茶叶挥发性成分中关键呈香成分研究进展

王梦琪，朱 荫，张 悦，施 江，林 智,，吕海鹏,

（1.中国农业科学院茶叶研究所，农业农村部茶树生物学与资源利用重点实验室，浙江 杭州 310008；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081）

1 关键呈香成分的研究方法

目前，食品风味成分研究领域中针对关键呈香成分的研究方法一般主要包括香气萃取、香气鉴定和香气重组等。常用的香气萃取方法主要有同时蒸馏萃取（simultaneous distillation extraction，SDE）、固相微萃取（solid phase microextraction，SPME）、搅拌棒吸附萃取（stir bar sorptive extraction，SBSE）、超临界流体萃取（supercritical fluid extraction，SFE）、减压蒸馏萃取（vacuum distillation extraction，VDE）等，不同萃取方法的优缺点如表1所示。关键呈香成分的分析方法一般包括GC-O、OAV、香气化合物重组与消减实验等。其中GC-O技术主要包括3 种分析方法：香气提取稀释分析（aroma extract dilution analysis，AEDA）、直接强度法和检测频率分析。AEDA技术原理是嗅闻提取物经一系列稀释后的GC流出物，借用风味稀释因子来评价GC流出物的呈香贡献[3]；直接强度法则是通过嗅闻人员使用可变电阻器的移动来记录气味随时间变化的强度[4]；检测频率分析法是由嗅闻人员对分析样品中的每一特定保留时间上的香气成分呈香与否，进行感官判定并记录相应的比例[5]。OAV法是另一种应用于呈香成分分析的关键手段，该方法是通过理论值的计算来表征化合物气味贡献程度，OAV是指气味化合物浓度与其对应介质中气味阈值的比值，OAV值越大，说明该化合物对呈香越重要[6]。香气重组和消减实验则是将不同香气化合物添加到一定介质中，利用人的嗅觉判断特定香气化合物对物质整体呈香贡献，该方法已成为国际上应用十分普遍的关键呈香成分验证方法[7]。

表1 挥发性成分萃取方法Table 1 Extraction methods of volatile components

目前，果汁、调味品、烟草及酒类等领域对关键呈香成分的分析已有较好的研究进展。例如，周志等采用顶空-SPME（head space-SPME，HS-SPME）结合GC-O技术从野生刺梨汁中鉴定出丁酸乙酯、正己醇、正辛醇、苯乙醇、芳樟醇等8 种可嗅闻香气成分[18]；Kaneko等采用AEDA法研究发现日本酱油的关键香气成分为3-甲硫基丙醛和3-羟基-4-5-二甲基-2-(5H)-呋喃酮[19]；高建宏采用GC-O强度法与AEDA法相结合，综合香气强度和香气稀释（flavor dilution，FD）因子发现3 种不同类型烟叶（烤烟、白肋烟、香料烟）的关键呈香成分均包括β-大马酮和β-二氢大马酮[20]；范文来等采用计算OAV值法鉴定得到洋河绵柔型白酒中的关键风味物质为己酸乙酯（OAV＞27 000）[6]；此外，Xiao Zuobing等采用GC-O技术、OAV值结合香气化合物的重组消减方法发现壬醛、己醛、芳樟醇和(R)-(+)-柠檬烯是Ponkan柑橘中的关键香气化合物[21]。

2 茶叶挥发性成分中关键呈香成分

近年来，茶叶挥发性成分中关键呈香成分的研究已有较多报道，关键呈香成分已成为茶叶香气品质化学研究领域的热点之一，相关研究结果为提升茶叶加工技术、定向调控茶叶香气品质提供了重要的科学依据。根据加工工艺的差异，茶叶可以分为绿茶、红茶、乌龙茶、黑茶、黄茶和白茶六大类，不同茶类的香气品质迥异，研究表明挥发性成分及其关键呈香成分一般也都有较大差异。以下主要根据茶类的差异，分别论述不同茶类中关键呈香成分的研究进展。

2.1 绿茶挥发性成分中关键呈香成分

绿茶的加工工艺一般为摊放、杀青、揉捻和干燥。绿茶香气清香怡人，代表性香型有清香、栗香和花香等。目前，国内外的科研工作者主要以龙井茶、碧螺春、日本煎茶等绿茶作为研究对象，已经在其挥发性成分中关键呈香成分的研究中取得了较好的进展。例如，2016年陈合兴通过GC-O结合AEDA与OAV方法对碧螺春进行香气重构，发现包括2,3-丁二酮、2-戊基呋喃在内的29 种物质是洞庭碧螺春茶的主要特征性香气成分[22]；2018年，Zhu Yin等采用全二维气相色谱-飞行时间质谱（comprehensive two-dimensional gas chromatography-timeof-flight mass spectrometry，GC×GC-TOF-MS）技术、GC-O法结合OAV法分析得到了决定绿茶“栗香”品质的8 种关键呈香成分，分别是乙基苯、庚醛、苯甲醛、2-戊基呋喃、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、芳樟醇、(Z)-己酸-3-己烯酯和(E)-β-紫罗兰酮[23]。

表2汇总了近年来绿茶挥发性成分中关键呈香成分的研究结果，绿茶中的关键呈香成分主要包括醇类、酮类、酯类、醛类以及杂环类化合物等。炒青绿茶（西湖龙井、碧螺春）挥发性成分中的关键呈香成分大都含有芳樟醇、香叶醇、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、顺-茉莉酮（图1）和吡嗪类等化合物。芳樟醇表现出甜香、花香、木香和类似薰衣草的香气特征；香叶醇带有蔷薇香（水中阈值为0.007 5 mg/kg）[24]，α-紫罗兰酮带有木香、紫罗兰芬芳，阈值介于0.6～10 μg/kg之间。β-紫罗兰酮（阈值为0.007～205 μg/kg）则比α-紫罗兰酮具有更多的果香和木香[25]；顺-茉莉酮表现为果香、花香和茉莉花的气味。吡嗪类化合物则生成于杀青、干燥高温过程中的美拉德等反应中，因此带有烘烤香，为绿茶栗香的主要特征成分。蒸青绿茶是日本绿茶的主要类型，其挥发性成分中的关键呈香成分主要为酮类、醇类以及醛类物质等，例如(Z)-1,5-辛二烯-3-酮（水中阈值为0.01 mg/kg[26]，带有天竺葵气味）、4-巯基-4-甲基-2-戊酮（阈值为0.000 1～0.005 0 μg/kg，具有类似黑醋栗气味）、3-甲基壬烷-2,4-二酮（水中阈值为0.02 mg/kg，表现为果香、焦糖香）、香叶醇、癸醛（水中阈值为0.1～6.0 μg/kg，表现为柑橘类气味）、(Z)-3-己烯醇（阈值为70 μg/kg，表现为清香）[25]、β-紫罗兰酮等。研究表明，癸醛和(Z)-3-己烯醇增强了蒸青绿茶的清香，β-紫罗兰酮则增强了日本绿茶的甜香[27]。此外，研究发现，在3 类不同等级抹茶的香气成分中，均具有较高FD值的化合物共有8 种，即表现出甜香的4-羟基-2,5-二甲基-3-(2H)-呋喃酮、香豆素，具有清香的3-甲基-2,4-壬二酮、(E,Z)-2,6-壬二烯醛，带有金属气味的反式-4-环氧-5-环氧(E)-2-癸醛、(Z)-1,5-辛二烯-3-酮以及带有花香的α-紫罗兰酮和(E)-异丁香酚[28]。

不同文献报道中对同一类型绿茶产品中关键呈香成分的研究结果上也存在较大的差异性。例如，本文表2中所列的文献中关于西湖龙井茶样品的研究结果就存在较大的差异。究其原因，上述研究中所采用的西湖龙井茶样品，在原料来源、加工方法、香气萃取方法以及关键呈香成分的分析鉴定方法上都存在一定的差异。如表1所示，不同的香气萃取方法对关键呈香成分的分析有重要影响；此外，不同的分析方法，例如GC-O（实际嗅闻）与OAV（主要为理论值计算）的不同也会影响关键呈香成分的判定结果。

在关键呈香成分的形成机理研究方面，韩卓潇利用茶树新品种白桑茶制作成绿茶，经AEDA法结合OAV法检测发现其关键呈香成分为花香特征明显的β-紫罗兰酮、芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅰ、芳樟醇氧化物Ⅲ、香叶醇、环氧芳樟醇、癸醛、顺-茉莉酮；他们研究发现，在该品种茶树中，控制萜类物质合成的DXR、CMK基因以及控制芳樟醇和香叶醇合成的NES、GES基因表达水平较高，一定程度上促进了这些花香特征显著的化合物的形成[29]。

人力资源管理工作主要的工作内容，首先企业所有人员的档案管理工作，按照部门将所有的公司员工档案进行合理的储存；其次，是企业员工动态流动的相应人事记录；最后，是对整个企业的工作人员的综合管理及分析应用。在整个人力资源管理工作之中，由于工作内容繁多，企业相应的人力资源管理人员业务水平存在缺陷等情况，都会导致整个企业的人力资源管理体系存在漏洞，从而给整个企业的正常发展带来隐患，对于企业的员工而言，企业的人事工作效率低下，无法迅速为企业的人事运转工作提供高效支撑，从而影响到企业的运行效率。

图1 主要茶类中挥发性成分的关键呈香成分Fig. 1 Key aroma compounds of the main tea types

表2 不同类型绿茶中鉴定出的关键呈香成分Table 2 Key aroma compounds identified in different kinds of green tea

续表2

2.2 红茶挥发性成分中关键呈香成分

红茶属于全发酵茶，一般分为工夫红茶、小种红茶和红碎茶三大类，具有“甜香”、“花香”以及“果香”等典型香型。红茶的加工工艺一般为萎凋、揉捻、发酵和干燥。

目前，国内的科研工作者大多以祁红、滇红等工夫红茶以及金骏眉等小种红茶作为主要研究对象，已经在其挥发性成分中关键呈香成分的研究中取得了较好的进展。在名优工夫红茶研究方面，Xiao Zuobing等采用HS-SPME、GC-O（AEDA）结合PLSR模型对4 种不同类型的中国工夫红茶（滇红工夫、坦洋工夫、祁门工夫、宜兴工夫）进行分析，共检测出64 种FD值介于4～4 096的挥发性成分，其中滇红工夫中的反式-芳樟醇氧化物，坦洋工夫、滇红工夫以及祁门工夫红茶中的香叶醇均具有最高的FD值（4 096）[47]。该研究结果与以往香叶醇是祁门红茶的特征香气成分的研究结论[48]相似。香叶醇具有浓郁的玫瑰、蔷薇类花香，香叶醇的高FD值以及揉捻和发酵过程中含量的大量增加[49]，决定了祁门红茶的“祁门香”。Pang Xueli等采用吹扫/捕集-热脱附法、GC-O结合动态顶空稀释分析对滇红的香气成分进行分析，发现滇红中具有最高的FD值（3 125）的化合物为2-甲基丁醛，而后是2-甲基丙醛、芳樟醇、苯乙醛、香叶醇、3-甲基丁醛以及水杨酸甲酯[50]。该结果与Xiao Zuobing等的研究结果有所差别，原因可能是HS-SPME方法无法很好地富集低回收率组分，而采用吹扫/捕集-热脱附法过程产生的液、气两相的不平衡可使挥发性组分逸出更多，从而可实现超痕量组分的分析。在新型红茶研究方面，发现新品种安吉红茶中关键呈香成分为(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-3,5-辛二烯-2-酮、脱氢芳樟醇、苯甲醛、橙花醇、芳樟醇、香叶醇、苯甲醇、苯乙醇，这些成分的存在是形成安吉红茶“甜香”、“花香”明显的主要原因[51]。此外，葛晓杰等[52]采用HS-SPME结合GC-O研究分析了“花香”和“甜香”型红茶的香气成分，发现芳樟醇（花香）、苯甲醛（草药味）、(Z)-芳樟醇氧化物（熟土豆味）、(E,E)-2,4-庚二烯醛（辛臭味）等6 种成分具有显著的呈香效果，是这两种香型红茶的关键呈香成分。但值得关注的是，苯甲醛是红茶中重要的呈香成分之一，文献[25]报道苯甲醛的呈香特性一般为典型的杏仁香、苦及樱桃气味，它对红茶香气品质的贡献还有待进一步研究分析。

国外红茶香气关键呈香成分的研究主要以大吉岭红茶、斯里兰卡红茶为研究对象。通过对大吉岭红茶香气研究的汇总（表3）发现，大吉岭红茶的关键呈香成分主要包括醇类、酮类、醛类以及壬二烯醛等化学物质；Kasuga等采用GC/氢火焰离子化检测器、GC-O以及GC×GC等分析技术对5 种不同品牌的斯里兰卡红茶（Nuwara Eliya、Uva、Dimbula、Kandy、Ruhuna）进行香气化合物分析，结果表明芳樟醇、4-羟基-2,5-二甲基-3(H)-呋喃酮、香叶醇、香豆素、(E)-2-己烯酸、3-甲基丁酸（异戊酸）和苯乙酸是这5 种斯里兰卡红茶的关键呈香成分[53]。由表3可知，不同研究中分析得到的红茶关键呈香成分也存在较大的差异，这可能与研究所选用样品的原料不同、样品的加工工艺差异以及香气萃取所采用方法的差异有关。

由表3还可以发现，采用不同香气富集方法分析得到的Kangra正统红茶中关键呈香成分为2-己烯醛、3-己烯醇、芳樟醇及其氧化物、β-紫罗兰酮以及二氢猕猴桃内酯；其中通过SDE法得到的关键呈香成分中存在甲基吡嗪（表现为烘烤香、坚果香），推测该物质是在SDE法萃取香气成分时，高温加热致使茶汤中挥发性成分降解而生成，这在相关SDE方法研究中也有报道[54]。

表3 不同类型红茶中鉴定出的关键呈香成分Table 3 Key aroma compounds identified in different kinds of black tea

2.3 乌龙茶挥发性成分中关键呈香成分

乌龙茶又称青茶，属于半发酵茶，香气类型丰富，其代表性香型有花香、花果香等。乌龙茶的加工工艺一般为萎凋、摇青、杀青、揉捻、干燥等。目前，有关乌龙茶挥发性成分中关键呈香成分的研究也取得了较好的进展（表4），可以发现，橙花叔醇、芳樟醇及其氧化物以及α-法尼烯是普遍存在于乌龙茶中的关键呈香成分。有研究表明，橙花叔醇是福建乌龙茶品种最主要的香气成分[66]，具有花香及果香特征。

在不同发酵程度乌龙茶香气研究方面，Zhu Jiancai等采用GC-MS、GC-火焰光度检测、GC-O结合OAV值分析了冻顶乌龙（轻度发酵）、铁观音（中度发酵）以及大红袍（重度发酵）这3 种不同发酵程度的乌龙茶，结果表明2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、2-甲基丁醛、橙花叔醇、(E)-2-庚烯醛、己醛、辛醛、β-大马酮、吲哚、6-甲基-5-庚烯-2-酮、(R)-(-)-芳樟醇、二甲基硫醚等具有较高OAV值，是对茶汤整体香气具有贡献作用的关键呈香成分[67]。此外，Wang Lifei等[68]采用GC-O结合GC-MS技术对不同发酵程度的茶叶进行判别分析，发现(E)-2-己烯醛和水杨酸甲酯可用于对乌龙茶与红茶的区分，但这两种物质无法用于辨别发酵程度接近于红茶的东方美人茶与红茶之间的差别。

在不同品种乌龙茶香气研究方面，苗爱清等采用HS-SPME结合GC-O技术分析了4 种不同品种的乌龙茶（白叶单枞、金萱、铁观音、黄金桂）挥发性成分中的关键呈香成分，研究表明，白叶单枞的关键呈香成分为芳樟醇（玫瑰花香）及其氧化物Ⅰ（淡花香）；金萱的关键呈香成分为吲哚（高浓度时表现出刺激气味，低浓度时表现出花香）；铁观音的关键呈香成分为芳樟醇（玫瑰花香）、水杨酸甲酯（薄荷香味）、己酸-(Z)-3-己烯酯（花香）和α-法尼烯（花香）；黄金桂的关键呈香成分为芳樟醇氧化物Ⅰ（淡花香）、己酸-(Z)-3-己烯酯（花香）及α-法尼烯（花香）[69]；另外，游铜锡等[70]研究发现，由金萱品种制作的包种茶，其关键呈香成分为带有牛奶味道的十一酸乙酯与丁酰乳酸丁酯，金萱又称“台茶12号”，为台湾的优良茶树品种。该品种加工的成茶带有奶香味，推测品种的选择是包种茶“奶香”特征明显的重要影响因素。

表4 不同类型乌龙茶中鉴定出的关键呈香成分Table 4 Key aroma compounds identified in different kinds of oolong tea

与乌龙茶相比，速溶乌龙茶的关键呈香成分表现出完全不同的分析结果，其中辛醇、β-(E)-大马酮呈现花香；而芳樟醇及其氧化物表现为花香和一定的陈旧气味，(E)-β-罗勒烯表现为花香及草香，推测在速溶茶粉加工过程中的加热、光照及干燥等处理导致了乌龙茶挥发性成分的改变[71]，或是速溶茶粉原料及年份的差异导致了结果的不同。

另外，值得关注的是，在对乌龙茶挥发性成分的分析过程中，发现香气化合物之间存在协同效应以及掩蔽效应，亚阈值香气化合物同样可对乌龙茶香气产生影响[72]。出现这种现象的原因可能是由于某些香气化合物阈值较低，即使以较低浓度出现也可以影响茶叶整体的呈香特点。

2.4 黑茶挥发性成分中关键呈香成分研究进展

黑茶是我国特有茶类，属于后发酵茶，风味品质独特，主要包括普洱茶、茯砖茶、六堡茶、青砖茶、康砖茶等。黑茶的加工工艺比较特殊，一般采用黑毛茶作为加工原料，经过微生物参与的后发酵过程制作而成。目前，关于黑茶挥发性成分中关键呈香成分的研究也取得了较好的进展（表5）。

目前，关于普洱茶香气的研究比较深入。例如，李瑞利通过GC-MS结合GC-O技术对5 种普洱茶的香气成分进行分析，共鉴定出37 种香气物质，其中包括9 种酮类（花果香、木香）、9 种醛类（清香、焦香和花香）、8 种醇类（蘑菇味和甜花香）、6 种甲氧基化合物（陈香、木香和霉味）以及一些刺激性气味的萘、愈创木酚等物质[80]；此外，Xu Yongquan等研究发现普洱茶中香气成分的呈香特性及相对气味强度分别为：醇类（花香，33.01%）、甲氧基类化合物（陈香和泥土气味，25.24%）、酮类（木香，11.17%）[81]。研究表明，普洱茶中的关键呈香成分主要包括1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯等带有陈香的杂氧类化合物。Lü Haipeng等[82]研究发现，普洱茶中含有丰富的杂氧类化合物，例如1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯等，这些成分是普洱茶重要的特色成分也是决定普洱茶独特香气品质的关键化合物成分，是在微生物、热降解双重作用条件下通过没食子酸的甲基化形成的；此外，Wang Kunbo等研究指出，1,2,3-三甲氧基苯、4-乙基-1,2-二甲氧基苯等对普洱茶呈香具有关键作用的物质是黑茶后发酵过程中儿茶素在微生物作用下降解与甲基化的结果[83]。另外，在普洱茶速溶茶的关键呈香成分的研究方面，徐咏全等采用HS-SPME-GC/MS结合GC-O分析检测了普洱茶粉以及普洱茶原料的香气成分，结果表明普洱茶粉中可嗅闻到27 种气味物质，普洱茶中可嗅闻到33 种气味物质，且普洱茶粉中果香、花香、木香与草药香总香气强度明显高于普洱茶原料，陈香、仓味总香气强度明显低于普洱茶原料[84]。在青砖茶研究方面，刘盼盼等发现β-紫罗兰酮、芳樟醇、(Z)-4-庚烯醛、(E,Z)-2,6-壬二烯醛、癸醛、(E)-2-壬烯醛、(E,E)-2,4-庚二烯醛、1-辛烯-3-醇、壬醛、α-紫罗兰酮、2-辛烯-1-醛、1-戊烯-3-酮的OAV值均大于1，是对青砖茶风味具有重要贡献的关键呈香成分[85]。

通过以上分析可知，近年来有关黑茶关键呈香成分的研究主要集中于普洱茶、青砖茶等黑茶产品（表5），鲜有关于茯砖茶、六堡茶等其他类型黑茶关键呈香成分的研究，后续针对这些黑茶产品的研究亟待尽快开展。

表5 黑茶及其他茶类中鉴定出的关键呈香成分Table 5 Key aroma compounds identified in dark tea and other kinds of tea

2.5 其他茶类产品和花茶挥发性成分中关键呈香成分

目前，关于黄茶和白茶挥发性成分及其关键呈香成分的研究较少。

花茶属于再加工茶，外形优美，香气馥郁，受到众多消费者的青睐。目前，在花茶挥发性成分中关键呈香成分方面也有少量相关研究报道（表5），例如关于茉莉红茶和茉莉绿茶的研究[87-88]。

3 结 语

茶叶挥发性成分中的关键呈香成分具有重要研究价值和研究意义，其未来的研究方向可能主要为以下几个方面。

在茶叶挥发性成分的检测分析中，采用主流的GC-MS分析技术一般检测到的是含量相对高的化学成分；然而，由于香气化合物的阈值差异悬殊，茶叶挥发性成分中检测出的较高含量的香气化合物未必是关键呈香成分，而较低含量的化合物因其更低的阈值却很有可能是关键呈香成分。因此，茶叶挥发性成分中关键呈香成分的分析对检测技术提出了更高的要求。GC×GCTOF-MS分析技术是一种具有高灵敏度、高峰容量、高分辨率等优点的新型检测技术，在未来关键呈香成分的研究中有望发挥重要的作用。

茶叶中多数挥发性化合物都具有一个或多个立体中心，可能存在香气特征与香气阈值迥异的对映异构体，其不同组成比例的呈香效果差异对茶叶香气的形成可能有着重要的影响。例如，芳樟醇具有3R-(-)-芳樟醇和3S-(+)-芳樟醇两种旋光异构体，而它们有着完全不同的香气属性：3S-(+)-芳樟醇具有甜香、花香以及类似橙叶的香气特征，香气阈值为7.4 μg/kg；而3R-(-)-芳樟醇具有木香和类似薰衣草的香气特征，香气阈值为0.8 μg/kg。因此，对茶叶挥发性成分中鉴定出来的关键呈香成分，后续还有必要深入开展它们对映异构体的分析（如果化合物存在手性中心），从更深层次确定它们的呈香特性。

茶叶挥发性成分中关键呈香成分的合成调控机制研究是未来重要的研究方向之一，具有重要的研究意义和研究价值。例如，安徽农业大学曾揭示了茶树芳樟醇和橙花叔醇生物合成调控新机制，为增进茶叶香气品质提供了新路径[89]；通过应用不同逆境信号物质，调节芳樟醇和橙花叔醇等关键呈香化合物的生物合成，从而达到改善茶叶香气品质的目的。随着近期茶树的全基因组信息破解，与茶叶风味相关的萜烯类等物质合成酶基因的研究有深入开展的趋势，相关研究结果有望为关键呈香成分的合成调控和茶叶风味品质的提升等提供重要的科学依据。

关键呈香成分的研究技术类型众多又各存利弊，单一的分析研究技术存在其局限性，感官审评同样受环境条件及人为主观影响。因此，在未来的研究中，应融合使用多种仪器分析技术，同时保障实验人员的嗅闻水平，保障茶叶的香型判别及其关键呈香成分的可靠性等。此外，后续研究中针对鉴定出的关键呈香成分，需进行系统的香气重组实验来验证关键呈香成分的致香效果。

茶叶挥发性组分是微量成分，受影响的因素较多，即使是同一产品因加工过程中参数不同，也会产生较大的差异，甚至很难重复。这为茶叶中关键呈香成分的研究分析带来了更大的难度。因此，后续研究中，应综合考虑样品产地原料、加工工艺参数、萃取分析方法等多种因素，对相关数据进行科学地分析与评价。