景谷大白茶挥发性成分及其关键呈香成分分析

尤秋爽，黄亮，岳建冬，罗承章，陈学平，包金妹，曾文蓉，刘艳涛，龚敏，朱荫，林智*，吕海鹏*

1.中国农业科学院茶叶研究所，浙江 杭州 310008；2.中国农业科学院研究生院，北京 100081；3.云南云垦茶业集团有限责任公司，云南 昆明 650000；4.云南普洱国资有机茶业有限公司，云南 普洱 665000

白茶是中国传统的六大茶类之一，具有干茶满披白毫、汤色清澈明亮、滋味清鲜、香气清香显毫香等品质特征[1]，以及降血脂、抗炎、抗氧化等良好的保健功效[2]，受到越来越多消费者的喜爱。近年来，云南白茶产业发展迅猛，成效显著，其中景谷大白茶是云南产区白茶的主要品类[3]。2022 年发布的团体标准《景谷大白茶》（T/JGCYXH 001—2022）对其进行了规范，指出景谷大白茶是以景谷大白茶品种（Camelliasinensisvar.Pubilimbacv.Jingu-dabaicha）的茶树鲜叶为原料，经过萎凋、干燥、精制、（蒸压定型）等工序制成的白茶。按照外形可以分为散茶、紧压茶；按照不同原料嫩度又可分为白龙须（单芽）、月美人（一芽一叶）、月光白（一芽二叶）、月光寿（一芽二三四叶）等产品。景谷县茶树栽培历史悠久，是中国白茶的核心产区之一，曾被评为“2020 年度中国白茶产业发展示范县”。据统计，2023年景谷县茶叶产量约1.2 万t，其中景谷大白茶产量近8 000 t，综合产值约26亿元[4]，占景谷县茶叶综合产值的一半以上。值得关注的是，2023 年正式发布了区域公用品牌“景谷大白茶”，有助于其品牌建设和产品推广。

景谷大白茶具有优异的香气品质特征，以“清香、毫香”为主，备受消费者的青睐，具有重要的研究价值。香气是茶叶风味品质评价的重要因子之一，茶叶香气实质是各种挥发性成分以不同浓度、比例组合，对人类嗅觉神经综合作用从而表现出的茶叶特有香型。茶叶香气成分种类多、含量低、组成复杂，然而仅有少部分化合物对茶叶特征香气品质的形成具有重要贡献，一般将它们称之为关键呈香成分[5]。白茶中的香气成分十分丰富，一般以醇类和醛类物质为主[6]；且其香气化合物含量在六大茶类中仅次于红茶[7]。以往对白茶特征香气成分的研究已经取得一些进展，如刘洋等[8]研究指出醇类、醛类化合物是白茶（贡眉）香气“清鲜”的来源；苯乙醇、(Z)-茉莉酮、β-雪松烯等香气物质可以用于不同等级福鼎白茶的鉴别[9]；此外，有研究表明，芳樟醇、十六烷酸、芳樟醇氧化物、二氢猕猴桃内酯、2,6,10,14-四甲基十五烷、植酮、水杨酸甲酯等为月光白茶的主要香气成分[10]。然而，虽已有研究指出，白毫银针和单芽景谷大白茶在感官品质和内质成分上存在一定差异[11]，但目前关于景谷大白茶香气成分组成及其关键呈香成分的系统研究报道较少，且尚不明确以不同嫩度鲜叶原料制得的景谷大白茶的香气成分情况，由此限制了人们对景谷大白茶风味品质的深入认知。

因此，本研究以代表性景谷大白茶样品为研究对象，采用搅拌棒吸附萃取－气相色谱－质谱（SBSE-GC-MS）结合气相色谱－嗅闻（GC-O）技术来深入分析景谷大白茶的挥发性成分及其关键呈香成分，旨在为揭示景谷大白茶香气品质的化学物质基础以及研发加工品质调控技术奠定基础。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

试验材料：景谷大白茶样品收集于云南省普洱市茶叶市场，生产厂家均为云南普洱国资有机茶业有限公司，依据原料嫩度可分为单芽景谷大白茶（JGWT-1）、一芽二叶景谷大白茶（JGWT-2、JGWT-3、JGWT-4），具体样品信息如表1 所示。根据感官审评结果，选择1个代表性样品进行关键香气成分的分析。

表1 景谷大白茶样品信息

试剂：氯化钠（分析纯），上海Sigma-Aldrich公司；正构烷烃（C8～C40）、癸酸乙酯，北京百灵威科技有限公司。

1.2 仪器与设备

7980B-5977B 气相色谱质谱联用仪、DB-5ms色谱柱（0.25 μm，30 m×0.25 mm）购自美国安捷伦公司；SP200-2T 多位点磁力搅拌器购自杭州米欧公司；ODP2 GC-O嗅闻口、PDMS搅拌棒（24 μL，10 mm×0.5 mm）购自德国哲斯泰公司。

1.3 试验方法

1.3.1 感官审评方法

委托农业农村部茶叶质量监督检验测试中心，根据《茶叶感官审评方法》（GB/T 23776—2018）对样品的外形、汤色、香气、滋味、叶底等5项因子进行感官审评。

1.3.2 挥发性成分测定

挥发性成分萃取：采用SBSE 方法[12]进行景谷大白茶样品挥发性成分的富集，称取0.6 g 茶粉与0.5 g无水氯化钠于20 mL顶空瓶中，加入10 mL沸水后，平衡1 min；加入PDMS搅拌子后将顶空瓶放置于多位点磁力搅拌器上，在80 ℃、1 200 r/min的条件下萃取30 min 后取出搅拌子，用去离子水冲洗表面残留茶粉，用无尘纸擦干后放入2 mL 样品瓶中用于进一步香气检测分析。

色谱条件：气体进样，进样口温度为280 ℃；在50 ℃的初始温度下进行程序升温，以4 ℃/min的速率升温至170 ℃，保持2 min；以10 ℃/min的速率升温至265 ℃，保持5 min；流速为1.6 mL/min，以高纯度氦气（＞99.99%）为载气，溶剂排空模式。

质谱条件：EI离子源，温度220 ℃，电子能量70 eV，质量扫描范围为50～600 Amu。

定性定量方法：将提取到的质谱数据通过计算机在NIST 14 谱库进行检索，结合化合物的基峰、质核比，以及依据正构烷烃测得的保留指数，并参考过往文献报道，对化合物的名称、结构加以确认。以癸酸乙酯作标准曲线，通过各香气化合物与癸酸乙酯的峰面积比值，按公式（1）计算化合物的相对含量。

式中：mi为各香气化合物的相对含量（单位：μg/kg），A为质谱峰面积，mT为茶粉质量（单位：g）。

1.3.3 关键香气成分测定

关键香气成分测定采用GC-O方法开展。分析条件：升温程序与1.3.2 中的升温程序色谱条件一致；ODP2嗅闻口与质谱端1∶1分流进样，传输线温度为260 ℃，进样口温度为230 ℃，以高纯度氮气（＞99.99%）为载气。嗅闻试验小组成员共6名，均经过专业的嗅闻训练，并具有丰富的审评经验。香气强度以数值1～4 表示，且香气强度随着数值从小到大递增。在试验过程中，嗅闻小组成员要通过滑动电阻的手柄记录嗅闻到的化合物的气味强度同时描述对应的气味特征，至少有3名成员在同一时间段嗅闻到相似的气味描述，才可计入最终结果[13]。

1.4 数据处理

采用Origin 2018、Excel 2007、SIMCA 14.1 等软件进行数据处理和图表绘制。

2 结果与分析

2.1 景谷大白茶感官品质分析

景谷大白茶感官审评结果如表2所示，样品总得分在91.3～93.1 之间，整体感官品质较为优异。可以看出，景谷大白茶主要表现为汤色金黄明亮、滋味甘醇、清香或毫香的品质特征。这批样品中，采用单芽制成的景谷大白茶为散茶，外形匀齐、银绿披毫，叶底肥壮褐绿；采用一芽二叶为主的鲜叶原料制成的景谷大白茶为紧压茶，饼形周正、松紧适度，叶底厚、较软匀、显芽，均与《景谷大白茶》（T/JGCYXH 001—2022）中对景谷大白茶散茶及紧压茶感官品质的要求较为符合。不同原料嫩度的景谷大白茶样品在感官品质上存在一定差异，说明样品具有一定的代表性，后续选用香气品质得分最高的样品JGWT-1进行关键呈香成分的分析。

表2 景谷大白茶感官审评结果

2.2 景谷大白茶挥发性成分分析

通过SBSE-GC-MS 技术从景谷大白茶中共鉴定出了117种挥发性成分（表3），根据化合物官能团的差异，可划分为12类，包括醛类（24种）、醇类（22种）、酮类（20种）、酯类（14种）、烯烃类（10 种）、芳香族化合物（8 种）、含氧杂环类（8种）、内酯类（3 种）、酚类（3 种）、酸类（2 种）、含氮杂环类（2 种）、醚类物质（1 种）。其中，醇类、醛类、酯类、含氧杂环类物质是景谷大白茶中含量最丰富的几种香气成分。可见，景谷大白茶的挥发性成分以醇类、醛类、酯类物质为主；此外，分析发现芳樟醇、水杨酸甲酯、香叶醇、苯乙醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醛、苯甲醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫罗酮等为景谷大白茶中含量最高的挥发性成分。醇类物质中，芳樟醇、香叶醇、苯乙醇、α-萜品醇等物质的含量较高。此前研究发现，芳樟醇、α-萜品醇、香叶醇等物质是云南月光白茶的主要香气成分[14]，与本文结果较为一致。芳樟醇、香叶醇、α-萜品醇作为茶叶中含量普遍较高的单萜醇[15]，通常以对映异构体的形式存在，且不同构型的气味特征存在差异，例如，S构型的芳樟醇多表现为甜香、橙花香，而R构型的芳樟醇则表现出木质、类似薰衣草的气味。研究表明，大部分白茶中的芳樟醇以S型为主导，而印尼白茶中的芳樟醇罕见地以R型为主导[16]，然而景谷大白茶中芳樟醇的优势构型尚未明晰，后续需要进一步开展研究。醛类物质中含量较高的化合物为苯乙醛、苯甲醛、己醛，其中苯乙醛具有苦杏仁香、蜜香，可以通过苯丙氨酸的斯特雷克降解途径产生；而苯甲醛在茶叶中通常以糖苷键合态的形式存在，通过野黑樱苷前体水解释放，具有苦杏仁气味[[17-18]。以往曾有研究发现苯甲醛是贡眉白茶中相对含量最高的香气物质[8]，这与本研究结果存在一些差异，可能与样品的产地、工艺、香气检测方法的不同有关。酯类物质中，水杨酸甲酯的含量远高于其他物质，它一般表现出冬青油、薄荷的气味，其含量可能在白茶加工过程中显著增加[19]；另外，2-乙基-3-羟基己基2-甲基丙酸酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯也是景谷大白茶中具有较高含量的酯类成分。上述这些存在于景谷大白茶中含量水平较高的挥发性成分，例如芳樟醇、香叶醇、水杨酸甲酯、苯甲醛、苯乙醇等物质，可能对于形成景谷大白茶的特征香气品质具有重要贡献[20]。

表3 景谷大白茶挥发性成分及其含量

此外，从表3 中还可以看出，(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫罗酮、二氢猕猴桃内酯、甲苯、(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸等物质也是景谷大白茶中含量较高的挥发性成分。研究表明，(E)-β-紫罗酮、二氢猕猴桃内酯都是类胡萝卜素降解途径中的相关产物，分别表现出木质、紫罗兰香和果香[18]，且有研究指出二氢猕猴桃内酯可作为区分不同等级福鼎白茶的参考依据[9]；据报道萜品油烯可应用于不同海拔政和白茶的鉴别[21]；甲苯含量的增加有助于快速陈化的白茶香气品质的提升[22]；另外，(E)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯酸则被认为与茶叶“糖香、花香”的形成有关[23]。可见，景谷大白茶中这些挥发性成分在后续的质量评价和品质提升等方面的应用可能具有重要的研究价值。

2.3 不同嫩度原料景谷大白茶挥发性成分的差异分析

茶叶中的香气成分一部分来源于鲜叶中的固有物质，大部分主要是通过香气前体物质在加工过程中的降解、转化形成的。由于茶树不同叶位鲜叶中的内质成分基础不同，采用不同嫩度鲜叶原料加工制成的成品茶的香气物质可能存在差异[24]。研究表明，单芽景谷大白茶的香气物质总量要明显高于一芽二叶景谷大白茶。景谷大白茶中一般醇类物质含量最高，且在单芽样品中醇类化合物含量远高于一芽二叶样品；酯类、醛类、酚类化合物在单芽景谷大白茶中的含量水平高于一芽二叶景谷大白茶，芳香族、内酯类、含氧杂环类、烯烃类化合物在一芽二叶中含量更高，而酮类、醚类、酸类物质在两组样品中含量相近（图1）。其中，2-己烯醛、紫苏醇、己醛、芳樟醇、α-柠檬醛、1-辛烯-3-醇、香叶醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛等部分醇、醛类香气物质在由不同嫩度原料制成的景谷大白茶中含量差异可达3 倍以上。此前有研究指出，2-己烯醛、紫苏醇是不同茶树品种制得的白茶中共有的主要挥发性成分，或对白茶香气品质形成具有重要作用[25]；此外，2-乙基-1-己醇、6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮仅在一芽二叶景谷大白茶中检出；2-乙基-1-己醇具有花香、清新的香气，而6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮曾在贡眉白茶的香气中被报道。以往有研究表明，白牡丹（一芽二三叶）香气总量要高于白毫银针（单芽）[26]，与本文结果存在一定差异，可能与茶树品种、栽培环境、加工工艺参数以及所采用的香气富集分析方法的不同有关。

图1 不同嫩度原料景谷大白茶挥发性成分含量比较

为更加直接地比较以不同嫩度鲜叶原料制成的景谷大白茶的香气组成差异，以117种挥发性成分作为因变量，不同嫩度原料作为自变量，进行PCA 分析（图2），可以看出PC1 和PC2 的贡献率分别为0.543 和0.276，累积方差贡献率达到0.819，能够较好地概括质谱数据的信息，且两组样品在散点图上能实现较好区分，表明原料嫩度会影响景谷大白茶的香气品质形成。此外，根据质谱的峰保留时间及峰面积值等相关参数来绘制景谷大白茶样品的总离子流图（图3），也可以看出，两组样品的香气组成存在明显差异。

图2 不同嫩度原料景谷大白茶香气的主成分分析得分图

2.4 景谷大白茶的关键呈香成分分析

通过GC-O分析技术，从景谷大白茶的挥发性成分中共鉴定出了36 种关键呈香成分（表4），包括10 个醛类、8 个酮类、7 个醇类、3 个芳香族化合物、2 个烯烃类、2 个含氧杂环类、2 个酯类、1个内酯类及1个酚类化合物。这些香气物质的相对香气强度值（AI）范围介于1.67～3.80 之间，其中，(E)-β-紫罗酮（3.80）、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）（3.50）、(E)-2-壬烯醛（3.33）、香兰素（3.33）、香叶基丙酮（3.25）、6-甲基-5-庚烯-2-酮（3.00）、苯乙醛（3.00）、萘（3.00）等物质的香气强度值较高，AI≥3，预示着它们可能对景谷大白茶香气品质的影响最大。(E)-β-紫罗酮广泛存在于各类茶叶香气中，具有极低的气味阈值（OT=0.007 μg/kg）[27]，对茶叶香气品质形成一般具有重要贡献作用。芳樟醇氧化物在加工过程中通常由其相关糖苷水解释放，也可通过芳樟醇自身氧化形成[18]。另外，β-大马士革酮、苯乙醇等香气强度值较高的化合物，大多表现出花香属性。(E)-2-壬烯醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、庚醛、己醛等物质是一类表现出清新、青气气味属性的化合物，通常来源于不饱和脂肪酸的氧化降解，在景谷大白茶中也具有较高的香气强度。研究表明，(E)-2-壬烯醛是不同“清香”绿茶中的共有致香成分，具有清新、类似黄瓜的气味特点[28]，或影响茶叶“清高”的香气品质的塑造[29]；γ-萜品烯曾被确定为柠檬果皮中的特征香气成分[30]，目前其对白茶关键香气的贡献未见研究报道；此外，研究发现己醛在奶香白茶中含量较高，并可作为区别于传统寿眉白茶的芳香物质[31]。这些化合物可能共同作用构成了景谷大白茶“清香”的品质特点。

表4 景谷大白茶关键呈香成分的GC-O鉴定结果

景谷大白茶的关键呈香成分中还有一类是通过GC-O试验，嗅闻呈现出甜香、奶香或椰子香的物质，包括香叶基丙酮、γ-壬内酯、2,6,6-三甲基-1-环己烯基乙醛等。香兰素和γ-壬内酯在景谷大白茶中具有较高的香气强度，此前也被认为是福鼎大白茶的“甜香”的贡献成分[32]。由此可以推测，这些表现出相似“甜香”属性的物质，可能是部分景谷大白茶中“甜香”的来源。此外，不同干燥方式可能会影响(Z)-3,7-二甲基-2,6-辛二烯醛的形成转化[33]。

基于上述GC-O的试验结果，初步构建了景谷大白茶关键呈香成分的香气轮（图4），将各个香气物质的气味特征和化学结构可视化，有助于实现景谷大白茶香气品质的科学评价。

图4 景谷大白茶关键呈香成分香气轮

3 小结与讨论

本文采用SBSE-GC-MS结合GC-O分析技术系统研究了景谷大白茶的挥发性成分及其关键香气成分。分析结果表明，景谷大白茶中的香气成分以醇类、醛类、酯类化合物为主，芳樟醇、水杨酸甲酯、香叶醇、苯乙醇、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、苯乙醛、苯甲醛、(E)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、萜品油烯、(E)-β-紫罗酮等是景谷大白茶中含量最丰富的挥发性成分。在景谷大白茶中鉴定出的36 种关键呈香成分，多为表现出清新、花香、甜香气味属性的化合物，其中，(E)-β-紫罗酮、(Z)-芳樟醇氧化物（呋喃型）、(E)-2-壬烯醛、香兰素、香叶基丙酮、6-甲基-5-庚烯-2-酮、苯乙醛等物质具有较高的香气强度值，有助于景谷大白茶“清香、毫香”特征香气的塑造。研究发现单芽景谷大白茶的香气物质总量要高于一芽二叶的景谷大白茶，且2-己烯醛、紫苏醇、己醛、芳樟醇、α-柠檬醛、1-辛烯-3-醇、香叶醇、(E,E)-2,4-庚二烯醛等挥发性成分的含量明显受鲜叶嫩度的影响。本研究揭示了景谷大白茶的香气组成特点，后续研究应进一步解析景谷大白茶加工过程中特征香气成分的动态变化，以期实现景谷大白茶加工过程中香气品质的质量控制。