老鷹茶特征性香氣成分分析

張 蕾，王 杰，羅理勇,3，曾 亮,3,*

（1.西南大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院，重慶 400715；2.重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，重慶 402160；3.西南大 學(xué)茶葉研究所，重慶 400715）

在我國民間，除山茶科植物作茶飲即常用的茶葉外，各地均有很多代 茶植物作茶飲的習(xí)俗，老鷹茶為其中之一。老鷹茶（Litsea coreanaLevl. var.lanuginose），樟科木姜子屬植物豹皮樟，俗稱白茶、老蔭茶、老人茶等，主要分布于長江流域以南的各省市，飲用地區(qū)有四川、重慶、云南、貴州等。老鷹茶湯色金黃帶紅，有樟科植物芳香油味及樟腦味，性甘涼，具有明顯的消渴去暑、解毒消腫、明目益思等功效，無毒副作用[1-2]。老鷹茶可飲用和藥用[3]，在當(dāng)前大力提倡開發(fā)綠色食品和天然保健飲料的形勢下，發(fā)展老鷹茶具有重要意義[4]。

頂空-固相微萃取（headspace solid phase microextraction，HS-SPME）和氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）聯(lián)用技術(shù)已廣泛用于茶葉香氣成分的提取和定性定量分析[5-6]。郁建平等[7]利用GC-MS技術(shù)對貴州老鷹茶揮發(fā)油進(jìn)行研究，檢測到壬醛、癸醛、十一烯醛、古巴烯、α-蓽澄茄烯、雪松烯、石竹烯等多種香氣成分。Yu Bao等[8]對6 個不同品種的老鷹茶揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行檢測，得到香氣成分有莰烯、蒎烯、檜萜、檸檬烯、β-水芹烯、桉葉油醇、芳樟醇等。

目前對老鷹茶香氣的研究主要采用相對含量定量確定老鷹茶主要香氣成分，并未考慮閾值對香氣的影響，對確定其特征性香氣成分具有一定局限性。在此基礎(chǔ)之上，本實(shí)驗以17 種采用傳統(tǒng)加工工藝加工的市售老鷹茶為原料，采用HS-SPME-GC-MS結(jié)合保留指數(shù)檢測分析老鷹茶香氣成分組成，同時利用主成分分析（principal component analysis，PCA）方法，結(jié)合香氣活性值（odour active values，OAVs）、含量比較共同篩選出老鷹茶的特征香氣成分，以期對老鷹茶加工技術(shù)改進(jìn)、品質(zhì)改善提供理論指導(dǎo)，為后期進(jìn)一步研究老鷹茶香氣品質(zhì)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

17 種市售老鷹茶樣品來源于重慶巫溪和奉節(jié)，通過直接從農(nóng)戶手上收購的方式進(jìn)行取樣，具體取樣信息見表1；C3～C9、C10～C25正構(gòu)混標(biāo)烷烴標(biāo)準(zhǔn)品 美國O2Si公司；二氯甲烷、氯化鈉（均為分析純） 成都市科龍化工試劑廠；癸酸乙酯（99%） 上海阿拉丁生化科技股份有限公司。

表1 老鷹茶取樣信息及編號Table 1 Sampling location and number of hawk tea

1.2 儀器與設(shè)備

QP 2010 GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司；SPME手動進(jìn)樣器、聚二甲基硅氧烷（polydimethylsiloxane，PDMS）萃取頭（50/30 μm） 美國Supelco公司；FA 1004電子天平 上海舜宇恒平科學(xué)儀器有限公司；HWS-26電熱恒溫水浴鍋、BPG-9070A精密鼓風(fēng)干燥箱上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 方法

1.3.1 香氣成分的提取

準(zhǔn)確稱取0.5 g磨碎老鷹茶茶樣于20 mL頂空瓶中，加入1.76 g氯化鈉、10 μL癸酸乙酯溶液（內(nèi)標(biāo)，50 mg/L）和5 mL沸超純水，迅速加蓋平衡5 min，然后將PDMS萃取頭插入頂空瓶，在60 ℃恒溫水浴條件下萃取吸附60 min后，立即進(jìn)行GC-MS檢測，于230 ℃進(jìn)樣口解吸5 min。

1.3.2 GC-MS條件

1.3.2.1 GC條件

色譜柱：DB-5MS石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；柱箱溫度40 ℃；進(jìn)樣口溫度230 ℃；分流比15∶1；壓力49.7 kPa；柱流量1 mL/min；進(jìn)樣載氣：He（99.999 9%）。升溫程序：40 ℃保持2 min，以3 ℃/min升至85 ℃，保持2 min，再以2 ℃/min升至180 ℃，保持2 min，再以6 ℃/min升至230 ℃，保持2 min。

1.3.2.2 MS條件

電子電離源；電子能量70 eV；離子源溫度230 ℃；全掃描；質(zhì)量掃描范圍m/z40～400。

1.3.3 定性與定量

定性：將各色譜峰對應(yīng)的質(zhì)譜圖與NIST 05、NIST 05s標(biāo)準(zhǔn)譜庫比對和結(jié)合保留指數(shù)對色譜峰進(jìn)行定性分析。通過Van den Dool等[9]定義的保留指數(shù)方式測定揮發(fā)性物質(zhì)的保留指數(shù)，并在NIST標(biāo)準(zhǔn)參考數(shù)據(jù)庫（NIST Chemistry Web Book）內(nèi)對其進(jìn)行相應(yīng)的保留指數(shù)檢索與比較定性的化合物。

定量：每次檢測均加入50 mg/L癸酸乙酯溶液10 μL作為內(nèi)標(biāo)物，按式（1）計算17 種老鷹茶中香氣成分的質(zhì)量濃度，按公式（2）計算OAVs：

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用IBM SPSS Statistics 22.0進(jìn)行PCA。

2 結(jié)果與分析

2.1 香氣成分組成結(jié)果

經(jīng)GC-MS分析，17 個供試?yán)销棽柚泄矙z測到117 種香氣成分，其中萜烯烴類61 種，醇類22 種，醛類15 種，酮類10 種，酯類4 種，其他類5 種。各類物質(zhì)含量占比及香氣成分含量，分別見圖1和表2。

圖1 17 個老鷹茶各香氣成分組成Fig. 1 Classes of aroma constituents identified from hawk tea

由圖1可知，17 種供試?yán)销棽铇悠返南銡獬煞种饕暂葡N類為主，其中萜烯烴類占總香氣成分總量70.43%～91.80%；其次是醇、醛類含量較高。

表2 老鷹茶的香氣成分組成及其質(zhì)量濃度Table 2 Aroma constituents identi fied and their contents in hawk tea μg/L

續(xù)表2 μg/L

續(xù)表2 μg/L

2.1.1 萜烯烴類

萜類化合物是樟科植物中最主要的香氣成分[10-12]，由表2和圖1可知，在老鷹茶香氣組成中以萜烯烴類為主，共有61 種萜烯烴類化合物。大部分萜烯烴類化合物閾值較低，具有特殊香氣，賦香作用較大，比如羅勒烯有花香、草香并伴有橙花油氣息，雪松烯具有香柏香氣，香橙烯具有典型的柑橘香氣，蓽澄茄油烯有清淡的樟木香氣。萜烯及其衍生物不僅是重要的香料源，有些還具有提神、抗菌消炎和鎮(zhèn)痛等作用[13]。

α-古巴烯在17 個樣品中均檢測到，含量較高，占總香氣含量的3.79%～11.95%，呈蒿草味，具有消炎止痛的作用[14]；β-欖香烯含量占比為0.48%～3.48%，有辛辣的茴香氣味，具有抗癌、抗炎、抗真菌等作用[15]；石竹烯具有丁香香氣，是貴重的天然香料[16]；石竹烯氧化物香氣總量占比2.33%～10.89%，呈似丁香油的辛香和木香，具有香味增效作用[17]；莰烯是樟科類植物典型成分，具有發(fā)汗、鎮(zhèn)痙、驅(qū)蟲和抗腐蝕作用[18]；α-蒎烯呈清甜果香、焦香、清滋味、刺感，有明顯的鎮(zhèn)咳、祛痰和抗真菌作用[19]。

2.1.2 醇類

老鷹茶中的醇類化合物大多都是萜烯醇類，具有典型的花果香味[20-21]，其中一些香氣成分（如芳樟醇、松油醇）還伴有木香，因為微生物代謝產(chǎn)生的熱量與胞外酶，共同作用引起芳樟醇大量被氧化和糖苷類物質(zhì)水解釋放出萜烯醇類香氣[5,22]。老鷹茶中主要醇類成分有表藍(lán)桉醇、斯巴醇、α-檀香醇、異瑟模環(huán)烯醇等。表藍(lán)桉醇呈涼香、樟腦氣、草藥香，占香氣總量的0.16%～5.85%；斯巴醇，又名匙葉桉葉烯醇，具有清涼樟腦香、藥香[23]；α-檀香醇呈甜而溫和的木香；異瑟模環(huán)烯醇是中藥海松子的主要成分，具有松子香、藥香。

2.1.3 醛類

老鷹茶中醛類香氣物質(zhì)有壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛等，醛類具有令人愉悅的香氣，但穩(wěn)定性差，易發(fā)生氧化和聚合，使香氣減弱變壞[24]；其中壬醛具有脂香、蠟香、柑橘香、花香，癸醛具有甜橙香、檸檬香、玫瑰香和蠟香，十一醛呈玫瑰薰香、木香、橙皮香，月桂醛具有似松葉油和橙油的強(qiáng)烈香氣[25]，這些香氣成分可為老鷹茶復(fù)雜的香氣風(fēng)味提供積極貢獻(xiàn)。氨基酸和脂肪酸的熱氧化降解可能是醛類香氣形成的主要原因[8]。

2.1.4 酮類

老鷹茶酮類香氣物質(zhì)含量較低，占總量0.33%～1.99%左右，主要有紫羅蘭酮、茉莉酮等，具有較低的香氣閾值，對茶葉香氣貢獻(xiàn)較大；其形成可能與胡蘿卜素類物質(zhì)的氧化降解、脂肪的熱氧化降解、氨基酸的降解有關(guān)[26]。茉莉酮呈優(yōu)雅的茉莉花香和芹菜籽香；α-紫羅蘭酮和β-紫羅蘭酮均具有木香和紫羅蘭香，β-紫羅蘭酮的木香氣更重，并帶些果香。

2.1.5 酯類

17 種供試?yán)销棽柘銡獬煞种絮ヮ愇镔|(zhì)含量占總量0.82%～8.88%，主要有乙酸冰片酯和穿心蓮內(nèi)酯。乙酸冰片酯又名乙酸龍腦酯，具有清涼草藥和松葉香，充滿森林的新鮮香味[27]；穿心蓮內(nèi)酯為二萜內(nèi)酯類化合物，具有抗菌、抗病毒、抗癌等多種藥理作用，被譽(yù)為天然抗生素藥物[28]。

2.1.6 其他類

老鷹茶中檢測到姥鮫烷、植烷、辛烯、環(huán)庚烯4 種碳?xì)浠衔铮碓?1號和12號老鷹茶樣品中檢測到樟腦，樟腦具有刺激性特臭，味初辛，后清涼，有消炎、鎮(zhèn)痛、抗菌、止咳等作用[29]。

2.2 特征性香氣成分分析

2.2.1 PCA

1 7 種供試?yán)销棽铏z測到的香氣成分較多（117 種），分析難度大，為篩選出老鷹茶特征性香氣成分，故采用PCA。PCA通過由原始變量線性組合的主成分最大程度提取有用信息[30]。

由表2可知，正己醛、檸檬醛、香紫蘇內(nèi)酯、芳樟醇、α-松油醇、β-紫羅蘭酮、β-蒎烯、4-蒈烯、α-水芹烯、植烷、樟腦等56 種物質(zhì)只在少數(shù)樣品中出現(xiàn)，這部分香氣物質(zhì)變異大，不適宜進(jìn)行PCA。

以17 個老鷹茶樣GC-MS檢測到的其他61 種香氣物質(zhì)含量構(gòu)成61×17矩陣進(jìn)行PCA，經(jīng)分析得各主成分的特征值、方差貢獻(xiàn)率以及累計方差貢獻(xiàn)率，見表3。

表3 主成分的特征值和方差貢獻(xiàn)率Table 3 Eigenvalue and variance contribution rates of 6 principal components

由表3可知，前6 個主成分的累計方差貢獻(xiàn)率達(dá)81.80%，表明前6 個主成分基本能反映全部變量的信息[30]。通過降維，將原來的61 個變量轉(zhuǎn)化為6 個新的指標(biāo)變量，降低分析的復(fù)雜性，且基本保持原有變量的信息。根據(jù)6 個主成分的特征向量，可得到原各變量分別對6 個主成分的貢獻(xiàn)率。

對PC1貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括綠花白千層醇、α-古巴烯、α-衣蘭油烯、γ-衣蘭油烯、β-愈創(chuàng)木烯、α-蓽澄茄油烯、去氫白菖烯，這7 種香氣成分具有樟腦香、蒿草味、辛香又兼有清新花香等，根據(jù)這些香氣成分的香氣特征和PC1的方差貢獻(xiàn)率（30.10%），表明PC1解釋老鷹茶特征樟香的基本組分。

對PC2貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括α-檀香醇、異瑟模環(huán)烯醇、β-欖香烯、β-瑟林烯、愈創(chuàng)木烯和α-石竹烯，這6 種香氣成分呈木香、松脂香、茴香、陳香、花香，表明PC2香氣成分對老鷹茶松木香、陳香、花香起重要作用，并對辛香、茴香有一定貢獻(xiàn)。

對PC3貢獻(xiàn)較大的香氣成分有α-蒎烯、莰烯，呈現(xiàn)果香、焦甜香、樟腦香，表明PC3解釋老鷹茶果甜香的成因，并對特征樟香起增效作用。

PC4、PC5和PC6貢獻(xiàn)率較小，三者共同貢獻(xiàn)率為22.15%，貢獻(xiàn)較大的香氣成分包括表藍(lán)桉醇、α-紫羅蘭酮、3-蒈烯、雪松烯醇、石竹烯氧化物，這些香氣成分呈現(xiàn)不同香氣特征，對老鷹茶涼香、薄荷香、花果香、松脂香等香氣均具有貢獻(xiàn)。

前6 個主成分可基本反映老鷹茶全部香氣成分的信息，根據(jù)PCA結(jié)果，篩選出α-古巴烯、α-檀香醇等20 種特征性香氣成分，見表4。

表4 老鷹茶中香氣物質(zhì)閾值與OAVsTable 4 Odor thresholds and OAVs of aroma components in hawk tea

2.2.2 根據(jù)OAVs與含量比較篩選特征性成分

香氣閾值是指能夠辨別出其香氣的最低濃度，閾值越低，香氣越強(qiáng)[25]。OAVs是香氣物質(zhì)的質(zhì)量濃度與其閾值的比值，若某化合物的OAVs不小于1，表明其對整體香氣有貢獻(xiàn)，OAVs越大表明該化合物個體貢獻(xiàn)越大，OAVs能夠確切體現(xiàn)該香氣成分對整體香氣的作用[31]。現(xiàn)將已查到閾值的香氣成分計算OAVs，見表4。

壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、乙酸冰片酯、β-紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮、α-蒎烯、石竹烯的OAVs大于1，對整體香氣貢獻(xiàn)較大，其中月桂醛、β-紫羅蘭酮影響最大，但在不同樣品中差異較大。

17 種供試?yán)销棽柚写蠖鄶?shù)萜類化合物的閾值無法確定，OAVs無法計算，因此篩選出在大多數(shù)樣品中均有體現(xiàn)，且大多數(shù)成分質(zhì)量濃度均大于20 μg/L的香氣成分，主要有乙酸冰片酯、雪松烯醇、α-古巴烯、α-波旁烯等，這些香氣成分大多具有樟腦味、涼香、辛香、木香等，是老鷹茶特征性香氣的主要組分。由PCA、OAVs、含量比較3 種方式篩選出的特征性物質(zhì)，見表5。

表5 不同篩選方法得到的特征性物質(zhì)Table 5 Characteristic aroma compounds obtained by different methods

2.3 特征性香氣成分評價

據(jù)2.2節(jié)特征性香氣成分分析可知，老鷹茶主要香氣成分包括月桂醛、斯巴醇、α-檀香醇、β-紫羅蘭酮、α-古巴烯、α-蒎烯、3-蒈烯、莰烯等共38 種。

表6 特征香型及其對應(yīng)的特征性香氣物質(zhì)Table 6 Characteristic aroma substances responsible for different aroma tyyppeess

郁建平[7]、Yu Bao[8]等利用GC-MS技術(shù)對老鷹茶揮發(fā)性香氣成分進(jìn)行檢測，檢測得到老鷹茶中含有壬醛、癸醛、十一烯醛、古巴烯、α-蓽澄茄烯、雪松烯、石竹烯、莰烯、蒎烯等。毛豹皮樟是一種樟科植物，因此老鷹茶具有樟科植物樹葉的特征香氣，王芃[10]、周翔[11]、王智慧[12]等對樟樹葉、香樟精油的研究表明，α-蒎烯、β-蒎烯、莰烯、α-松油烯、石竹烯、樟腦、檀香醇、佛手柑油烯等是樟科植物主要的揮發(fā)性成分。這些研究所得老鷹茶或樟科植物主要香氣成分有α-蒎烯、石竹烯、莰烯、古巴烯等，與本實(shí)驗研究所得結(jié)果基本一致。

根據(jù)PCA、OAVs、含量比較3 種方法的篩選結(jié)果，確定老鷹茶特征香型及其對應(yīng)的揮發(fā)性物質(zhì)，見表6。

由表6可知，老鷹茶特征性樟香的貢獻(xiàn)物質(zhì)有斯巴醇、α-波旁烯、莰烯、石竹烯、去氫白菖烯、α-二去氫菖蒲烯、β-欖香烯、α-瑟林烯、β-瑟林烯、α-古巴烯、衣蘭烯、綠花白千層醇12 種，使老鷹茶具有強(qiáng)烈的樟腦香、涼香、薄荷香、辛香、茴香、蒿草味等較刺鼻氣味；老鷹茶花果清香、橙花油氣息、松脂香是由壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、異瑟模環(huán)烯醇、α-蒎烯、3-蒈烯、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、α-法呢烯、α-石竹烯、石竹烯氧化物、異喇叭烯、α-衣蘭油烯、γ-衣蘭油烯、香橙烯、香橙烯氧化物2共17 種成分構(gòu)成；乙酸冰片酯、α-蓽澄茄油烯、雪松烯醇、α-檀香醇、愈創(chuàng)木烯、β-愈創(chuàng)木烯、馬兜鈴烯、表藍(lán)桉醇、α-古蕓烯呈現(xiàn)老鷹茶的木香、檀香、草藥香特點(diǎn)。

3 討 論

老鷹茶作為一種天然保健飲品，具有抗氧化、抗炎癥、降血糖等多種功效作用。本實(shí)驗利用HS-SPME-GCMS對17 種供試?yán)销棽璧南銡獬煞诌M(jìn)行檢測分析，結(jié)合PCA、OAVs、含量比較3 個篩選方法，并考證文獻(xiàn)，得到如下結(jié)論：

17 個老鷹茶中共檢測到6 大類香氣物質(zhì)：萜烯類61 種，醇類22 種，醛類15 種，酮類10 種，酯類4 種，其他類5 種，以萜烯類化合物為主。

PCA結(jié)果表明，前6 個主成分可基本反映全部香氣成分的信息，包括α-古巴烯、α-檀香醇等20 種主要香氣成分，共同構(gòu)成老鷹茶特征樟香、花果甜香、松脂香、辛香、木香、草藥香等復(fù)雜香氣；查找閾值并計算，確定OAVs不小于1的香氣成分有壬醛、癸醛、十一醛、月桂醛、乙酸冰片酯、β-紫羅蘭酮、α-紫羅蘭酮、α-蒎烯、石竹烯；絕對含量高的物質(zhì)包括穿心蓮內(nèi)酯、表藍(lán)桉醇、α-古巴烯、α-波旁烯等20 種成分對老鷹茶香氣影響較大。

老鷹茶特征樟香的貢獻(xiàn)成分主要有斯巴醇、α-波旁烯、石竹烯、去氫白菖烯、α-二去氫菖蒲烯、β-欖香烯、α-瑟林烯、β-瑟林烯、衣蘭烯、α-古巴烯、綠花白千層醇、莰烯12 種；月桂醛、α-蒎烯、3-蒈烯、β-紫羅蘭酮等共17 種成分為老鷹茶增添花果香、松脂香；α-檀香醇、α-古蕓烯、愈創(chuàng)木烯等9 個成分呈現(xiàn)老鷹茶的木香、檀香、草藥香。