武夷岩茶水仙茶青挥发性组分的HS-GC/MS分析

张传海，金晓怀，林志銮，武广珩，吕橄

（1.武夷学院 生态与资源工程学院，福建 武夷山 354300； 2.武夷学院 玉山健康管理学院，福建 武夷山 354300；3.福建省生态产业绿色技术重点实验室，福建 武夷山 354300）

武夷岩茶是具有岩韵“岩骨花香”品质特征的乌龙茶类的总称[1]，为中国十大名茶之一。武夷岩茶分为“大红袍”“肉桂”“水仙”等主要品种，因产茶地点不同，又有正岩、半岩、洲茶之分。茶叶的挥发性物质是由众多挥发性物质组成的混合物，是决定茶叶品质的重要因素。武夷岩茶中的“水仙”品种，挥发性浓郁清长似兰花香，滋味醇厚鲜爽回甘[2]。

关于茶叶挥发性成分的研究，张曦等采用热裂解-气相色谱-质谱（PY-GC-MS）技术对西湖龙井、红茶、铁观音、古丈毛尖、黑茶、茅岩莓茶等6种茶叶进行测定，共分离鉴定出49种挥发性成分，主要包含酸类、酚类、醇类、酯类、杂环类、酮类、醛类等7类物质；每种茶叶中鉴定出的成分数量为17至24个，占挥发性成分总量的76.70%至92.16%[3]。伊勇涛等利用铁观音茶制作过程中的摇青物、杀青物和成品茶叶进行挥发性成分分析，比较不同过程茶原料间的挥发性成分差异及特征性组分的变化情况[4]。康受姈研究了不同茶树品种、生长季节、施肥种类和加工工艺对茶叶挥发性化合物组成和含量水平的影响，在加工过程中，鲜叶原料的挥发性化合物总含量水平呈现下降趋势，不同茶类品种的香气特征不是取决于挥发性化合物总含量水平，而关键是挥发性化合物的组成[5]。陈娇娇采用Tenax TA吸附管吸附法、搅拌子萃取与固相微萃取等方法，对140个茶样进行香气成分分析比较，以茶叶香气定量结果结合香气活性值筛选出34个六大茶类香气骨架成分，其中芳樟醇、1-戊烯-3-醇、正己醛、异丁醛、2-甲基丁醛、戊醛、3-甲基丁醛、2,3-丁二酮紫罗酮为六大茶类所共有[6]。

关于武夷岩茶“水仙”品种不同产地之间茶青挥发性成分的差异及茶叶加工过程中挥发性物质的变化情况尚未见研究报道。文章采用HS-GC/MS方法对3个产地“水仙”品种茶青的挥发性成分组成和含量进行检测分析，旨在为探究武夷岩茶的香气品质和岩韵形成、指导武夷岩茶种植与加工提供前期数据支撑。

1 材料与方法

1.1 实验材料

供试样品为采自武夷岩茶主产区的东山、百花岩和洲地等3个产地的“水仙”品种鲜叶，取样标准为5月份新梢一芽二叶，鲜叶采下即装入样品管放进液氮罐，带回实验室后转入-80℃超低温冰箱保存备用。

1.2 实验仪器

Agilent 7697-7890-5975型顶空/气相色谱-质谱仪，安捷伦20 mL顶空瓶，美国安捷伦科技有限公司；BSA224S型电子天平，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司。

1.3 仪器分析条件

样品处理：称取未经处理的“水仙”鲜叶样品1 g，放置于20 mL的顶空瓶中密封，置于安捷伦7697顶空进样器中，按设定的顶空进样条件进行进样，每个样品平行3次测定，测定结果取平均值。

顶空条件：加热温度为90℃，定量环温度为100℃，传输线温度为120℃，样品瓶平衡时间30 min，持续进样时间0.5 min，GC循环时间62.5 min，样品瓶体积20 mL，填充流量为50 mL/min，压力15 psi。

GC条件：色谱柱为HP-5毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25μm）。进样口温度150℃。升温程序：初始温度40℃，以1.5℃/min的速率升至70℃，保持2 min；以2℃/min升温到110℃，保持2 min；以4℃/min升高到120℃；以4℃/min升温到356℃。载气为纯度99.99%的氦气，载气流量1.0 mL/min，分流比20∶1。

MS条件：EI离子源，离子源温度230℃，绝对电压1753 V，质量扫描范围35～400 amu。

1.4 GC/MS数据处理方法

采用仪器自带的化学工作站对各峰用NIST11.L标准谱库检索，GC-MS色谱工作站对各个质谱峰的要求：保留时间差≤0.1 min，定性≥90，并用Origin 8.0软件和SPSS软件进行数据处理与分析。

2 结果与分析

2.1 样品的色谱图比较和挥发性化合物清单

根据1.3的仪器分析条件，由图1可知，设置的GC程序升温条件合理，样品中挥发性小分子化合物得到良好的分离效果。其中，百花岩产地相对含量有46种小分子化合物，东山产地相对含量有40种小分子化合物，洲地产地相对含量有37种小分子化合物。

图1 三个产地水仙样品的色谱图比较Fig.1 Comparison of chromatograms of the samples from three producing areas

按照上述实验条件对各鲜叶样品进行挥发性成分分析，得出百花岩、东山、洲地3个产地“水仙”样品的总离子流图。将3个不同产地样品的成分检测结果列表比较，展示出3个产地挥发性成分的差异，见表1。

表1 3个产地水仙鲜叶的挥发性化合物GC/MS检测结果Tab.1 List of volatile compounds in Shuixian Tea samples identified by GC/MS

续表1

2.2 三个产地“水仙”鲜叶的挥发性成分分析

2.2.1 百花岩样品的挥发性成分分析

百花岩的水仙鲜叶样品中根据相对含量共有45种化合物，含量排在前十的物质及相对含量为：顺-3-己烯-1-醇（25.89%）、芳樟醇（16.40%）、己醛（11.88%)、1-己醇（7.45%）、2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯（6.57%）、β-罗勒烯（3.87%）、月桂烯（3.33%）、2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯（2.58%）、二甲基二硫（2.51%）以及2-正戊基呋喃（2.15%）。

2.2.2 东山样品的挥发性成分分析

东山的鲜叶样品中相对含量有40种化合物成分，其中相对含量较多的物质为：顺-3-己烯-1-醇（21.46%）、γ-松油烯（18.30%）、己醛（12.03%）、甲酸己酯（7.89%）、反-2-己烯醛（4.47%）、2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯（6.96%）、顺-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯（4.26%）、α-金合欢烯（4.05%）、3-蒈烯（3.33%）以及水杨酸甲酯（3.05%）。

2.2.3 洲地样品的挥发性成分分析

洲地的样品相对含量有39种化合物，其中相对含量排在前十的为：己醛（27.30%）、顺-3-己烯-1-醇（16.55%）、3-蒈烯（11.54%）、1-己醇（10.32%）、反-2-己烯醛（5.94%）、β-罗勒烯（5.82%）、顺-2-戊烯-1-醇（2.60%）、二甲基二硫（2.31%）、2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯（2.85%）以及3-甲基-3,4-二氢-2H-萘-1-酮（1.76%）。

2.2.4 3个产地“水仙”鲜叶的挥发性成分比较

从挥发性成分的组成（表2）来看，3个产地鲜叶所测得的挥发性成分中，以醇类化合物的含量最多，百花岩、东山与洲地的相对含量分别是50.99%、33.39%和28.68%；醛类化合物次之，相对含量分别是16.79%、18.19%和34.85%；挥发性成分含量排在第3位的是烯烃类，相对含量分别为8.85%、30.20%和19.41%；挥发性成分排第4的为酯类，相对含量分别为13.35%、13.53%和7.3%。按照以上4类挥发性成分含量占全部挥发性成分的百分比，则百花岩、东山与洲地分别为89.97%、95.32和90.24%。

表2 3个不同产地水仙鲜叶挥发性组分的化合物类型与相对含量Tab.2 Aroma compound types and relative content in the samples from three different habitats

利用SPSS软件进行聚类分析，3个产地的水仙品种茶叶，其共有的挥发性化合物为18种（图2）。由图2可知，在主导挥发性成分中，水仙主导挥发性成分的种类最多，包括醇类、醛类、酯类和烯烃类等，且大部分的主导挥发性物质呈花香型，如芳樟醇、顺-3-己烯-1-醇、橙花醇、水芹醛、反-2-己烯醛、安息香醛、反-β-罗勒烯等。醇类、醛类、醇类、酯类等具有较好的挥发性品质，可能对茶叶的挥发性品质形成起着直接促进作用[7-8]。烯醇类化合物多数呈现花香、果香，是评价茶叶挥发性品质优劣的重要指标，顺-3-己烯-1-醇是茶香的代表物质之一，在水仙中的含量较高，是茶叶清香风味的重要来源。百花岩、东山、洲地挥发性含量分别占25.89%、21.48%、16.55%。醛类化合物与形成食品挥发性和各种特异挥发性风格有密切关系[9-10]。在水仙品种茶挥发性成分中的含量比例较高，洲地、东山、百花岩挥发性含量分别占27.30%、12.30%和11.88%。

图2 水仙鲜叶的共有挥发性物质分析Fig.2 Analysis of the common aroma substances in Shuixian Tea

3 讨论

采用HS-GC/MS检测技术分析3个产地的武夷岩茶“水仙”品种鲜叶样品的挥发性成分，通过总离子流图及色谱峰对比，完成包括烯烃、烷烃、醛类、醇类、酯类、酸类、含硫化合物、含氮化合物、含氧类化合物在内的71种共有化合物的定性及相对定量分析。

“水仙”鲜叶挥发性成分的定量分析结果表明：百花岩、东山、洲地3个产地样品的挥发性成分中，醇类含量最多，相对含量分别为50.99%、33.39%和28.68%；醛类化合物次之，相对含量分别为16.79%、18.19%和34.85%；含量列第3位的为烯烃类，相对含量分别为8.85%、30.20%和19.41%；列第4位的为酯类，相对含量分别为13.35%、13.53%和7.3%。百花岩、东山、洲地3个产地样品，以上4类挥发性成分占全部挥发性成分的百分比分别为89.97%、95.32、90.24%。在以上4类挥发性物质中，含量较高的成分是顺-3-己烯醇、芳樟醇、己醛、1-己醇、γ-松油烯等物质，其含量都在10%以上。而2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯、β-罗勒烯、月桂烯、二甲基二硫、2-正戊基呋喃、甲酸己酯、反-2-己烯醛、顺-3,7-二甲基-1,3,6-辛三烯、α-金合欢烯、3-蒈烯和水杨酸甲酯、甲酸己酯、反-2-己烯醛等挥发性化合物的相对含量都在3%～10%之间。

研究表明，烯醇类化合物多数呈现花香、果香，其中芳樟醇、香叶醇被认为是评价茶叶挥发性品质优劣的重要指标，是茶叶的特征性挥发性成分[11-12]。1-己醇、芳樟醇等醇类化合物总体呈现清新愉悦的风味，带花果香和酒香。2-羟基丙酸-5-甲基-2-(1-甲基乙基)环己酯、甲酸己酯等酯类化合物大多呈现轻微果香[13]。γ-松油烯、β-罗勒烯、月桂烯等烯烃类物质是武夷岩茶“水仙”品种茶叶的特殊香味，这些相对含量不高的化合物也可能是形成水仙茶叶香味的关键挥发性物质，应列为重点关注的研究对象[8,14]。