鴨屎香單叢紅茶加工過程中香氣成份的變化

楊永利，郭守軍，蘇杭，蔡銳敏，翟鳳玲，陳漫佳

（韓山師范學院食品工程與生物科技學院，廣東潮州521000）

廣東省潮州市鳳凰山區鳳凰單叢茶獲得地理標志產品保護，是烏龍茶樹品種中自然花香清高、花香類型多樣、滋味醇厚甘爽、韻味特殊的高香型品種資源[1]。不同的茶樹品種都有其適制性。鳳凰單叢茶既可制烏龍茶，也適宜做成紅茶。酚氨比是茶樹品種適制性的一個重要指標。一般認為酚氨比值大于8 的品種適制紅茶[2]。從理論上來說，絕大多數鳳凰單叢品種均適合制作紅茶[3-4]。單叢紅茶具有獨特的花果香、蜜香，市場的認知程度不斷提高和擴大，不斷的得到消費群體的青睞[5-6]。目前，鳳凰單叢紅茶品質的研究主要是加工技術的探討和成茶香氣組份的分析[7-9]，有關加工過程中香氣組份的變化及與品質之間的相關性的研究鮮見報道。

紅茶品質與加工工藝密切相關，香氣是決定茶葉品質與風味的重要因素[10-11]。工夫紅茶在加工過程中要經過萎凋、揉捻、發酵和干燥4 個基本工序。在這些工序中，香氣前體物質及香氣成分發生了復雜的生化變化[12]，不同類型香氣物質的增減及協和最終形成了紅茶特質的香韻風格，茶香是許多香氣物質的綜合體現。為此，本文以鴨屎香單叢茶鮮葉（鳳凰單叢茶杏仁香系列）為研究對象，對其紅茶加工的各個階段的香氣成份進行研究，以期為加工優質的單叢紅茶篩選出最佳的鳳凰單叢品種提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 材料

鳳凰單叢鴨屎香茶工夫紅茶加工過程的鮮葉、萎凋葉、揉捻葉、發酵葉和烘干茶（成茶）均由潮安縣鳳凰鎮叫水坑村凱捷茶葉合作社提供。

1.2 儀器與設備

7890A/5975C GC-MS 聯用儀：美國安捷倫公司；SDE 蒸餾萃取裝置：天長市長城玻璃儀器制造廠；T6新世紀紫外可見分光光度計：北京普析通用儀器有限責任公司；BSA124S-CW 電子天平（d=0.1 mg）：賽多利斯科學儀器（北京）有限公司；DHS16-A 多功能紅外水分測定儀：上海精密科學儀器有限公司；DW-40W380型海爾低溫冰箱：青島海爾特種電器有限公司；FDU-2110 冷凍干燥機、LAZ9-WFO-1200W 送風干燥箱：日本東京理化株式會社。

1.3 試劑

二氯甲烷（分析純）、無水硫酸鈉（分析純）、高純氮（99.9%）：廣東北氣氣體股份有限公司。

1.4 同時蒸餾萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）提取茶樣中香氣成分

20.0g供試茶樣置于同時蒸餾萃取器中，用二氯甲烷50 mL 為提取劑蒸餾萃取1.5 h。萃取液用無水硫酸鈉干燥、過濾，置于4℃冰箱過夜。次日，氮吹掃濃縮至1 mL，密封保存在色譜小瓶中，用氣質聯用儀進行分析。

1.5 氣相色譜-質譜法（gas chromatography-mass spectrometry，GC-MS）分析條件

GC 條件：色譜柱為HP-5 MS 毛細管柱（30 m×0.25 mm × 0.25 μm）；柱流量 1.1 mL/min；柱前壓64.3 kPa；程序升溫：0～10 min，柱溫從 60 ℃～230 ℃；檢測器溫度250 ℃；進樣口溫度250 ℃；載氣為氦氣（He 99.999%）；分流比為 10 ∶1；進樣量 1 μL。

MS 條件：EI 離子源電子能量70 eV；接口溫度250 ℃；倍增器電源：1.8 V；溶劑延遲時間：2.5 min；質量掃描范圍（m/z）：40～400，組份定性用 NIST 147 譜庫檢索加以確認；采用面積歸一化法定量[9]。

定性與定量：根據國家標準技術研究所（Nationnal Institute of Standards and Technology，NIST）標準質譜庫及其各物質的相對保留時間定性，以各組分峰面積歸一化法進行定量。

2 結果與分析

2.1 鴨屎香紅茶加工過程中主要香氣成分的變化

紅茶加工過程中不同階段揮發性成分的定性定量結果、加工過程中各類香氣物質相對含量的變化及加工過程中香氣物質數量變化見表1、圖1、圖2、圖3。

由表1、圖1、圖2 和圖3 可知，從鳳凰單叢鴨屎香鮮葉、萎凋葉、揉捻葉、發酵葉和烘焙葉（成茶）中分別鑒定出 38、43，56、51 和 49 種化合物，加工過程中香氣物質的數量呈現先增加之后稍有減少的趨勢，鴨屎香鮮葉加工成紅茶后，其香氣化合物的總數增加了28.9%，醇類與酯類化合物相對含量呈降低、而數量呈增加趨勢；而醛類與酮類的數量和含量皆呈現增加趨勢。尤其是醛類香氣物質在制茶的5 個階段，其數量和含量變化最為顯著，分別由鮮葉的6 種和16.03%增加到萎凋葉的11 種和38.38%、揉捻葉13 種和37.83%、發酵葉13 種和34.60%及烘焙葉（成茶）13 種和40.40%?？傮w而言，在鴨屎香紅茶的加工過程中，醇類、酯類和含氮類化合物的相對含量減少最為明顯（但數量變化不大）；而醛類、酮類和呋喃類相對含量和數量的增大最為顯著。

表1 鴨屎香紅茶加工過程中不同階段香氣成分分析Table 1 Comparative analysis on aroma components of leaves in different stages of Yashixiang black tea processing

續表1 鴨屎香紅茶加工過程中不同階段香氣成分分析Continue table 1 Comparative analysis on aroma components of leaves in different stages of Yashixiang black tea processing

圖1 鴨屎香紅茶（烘干葉）的揮發性成份總離子色譜圖Fig.1 GC-MS total ion chromatogram of volatile components of Yashixiang black tea（drying leaves）

圖2 鴨屎香紅茶加工過程中各類香氣物質相對含量的變化Fig.2 Change of various aroma compounds during processing of Yashixiang black tea

圖3 鴨屎香紅茶加工過程中香氣物質數量變化Fig.3 Change on quantity of various aroma compounds during processing of Yashixiang black tea

2.2 鴨屎香紅茶加工過程中主要非萜烯醇類化合物成分組成的變化

鴨屎香紅茶加工過程中主要非萜烯醇類化合物相對含量的變化見圖4。

鴨屎香紅茶加工過程中相對含量較大的非萜烯醇類化合物包括苯甲醇、苯乙醇、青葉醇和植物醇等。圖4 顯示，在加工過程中苯乙醇和植物醇增加的幅度最大，前者相對含量的變化呈現先增后降之后又上升的趨勢，揉捻環節達到其峰值；后者則是先降后增。在整個加工環節苯乙醇和植物醇分別增加了2.507 倍和0.23 倍。青葉醇是先增后降，成茶較萎凋葉減少了0.18倍。苯甲醇的含量變化不明顯。

圖4 鴨屎香紅茶加工過程中主要非萜烯醇類化合物相對含量的變化Fig.4 Change of main nonterpene alcohol compounds during processing of Yashixiang black tea

2.3 鴨屎香紅茶加工過程中主要醛類化合物相對含量的變化

鴨屎香紅茶加工過程中主要非萜烯醛類化合物相對含量的變化見圖5。

鴨屎香紅茶加加工過程中相對含量變化較大的醛類化合物包括正己醛、糠醛、青葉醛、苯甲醛、苯乙醛等。圖5 顯示，加工過程中糠醛、苯甲醛和苯乙醛增加的幅度最大，在烘干的成茶含量達到最高；從鮮葉到成茶整個加工過程中苯甲醛和苯乙醛的相對含量分別增加了6.17 倍和50.18 倍；糠醛在鮮葉中未出現，而從萎凋到烘干過程其含量增加了13.84。在加工過程中青葉醛和正己醛的變化趨勢都是先增后降，青葉醛則是從鮮葉開始，含量逐漸增加，在發酵過程中含量達到最高，之后又呈降低趨勢；而正己醛是在萎凋環節含量增至最大。整個加工過程正己醛增加了0.87 倍，而青葉醛則減少了0.31 倍。

圖5 鴨屎香紅茶加工過程中主要非萜烯醛類化合物相對含量的變化Fig.5 Change of main aldehyde compounds during processing of Yashixiang black tea

2.4 鴨屎香紅茶加工過程中主要萜類化合物相對含量的變化

鴨屎香紅茶加工過程中主要萜烯類化合物相對含量的變化見圖6。

鴨屎香紅茶紅茶加工過程中相對含量變化較大的萜類化合物包括香葉醇、芳樟醇、芳樟醇氧化物、（cis-）吡喃氧化芳樟醇、α-松油醇和二氫芳樟醇等。由圖6 可知，在加工過程中，后三者的含量都呈緩慢上升趨勢，而香葉醇、芳樟醇和芳樟醇氧化物的皆呈現較大幅度的下降趨勢，從鮮葉到成茶分別下降了44.8%、37.2%和69.1%，其中（E）型較（S）型氧化芳樟醇降幅更大。

圖6 鴨屎香紅茶加工過程中主要萜烯類化合物相對含量的變化Fig.6 Change of main terpene compounds during processing of Yashixiang black tea

3 討論與分析

3.1 鮮葉

茶樹品種是影響茶葉生化成分和品質的重要前提和主要因素，鮮葉中生化成分的含量是決定茶葉品質的物質基礎[10-11]，也是決定其加工特性的前提。陳梨梨等[3]的研究表明在鳳凰單叢系列的品種之中，鴨屎香茶樹鮮葉的水浸出物、茶多酚、茶氨酸等組份含量皆處于較高的水平，為紅茶的品質及其特征香型形成建立了物質基礎。在酶的作用下，次級代謝物質如不飽和脂肪酸、糖（苷）類、氨基酸等經過一系列降解途徑生成了鮮葉的香氣。鴨屎香茶鮮葉中含有的C6 的正己醛、青葉醛、青葉醇等是亞油酸和亞麻酸在脂肪氧合酶催化反應下所產生的[13-14]；鮮葉中芳香族的醇及其衍生物如苯乙醛、苯乙醇、苯甲醛、苯甲醇和水楊酸甲酯等是由其中的糖類和苯丙氨酸等通過莽草酸途徑合成[15-16]；而單萜和倍半萜烯化合物如香葉醇、芳樟醇、α-松油醇、β-順式茉莉酮、β-紫羅蘭酮、β-甜沒藥烯等則是經過類異戊二烯生物合成途徑獲得[15-16]。在后續的加工過程中，由于鮮葉水分的減少和積溫的上升促使其中的許多生物酶活性顯著提升，芳香物質的種類和含量都發生了極為深刻的變化[15]。

3.2 萎凋

萎凋對紅茶香氣的形成起到了很重要的作用，鮮葉經萎凋后香氣由青草氣轉變成清香或花香。萎凋期間，鮮葉失水，胞液濃縮，底物的相對濃度增大；同時，隨著糖類降解為有機酸，酯型兒茶素酯解為沒食子酸，原果膠生成果膠酸，葉綠素水解為葉綠酸的形成等，萎凋葉pH 值從鮮葉的近乎中性下降到5.1～6.0，與酶的最適pH 值相適應[15]。使得鮮葉內源β-櫻草糖苷酶和β-葡萄糖苷酶的活性升高[17-18]，香氣化合物游離出來；同時，脂肪氧化酶（lipoxidase，LOX）催使茶葉中不飽和脂肪酸降解產生具有清香的C6-醛或醇[15，19-20]。紅茶萎凋為其香氣的形成奠定了基礎。鴨屎香紅茶萎凋葉中香氣化合物數量增加最顯著的是醇、醛、酮和呋喃類，相對含量增幅最大的是青葉醇、正己醛、青葉醛、苯甲醛和苯乙醛。顯著減少的有苯甲醇和萜烯醇類。在萎凋環節，萜烯類香葉醇、芳樟醇、芳樟醇氧化物的相對含量都呈現較高水平（15%～30%）。不同學者[17，21-23]對紅茶加工過程香氣的研究結果表明，同種主體香氣物質在不同茶種的紅茶萎凋工藝中的變化趨勢不盡相同，究其原因可能是由茶種、產地（生態環境條件、茶園狀況及栽培管理條件）、加工條件及萎凋方法與技術的差異所致[21-25]。鴨屎香功夫紅茶在萎凋階段所呈現的香氣主要來自于具有花香的萜烯醇和芳香醛（醇）。萎凋過程完全消失或轉化的化合物只有4種，分別為乙酸葉醇酯、β-順式茉莉酮、γ-杜松烯和2-莰烯，而凈增加的化合物分別為糠醛、青葉醇、菠蘿醛、（E，E）-2，4-己二烯醛、壬醛、β-環檸檬醛、4-乙烯基愈創木酚、β-突厥烯酮、α-紫羅蘭酮、亞麻酸甲酯和二十烷，共10 種。

3.3 揉捻

揉捻是工夫紅茶外形塑造和風味物質形成的關鍵環節。在揉捻過程中，茶葉組織和細胞破碎，其中的化學成分與酶充分混合，大量的糖苷類香氣前體物質進入細胞質與酶類發生作用，除糖苷水解反應和脂質氧化降解的生化反應繼續釋放香氣物質外，類胡蘿卜素氧化降解為β-紫羅蘭酮、β-環檸檬醛、二氫獼猴桃內酯等物質，豐富了紅茶香氣組成。鴨屎香功夫紅茶結果經過萎凋過程，香氣物質的數量達到了最大。較鮮葉和萎凋葉香氣的數量分別增加47.4%和30.2%，主要體現在醇、醛、酮、酯和烯烴類。主要化合物相對含量大幅增加的有反-2-己烯醛（青葉醛）、（cis-）吡喃氧化芳樟醇、苯乙醇、己醛、苯乙醛和水楊酸甲酯等；而顯著減少的有芳樟醇、氧化芳樟醇、香葉醇、吲哚、β-甜沒藥烯和植物醇等。

3.4 發酵

發酵是紅茶加工過程中其特征香氣形成的關鍵階段[26-27]。發酵期間因調控因子溫度、濕度和時間等的變化，生物合成、酶促作用，氧化作用等作用加強[28]。同時，與紅茶品質形成密切相關的兒茶素類物質在兒茶素酶促作用之下，發生了極為深刻的轉化[28-29]。除了糖苷的水解反應繼續形成紅茶芳香物質外，氨基酸的氧化脫氨、類胡蘿卜素和脂質的氧化降解與兒茶素初級氧化產物鄰醌產生偶聯氧化作用。因為鄰醌可以氧化較自己氧化-還原電位低的物質而自身得到還原，這是紅茶制造中香氣形成的主要途徑[15，30-31]。經過萎凋，鮮葉中的蛋白質、類脂等物質發生水解，氨基酸、脂肪酸的含量增加，這也為“發酵”中的偶聯氧化產生香氣提供物質基礎[21，28-29]。王華夫等[32]的研究顯示紅茶發酵葉中兒茶素的總量處于相對最低的水平，而香氣組份總量和萜烯醇類含量則位于相對最高值。紅茶在加工過程中，兒茶素的減少趨勢與茶葉香氣總量及其中的萜烯醇類的增加趨勢具有良好的對應關系。表明紅茶香氣形成的氧化變化，則都與兒茶素類物質的酶促氧化相關聯。發酵過程中的酶促氧化及偶聯反應，醇類、酮類、醛類等甜花香氣組份增加，酚類、酯類和酸類等減少[33-34]。

鴨屎香紅茶從萎凋到發酵加工過程中，醇類、酮類和醛類香氣物質數量在增加，發酵環節達到峰值。主要香氣化合物相對含量顯著增加的有苯乙醛、芳樟醇、香葉醇、氧化芳樟醇、二氫芳樟醇、2-戊基呋喃、β-甜沒藥烯等；而顯著減少的有己醛、青葉醛、青葉醇、苯乙醇、α-松油醇、水楊酸甲酯、吲哚等?？傮w而言，發酵過程增加的香氣組份主要以甜花香為主，減少的組份而以清香居多，因此，鴨屎香紅茶在發酵過程中，芳香物質各組份的含量增減的協調使發酵葉初步具有紅茶的香氣特征。

3.5 烘干

紅茶烘干中，香氣成分的形成途徑主要是氨基酸和糖的熱解作用、糖氨反應、兒茶多酚類鄰醌的偶聯氧化[30]。干燥過程中，高溫熱化學作用使揮發性化合物部分損失，但隨著茶葉中的水分含量降低和葉溫上升，酶活性鈍化前的加速發酵、水熱作用和酸性條件，與鄰醌的偶聯氧化作用相協調的氧化降解反應短時間內加強，引起或促進芳香物質的生成，發酵中形成的芳香物質進行某些轉化，改變了香氣成分的含量與組比，最終形成紅茶協調而復雜的特征香氣[17，35]。除類胡蘿卜素和不飽和脂肪酸降解反應外，該階段焦糖化反應、美拉德反應產物亦是紅茶香氣組分的重要來源。某些糖類如果糖、蔗糖、葡萄糖等在適當高溫下，可發生熱芳構作用，生成糠醛、呋喃類衍生物，對紅茶“焦糖香”的形成具有一定的促進作用[15，28]。茶葉干燥過程美拉德反應產物較為復雜，不僅可以通過A－madori 最終形成糠醛和呋喃類物質，而且能夠Strecher降解等過程形成Strecher 醛、吡咯、呋喃和吡嗪化合物及其衍生物等茶香物質[17，36-37]。如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、蔗糖等能與苯丙氨酸作用，產生“玫瑰花香”和“蜜糖香”[27]。

鴨屎香紅茶經過烘干，香氣[33，38-42]物質相對含量顯著增加（與發酵環節相比增加倍數）的有：β-紫羅蘭酮（紫羅蘭花香，19.7 倍）、糠醛（甜香、木香、面包香、焦糖香，8.66 倍）、氧化芳樟醇（花香，吡喃 1.36 倍）、菠蘿醛（1.51 倍）、植物醇（花香、膏香，1.36 倍）、苯乙醇（玫瑰香，0.46 倍）、苯乙醛（甜香、濃郁的玉簪花香、蜜香，0.44 倍）、α-紫羅蘭酮（果甜香，0.17 倍）、二氫芳樟醇（鮮花香，0.15 倍）、（E，E）-2，4-己二烯醛（青甜香，0.13 倍）、苯甲醇（0.11 倍）、苯甲醛（杏仁香，0.05 倍）、己醛（強烈青香，0.06 倍）；香氣[33，38-42]物質相對含量顯著減少（與發酵環節相比下降百分比）的有：青葉醇（青香、葉香，45.8%）、反-2-己烯醛（青葉醛）（果青香，18.5%）、香葉醇（玫瑰香，21.5%）、水楊酸甲酯（冬青油香，37.4%）、芳樟醇（玉蘭花香、木香、青香，12.1%）、氧化芳樟醇（花香、薰衣草香，木香、青香，呋喃型24.2 %）、庚醛（果香，26.0%）、檸檬醛（甜香、果香、青香，49.8%）。紅茶香氣是許多種香氣綜合協調的體現，不同香氣組份含量的增減和諧形成了其特征的香氣。

4 結論

4.1 鴨屎香紅茶香型特征

鴨屎香紅茶以醇類（芳樟醇及其氧化物、二氫芳樟醇、香葉醇、苯乙醇和苯甲醇等）、醛類（苯乙醛、糠醛、反-2-己烯醛、己醛、苯甲醛和β-環檸檬醛）、酯類（水楊酸甲酯、β-紫羅蘭酮）等化合物為主體特征成份，兼有花香、甜香、蜜香、焦糖香等香氣。總體而言，鴨屎香紅茶具有花甜蜜韻的特征。王秋霜等[8-9，43]研究結果，表明廣東紅茶具有特殊的花香蜜韻特征，與本研究結論基本一致。

4.2 鴨屎香紅茶類型

竹尾忠一等[44]研究表明，紅茶有3 種典型的香型，第1 種是有高含量的芳樟醇及其氧化物；第2 種是中間類型，即含有芳樟醇和香葉醇；第3 種是有高含量的香葉醇。此外，由Owuor P O 等[44-47]的研究可知，萜烯指數（terpene index，TI）與茶樹品系存在特異性的關系。鴨屎香紅茶是以芳樟醇及氧化物，香葉醇和苯乙醛等為主香成份的紅茶，由TI 值（0.57）推斷鴨屎香紅茶屬于中間香氣類型，其茶樹種類屬于大葉片型的中國大葉變種。本文的結果與王秋霜等[43]研究結論一致。

4.3 鴨屎香紅茶與鴨屎香烏龍茶差異

鴨屎香紅茶所蘊含花甜蜜韻風格。但傳統的鴨屎香鳳凰單叢烏龍茶的香氣[18]以芳樟醇及氧化物（木香、花香）、橙花叔醇（花果香）、吲哚（花香）和α-法呢烯（花果香）為主香成份，其風格為花果香韻。鴨屎香紅茶和烏龍茶差異體現了茶葉制作工藝對茶葉品質的影響。傳統鳳凰單叢烏龍茶的加工中，引入了紅茶的制作技術，篩選適制單叢紅茶的茗叢，不斷的改善加工工藝，突出單叢紅茶的特質是獲得消費者認可的途徑。

4.4 鴨屎香紅茶香氣形成的主要途徑

鴨屎香紅茶香氣形成主要途徑可分成四大類型：生物合成、酶促作用、氧化作用（間接酶促作用）、高溫裂解作用。生物合成途徑在茶樹體內完成，在紅茶制造中，主要是后3 種途徑，在烘干環節之前，紅茶香氣形成途徑主要是酶促作用與鄰醌的偶聯氧化，這兩種作用的加強與削弱，關系到紅茶香氣的形成[30-31，48-50]。在鳳凰單叢紅茶制做過程中，合理的利用調控因子有效借助紅茶香氣合成的途徑，會使紅茶產生令人愉悅的花甜蜜韻。