添加不同碳源渥堆發酵普洱熟茶香氣成分的研究

高 力，劉通訊

（華南理工大學輕工與食品學院，廣東廣州510640）

普洱茶是以云南大葉曬青毛茶（Camellia sinensis（Linn.）var.assamica（Masters）Kitamura）為原料，經濕熱和微生物一系列生化反應形成的具有獨特陳香和多種保健功能的后發酵茶[1]。普洱的陳香品質不僅影響著消費者的選擇追求，也主導著其市場價格[2]。

研究表明普洱獨特的香味是在渥堆工序中，普洱內質成分在一定的濕熱、酶促、微生物作用形成的[3]。不同儲存年份[4]、不同的干燥方式[5]、外源酶處理[2]、接種有益微生物[6]對普洱的香氣成分都有很大的影響。研究發現，通過添加外源碳源有助于提高普洱發酵過程中的霉菌數及多酚氧化酶活，縮短發酵周期。本文通過對添加木糖、蔗糖、果膠三種不同單糖、雙糖、多糖發酵出的成品茶，采用同時蒸餾萃取聯合氣質聯用（SDE-GC-MS）法測定普洱茶香氣成分，探討其對普洱熟茶香氣上的影響。為添加外源碳源促進普洱發酵，改善普洱品質進一步提供的理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

渥堆原料 云南騰沖大葉六級曬青毛茶，2012年；木糖、蔗糖、果膠 純度＞99%，上海博奧生物科技有限公司。

Trace DSQⅡGC/MS氣相色譜-質譜聯用儀 美國Thermo fisher公司產品；HP-5彈性石英毛細管柱（30m×0.25mm，0.25μm） 美國安捷倫科技公司；ESJ200-4電子分析天平 上海精科電子有限公司；氮吹儀；同時蒸餾萃取器；電熱套；水浴鍋。

1.2 實驗方法

1.2.1 原料準備 空白樣、添加木糖、蔗糖、果膠（添加比例為0.4%wt）樣在實驗室渥堆發酵24d后自然晾干所得，發酵方法參考馮超浩等[7]的方法。發酵時間為2012年11～12月，香氣測定時間為2013年1月。

1.2.2 SDE提取方法 稱取普洱茶粉狀樣50g置于1000m L圓底燒瓶，加入200m L去離子水，另取二氯甲烷30m L置于250m L單頸圓底燒瓶中，兩燒瓶分別接在同時蒸餾-萃取裝置兩端，用電熱套加熱，兩邊達到平衡回流穩定后，萃取2h，萃取液用無水硫酸鈉脫水干燥后過濾，氮吹儀揮發溶劑，濃縮得1m L淡黃色透明液體，過0.45μm膜，用氣質聯用儀進行檢測。

1.2.3 GC-MS條件 GC條件：采用HP-5MS彈性石英毛細管柱（30m×0.25mm×0.25μm）；進樣口溫度為220℃；載氣為He，純度＞99.999%，流速1.0m L/min；進樣口溫度250℃，固相微萃取進樣脫附5m in。程序升溫：50℃保持3m in，以2℃/m in升至125℃，保持5m in，以6℃/m in升至180℃，保持3m in，以15℃/m in升至250℃。

MS條件：轟擊電子能量：70eV，電子源電離方式：EI，離子源溫度：200℃，進樣量：1μL，掃描范圍：29～550amu，掃描方式：全掃描。

1.3 GC-MS分析

由GC-MS得到的質譜數據利用W iley及NIST兩個數據庫進行串聯檢索，并與文獻值對照相結合進行人工解析。以各香氣組分的峰面積占香氣總峰面積之比值表示組分相對含量。

2 結果與討論

2.1 添加不同碳源發酵的普洱茶的香氣組成

空白組和添加不同碳源發酵的普洱茶的CG-MS圖譜解析結果如圖1所示。因烷烴類對香氣的貢獻微弱，故將其略去[8]。由表1可以看到，共檢測出103種香氣成分，按照香氣物質的結構分，有17種醇類、22種醛類、23種酮類、8種酯類、9種雜環化合物、9種碳氫類化合物、11種苯環化合物和4種甲氧基苯化合物。蔗糖組檢出的香氣成分最多有76種、空白組最少為66種。木糖組、果膠組均檢出72種。由表1和圖1可知，雖然各組分檢出香氣數量差不多，但成分差異較為明顯。從香氣類型看，果膠組主要以醛、酮、烯烴為主，其他各組均以醛、酮、醇類為主。添加碳源的各組醛類、酮類、雜環化合物均高于空白組，木糖組醛類、酮類化合物最多，蔗糖組雜環化合物最多有3.75%。蔗糖組的芳環化合物最多，有9.2%，果膠組烯烴類含量明顯高于其他各組，為19.12%。四個組分的甲氧基苯類總量均較少，在1.23%～4.16%之間。

續表

續表

2.2 醇類化合物

由表1可知，空白組、木糖組、蔗糖組和果膠組分別檢出13、11、14、11種醇類，且空白組醇類含量最多。各組芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、α-杜松醇、雪松醇、α-松油醇等萜稀類化合物含量均較高，其中空白組最為顯著，有6.77%、3.68%、1.45%、2.63%、3.29%。木糖組萜稀醇類含量最豐富。已知芳樟醇等單萜醇類是在酶的作用下通過水解香氣前體物質配糖體而生成[9]。所以這種差異可能來自于添加碳源后普洱發酵過程中的酶系變化。與木糖和果膠組相比，蔗糖組還含有2.11%橙花叔醇、0.22%羽扇豆醇、0.44%桃金娘烯醇、0.67%薄荷醇，類別更豐富。構成醇類組要成分的這些單萜醇（芳樟醇、芳樟醇氧化物Ⅱ、香葉基芳樟醇、橙花叔醇）及倍半萜醇（杜松醇、雪松醇）等大都帶有濃郁的甜香、花香和木香[6]。

2.3 醛、酮、酯、雜環化合物和苯環化合物

醛的閾值一般很低，對茶葉香氣貢獻較大。有脂肪香和甜味，其來源于脂質的降解，也有一些來自還原糖和氨基酸的Maillard反應[10]。木糖組的醛類化合物含量最多（37.00%），空白組最少（26.16%），蔗糖組檢出的醛類最豐富有17種，空白最少有12種。各組中含量較豐富的幾種醛類為5-甲基呋喃醛（焦糖香、咖啡香和辛香）、己醛（清香）、十六醛（花和蠟香）、苯甲醛（杏仁香）、苯乙醛（花香）、天然壬醛（果香）。

圖1 不同處理后的普洱茶香氣組成圖Fig.1 Aroma compositions of Pu-erh tea with different treatment

圖2 不同處理渥堆過程堆溫變化Fig.2 Pile temperature of Pu-erh tea with different treatment

木糖組和蔗糖組的酮類含量最高，分別為24.06%、26.12%，其中5-甲基-2-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-酮在各組中含量均較高，在4.78%～6.87%之間，它與異福爾酮結構相似，具有樟腦和薄荷香。植酮（青葉香氣和果香味）、茶香酮（甜木香）、異福爾酮（薄荷和樟腦香），這些典型的香味酮含量也較為顯著。木糖組和蔗糖組β-紫羅蘭酮（紫羅蘭花香）含量較高，分別為3.01%、2.26%，而在空白組和果膠組中未檢測到，已知β-紫羅酮為類胡蘿卜素的氧化降解過程產生的初級氧化產物，還可進一步氧化為酯、酮類物質[11]，其氧化程度不同造成各組有差異。蔗糖組還檢測出0.41%優香芹酮（留蘭香型），果膠組檢測出0.22%法尼基丙酮（果香味）。

表1中雜環化合物均為含氧、氮雜環化合物，這類化合物有烘炒香，雖相比于醛、酮類含量較少，但貢獻很大，是影響普洱陳香的一類重要香氣[12]。添加碳源的各組雜環化合物含量均高于空白組，蔗糖組、果膠組含量最高，分別為5.32%、5.42%，主要有2-乙酰基呋喃、吡咯、2，6-二甲基吡嗪、4a，5，6，7，8a-六氫化-2，3，5，5，8a-五甲基-4氫-苯并吡喃和吲哚。其中吲哚作為普洱茶陳香成分在很低的含量下具有很強的花香味[13]。

各組檢出的酯類不多，且含量較少。直鏈酯類居多，具有代表性的是二氫獼猴桃內酯（果香）、鄰苯二甲酸異丁基酯。空白組和添加碳源各組都檢出了多種苯環化合物，空白組主要有3.17%甘菊藍、1.24%甲苯、1.01%苯酚，木糖組主要有1.25%菲、1.03%甘菊藍和0.9%1，2，3，4-四氫化-甲基-8-（1-甲基乙基）-萘、蔗糖組主要有3.68%苯酚、2.40%甘菊藍、1.65%甲苯，而果膠組主要有1.19%甲苯、1.13%菲和0.67% 1，2，3，4-四氫化-甲基-8-（1-甲基乙基）-萘。

比較空白組和添加碳源的各組可看出，空白組檢測出的香氣組分中，其醛、酮、雜環化合物的數量和含量均少于添加碳源各組，特別是雜環化合物的含量，這可能是添加碳源后促進了茶葉中氨基酸與糖類物質發生Maillard反應。原利男等[14]通過葡萄糖和氨基酸加熱進行茶葉烘干模擬實驗，產生了呋喃、吡咯、吡嗪、苯酚及這幾種成分的甲基、乙基、羥基、醛基、乙酰基衍生物和乙酸等。倪德江[15]認為水分和溫度是影響糖氨化合物形成的主要因子，在一定溫度下，高溫促進糖氨化合物的形成，過高溫度將降糖胺化合物。任洪濤等[16]實驗表明芳香族化合物的含量隨發酵程度的不斷加深而發生很大變化，發酵過度的普洱茶其主要的芳香族化合物的相對百分含量是適度發酵的近4倍。說明溫度和發酵程度對普洱的香氣成分影響很大，各組普洱渥堆發酵溫度如圖2所示，相比空白組，添加碳源各組的渥堆溫度較高，蔗糖組在發酵過程中的平均堆溫最高，其次是果膠。良好的渥堆溫度，為Maillard反應提供了很好的條件，促進了醛、酮和雜環化合物的生成，同時，渥堆溫度不同，造成了各組的發酵程度不一樣。

2.4 烯烴化合物

由表1可知，各組共檢測除了9種烯烴化合物，空白組、木糖組、蔗糖組和果膠組分別檢出5、5、3、6種。主要是環蒜頭稀、雪松稀、杜松稀等半倍萜稀，其中各組分的環蒜頭稀都非常豐富，果膠組尤為顯著，達14.16%。這與張靈枝等[5]的發現相同。Buttery R G[17]、Mariotti J P等[18]分別在玉米葉和巖薔薇中檢測出了此種香氣成分，前者發現這種微量的香氣成分雖然很少，但其獨特的香味對小昆蟲類具有吸引作用。雪松稀、杜松稀也是常見的普洱茶陳香的提供者[19]。果膠組中還有其他各組沒有的右旋檸檬稀和長葉松萜稀。

2.5 甲氧基苯類化合物

與張靈枝等[5]研究相似，各組檢出的甲氧基苯類化合物相對較少。這可能與實驗所用普洱茶陳放的時間有關。1，2，3-三甲氧基苯和3，4，5-三甲氧基甲苯除蔗糖組中的含量分別在2.06%、1.39%，其他各組這兩種成分在1.0%、0.5%左右。空白組和蔗糖組還檢測出了丁香子酚（4-烯丙基-2-甲氧基苯酚），木糖組有少量異丁香子酚。川上美智子[20]研究認為，甲氧基苯類化合物的生成，是由于普洱茶中的EGCG在氧化降解過程中脫沒食子酰基形成沒食子酸，沒食子酸的羥基（-OH）的氫被（-CH3）取代，實現甲基化而產生甲氧基苯的類似結構化合物，整個過程由微生物催化完成。添加碳源后，提高了渥堆溫度，改變了發酵過程微生物生長環境，也可能改變了EGCG的氧化速度和氧化途徑，進而影響甲氧基苯化合物的形成。

3 結論

添加外源碳源進行發酵，提高了普洱發酵過程的平均渥堆溫度，促進了Maillard反應，從而豐富了香氣種類，增加了醛、酮、呋喃、吡啶等化合物的形成。

各組分之間的主要幾種香氣成分差異不大，但其他微量香氣成分差異明顯。各組含量較高的幾種香氣成分為5-甲基呋喃醛、芳樟醇、5-甲基-2-（1-甲基乙基）-2-環己烯-1-酮、環蒜頭稀。蔗糖組有多種其他組沒有的成分，如羽扇豆醇、桃金稀醇、天然葵醛、優香芹酮等。木糖組的醛類含量最多，果膠組的烯烴種類最多。普洱中的香氣種類繁多，其香氣是多種成分共同作用的結果，添加不同碳源發酵的普洱茶中香氣組成、比例不同，其香氣表現各具特色。

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