HS-SPME-GC-MS-GC-O分析普洱茶粉中的關鍵性香氣組分

徐詠全，張晨霞，孔雅雯，李長文，劉順航，王超

（云南天士力帝泊洱生物茶集團有限公司，云南普洱665000）

HS-SPME-GC-MS-GC-O分析普洱茶粉中的關鍵性香氣組分

徐詠全，張晨霞，孔雅雯，李長文，劉順航，王超

（云南天士力帝泊洱生物茶集團有限公司，云南普洱665000）

采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結合氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）和氣相色譜-嗅覺測量方法（GC-O）對普洱茶粉香氣成分進行分析；同時與生產茶粉的普洱茶原料香氣成分進行了比較。結果表明：經GC-MS分析從普洱茶粉和普洱茶原料中分別鑒定出56種和71種揮發性香氣成分，普洱茶粉中主要為醇類（21.30%）、酮類（20.20%）、酯類（15.87%）和碳氫類（15.70%）；普洱茶中主要成分為甲氧基苯類（28.02%）、碳氫類（21.71%）、醇類（13.84%）和酮類（11.19%）。通過GC-O分析發現，普洱茶粉中果香、花香、木香草藥香總香氣強度明顯高于普洱茶原料，陳香、倉味總香氣強度明顯低于普洱茶原料。結合感官審評和GC-MS分析，發現丟失香氣主要存在于茶濃縮水中，其中甲氧基苯類物質相對含量占總萃取香氣成分的38.07%，其次為酯類（22.08%）和醇類（11.31%）。該研究結果可為普洱茶粉生產中香氣的保留、回收，普洱茶粉香氣品質的提升提供理論支撐。

普洱茶粉；頂空固相微萃取（HS-SPME）；氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）；氣相色譜-嗅覺測量方法（GCO）；香氣成分

Abstract：The aroma compounds of pu-erh tea powder were analyzed by head-phase micro-extraction （HSSPME）coupled to gas chromatography-mass spectrometry （GC-MS）and gas chromatography-olfactometry（GC-O），and compared with the aroma compounds of pu-erh tea material.By GC-MS analysis，56 and 71 volatile compounds were identified from pu-erh tea powder and pu-erh tea material，respectively.The major components in pu-erh tea powder were alcohols（21.30%），ketones（20.20%），esters（15.87%），and hydrocarbons（15.70%），while methoxy-phenolic compounds（28.02%），hydrocarbons（21.71%），alcohols（13.84%），and ketones（11.19%）were the major components in pu-erh tea material.By GC-O analysis，the results showed that the aroma intensities of fruit，flower，and woody herb aroma in pu-erh tea powder were higher than those in pu-erh tea material，while the intensity of stale aroma was lower than that of pu-erh tea material.Combined with sensory evaluation and GC-MS analysis，the lost aroma components were found in concentrated water.Among them，the relative content of methoxy-phenolic compounds was the highest（38.07%），followed by esters（22.08%）and alcohols（11.31%）.The results of this study can provide theoretical support for improving the aroma quality of pu-erh tea powder.

Key words：Pu-erh tea powder；headspace solid-phase microextraction（HS-SPME）；gas chromatographymass spectrometry（GC-MS）；gas chromatography-olfactometry（GC-O）；aroma compounds

普洱茶是以云南特有的大葉茶 [Camellia sinensis（Linn.）var.assamica（Masters）Kitamura]的曬青毛茶為原料，經特殊的后發酵工藝生產而成，因其獨特的香氣特征和保健功效，近年來備受國內外消費者的關注[1]。普洱速溶茶是以普洱成品茶為原料，經浸提、濃縮、噴霧干燥或冷凍干燥制成的固態茶飲料。由于其充分提取了普洱茶的營養成分，同時基本保留了普洱茶原有的風味，且具有沖飲攜帶方便、沖水速溶、不留余渣、農藥殘留少、易于調節濃淡及容易與其它食品調配等許多特點，越來越受到快節奏消費人群的青睞[2-3]。茶香氣能對人的嗅覺產生刺激而使飲用者獲得愉悅的感覺，是茶葉及深加工產品感官質量的重要指標之一，也是茶產品能否被消費者接受的主要因素之一[3]。普洱茶茶粉生產過程中由于浸提、濃縮、干燥等工藝，茶葉香氣成分部分散失、高溫轉化等，導致茶粉香氣較淡。目前，對普洱茶茶粉香氣分析的報道較少，丟失的香氣成分和主要損失香氣的環節尚不明確。

茶葉香氣物質均為揮發性或半揮發性成分，相對含量小，成分復雜，采用氣相色譜-質譜（GC-MS）聯用技術進行分析鑒定最為簡便高效[4]。香氣提取是分析最為關鍵的一步，因為香氣成分易揮發、穩定性差，提取過程中還容易受外界的影響，發生分解、氧化聚合等復雜的化學反應，因此，提取方法關系到試驗結果能否真實體現茶葉本身品質及香氣成分的構成[5]。固相微萃取（SPME）技術是20世紀90年代出現的樣品前處理方法，集采樣、萃取、濃縮、進樣于一體，具有簡單方便、測試快、費用低等優點[6]，目前該技術已被廣泛的應用于食品領域，如茶[7]、咖啡[8]、酒類[9]等樣品揮發性、半揮發性香氣成分的分析。

本研究對普洱速溶茶粉樣品香氣進行分析，并與提取茶粉的普洱茶原料香氣成分進行比較，以確定普洱茶粉丟失香氣成分及香氣成分丟失關鍵點，為普洱茶粉生產中香氣成分的保留、回收，提高普洱茶粉香氣品質提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普洱茶（提取普洱茶粉的原料，普洱茶原料使用前經粉碎處理并通過2.0 mm圓孔篩）、普洱茶粉（隨機3個批次）：云南天士力帝泊洱生物茶集團有限公司；氯化鉀（分析純）：上海阿拉丁生化科技股份有限公司；C8-C32連續正構烷烴混合標準品：美國AccuStandard公司。

1.2 儀器與設備

GC/MS-QP2010氣相色譜-質譜儀、GC2010氣相色譜儀：日本Shimadzu公司；Sniffer 9000嗅聞儀：瑞士Brechbühler；RTX-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美國 Restek 公司；75 μm CAR/PDMS 固相微萃取萃取頭、固相微萃取裝置、手動進樣手柄：美國Supelco公司；IT-09A型恒溫磁力攪拌器：上海一恒科學儀器有限公司；BP210s電子天平：北京賽德利斯有限公司。

1.3 方法

1.3.1 頂空固相微萃取

取樣品6.0 g置于100 mL頂空瓶中，放入轉子，加入 6.0 g KCl，按茶水比為 1∶3（g/mL）沖入煮沸的蒸餾水，立即密封頂空瓶。將樣品瓶置于加熱的磁力攪拌器上，70℃水浴、400 r/min條件下平衡15 min，將手動SPME裝置直接插入樣品瓶中，推出萃取頭（使用之前按說明書條件進行老化處理），吸附60 min，然后將手動SPME裝置插入氣相色譜（GC）進樣口，250℃解吸附4.0 min，同時啟動儀器收集數據[10-11]。

1.3.2 GC/MS條件

色譜條件：色譜柱RTX-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度 250℃，載氣（氦氣，純度≥99.999%）流速1.0 mL/min，升溫程序：初始溫度60℃，以2℃/min升至180℃，再以10℃/min升至250℃，保持3 min，總運行時間為70 min，不分流模式進樣。

質譜條件：電離子方式EI源；電離能量70eV；離子源溫度230℃；四級桿溫度150℃，發射電流34.6 μA；轉接口溫度：280℃；質量掃描范圍m/z 35～450，溶劑延遲時間為3 min。

1.3.3 GC-O條件

色譜條件：色譜柱RTX-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度250℃，檢測器溫度280℃，載氣（氮氣，純度≥99.99%）流速1.0 mL/min，氫氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min；升溫程序：初始溫度60℃，以2℃/min升至180℃，再以10℃/min升至250℃，保持3 min，總運行時間為70 min，不分流模式。

嗅聞儀條件：傳輸線溫度170℃，色譜柱流出成分在毛細管末端以1∶1的分流模式分別進入檢測器和嗅聞儀。

1.3.4 嗅聞分析

試驗由3名具有3年以上普洱茶感官審評經驗的人員進行嗅聞分析，對所聞到的香氣成分進行描述（香型和香味強度），其中香味強度分為3個級別，“1”代表香味薄弱；“5”代表中等香味強度；“10”代表高香味強度。至少有兩名嗅聞員在同一保留時間處同時聞到香味，則該保留時間的香味物質被確定為有效結果，最終的香氣強度為3名嗅聞員嗅聞到的香氣強度的平均值[12]。

1.4 數據處理

采用質譜自帶的NIST 11和Wiley 7譜庫檢索定性分析，同時結合化合物保留指數和香味，與MS相似度接近度最高、保留指數（RI）[與 NIST Chemistry Web－Book（http：//webbook.nist.gov/chemistry/）相同色譜柱下RI比較]和香味最接近的化合物為最佳鑒定結果。同時采用峰面積歸一化法定量，以各組分峰面積與色譜圖總峰面積之比值表示其相對含量。

2 結果與分析

2.1 方法重復性

取同一批茶粉5份，每份6.0 g，分別按1.3.1方法進行處理，然后進行GC/MS分析（1.3.2），5次重復試驗主要色譜峰（相對峰面積≥0.5%）峰面積的RSD均小于8.0%，主要色譜峰保留時間的RSD均小于3.0%，表明該方法用于分析普洱茶粉重復性良好，符合分析要求。

2.2 普洱茶粉和普洱茶揮發性香氣成分分析

采用75 μm CAR/PDMS分別對3個生產批次的普洱茶粉和普洱茶樣品揮發性香氣成分進行萃取和GC-MS分析，香氣成分總離子流色譜圖如圖1（1批次茶粉的代表圖）和圖2所示，揮發性成分的定性和定量結果如表1所示。

圖1 普洱茶粉揮發性成分GC-MS總離子流色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in pu-erh tea powder

圖2 普洱茶揮發性成分GC-MS總離子流色譜圖Fig.2 GC-MS total ion chromatogram of volatile components in pu-erh

在普洱茶粉中，共鑒定出揮發性成分56種，主要為碳氫類15種，相對含量為15.70%；醇類10種，相對含量為21.30%；酮類8種，相對含量為20.20%；酯類12種，相對含量為15.87%；甲氧基苯類5種，相對含量為8.58%；醛類6種，相對含量為4.32%。其中含量較高的化合物分別為3-壬烯-5-酮（13.07%）、芳樟醇（7.09%）、（E）-香葉醇（4.32%）、10-甲基-2-十一烯（3.67%）、二氫獼猴桃內酯（3.43%）、5-乙基-1，2，3-三甲氧基苯（3.25%）、（E）-橙花叔醇（2.91%）、3-甲基十四烷（2.86%）、香葉基丙酮（2.74%）、丁基香葉酯

（2.67%）、1，2，3-三甲氧基苯（2.41%）、α-萜品醇（2.10%）。

表1 普洱茶粉和普洱茶揮發性成分的GC-MS分析結果Table 1 GC-MS analysis result of volatile components in Pu-erh tea powder and pu-erh tea

續表1 普洱茶粉和普洱茶揮發性成分的GC-MS分析結果Continue table 1 GC-MS analysis result of volatile components in Pu-erh tea powder and pu-erh tea

在普洱茶中，共鑒定出揮發性成分71種，主要為碳氫類17種，相對含量為21.71%；甲氧基苯類10種，相對含量為28.02%；醇類12種，相對含量為13.84%；酮類11種，相對含量為11.19%；酯類9種，相對含量為7.93%；醛類9種，相對含量為1.30%；酸類2種，相對含量為0.32%，含氮類1種，相對含量為0.10%。其中含量較高的化合物分別為1，2，3-三甲氧基苯（8.61%）、芳樟醇氧化物 Ⅲ（4.74%）、5-乙基-1，2，3-三甲氧基苯（4.69%）、1，2，4-三甲氧基苯（4.51%）、2，6，10，14-四甲基十六烷（4.39%）、二氫獼猴桃內酯（3.89%）、2，6，10-三甲基十五烷（3.79%）、10-甲基-2-十一烯（3.32%）、1，2，3，4-四甲氧基苯（3.06%）、3-壬烯-5-酮（2.65%）、香葉基丙酮（2.30%）、2-異丙基-5-甲基-2-環己烯-1-酮（2.27%）。

由表1可以發現，普洱茶粉和普洱茶在香氣組成上非常接近，共有香氣成分46種。相比于普洱茶，茶粉中醇類、酮類、酯類和醛類物質的相對含量明顯的提高，碳氫類和甲氧基苯類化合物明顯降低，特別是甲氧基苯類化合物。這可能是因為普洱茶粉在加工過程中由于高溫提取、濃縮、干燥等過程，導致普洱茶香氣物質轉化或散失。

2.3 普洱茶粉和普洱茶氣味活性成分GC-O分析

GC-O分析結果如表2。

表2 普洱茶粉和普洱茶中香氣活性成分GC-O分析結果Table 2 Aroma-active compounds of Pu-erh tea powder and pu-erh tea detected in GC-O analysis

續表2 普洱茶粉和普洱茶中香氣活性成分GC-O分析結果Continue table 2 Aroma-active compounds of Pu-erh tea powder and Pu-erh tea detected in GC-O analysis

由表2可知，從普洱茶粉和普洱茶中共嗅聞到37種具有氣味活性的成分，普洱茶粉中嗅聞到27種氣味活性成分，普洱茶中嗅聞到33種氣味活性成分。將氣味描述相同或類似的物質進行歸類，共分為6類，分別為果香、花香、陳香、倉味、木香草藥香、不愉悅氣味和其他香。每類香氣總香氣強度（每類香氣所有化合物氣味強度加和）比較如圖3所示。

圖3 6類香氣描述在普洱茶粉和普洱茶中總香氣強度Fig.3 The summation of the aroma intensities of individual aroma-active compounds grouped into six groups in Pu-erh tea powder and Pu-erh tea

由圖3可知，相比于普洱茶原料，茶粉中果香、花香、木香、草藥香總香氣強度明顯增大，陳香、倉味明顯低于普洱茶原料，不愉悅氣味和其他氣味在普洱茶粉和普洱茶原料中氣味強度均較低，差別不大。普洱茶粉果香、花香氣味強度較高，可能是因為加工過程對具有這些氣味的化合物有較好的保留，也可能是因為加工過程由于高溫浸提、濃縮、干燥等過程，茶葉自身物質分解所產生，其保留或生成機理有待進一步研究；陳香、倉味較淡，因為甲氧基苯類物質是普洱茶陳香香韻的貢獻者[13]，這類物質在普洱茶粉中含量主要因為甲氧基苯類化合物在加工過程中丟失導致。

2.4 散失香氣成分關鍵點確定

首先通過感官審評分別對提取后、濃縮后提取液進行感官評價（根據各階段提取液中固形物含量，各取一定體積提取液，確保每次審評固形物質量一致），感官審評發現，提取后沖泡茶湯茶香氣較濃，濃縮后沖泡茶湯茶香氣較淡，取濃縮水進行分析（取300 mL濃縮水，膜濃縮至30 mL，取18 mL放入100 mL頂空瓶中，加6.0 g KCl，放入轉子，立即密封頂空瓶，按1.3.1和1.3.2條件進行香氣成分的萃取和分析），結果發現，濃縮水中存在大量甲氧基苯類物質，相對含量占總萃取香氣成分的38.07%，其中1，2，3-三甲氧基苯（20.73%），1，2，4-三甲氧基苯（12.00%），1，2，3，4-四甲氧基苯（2.20%），1，2-二甲氧基苯（1.59%），1，2，3-三甲氧基-5-甲基苯（1.19%）和 3，5-二甲氧基甲苯（0.36%）；其次為酯類（22.08%）和醇類（11.31%），酯類化合物主要是二氫獼猴桃內酯（19.78%）；醇類主要為氧化芳樟醇Ⅱ（3.50%），芳樟醇氧化物 Ⅲ（2.39%），a-萜品醇（1.80%），氧化芳樟醇Ⅰ（1.69%）。茶粉生產經歷減壓、高溫濃縮，減少提取液含水量，利于茶粉干燥，但在蒸發掉水的同時，水蒸氣帶出了部分茶葉香氣成分，導致茶粉產品中香氣物質含量降低，影響茶粉香氣品質。如何有效的對丟失香氣成分進行收集和二次賦香，改善茶粉香氣品質，將是未來茶粉研究領域的重點。

3 結論

本研究采用頂空固相微萃取（HS-SPME）結合氣相色譜-質譜聯用技術（GC-MS）和氣相色譜-嗅覺測量方法（GC-O）對普洱茶粉和普洱茶香氣成分進行分析，從普洱茶粉和普洱茶原料中分別鑒定出56種和71種揮發性香氣成分，普洱茶粉中以醇類（21.30%）、酮類（20.20%）、酯類（15.87%）和碳氫類（15.70%）為主；普洱茶以中甲氧基苯類（28.02%）、碳氫類（21.71%）、醇類（13.84%）和酮類（11.19%）為主。GCO分析結果顯示，普洱茶粉中果香、花香、木香草藥香總香氣強度明顯高于普洱茶原料，陳香、倉味總香氣強度明顯低于普洱茶原料。結合感官審評和GC-MS分析，發現丟失香氣主要存在于茶濃縮水中。

[1]呂海鵬,鐘秋生,王力,等.普洱茶加工過程中香氣成分的變化規律研究[J].茶葉科學,2009,29(2):95-101

[2]楊轉,郭桂義,王喬健,等.普洱速溶茶粉的制備工藝優化[J].食品工業科技,2016,37(21):243-254

[3]鄒鋒揚,金心怡,王淑鳳,等.速溶茶粉產品的研究進展[J].飲料工業,2012,15(3):7-12

[4]YANG Z,BALDERMANN S,WATANABE N.Recent studies of the volatile compounds in tea[J].Food Research International,2013,53(2):585-599

[5]Lv S D,WU Y S,Li C W,et al.Comparative analysis of Pu-erh and fuzhuan teas by fully automatic headspace solid-phase microextractioncoupledwithgaschromatography-massspectrometryandchemometric methods[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2014,62:1810-1818

[6]KRAUJALYTE V,LEITNER E,VENSKUTONIS P R.Characterization of aronia melanocarpa volatiles by headspace solid-phase microextraction(HS-SPME),simultaneous distillation/extraction(SDE),and gas chromatography-olfactometry(GC-O)methods[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61:4728-4736

[7]苗愛清,呂海鵬,孫世利,等.烏龍茶香氣的HS-SPME-GC-MS/GC-O研究[J].茶葉科學,2010,30(S1):583-587

[8]張豐,董文江,王凱麗,等.云南不同地區烘焙咖啡豆揮發性成分的HS-SPME/GC-MS分析[J].食品工業科技,2015,36(11):273-280

[9]PéREZ OLIVERO S J,PéREZ TRUJILLO J P.A new method for the determination of carbonyl compounds in wines by headspace solid-phase microextraction coupled to gas chromatography-ion trap mass spectrometry[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2010,58:12976-12985

[10]DU L P,WANG C,LI J X,et al.Optimization of headspace solidphase microextraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry for detecting methoxyphenolic compounds in pu-erh tea[J].Journal of Agricultural and Food Chemistry,2013,61:561-568

[11]DU L P,LI J X,LI W,et al.Characterization of volatile compounds of pu-erh tea using solid-phase microextraction and simultaneous distillation-extraction coupled with gas chromatography-mass spectrometry[J].Food Research International,2014,57:61-70

[12]XU Y Q,WANG C,LI C W,et al.Characterization of aroma-active compounds of pu-erh tea by headspace solid-phase microextraction(HS-SPME)and simultaneous distillation-extraction(SDE)coupled with GC-olfactometry and GC-MS[J].Food Analytical Methods,2016,9:1188-1198

[13]LV H P,ZHONG Q S,LIN Z,et al.Aroma characterisation of puerh tea using headspace-solid phase microextraction combined with GC/MS and GC-olfactometry[J].Food Chemistry,2012,130(4):1074-1081

Analysis of Aroma Components in Pu-erh Tea Powder by Headspace Solid-phase Microextraction and Gas Chromatography-olfactometry-Gas Chromatography-mass Spectrometry

XU Yong-quan，ZHANG Chen-xia，KONG Ya-wen，LI Chang-wen，LIU Shun-hang，WANG Chao
（Yunnan Tasly Deepure Biological Tea Group Co.，Ltd.，Pu'er 665000，Yunnan，China）

2017-03-30

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.20.032

徐詠全（1972—），女（漢），高級工程師，碩士，研究方向：普洱茶和功能食品。