茶葉香氣質量評價方法研究進展

摘要：香氣是影響茶葉風味和品質的重要因素之一。目前茶葉香氣品質的評價主要依靠感官品評，而感官品評易受評審人員主觀意識及環境等因素的影響，其客觀性受到一定程度的限制，為提高品質鑒別的準確性和可重復性，采用儀器輔助鑒別是非常必要的。對影響茶葉品質的主要香氣物質的特征及致香成分進行了比較，對感官分析及儀器分析單獨與結合使用在茶葉香氣研究中的應用進行了綜述。

關鍵詞：茶葉；香氣質量；感官分析；儀器分析

中圖分類號：TS272 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）16-4085-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2016.16.002

香氣是茶葉最重要的品質之一，是決定茶葉品質的重要因素。迄今為止，已從各種茶葉中分離出700多種香氣物質[1]，組成包括碳氫化合物、醇類、酮類、酸類、酯類、內酯類、酚類、過氧化物類、含硫化合物類、吡啶類、吡嗪類、喹啉類和芳胺類等共10余大類[2]。其中600多種揮發性成分存在紅茶中，41種成分被認為是對紅茶香氣有重大的貢獻[3]；而在綠茶中僅發現200種左右的揮發性物質，其中30種是綠茶香氣特征成分[4，5]。隨著研究的深入，茶葉香型與其主要香氣成分也逐步明確，而各種香型是多種芳香物質的綜合表現[6-12]（表1）。茶葉香氣的測定分析和品質評價一直是科研領域的一個重要課題，國內外的茶葉科研工作者對其進行了大量的研究。

中國茶葉品類繁多， 風味各具特色，因此茶葉感官質量評價仍然是定級評價的重要方法。儀器分析作為香氣化學研究的重要技術，在茶葉香氣的檢測分析中發揮重要的作用。依靠儀器設備能有效解析茶葉的香氣成分及構成，但難以根據物質成分對茶葉整體香氣品質進行評判，也不能判斷化合物對茶葉整體香氣貢獻度的大小。因此，茶葉香氣的質量評價需要感官分析與儀器分析的有效結合。

1 茶葉香氣評價方法

1.1 感官分析

茶葉感官審評是憑借人的感覺器官，通過一定的評茶程序來確定茶葉品質優次的一種評茶方法。傳統的感官評價很大程度依賴于人的主觀判斷，專業評茶師根據個人喜好和自身經驗，難以反映大眾的真實感受，且結果不能定量和數字化。故采用更為科學、客觀的茶葉感官評價方法，是目前茶葉品質鑒定的一個發展趨勢。

描述分析起源于1950年建立的風味剖面法，后來又建立了質地剖面法、定量描述分析、譜分析法等經典描述分析方法[13]。在經典描述分析中，感官性質術語（風味描述語）的建立十分重要，可經過訓練的評價小組對大量代表性樣品的評價、討論而建立，并提出相應的參考物。Lee等[14]提出了31個綠茶的風味術語參考物，并給出了參考物和相應的強度尺度評價值，描述語采用具有典型氣味特征的化合物或者食物。Alasalvar等[15]通過感官描述分析提出11個紅茶香氣術語，并分別給出參照物，如己醛定義為青草氣，反-β-大馬烯酮定義為甜香。風味輪（Flavor wheel）是茶葉感官品質標準化定量分析的基礎框架，風味描述語可按照類型歸類整理成圓盤形狀。張穎彬等[16]對浙江省“十大名茶”通過感官審評，總結其品質特征，繪制了香氣、滋味風味輪，其中香氣類型分為基礎香型、特征香型和缺陷香型，有助于在感官品評或實際生產中對照量化。

定量描述分析方法（Quantitative descriptive analysis，QDA）是一種有效的描述型感官分析方法，通過對產品的風味強度進行評價來研究風味組分、儀器分析與感官品質間的關系。陳躬瑞等[17]采用定量描述分析方法分析6種武夷巖茶標準品，最終獲得20個感官描述語，包括奶香、花香、火候香、果香及甜香等，其中一級大紅袍的甜香較明顯，而一級水仙的主要特征為火候香、奶香、草香。Yau等[18]采用QDA法定量描述分析4種烏龍茶飲料，對19個感官屬性進行了評分和相關性分析，包括烏龍茶香、甜香、烘焙香等。Schuh等[3]采用定量描述分析對大吉嶺紅茶的香氣骨架進行構建，包括甜香、果香、青草氣、干草氣、脂肪等風味描述，然后結合香氣特征貢獻度重構了其香氣風味。周玲[19]采用定量描述分析法研究31種市售烏龍茶的香氣特征，獲得29個香氣描述語，對各自強度進行評定，主成分分析結果表明，大紅袍、水仙和肉桂以焦香、陳香、烘焙香、肉桂香、木香為主，四季春春茶以蘭花香為主，翠玉烏龍、毛蟹觀音王以甜香為主，阿里山高山茶以栗香為主。大量研究表明，QDA法是一種具備剖析與描述功能的綜合性感官分析方法，有效提高了產品的感官評價水平，是一種實用性很強的質量評價方法。

1.2 儀器分析

儀器分析在茶葉的質量評價、特征分析、產地及品種鑒別等方面的研究越來越廣泛和深入[20]。儀器分析快速、準確、靈敏，能有效解析茶葉的香氣成分，對茶葉的質量檢測技術提高、品質改善及學科發展有極大促進作用。香氣提取分離是茶葉香氣分析檢測的基礎，直接影響茶葉香氣的定性和定量分析結果。目前，茶葉香氣成分提取方法大致有以下幾種：直接有機溶劑萃取法、減壓蒸餾萃取法、同時蒸餾萃取法、頂空分析法、超臨界CO2萃取法、固相微萃取法和其他一些新方法[20，21]。這些方法各有利弊，不同研究方法分析同一樣品的結果差別也很大，提取方式的選擇主要取決于研究香氣的目的和分析物質的特性。

1.2.1 氣相色譜-質譜聯用 近年來，氣相色譜（Gas chromatography，GC）和氣相色譜-質譜聯用（Gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）一直是茶葉香氣成分的主流分析技術。GC-MS能對香氣成分進行有效的分離、鑒定和定量分析。Baldermann等[22]應用有機溶劑萃取法結合GC-MS分析綠茶、烏龍茶和紅茶的香氣特征，結果表明香氣總量、脂肪族、芳香族和萜類化合物隨著發酵程度的增加而增加，其中烏龍茶的茉莉內酯和吲哚含量最高。為了明確單從茶樹品種所制紅茶的香氣物質及呈香特征，王秋霜等[23]采用頂空固相微萃取結合GC-MS分析其香氣成分，發現芳樟醇、橙花醇、水楊酸甲酯、氧化芳樟醇和壬醛是5種最主要的呈香物質，主要香氣特征是花蜜香。通過比較頂空固相微萃取和同時蒸餾萃取法結合GC-MS分析普洱茶香氣，發現同時蒸餾萃取法獲得了高比例的高分子量的醇類、酸類和低揮發性的酯類，而固相微萃取法能更好分析低分子量的醇類、甲氧基苯類、醛類、酮類和高揮發性的碳氫化合物，更接近于茶葉本身的香氣特征和感官評價結果[24]。喬陽等[25]比較了非極性色譜柱HP-5MS和極性色譜柱CP-Wax 對滇紅紅茶香氣成分分離效果的差異，結果表明非極性色譜柱適合對紅茶的主要香氣成分進行分析，極性色譜柱適合對酯類、酚類、含氮類和除主要香氣成分外的其他醇類物質進行分析。謝運海等[26]采用沸乙醇法提取漳平水仙茶中糖苷類香氣前體物質，結合GC-MS建立內標標準曲線方程，結果表明漳平水仙茶春茶和秋茶各加工工序茶樣含有相同種類的糖苷類香氣前體，但各組分的含量存在差異。由此可見，GC-MS結合不同的香氣提取方法能對茶葉中的香氣成分進行有效的分離和結構鑒定。

1.2.2 氣相色譜-飛行時間質譜聯用 全二維氣相色譜-飛行時間質譜技術（Gas chromatography×Gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry，GC×GC-TOFMS）是在傳統氣相色譜基礎上發展起來的一種新技術，具有靈敏度高、分辨率高、峰容量大、線性范圍廣泛和信息量大等優點，能從復雜的混合物中精確地分離鑒定出目標物質，為茶葉香氣組分的分析拓展了新的空間。Dong等[27]應用GC×GC-TOFMS技術發現藪北茶樹內源性香氣乙酰苯、1-苯乙醇和1-苯乙醇苷類物質隨著發育的進程增加，而苯丙氨酸含量則降低，推測這兩個香氣成分由苯丙氨酸衍生，且（R）-1-苯乙醇是1-苯乙醇中主要的立體異構體。Zhang等[28]應用GC×GC-TOFMS分析了綠茶、烏龍茶和紅茶，共鑒定了450種香氣成分，有8個組分對區分這三類茶葉有重大貢獻，包括反-香葉醇、反-β-大馬烯酮、芳樟醇氧化物、苯甲醛、茉莉內酯、反，反-2，4-庚二烯醛、α-法尼烯和吲哚。程權等[29]通過GC×GC-TOFMS分析閩南烏龍茶，得出2 000余種揮發性化合物，建立了4個判別函數。顏鴻飛等[30]采用GC×GC-TOFMS分析湖南茯磚茶香氣成分，認為主要香氣成分有反，反-2，4-庚二烯醛、甲基庚烯酮、2-戊基呋喃、香葉基丙酮等。Zhu等[31]采用SDE結合GC×GC-TOFMS分析西湖龍井香氣成分，共得到了478個組分，其中37個香氣組分（酮類、烯烴等）與香氣品質呈正相關，65個組分（胺類、炔烴等）與香氣品質呈負相關。從以上研究結果可知，GC×GC-TOFMS對揮發性成分有著很好的分離性能，且得到香氣成分多，對茶葉香氣可以進行比較全面的分析和認識。

1.2.3 氣相色譜-嗅覺測量技術 GC-MS可以分析出食品香氣成分的組成和含量，卻無法確定哪些成分是關鍵香氣化合物，氣相色譜嗅覺測定（Gas chromatography-olfactometry，GC-O）技術對確定香味化合物的香味強度和作用大小及鑒別特征香味化合物都是非常有效的。其中芳香萃取物稀釋法（Aroma extraction dilution analysis，AEDA）、檢測頻率法和時間-強度法是最常用的GC-O分析方法，AEDA在茶葉研究中已得到了較廣泛的應用。肖作兵等[32]采用GC-O結合AEDA技術分離出49種活性香氣成分，其中對龍井茶香氣貢獻較大的有橙花叔醇、二氫獼猴桃內酯、2-乙基吡嗪、2-乙酰基呋喃、芳樟醇等。Baba等[33]采用AEDA技術分離出58種活性香氣成分，其中7個高FD（Factor dilution values）值的組分，包括4-羥基-2，5-二甲基-3（2H）-呋喃酮、3-羥基-4，5-二甲基-2（5H）-呋喃酮、香豆素、香草醛、香葉醇、反-異丁子香酚和2-甲氧基苯酚。Katsuno等[34]采用GC-O結合AEDA技術分析低溫（15℃）儲藏下綠茶香氣，有12個香氣成分FD值較高，其中吲哚、茉莉內酯、順-茉莉酮、香豆素和表茉莉酮酸甲酯綠茶的花香、果香和甜香貢獻大。Joshi等[35]應用同時蒸餾萃取和超臨界流體萃取法提取紅茶香氣，結合AEDA技術指出2-己烯醛、3-己烯醇、乙基吡嗪、芳樟醇氧化物、芳樟醇、順/反-2，6-壬二烯醛、香葉醇、苯乙醇、β-紫羅酮、脫氫芳樟醇和二氫獼猴桃內酯是主要的香氣活性化合物。Zhu等[36]采用GC-O結合香氣強度法分析凍頂烏龍、鐵觀音和大紅袍茶香氣，其中香氣活力值高的香氣活性化合物有2-甲基丙醛、3-甲基丁醛、橙花叔醇、吲哚、β-大馬烯酮和芳樟醇等。可見GC-O能有效地對茶葉的總體氣味特征和氣味強度進行全面分析，在香氣分析方面表現出強大的檢測能力。

1.2.4 電子鼻技術 電子鼻（Electronic nose，E-nose）又稱氣味掃描儀，是20世紀90年代發展起來的一種快速分析、檢測食品香氣的新型儀器。電子鼻是模擬人類和動物嗅覺工作原理的電子設備，由氣體傳感器、信號處理系統和模式識別系統等功能器件組成，能夠在多種氣體共存的混合氣體中完成對氣體的定性識別和定量組成分析。合適的多元統計和模式識別方法是提高電子鼻區分和判定模型準確性的一個有效途徑。

Roy等[37]采用電子鼻分析紅茶品質，正確分類率為83%～84%，結合徑向基函數神經網絡，正確分類率可高達93%。Yang等[38]利用電子鼻分析鑒定富含香豆素的日本綠茶及其特殊風味，研究表明，電子鼻結合主成分分析和聚類分析能準確區分茶樣和評價不同沖泡條件下日本綠茶（富含香豆素）的特殊風味。Bhattacharyya等[39]利用電子鼻監測紅茶的發酵過程，結合2-范數法和馬氏距離法，使得判別結果具有高度的準確性和重現性。Sharma等[40]采用裝有石英晶體傳感器的電子鼻監測紅茶發酵過程，并對12個紅茶樣品優化了最佳發酵時間。Mirasoli等[41]采用電子鼻評價綠茶儲藏期間的品質變化，能正確區分新鮮和長期儲藏的綠茶。Zhou等[42]采用電子鼻結合判別因子分析能有效區分不同的工夫紅茶，評價不同加工方法的工夫紅茶的香氣特征并獲得清晰的分類。Dai等[43]采用電子鼻評價西湖龍井的質量等級，發現基于融合特性，非線性降維算法的性能優于線性降維算法，且通過線性判別分析（KLDA）最高識別率可以達到100%。電子鼻靈敏度和準確性的影響因素還決定于傳感器的合理組合。有效傳感器需要對所要測定樣品的香氣特征和成分差別有詳細的了解，才能針對性設計出合適的電子鼻傳感器組合。隨著生物芯片、生物技術及集成化技術的提高及納米材料的開發，電子鼻的應用將更加廣泛。

2 感官分析與儀器分析相結合

感官評價是通過視覺、嗅覺、味覺、觸覺以及聽覺而感知到的食品及其他物質的特征或者性質的一種方法，這是任何儀器都無法替代的，通過對評價員進行篩選和培訓，使得評價結果具有可接受的重現性，有很好的可靠性，那么通過統計分析技術將兩者結合起來研究茶葉香氣成分就有更大的優勢。Lee等[44]通過定量描述分析法和GC-MS研究綠茶不同沖泡條件下感官品質和香氣成分間的關系，結合偏最小二乘回歸統計分析，結果表明綠茶前兩泡主要提供香氣的強度，第三、四泡風味溫和，第五泡風味強度低且單一；香葉醇、芳樟醇及其氧化物對綠茶花香貢獻最大。劉盼盼等[45]通過GC-MS、感官評價與香氣成分間相關性分析研究烘焙程度對綠茶香氣影響，提出吡嗪、吡咯及呋喃類組分占香氣總量的比例作為判斷綠茶烘焙程度的重要參考指標，且吡嗪、吡咯類含氮化合物，芳樟醇等醇類，壬醛等醛類，二甲硫、己酸-順3-己烯酯、β-紫羅酮，它們在不同烘焙程度綠茶中含量差異顯著且對綠茶的香氣分屬性貢獻不同。Qin等[46]研究了感官分析結合GC-MS及電子鼻技術檢測不同等級的綠茶、紅茶，通過偏最小二乘回歸建立了感官品質、香氣成分與電子鼻響應值間關系的模型。戴悅雯等[47]結合人工感官審評和智能感官分析對4個等級西湖龍井茶進行識別判定，建立了龍井茶香氣分屬性權重及龍井茶香氣分屬性與電子鼻傳感器的關聯性。李達敏[48]采用電子鼻技術對海南紅碎茶進行檢測，并與傳統的感官審評進行比較，研究其相關性，證明電子鼻技術能夠區分不同紅碎茶的香氣。感官評價與儀器分析結合使香氣成分與感官描述相對應，有利于進一步明確各種風味物質對感官風味特征的貢獻，能更好地對產品的整體質量進行評價。

3 結論與展望

香氣質量是今后茶葉產品的核心競爭力之一，系統、良好的香氣評價技術能提高產品的研發效率，縮短研發周期，也可提高對品質的控制能力。感官分析是通過人的感官對茶葉品質進行鑒定，雖易受主客觀因素影響，但能敏銳快速地鑒定茶葉品質特征，作為茶葉香氣質量評價的一種經典方法，是目前儀器無法替代的。根據目前茶葉感官行業發展的現狀，學習國際現代感官科學的理念和方法，將其研究應用于茶葉的鑒別與評價，可為制定科學合理的質量評價標準提供理論和實踐依據，進而推動中國茶葉感官評定技術的科學化發展。從檢測技術的發展趨勢來看，電子鼻等仿生傳感技術有很好的應用前景。隨著茶葉香氣化學研究的進一步深入，各種檢測技術的發展，將感官分析與儀器分析兩者的優勢充分結合起來，茶葉香氣的質量評價會更加精確與靈敏。

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