昆明十里香茶香气的特点及其化学成分分析

丁新宝

（云南农业大学马克思主义学院，云南昆明 650201）

1 气相色谱-质谱联用分析法概述

气相色谱-质谱联用分析法（GC-MS）集合了GC的快速、高效分离特性与MS的专一性、高灵敏性，用其分析茶叶的挥发性成分，可以客观反映茶叶的化学信息及品质特征。目前利用GC-MS联用技术已经从茶叶中分离和鉴定了数百种挥发性化合物，对茶叶中关键致香化合物的寻找以及这些关键香气化合物的来源及产生机理进行了初步研究，并认为茶叶的香气成分与不同的茶树品种、生产工艺、地理气候等条件密切相关[1-2]。但对于茶叶中的一些极性的、高温易裂解的和难挥发的化学成分，应结合液相色谱-质谱（Liquid Chromatograph-mass Spectrometer，LC-MS）联用技术进行分析，将GC-MS和LC-MS获取的数据组成一个数据集，结合化学计量学方法进行多变量分析，找出对茶叶香气和滋味均有贡献的化合物，从而对茶叶的品质进行较准确和全面的评价。

气相色谱原理为气相色谱的流动相为惰性气体，当多组分的混合样品进入色谱柱后，由于吸附剂对每个组分的吸附力不同，经过一定时间后，各组分在色谱柱中的运行速度也就不同。吸附力弱的组分容易被解吸下来，最先离开色谱柱进入检测器，而吸附力最强的组分最不容易被解吸下来，因此最后离开色谱柱。如此，各组分得以在色谱柱中彼此分离，顺序进入检测器中被检测、记录下来。

质谱分析是一种测量离子荷质比（电荷-质量比）的分析方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束进入质量分析器，在质量分析器中再利用电场和磁场使发生相反的速度色散，将其分别聚焦而得到质谱图，从而确定其质量。

气相色谱-质谱联用则是计算机可以把采集到的每个质谱的所有离子相加得到总离子强度，总离子强度随时间变化的曲线就是总离子色谱图，总离子色谱图的横坐标是出峰时间，纵坐标是峰高。

2 材料与仪器

2.1 试验材料 云南十里香茶鲜品及炒制的十里香绿茶、十里香红茶。

2.2 试验试剂及仪器 试剂有蒸馏水、二氯甲烷、无水硫酸钠等，仪器有粉碎机、分析天平、挥发油提取装置设备、恒温电热锅、分液漏斗、旋转蒸发仪和5977A-7890B气相色谱-质谱联用仪（美国安捷仑公司）等。

3 试验方法

3.1 绿茶香气成分的制备 取绿茶样品于手持式粉碎机中粉碎，过50目筛子。称取生茶及炒制绿茶的质量分别为40.28、40.08 g，置于1 000 mL圆底烧瓶，加蒸馏水500 mL，同时加入少许沸石，进行水蒸汽加热提取，回流3 h后分离得到绿茶的蒸馏水溶液。用二氯甲烷萃取出蒸馏水中的香气成分，萃取3次，每次15 mL。萃取液中加入适量无水硫酸钠除去水分，静置于4 ℃冰箱过夜，次日用旋转蒸发仪旋干溶剂，浓缩至1 mL，4 ℃冰箱保存，以供GC-MS分析检测。

3.2 GC-MS法试验条件

3.2.1 色谱条件 色谱柱为HP-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）。载气为氦气。柱温：初始温度为50 ℃，保持5 min；5 ℃/min升高到250 ℃，保持10 min，总时间为55 min。进样方式为分流进样（分流比为20∶1）。进样量为2 μL。

3.2.2 质谱条件 全扫描，扫描范围为50～500 amu；电离方式为EI，气质接口温度为280 ℃，离子源温度为230 ℃，四级杆温度为150 ℃，电子倍增器1 373 V，电子能量70 eV。

3.3 谱图分析

3.3.1 定性分析 根据GC-MS分析得到的质谱数据，通过计算机NIST标准谱库的检索，根据保留时间查阅相关文献，鉴定出绝大部分峰。

3.3.2 定量分析 根据香气成分的峰面积，用面积归一化法计算出各成分的相对含量。

4 结果与分析

4.1 香气成分分析 利用GC-MS仪器对十里香生茶、绿茶、红茶3种样品的挥发性成分进行分离和鉴定，共鉴定出131种挥发性化合物，涵盖了有机化学分类中的醇类、碳氢化合物、酮类、酯类、醛类、内酯类、酸类和含氮化合物等。

从十里香鲜茶样品中共检测出45种香气成分，其中甾醇4个，醇类11个，酯类12个，羧酸类4个，杂环类3个，苯类（含苯酚）5个，烷烃1个，烯炔类2个，杂环3个。含量较多的成分有植物醇（平均相对含量19.393%）、正十六酸（平均相对含量18.565%）、γ-谷甾醇（平均相对含量6.527 8%）、2-[（5-甲基-2-乙烯）-环氧戊烷]异丙醇乙醚酯（平均相对含量5.024 82%）和香叶醇（平均相对含量4.866%），共占总含量的54.377%。

从十里香炒制绿茶样品中检出49种香气成分，其中醇类13个，酯类12个，胺类4个，杂环6个，呋喃2个，苯类（含苯酚）2个，酮类3个，羧酸及其衍生物4个，烯类2个，含硫化合物1个。含量较多的成分有植物醇（平均相对含量29.024%）、香叶醇（平均相对含量14.942%）、正十六酸（平均相对含量6.011%）、芳樟醇（平均相对含量4.162%）、1-三十七烷醇（平均相对含量3.381%）和3-甲基-2-（2-戊烯基）-1丙酮-2-环戊烯（平均相对含量3.048%），共占总含量的60.568%。

十里香红茶样本检测出105种主要芳香物质，其中包括醇类15个，酯类5个，内酯类1个，醛类10个，酮类3个，羧酸1个，碳氢化合物19个，含氮化合物2个，呋喃1个，吲哚1个。

红茶样本中青叶醇占比1.10%，已经是一个很低的数值。然而，在红茶样本的105种物质里，其含量还是比较突出的，这是构成茶叶中青草气的主体成分。青叶醇一方面给予了茶叶青草气，另一方面还对其他香气物质的形成提供了良好的先质。

4.2 香气挥发性成分的分类

4.2.1 醇类化合物 以上3个样品检测出的醇类化合物共有28种，主要包括植物醇、芳樟醇、香叶醇、芳樟醇氧化物和苯乙醇。植物醇一般在绿茶中的含量较高，且和其他茶类之间有显著性差异。植物醇广泛分布于植物中，是组成叶绿素的一个部分，可以通过叶绿素水解获得，是很多植物中共有的挥发性组分之一。而在红茶中，不仅苯甲醇、芳樟醇、芳樟醇氧化物含量较高，而且苯乙醇、橙花醇、香叶醇含量也比较高，特别是芳樟醇、香叶醇和苯乙醇的香气活性值非常高。这些化学物通常带有典型的花果香，对红茶的特征香气成分具有较大的贡献。而具有木香味的芳樟醇氧化物往往由微生物对芳樟醇氧化降解生成，所以一般只会在经发酵形成的茶叶（如红茶）中存在。

4.2.2 碳氢化合物 在碳氢化合物中，饱和烃对茶叶香气的影响不是很大，而不饱和烃产生的作用却比较大，但不饱和烃在茶叶中的相对含量比较低。以上3种茶叶样品共检出碳氢化合物24种，主要为3-甲基-2-（2-戊烯基）-1丙酮-2-环戊烯、3，7，11-三甲基-3-羟基-1，6，10-十二烯、蒎烯、蒈烯、依兰油烯、杜松烯、十六烷和柠檬烯等。这些化合物对于红茶的香气可能有一定的贡献，目前的研究尚不完善。

4.2.3 酯类化合物 在以上3种茶叶样品中共检测出25种酯类化合物，因酯类化合物通常具有特殊香味，因而对茶叶的香气起到了一定的贡献，其中包括水杨酸甲酯、邻苯二甲酸二丁酯、甲酸香叶酯、薰衣草乙酸酯、植物醇乙酸酯、异胆酸乙酯、硬脂酸乙酯、油酸乙酯、亚油酸乙酯、9，12，15-十八碳三烯酸甲酯、10，12-十八碳二烯酸甲酯、棕榈酸乙酯、棕榈酸甲酯、十六碳烷酸甲酯、邻苯二甲酸二异丁酯和2-[（5-甲基-2-乙烯）-环氧戊烷]异丙醇乙醚酯等。在鲜茶和绿茶中含有的酯类化合物较多，而在红茶中酯类化合物较少，说明酯类化合物对于红茶香气的贡献不大。

4.2.4 酮类化合物 酮类化合物也是茶叶中一类非常重要的香气成分，这类物质通常具有花果香味和木质香味，对茶叶的香气活性贡献较大。在以上3种茶叶样品中，共有5种酮类化合物，主要包括植酮、茉莉酮、β-紫罗兰酮、6，10，14-三甲基-2-十五烷酮等。茉莉酮一般在绿茶中的含量较高，且茉莉酮是很有价值的香料之一，香气似茉莉花香。另外，β-紫罗兰酮是一种具有紫罗兰香味的酮类化合物，其对红茶的香气起到的作用比较大。当然，酮类化合物在不同茶叶中的差异并不是很大，说明这些物质是茶叶中比较普遍的香气成分，并不是导致各种茶叶香气差距较大的主要因素。

4.2.5 醛类化合物 醛类化合物在茶叶中整体含量较低，主要为正己醛、糠醛、庚醛、苯乙醛、藏花醛、β-环柠檬醛、（Z）-3，7-二甲基-2，6-辛二烯醛和柠檬醛等。在生茶和绿茶成分均未检测出醛类化合物，而在红茶中的醛类化合物比较多，因而推断醛类化合物对于红茶香气的贡献较大。

4.2.6 其他化合物 在以上3种茶叶样品中，酸类化合物检出很少，但十六酸在鲜茶和绿茶中的含量都很高。另外，内酯类化合物只有二氢猕猴桃内酯这一种内酯类化合物被检出，但是对这种物质的香气活性的研究目前还不是很多。而含氮化合物，如吲哚也被检出，但是整体含量均较低。另外，因为发酵程度会影响吲哚的含量，所以其在红茶中存在，而生茶和绿茶中尚未检出。说明其对红茶的特殊香气有一定的作用。

5 结论

通过GC-MS仪器对十里香生茶、绿茶、红茶3种样品的挥发性成分进行分离和鉴定，共鉴定出131种挥发性化合物，涵盖了有机化学分类中的醇类、碳氢化合物、酮类、酯类、醛类、内酯类、酸类和含氮化合物等。分析可知，醇类化合物、酸类化合物、碳氢化合物和酯类化合物为茶叶中的主要成分，但是十里香生茶与炒制后的绿茶以及发酵所得的红茶的香气组分间都有明显的差异。在十里香绿茶中，醇类化合物比生茶要高，而且绿茶相比于十里香生茶增加了一些芳香族醇及衍生物、酮类化合物和烯类化合物，也对绿茶的香气起到了一定的作用。

[1]Yang Z，Baldermann S，Watanabe N. Recent studies of the volatile compounds in tea[J]. Food Research International，2013（2）：585-599.

[2]Takeo T. Effect of the withering process on volatile compound formation during black tea manufacture[J].Journal of the Science of Food and Agriculture，1984（1）：84-87.