帶阱頂空-氣質聯用法分析福建特色茶葉中揮發性香味成分

黃惠貞，梁 暉，劉秀彩，劉澤春，余玉梅，張建平，謝 衛，張 峰

（福建中煙工業有限責任公司技術中心，福建 廈門 361021）

帶阱頂空-氣質聯用法分析福建特色茶葉中揮發性香味成分

黃惠貞，梁 暉，劉秀彩，劉澤春，余玉梅，張建平，謝 衛，張 峰

（福建中煙工業有限責任公司技術中心，福建 廈門 361021）

為提高干茶中揮發性香味成分檢測的方法靈敏度，建立帶阱頂空-氣相色譜/質譜聯用法，并優化帶阱頂空儀檢測參數，對安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）福建特色茶葉中揮發性香味成分進行定性和半定量分析。優化后的帶阱頂空最佳平衡溫度為100℃，帶阱頂空平衡時間為30min。3種干茶樣品中檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環類、碳氫化合物共6類41種揮發性香味成分，其中醛類、酯類、醇類3大類占總量的80%以上；3種干茶中各類揮發香味成分檢出含量規律有所差別，其香味成分的種類及釋放量不僅與茶葉品種有關，很大程度上也受加工工藝的影響。

帶阱頂空；氣質聯用儀；福建特色茶葉；揮發性香味成分

0 引 言

茶是廣受人們喜愛的飲品，其種類繁多，常見的有綠茶、紅茶、烏龍茶和白茶等，不同種類茶葉的香氣有很大差異。福建特色茶葉——安溪鐵觀音、武夷巖茶是烏龍茶的典型代表。茶葉香氣是衡量茶葉品質的重要因素，也是鑒別茶葉品種的主要指標，根據GB/T 23776——2009《茶葉感觀審評方法》，其在各類茶品質因子的評分系數中占比25%～35%，是一項關鍵因子[1]。

有關茶葉香氣的提取與分析一直是國內外研究的熱點，而茶葉香氣的提取方法顯著影響其定性和定量結果。這主要是由于茶葉的香氣由復雜的揮發性成分構成，含量低、不穩定，在提取過程中易發生氧化、聚合、縮合等反應，使所得樣品香氣與茶葉原有香氣差異較大，因此選用合適的提取方法捕集茶葉中的揮發性組分就成為茶葉香氣分析的關鍵[2]。目前文獻報道的分析方法主要是靜態頂空[3-5]、頂空固相微萃取[6-7]、蒸餾萃取[8-9]等與氣質聯用相結合。靜態頂空法由于無需溶劑，簡便、快速，自動化程度高，能夠盡可能減少被分析的香氣成分的損失，簡化了樣品前處理環節，也避免了傳統前處理方法中溶劑引入的干擾；但其不足在于捕集到的香氣物質種類和含量都較少，有些含量較低的香味成分無法檢出。

茶葉沖泡過程中產生4種沖泡香氣形式（干茶香、茶湯香、沖泡香和葉底香），本文研究的干茶香，雖保留了最完整的茶葉香氣信息，但由于沒有經過開水的泡制和萃取，其香味成分釋放量少，對檢測儀器靈敏度要求較高，靜態頂空無法滿足。

帶捕集阱的頂空進樣器比普通的靜態頂空進樣器多了一個捕集吸附管，吸附管將頂空瓶中氣體進行預濃縮和富集，然后熱脫附進樣分析。帶捕集阱的頂空進樣器將頂空平衡采樣與熱脫附技術組合，提高了儀器靈敏度，降低了待分析組分的檢出限，因此非常適合茶葉中揮發性微量香味成分的分析測定[10]。因此，本文使用帶阱頂空-氣質聯用法分析干茶中的香味成分。

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

TurboMatrix HST-40頂空進樣器（PE公司）；Clarus 600氣相色譜儀（PE公司）；Clarus 600MS檢測器（PE公司）；ML204電子天平（感量0.1 mg，METTLER TOLEDO）；20mL頂空瓶；活塞式移液槍（BRAND）；10μL 進樣針；裁紙刀（三木）。

內標：乙酸苯乙酯（Jamp;K）。

溶劑（基質校正劑）：純凈水。

試樣：安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）3種干茶樣品。

1.2 方法

1.2.1 儀器分析條件

帶阱頂空儀：20mL頂空瓶，樣品平衡溫度100℃，進樣針溫度110℃，傳輸線溫度120℃，捕集阱高溫280℃，捕集阱低溫40℃，平衡時間30.0 min，干吹3.0min，阱保持5.0min，解吸時間0.50 min。色譜柱壓力：35psi（1psi=6.895kPa），解吸壓力：35psi，瓶壓力：40psi。操作模式：捕集阱，進樣模式：時間，出口分流：打開。

氣相色譜儀：毛細管柱 HP-5MS（UI）柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm），載氣 He，進樣口溫度 260℃，恒流模式，柱流量1.0mL/min，分流比5∶1。程序升溫：40℃，保持7 min，以3℃/min的速率升溫至150℃，再以10℃/min的速率升溫至250℃，保持2min。

質譜檢測器：傳輸線溫度280℃，離子源溫度230℃，電離能量70 eV，掃描范圍35～455 u，譜庫檢索采用NIST質譜數據庫進行檢索。

1.2.2 內標溶液配制

準確稱取乙酸苯乙酯122.6 mg（精確至0.1 mg）加入1L容量瓶中，以乙醇為溶劑定容至刻度，制得0.1226mg/mL的內標溶液。

1.2.3 樣品制備

稱取安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）干茶樣品各約2 g，分別放入頂空瓶中，并加入5μL的乙酸苯乙酯內標溶液，密封后置于頂空進樣器中待測。

1.2.4 樣品檢測

將加入內標液的密封樣品進行帶阱頂空-氣質聯用儀分析，根據目標組分的峰面積與內標物的峰面積比值，計算樣品中各組分的相對含量。

2 結果與討論

2.1 靜態頂空法與帶阱頂空法的比較分析

稱取約2g的鐵觀音干茶樣品2份，密封后分別置于靜態頂空、帶阱頂空進樣器中分析，對比其化合物的響應情況，如圖1、圖2所示。

由圖可知，靜態頂空法檢出的化合物種類較少，且其響應值小，陸冰琳等報道的《靜態頂空-氣質聯用儀對鐵觀音茶葉中揮發性香味成分的分析》[11]一文中，靜態頂空法檢測出的鐵觀音干茶中香味成分11種，有些含量低但對香氣有重要貢獻的香味成分無法檢出，如反-2-庚烯醛、β-環檸檬醛、茉莉內酯等。而本文用帶阱頂空法檢測鐵觀音干茶樣品，其檢出化合物有41種之多，種類及響應值都高于靜態頂空，且不同化合物其靈敏度有30～60倍的提高，可以提高儀器靈敏度，滿足干茶樣品中低含量香味成分的檢測需求。

圖1 鐵觀音在靜態頂空中的全掃描譜圖

圖2 鐵觀音在帶阱頂空中的全掃描譜圖

2.2 頂空平衡溫度的選擇

在以帶阱頂空為前處理進樣器時，其平衡溫度對峰的響應影響較大；因此，平衡時間一定的條件下（30min），平衡溫度分別為 60，70，80，90，100，110℃，對頂空平衡溫度進行優化選擇。結果表明，隨著平衡溫度的提高，化合物的峰響應面積逐漸增大，但是當溫度高于100℃時，干茶葉的顏色由嫩綠變為黃褐色。而且，茶葉的泡制溫度都不高于100℃，綜合考慮最大程度考察茶葉中的香味成分和茶葉泡制溫度，頂空平衡溫度選擇100℃。

2.3 頂空平衡時間的選擇

同樣，頂空的平衡時間在很大程度上影響化合物的響應值，因此，選取鐵觀音干茶中7種主要香味成分，在平衡溫度一定的條件下（100℃），平衡時間分別為 10，20，30，40，50，60min，對頂空平衡時間進行優化選擇。結果如圖3所示，隨著平衡時間的延長，7種化合物的峰響應面積逐漸增大，且其平衡時間為30min時，大部分的主要香味成分峰響應值達到最大。綜合考慮方法的靈敏度和檢測效率，頂空平衡時間選擇30min。

表1 福建特色茶葉中揮發性香味成分及其含量

表2 福建特色茶葉中的揮發性香味成分分類及含量

2.4 樣品檢測

圖3 不同平衡時間下的峰面積響應

以帶阱頂空-氣質聯用法為檢測手段，分析福建特色茶葉-安溪鐵觀音、武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）干茶樣品中的揮發性香味成分，結果如表1、表2所示，檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環類、碳氫化合物6類主要香味成分共41種；其中，安溪鐵觀音檢出香味成分23種、揮發性香味成分總量21.84 μg/g；武夷巖茶（水仙）樣品中檢出香味成分30種、總量30.93μg/g；武夷巖茶（肉桂）中檢出香味成分28種、總量21.07μg/g。此方法靈敏度較高，可檢出0.01×10-6水平的揮發性香味成分。

由表2及圖4可見，3種干茶中各類揮發香味成分檢出含量規律有所差別，具體分析結果為：安溪鐵觀音為醛類＞酯類＞醇類＞碳氫化合物＞雜環類＞酮類；武夷巖茶（水仙）、武夷巖茶（肉桂）為醛類＞酯類、醇類＞雜環類＞酮類＞碳氫化合物。醛類、酯類、醇類3大類占總量的80%以上。

3種茶葉在香氣成分及含量上有一定的差異，其中武夷巖茶中水仙和肉桂原料品種不同，但加工工藝基本一致，均屬于烏龍茶中深發酵重焙火工藝，因此，這兩種茶在香味成分種類和相對含量上差異不大；而對于鐵觀音，由于其采用的茶葉原料及加工工藝與武夷巖茶不同，屬于烏龍茶中深發酵低焙火工藝，因此，其香味成分種類和相對含量有較大差異。總之，茶葉香味成分的種類及釋放量不僅與茶葉品種有關，很大程度上也受加工工藝的影響。

3 結束語

本文首次建立帶阱頂空-氣質聯用法分析福建特色茶葉中的香味成分，以乙酸苯乙酯為內標，定性及半定量分析福建特色茶葉中的揮發性香味成分，檢出醛類、酮類、酯類、醇類、雜環類、碳氫化合物等6類主要香味成分共41種，其中醛類、酯類、醇類3大類占總量的80%以上。此方法可解決靜態頂空法檢出香味物質少、某些含量低的重要致香成分無法檢出的問題，提高儀器靈敏度，滿足干茶樣品中低含量香味成分的檢測需求。

圖4 福建特色茶葉中揮發性香味成分相對含量

本方法簡單、靈敏度高、污染小、快速，避免由于復雜的前處理引入的溶劑污染和導致揮發性香味成分損失，可以應用于不同批次間茶葉穩定性判定和不同品種間的真偽鑒別，具有很好的應用推廣前景。

[1]林杰.茶葉香氣的圖譜分析及在茶葉品質真實性鑒定中的應用[D].杭州：浙江大學，2012.

[2]李明，曾茜，孫培冬，等.HS-SPME/GC-MS分析無錫綠茶香氣成分[C]∥第十屆中國香料香精學術研討會論文集.上海：中國香料香精化妝品工業協會，2014：193-201.

[3]譚和平，李斌，張云嫦，等.靜態頂空一氣質聯用法測定茶葉香氣[J].中國測試，2009，35（4）：62-64.

[4]陸冰琳，黃世杰，朱靜.靜態頂空-氣質聯用儀對鐵觀音茶葉中揮發性香味成分的分析[J].園藝與種苗，2015（8）：78-79.

[5]劉相真，孔俊豪，趙粼，等.頂空氣相色譜-質譜聯用法測定茶多酚類制品中有機溶劑殘留量[J].中國茶葉加工，2013（4）：40-45.

[6]呂世懂，姜東華，楊凡，等.頂空固相微萃取/GC-MS分析普洱熟茶與安化黑茶香氣成分[J].熱帶作物學報，2013，34（8）：1583-1591.

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[8]范堅強，楊偉平，連芬燕，等.武夷巖茶茶香提取物的制備、分析及其在卷煙中的應用[J].香精香料化妝品，2015（4）：30-34.

[9]謝清桃，李建軍，王坤波，等.鐵觀音茶梗浸膏揮發性成分GC/MS分析及在卷煙中的應用[J].煙草科技，2013，312（7）：48-54.

[10]韓蘋.用帶捕集阱的頂空進樣氣相-質譜聯用分析水中揮發性有機化合物（VOCs）[J].上海輕工業，2009（1）：45-48.

[11]陸冰琳，黃世杰，朱靜.靜態頂空-氣質聯用儀對鐵觀音茶葉中揮發性香味成分的分析[J].園藝與種苗，2015（8）：78-79.

（編輯：莫婕）

Analysis of volatile aroma components in Fujian characteristic tea using HST-GC/MS

HUANG Huizhen， LIANG Hui， LIU Xiucai， LIU Zechun， YU Yumei， ZHANG Jianping，XIE Wei，ZHANG Feng
（Technology Center，China Tobacco Fujian Industrial Co.，Ltd.，Xiamen 361021，China）

In orderto improve the sensitivity ofvolatile aroma componentsin dry tea， a headspace with trap gas chromatography-mass spectrometry （HST/GC-MS） method was developed and the parameters ofheadspace with trap were optimized.Qualitative analysis and semi quantitative analysiswere carried outforthe volatile aroma components （VAC） in Fujian characteristic tea， such as Anxi Tieguanyin， Wuyi Rock Tea of Shuixian and Rougui.Results showed that the best equilibrium temperature of the headspace with trap was 100℃.The equilibrium time of the headspace with trap was 30 min.41 types of VACs in 6 categories such as aldehydes， ketones， esters， alcohols， heterocyclic compounds and hydrocarbons were detected in the sample of dry tea， while the aldehydes， the esters， the alcohols account for more than 80%of the total.The law of the detection of different VACs in the three types of dry tea was different and the type and released amount of aroma components were not only related to the varieties of tea，but also affected by the processing technology.

headspace with trap （HST）； GC/MS； Fujian characteristic tea； volatile aroma components（VAC）

A

1674-5124（2017）11-0059-05

10.11857/j.issn.1674-5124.2017.11.012

2017-01-09；

2017-03-19

黃惠貞（1980-），女，福建漳州市人，工程師，主要從事煙草以及香精香料中揮發性香味成分、卷煙輔助材料的化學分析工作。

張 峰（1980-），男，山東泰安市人，高級工程師，碩士，主要從事煙用香精香料開發及應用研究。