RI的仍以MS匹配度为准。同时采用峰面积归一化法进行定量，得到各组分的相对含量（组分峰面积占总峰面积的百分比）。PCA和CA使用多元统计学分析软件SIMCA-P12。

2 结果与分析

2.1 晒青红茶和烘青红茶香气成分分析

如图1、表1所示，在3 种晒青红茶和3 种烘青红茶中，一共鉴定出76 种香气成分，它们在香气成分组成及相对含量上非常接近，主要组分为醇类、酯类和酮类化合物。2 种不同干燥方式的红茶香气成分主要包括芳樟醇、芳樟醇氧化物、水杨酸甲酯、香叶醇、咖啡因和橙花叔醇等。

图1 晒青红茶与烘青红茶样品的总离子流色谱图Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of aroma components in sun-dried and baked black teas

表1 晒青 红茶 和烘 青红 茶香 气成 分的 GC-MS 分析 结果Table 1 GC-MS analysisr esults of aromac omp on entsi nsun-dried an d bak ed black tea s

续表1

2.1.1 醇类化合物

醇类化合物是晒青红茶和烘青红茶中相对含量最高的组分，总共有18 种醇类被鉴定出，其相对含量在晒青红茶和烘青红茶中分别高达57.43%和60.45%。这些醇类化合物大多都是萜烯醇类及其衍生物，通常具有典型的花果香味［19-20］，可能对红茶的香气具有一定的贡献。芳樟醇及其氧化物是晒青红茶（40.55%）和烘青红茶（35.54%）鉴定出的醇类中相对含量最高的化合物，但在2 种红茶中没有体现出显著性差异（P＞0.05）。香叶醇在晒青红茶（5.07%）和烘青红茶（13.49%）中相对含量也较高，其中以烘青红茶相对含量中稍高，两者之间具有显著性差异（P＜0.05）。香叶醇和芳樟醇风味稀释因子高达625，它们的香气阈值很低，是构成红茶典型花果香味的重要组分［19］。具有甜香和烘烤香味的苯甲醇和苯乙醇在晒青烘青红茶中也占有一定的比例，这2 种物质在其他不同类型的茶叶中也有检出，尤其是乌龙茶［21］。

2.1.2 酮类和醛类化合物

酮类化合物在晒青红茶和烘青红茶中相对含量分别为6.50%和6.83%，总共有12种酮类被鉴定出，主要为β-紫罗酮、香叶基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮和α-紫罗酮等。除了6-甲基-5-庚烯-2-酮外，其他酮类化合物在2 种红茶中都没有显著性差异（P＞0.05）。酮类化合物通常具有较低的香气阈值，对茶叶香气贡献较大，它们的形成可能和胡萝卜素类物质的氧化降解有关［22］，尽管它们在红茶中的相对含量较低，但大多都具有香气活性。2 种红茶中一共鉴定出醛类物质11 种，主要包括壬醛、苯乙醛、己醛和β-环柠檬醛等。醛类化合物大多是不饱和脂肪酸的氧化产物，通常具有甜香和花果香味［17］，这些化合物的香气阈值和对红茶香气的贡献还需结合GC-嗅觉测量（GC-olfactometry，GC-O）法进一步判定。

2.1.3 碳氢类和酯类化合物

碳氢类化合物在晒青红茶（3.83%）和烘青红茶（3.83%）中相对含量相一致，一共有16 种碳氢类物质被鉴定出，其中包括4 种不饱和烃类。饱和烷烃对茶叶香气几乎没有什么贡献，但不饱和烃类对茶叶香气贡献较大［23-24］。4 种不饱和烃类化合物分别是D-柠檬烯、3-蒈烯、石竹烯、（E）-β-法呢烯，它们在2 种红茶中相对含量都非常低，均没有显著性差异（P＞0.05）。酯类化合物在晒青红茶和烘青红茶中相对含量分别为12.71%和9.99%，其中水杨酸甲酯相对含量为10.74%和7.02%，其余酯类成分在2 种红茶中相对含量都非常低。一些研究发现水杨酸甲酯在发酵的茶类中含量较未发酵茶高，可能对发酵茶的香气贡献较大［25］。

2.1.4 其他化合物

其他化合物主要包括含氮类、酸类、内酯类和杂环化合物。含氮化合物中主要检出的是咖啡因，但咖啡因主要和茶叶的滋味品质有关，对茶叶香气贡献不大［8］。酸类化合物主要为十六酸、亚油酸和亚麻酸，这些酸类组分的沸点较高，它们几乎没有香气活性，对茶叶香气贡献较小。内酯类仅检出二氢猕猴桃内酯，在2种红茶中含量较接近，它对红茶香气的贡献还有待进一步研究。杂环化合物主要为2-戊基呋喃和顺-2-（2-戊烯基）呋喃，呋喃类化合物的产生可能与美拉德（Maillard）反应有关，能赋予茶叶特殊的焦糖香味［23］。

2.2 晒青红茶和烘青红茶香气组分的对比分析

通过表1可以发现，晒青红茶和烘青红茶在挥发性成分组成上非常接近，各种香气成分的相对含量差异都较小，仅有9 种香气化合物在2 种红茶中存在显著性差异。2 种红茶中各组分的相对含量对比如图2所示，2 种红茶的香气组分相对含量较类似，仅通过这种方式来进行对比的话，无法看出它们之间的明显差异，说明干燥方式对它们香气的影响还需要进一步结合多元统计学来分析。

图2 晒青红茶和烘青红茶香气组分对比图Fig.2 Comparison of aroma compounds in sun-dried and baked black teas

2.3 PCA

模式识别分析是一种多元统计方法，主要用于样品的分类判别。它揭示的是事物内部规律和隐含性质，借助数学方法和计算机技术来完成的一种综合技术［26-27］。其中一种分析方法叫做PCA法，它能在尽可能保留原始变量信息的基础上，降低维数，通过由原始变量线性组合的主成分来最大程度提取有用的信息。通过PCA可以看出样品与样品之间的关系，变量（香气成分）和变量之间的关系，在化学模式识别中用于分类和聚类。因此，基于GC-MS的分析结果，将3 种晒青红茶和3 种红茶的香气成分含量矩阵表（6样品×76组分）输入多元统计学软件SIMCA-P12中，其中3 种晒青红茶用S1、S2和S3来表示，3 种烘青红茶用H1、H2和H3表示。为了比较用挥发性成分相对含量和峰面积大小进行PCA的区分效果，同时进行这2 种方式（相对含量和峰面积）的PCA，它们的主成分得分图如图3所示。

从图3可以看出，通过对晒青红茶和烘青红茶挥发性成分相对含量和挥发性成分峰面积进行PCA，第1主成分和第2主成分总共能代表58%以上的挥发性组分变量信息。无论采用哪种方式，晒青红茶和烘青红茶基本上都能实现较好的区分，尽管晒青红茶在PCA得分图上有点分散。实验的所用的3 个晒青红茶在原料来源上存在一些差异，有景迈普洱晒红、古树普洱晒红和台地茶为原料制成的晒青红茶，尽管原料对香气成分带来的差异会比较小，但可能也是它们之间离散的原因之一。而高温烘培制成的滇红茶的原料都是台地茶制成的，它们之间的相似度较高，因此它们之间的离散程度也相对较小。总之，通过PCA，2 种不同干燥方式的红茶能够实现区分。

图3 晒青红茶和烘青红茶的主成分得分图Fig.3 PCA score scatter plot from PC1 and PC2 for sun-dried and baked black teas

不同的挥发性成分对晒青红茶和烘青红茶主成分得分图的贡献是不一样的，因此结合挥发性相对含量的PCA得分图，得到各变量的载荷图。如图4所示，越是远离中心点的挥发性成分，对主成分得分图的贡献也就越大，即对2 种不同干燥方式的红茶的区分起到了重要的作用，这些成分往往在2 种红茶中差异较其他组分大或者在2 种红茶中所占的比重较高。这些挥发性成分主要包括香叶醇（V39）、芳樟醇氧化物Ⅱ（V23）、芳樟醇氧化物Ⅳ（V30）、水杨酸甲酯（V32）、芳樟醇（V25）、芳樟醇氧化物Ⅰ（V22）、十六酸（V71）、橙花醇（V37）。

图4 晒青红茶和烘青红茶的变量（76 个挥发性成分）载荷图Fig.4 PCA loading plot for PC1 and PC2 for76 variables in sun-dried and baked black teas

2.4 聚类分析

聚类分析又称群分析，是根据“物以类聚”的道理，对样品或指标进行分类的一种多元统计分析方法，它讨论的对象是大量的样品，要求能合理地按各自的特性来进行分类，没有任何模式可供参考或依循，即是在没有先验知识的情况下进行的［28-29］。使用3 个晒青红茶和3 个烘青红茶的挥发性相对含量矩阵表来对它们进行聚类分析。如图5所示，晒青红茶和烘青红茶之间实现了较好的区分，它们分别聚在了不同的类别。结果表明，尽管2 种红茶在香气组成及相对含量上非常接近，但是PCA和CA还是能实现它们之间较好的区分和各自的聚类。

图5 晒青红茶和烘青红茶的聚类分析图Fig.5 Cluster analysis （CA） dendrogram for sun-dried and baked black teas

目前，晒青红茶和烘青红茶达成共识的本质区别是它们的保质期，因为晒青红茶经太阳晒干或低温干燥，未失活的茶多酚等物质可以后期转化，因此可以长期保存，其口感也会随着贮藏时间的延长而变得更好。另外还有一种说法就是，烘青红茶由于采用高温干燥烘培，其香气可以从茶叶的内层扩散到表层，使香气透发，提高红茶的香气。但从本实验结果来看，各挥发性香气成分峰面积和总挥发性成分的峰面积并没有呈现出一个明显的变化规律。3 种晒青红茶的挥发性成分的总峰面积分别是514 543 855、82 518 128、877 971 628；而3 种烘青红茶挥发性成分的总峰面积分别是901 376 919、785 923 799、860 325 923。因此，是否高温烘培干燥使得烘青红茶比晒青红茶香气更丰富，还需要结合大量样本和专门的嗅觉感官分析仪器进行进一步的判定。同时，目前尚未有普洱晒青红茶的标准，后期还需对普洱晒青红茶的理化指标、特征指标和贮藏过程中的化学和感官品质等变化进行深入研究，以期为普洱晒红申报非物质文化遗产和制定国家标准提供理论基础。

3 结 论

本实验通过HS-SPME-GC-MS对2 种不同干燥方式的红茶（晒青红茶和烘青红茶）香气成分进行了分析，并结合多元统计学分析方法来找出它们之间香气成分的异同点。结果在2 种红茶中，一共鉴定出香气成分76 种，它们在香气成分组成及相对含量上较接近，主要组分为醇类、酯类和酮类化合物。其中香气成分主要包括芳樟醇、芳樟醇氧化物、水杨酸甲酯、香叶醇、咖啡因和橙花叔醇等。通过结合各茶叶中挥发性成分的相对含量信息，PCA 和CA能实现晒青红茶和烘青红茶之间的区分，其中香叶醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、芳樟醇氧化物Ⅳ、水杨酸甲酯、芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅰ、十六酸和橙花醇等物质对2 种红茶的区分贡献较大。因此，通过结合晒青红茶和烘青红茶的香气成分及相对含量，HS-SPME-GC-MS结合多元统计学方法能够实现2 种不同干燥方式红茶的区分。

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Comparative Study of Volatile Components in Sun-Dried and Baked Black Teas in Yunnan Province

LÜ Shidong1，2，3，4， WU Yuanshuang1， WANG Chen1， GAO Xuemei1， LI Jiangbing1， ZHANG Wenrui1， MENG Qingxiong1，*
（1.Faculty of Life Science and Technology， Kunming University of Science and Technology， Kunming 650500， China；2.Kunming Grain and Oil and Feed Product Quality Inspection Center， Kunming 650118， China；3.Yunnan Province Grain and Oil Products Quality Supervision and Inspection Station， Kunming 650118， China；4.Yunnan Kunming National Grain Quality Testing Station， Kunming 650118， China）

The aroma components of sun-dried and baked black teas， three replicates each， extracted with headspace solidphase microextraction （HS-SPME） were identified by gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）.Their similarities and differences were compared by using principal component analysis （PCA） and clustering analysis （CA）.A total of 76 aroma components were identified in these two kinds of black tea， mainly including alcohols， ketones， and esters compounds.Among them， alcohol compounds were the most abundant components in sun-dried black tea （57.43%） and baked black tea （60.45%）， mainly including linalool， linalool oxides， geraniol， nerolidol， etc.The aroma components of sundried and baked black teas were very similar and difficult to distinguish from each other.However， PCA and CA showed that sun-dried and baked black teas could be clearly distinguished according to their volatile characteristics， which illustrated that drying methods have influences on aroma components of black tea.Therefore， HS-SPME-GC-MS in combination with multivariate statistical methods could provide a feasible and rapid technique to differentiate between sun-dried and baked black teas based on their volatile components and relative contents.

sun-dried black tea； baked black tea； aromat components； gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）；multivariate statistical methods

10.7506/spkx1002-6630-201614011

TS272

A

1002-6630（2016）14-0062-06

吕世懂， 吴远双， 王晨， 等.云南晒青红茶与烘青红茶香气成分的对比［J］.食品科学， 2016， 37（14）: 62-67.DOI:10.7506/ spkx1002-6630-201614011. http://www.spkx.net.cn

LÜ Shidong， WU Yuanshuang， WANG Chen， et al.Comparative study of volatile components in sun-dried and baked black teas in Yunnan province［J］.Food Science， 2016， 37（14）: 62-67.（in Chinese with English abstract） DOI:10.7506/spkx1002-6630-201614011. http://www.spkx.net.cn

2015-11-03

国家自然科学基金地区科学基金项目（31460228）

吕世懂（1989—），男，助理工程师，硕士，研究方向为食品检测。E-mail：shidonglv@163.com

*通信作者：孟庆雄（1972—），男，副教授，博士，研究方向为茶叶化学组学。E-mail：qxmeng@sina.com