带阱顶空-气质联用法分析福建特色茶叶中挥发性香味成分

黄惠贞，梁 晖，刘秀彩，刘泽春，余玉梅，张建平，谢 卫，张 峰

（福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建 厦门 361021）

带阱顶空-气质联用法分析福建特色茶叶中挥发性香味成分

黄惠贞，梁 晖，刘秀彩，刘泽春，余玉梅，张建平，谢 卫，张 峰

（福建中烟工业有限责任公司技术中心，福建 厦门 361021）

为提高干茶中挥发性香味成分检测的方法灵敏度，建立带阱顶空-气相色谱/质谱联用法，并优化带阱顶空仪检测参数，对安溪铁观音、武夷岩茶（水仙）、武夷岩茶（肉桂）福建特色茶叶中挥发性香味成分进行定性和半定量分析。优化后的带阱顶空最佳平衡温度为100℃，带阱顶空平衡时间为30min。3种干茶样品中检出醛类、酮类、酯类、醇类、杂环类、碳氢化合物共6类41种挥发性香味成分，其中醛类、酯类、醇类3大类占总量的80%以上；3种干茶中各类挥发香味成分检出含量规律有所差别，其香味成分的种类及释放量不仅与茶叶品种有关，很大程度上也受加工工艺的影响。

带阱顶空；气质联用仪；福建特色茶叶；挥发性香味成分

0 引 言

茶是广受人们喜爱的饮品，其种类繁多，常见的有绿茶、红茶、乌龙茶和白茶等，不同种类茶叶的香气有很大差异。福建特色茶叶——安溪铁观音、武夷岩茶是乌龙茶的典型代表。茶叶香气是衡量茶叶品质的重要因素，也是鉴别茶叶品种的主要指标，根据GB/T 23776——2009《茶叶感观审评方法》，其在各类茶品质因子的评分系数中占比25%～35%，是一项关键因子[1]。

有关茶叶香气的提取与分析一直是国内外研究的热点，而茶叶香气的提取方法显著影响其定性和定量结果。这主要是由于茶叶的香气由复杂的挥发性成分构成，含量低、不稳定，在提取过程中易发生氧化、聚合、缩合等反应，使所得样品香气与茶叶原有香气差异较大，因此选用合适的提取方法捕集茶叶中的挥发性组分就成为茶叶香气分析的关键[2]。目前文献报道的分析方法主要是静态顶空[3-5]、顶空固相微萃取[6-7]、蒸馏萃取[8-9]等与气质联用相结合。静态顶空法由于无需溶剂，简便、快速，自动化程度高，能够尽可能减少被分析的香气成分的损失，简化了样品前处理环节，也避免了传统前处理方法中溶剂引入的干扰；但其不足在于捕集到的香气物质种类和含量都较少，有些含量较低的香味成分无法检出。

茶叶冲泡过程中产生4种冲泡香气形式（干茶香、茶汤香、冲泡香和叶底香），本文研究的干茶香，虽保留了最完整的茶叶香气信息，但由于没有经过开水的泡制和萃取，其香味成分释放量少，对检测仪器灵敏度要求较高，静态顶空无法满足。

带捕集阱的顶空进样器比普通的静态顶空进样器多了一个捕集吸附管，吸附管将顶空瓶中气体进行预浓缩和富集，然后热脱附进样分析。带捕集阱的顶空进样器将顶空平衡采样与热脱附技术组合，提高了仪器灵敏度，降低了待分析组分的检出限，因此非常适合茶叶中挥发性微量香味成分的分析测定[10]。因此，本文使用带阱顶空-气质联用法分析干茶中的香味成分。

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

TurboMatrix HST-40顶空进样器（PE公司）；Clarus 600气相色谱仪（PE公司）；Clarus 600MS检测器（PE公司）；ML204电子天平（感量0.1 mg，METTLER TOLEDO）；20mL顶空瓶；活塞式移液枪（BRAND）；10μL 进样针；裁纸刀（三木）。

内标：乙酸苯乙酯（Jamp;K）。

溶剂（基质校正剂）：纯净水。

试样：安溪铁观音、武夷岩茶（水仙）、武夷岩茶（肉桂）3种干茶样品。

1.2 方法

1.2.1 仪器分析条件

带阱顶空仪：20mL顶空瓶，样品平衡温度100℃，进样针温度110℃，传输线温度120℃，捕集阱高温280℃，捕集阱低温40℃，平衡时间30.0 min，干吹3.0min，阱保持5.0min，解吸时间0.50 min。色谱柱压力：35psi（1psi=6.895kPa），解吸压力：35psi，瓶压力：40psi。操作模式：捕集阱，进样模式：时间，出口分流：打开。

气相色谱仪：毛细管柱 HP-5MS（UI）柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm），载气 He，进样口温度 260℃，恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比5∶1。程序升温：40℃，保持7 min，以3℃/min的速率升温至150℃，再以10℃/min的速率升温至250℃，保持2min。

质谱检测器：传输线温度280℃，离子源温度230℃，电离能量70 eV，扫描范围35～455 u，谱库检索采用NIST质谱数据库进行检索。

1.2.2 内标溶液配制

准确称取乙酸苯乙酯122.6 mg（精确至0.1 mg）加入1L容量瓶中，以乙醇为溶剂定容至刻度，制得0.1226mg/mL的内标溶液。

1.2.3 样品制备

称取安溪铁观音、武夷岩茶（水仙）、武夷岩茶（肉桂）干茶样品各约2 g，分别放入顶空瓶中，并加入5μL的乙酸苯乙酯内标溶液，密封后置于顶空进样器中待测。

1.2.4 样品检测

将加入内标液的密封样品进行带阱顶空-气质联用仪分析，根据目标组分的峰面积与内标物的峰面积比值，计算样品中各组分的相对含量。

2 结果与讨论

2.1 静态顶空法与带阱顶空法的比较分析

称取约2g的铁观音干茶样品2份，密封后分别置于静态顶空、带阱顶空进样器中分析，对比其化合物的响应情况，如图1、图2所示。

由图可知，静态顶空法检出的化合物种类较少，且其响应值小，陆冰琳等报道的《静态顶空-气质联用仪对铁观音茶叶中挥发性香味成分的分析》[11]一文中，静态顶空法检测出的铁观音干茶中香味成分11种，有些含量低但对香气有重要贡献的香味成分无法检出，如反-2-庚烯醛、β-环柠檬醛、茉莉内酯等。而本文用带阱顶空法检测铁观音干茶样品，其检出化合物有41种之多，种类及响应值都高于静态顶空，且不同化合物其灵敏度有30～60倍的提高，可以提高仪器灵敏度，满足干茶样品中低含量香味成分的检测需求。

图1 铁观音在静态顶空中的全扫描谱图

图2 铁观音在带阱顶空中的全扫描谱图

2.2 顶空平衡温度的选择

在以带阱顶空为前处理进样器时，其平衡温度对峰的响应影响较大；因此，平衡时间一定的条件下（30min），平衡温度分别为 60，70，80，90，100，110℃，对顶空平衡温度进行优化选择。结果表明，随着平衡温度的提高，化合物的峰响应面积逐渐增大，但是当温度高于100℃时，干茶叶的颜色由嫩绿变为黄褐色。而且，茶叶的泡制温度都不高于100℃，综合考虑最大程度考察茶叶中的香味成分和茶叶泡制温度，顶空平衡温度选择100℃。

2.3 顶空平衡时间的选择

同样，顶空的平衡时间在很大程度上影响化合物的响应值，因此，选取铁观音干茶中7种主要香味成分，在平衡温度一定的条件下（100℃），平衡时间分别为 10，20，30，40，50，60min，对顶空平衡时间进行优化选择。结果如图3所示，随着平衡时间的延长，7种化合物的峰响应面积逐渐增大，且其平衡时间为30min时，大部分的主要香味成分峰响应值达到最大。综合考虑方法的灵敏度和检测效率，顶空平衡时间选择30min。

表1 福建特色茶叶中挥发性香味成分及其含量

表2 福建特色茶叶中的挥发性香味成分分类及含量

2.4 样品检测

图3 不同平衡时间下的峰面积响应

以带阱顶空-气质联用法为检测手段，分析福建特色茶叶-安溪铁观音、武夷岩茶（水仙）、武夷岩茶（肉桂）干茶样品中的挥发性香味成分，结果如表1、表2所示，检出醛类、酮类、酯类、醇类、杂环类、碳氢化合物6类主要香味成分共41种；其中，安溪铁观音检出香味成分23种、挥发性香味成分总量21.84 μg/g；武夷岩茶（水仙）样品中检出香味成分30种、总量30.93μg/g；武夷岩茶（肉桂）中检出香味成分28种、总量21.07μg/g。此方法灵敏度较高，可检出0.01×10-6水平的挥发性香味成分。

由表2及图4可见，3种干茶中各类挥发香味成分检出含量规律有所差别，具体分析结果为：安溪铁观音为醛类＞酯类＞醇类＞碳氢化合物＞杂环类＞酮类；武夷岩茶（水仙）、武夷岩茶（肉桂）为醛类＞酯类、醇类＞杂环类＞酮类＞碳氢化合物。醛类、酯类、醇类3大类占总量的80%以上。

3种茶叶在香气成分及含量上有一定的差异，其中武夷岩茶中水仙和肉桂原料品种不同，但加工工艺基本一致，均属于乌龙茶中深发酵重焙火工艺，因此，这两种茶在香味成分种类和相对含量上差异不大；而对于铁观音，由于其采用的茶叶原料及加工工艺与武夷岩茶不同，属于乌龙茶中深发酵低焙火工艺，因此，其香味成分种类和相对含量有较大差异。总之，茶叶香味成分的种类及释放量不仅与茶叶品种有关，很大程度上也受加工工艺的影响。

3 结束语

本文首次建立带阱顶空-气质联用法分析福建特色茶叶中的香味成分，以乙酸苯乙酯为内标，定性及半定量分析福建特色茶叶中的挥发性香味成分，检出醛类、酮类、酯类、醇类、杂环类、碳氢化合物等6类主要香味成分共41种，其中醛类、酯类、醇类3大类占总量的80%以上。此方法可解决静态顶空法检出香味物质少、某些含量低的重要致香成分无法检出的问题，提高仪器灵敏度，满足干茶样品中低含量香味成分的检测需求。

图4 福建特色茶叶中挥发性香味成分相对含量

本方法简单、灵敏度高、污染小、快速，避免由于复杂的前处理引入的溶剂污染和导致挥发性香味成分损失，可以应用于不同批次间茶叶稳定性判定和不同品种间的真伪鉴别，具有很好的应用推广前景。

[1]林杰.茶叶香气的图谱分析及在茶叶品质真实性鉴定中的应用[D].杭州：浙江大学，2012.

[2]李明，曾茜，孙培冬，等.HS-SPME/GC-MS分析无锡绿茶香气成分[C]∥第十届中国香料香精学术研讨会论文集.上海：中国香料香精化妆品工业协会，2014：193-201.

[3]谭和平，李斌，张云嫦，等.静态顶空一气质联用法测定茶叶香气[J].中国测试，2009，35（4）：62-64.

[4]陆冰琳，黄世杰，朱静.静态顶空-气质联用仪对铁观音茶叶中挥发性香味成分的分析[J].园艺与种苗，2015（8）：78-79.

[5]刘相真，孔俊豪，赵粼，等.顶空气相色谱-质谱联用法测定茶多酚类制品中有机溶剂残留量[J].中国茶叶加工，2013（4）：40-45.

[6]吕世懂，姜东华，杨凡，等.顶空固相微萃取/GC-MS分析普洱熟茶与安化黑茶香气成分[J].热带作物学报，2013，34（8）：1583-1591.

[7]王力，蔡良绥，林智，等.顶空固相微萃取-气质联用法分析白茶的香气成分[J].茶叶科学，2010，30（2）：115-123.

[8]范坚强，杨伟平，连芬燕，等.武夷岩茶茶香提取物的制备、分析及其在卷烟中的应用[J].香精香料化妆品，2015（4）：30-34.

[9]谢清桃，李建军，王坤波，等.铁观音茶梗浸膏挥发性成分GC/MS分析及在卷烟中的应用[J].烟草科技，2013，312（7）：48-54.

[10]韩苹.用带捕集阱的顶空进样气相-质谱联用分析水中挥发性有机化合物（VOCs）[J].上海轻工业，2009（1）：45-48.

[11]陆冰琳，黄世杰，朱静.静态顶空-气质联用仪对铁观音茶叶中挥发性香味成分的分析[J].园艺与种苗，2015（8）：78-79.

（编辑：莫婕）

Analysis of volatile aroma components in Fujian characteristic tea using HST-GC/MS

HUANG Huizhen， LIANG Hui， LIU Xiucai， LIU Zechun， YU Yumei， ZHANG Jianping，XIE Wei，ZHANG Feng
（Technology Center，China Tobacco Fujian Industrial Co.，Ltd.，Xiamen 361021，China）

In orderto improve the sensitivity ofvolatile aroma componentsin dry tea， a headspace with trap gas chromatography-mass spectrometry （HST/GC-MS） method was developed and the parameters ofheadspace with trap were optimized.Qualitative analysis and semi quantitative analysiswere carried outforthe volatile aroma components （VAC） in Fujian characteristic tea， such as Anxi Tieguanyin， Wuyi Rock Tea of Shuixian and Rougui.Results showed that the best equilibrium temperature of the headspace with trap was 100℃.The equilibrium time of the headspace with trap was 30 min.41 types of VACs in 6 categories such as aldehydes， ketones， esters， alcohols， heterocyclic compounds and hydrocarbons were detected in the sample of dry tea， while the aldehydes， the esters， the alcohols account for more than 80%of the total.The law of the detection of different VACs in the three types of dry tea was different and the type and released amount of aroma components were not only related to the varieties of tea，but also affected by the processing technology.

headspace with trap （HST）； GC/MS； Fujian characteristic tea； volatile aroma components（VAC）

A

1674-5124（2017）11-0059-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.11.012

2017-01-09；

2017-03-19

黄惠贞（1980-），女，福建漳州市人，工程师，主要从事烟草以及香精香料中挥发性香味成分、卷烟辅助材料的化学分析工作。

张 峰（1980-），男，山东泰安市人，高级工程师，硕士，主要从事烟用香精香料开发及应用研究。