手筑茯磚茶加工過程中揮發(fā)性組分變化分析

李俊杰，徐元昊，陳夢娟，鄧高文，吳 凱，蔣立文,

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學食品科學技術(shù)學院，食品科學與生物技術(shù)湖南省重點實驗室，湖南 長沙 410128；2.昭通學院化學化工學院，云南 昭通 657000）

茯磚茶屬于后發(fā)酵茶，是黑茶的一種，一般分為機壓茯磚茶和手筑茯磚茶兩類。傳統(tǒng)茯磚茶工藝基本都是手筑成型的，但人力大，耗時多，而在科技高速發(fā)展的現(xiàn)代，機器的投入存在省時省力的優(yōu)勢，因此機械自動成型的茯磚茶開始走入市場。手筑茯磚茶與其他茶葉最大的區(qū)別在于需要經(jīng)發(fā)酵工藝產(chǎn)生冠突散囊菌，俗稱“金花”，因此茯磚茶發(fā)酵過程也叫“發(fā)花”，這一獨特的“發(fā)花”工藝使其成為既含藥草香、木香又具花果陳香的“菌花香”發(fā)酵茶。因此茯磚茶在茶葉市場競爭中有著獨特的優(yōu)勢[1]。而這一獨特的“菌花香”成分是由不同種類、含量的有機物組成的混合物，這些混合物含量一般較少但對產(chǎn)品品質(zhì)影響差異大，而且也是反映茯磚茶品質(zhì)的核心要素之一。目前對茶葉揮發(fā)性組分的分析方法主要有氣相色譜-離子遷移譜（gas chromatographyion mobility spectrometry，GC-IMS）、頂空固相微萃取-氣相色譜-質(zhì)譜（headspace solid-phase microextractiongas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GCMS）、電子鼻、氣相色譜聞香法等[2-3]。

GC-IMS是一種將離子遷移譜技術(shù)和氣相色譜技術(shù)兩者相結(jié)合的檢測技術(shù)[4]。該技術(shù)突破了離子遷移技術(shù)分離度差的局限，使通過氣相色譜中的離子遷移信號響應(yīng)經(jīng)氣相預(yù)分離后，以電場中離子遷移速率的不同進行識別，使得GC分離后得到的化學信息更加豐富[5-10]；該技術(shù)具有簡單、快速、靈敏、無需前處理的優(yōu)點，應(yīng)用于食品風味分析、品質(zhì)檢測等多個領(lǐng)域[11-15]。GC-MS技術(shù)檢測樣品中不同的組分根據(jù)時間的先后在色譜柱中分離后進入質(zhì)譜系統(tǒng)中，在高真空的離子源內(nèi)轉(zhuǎn)化為帶電離子，進行質(zhì)荷比分離的一種色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)，對樣品組分進行分離、鑒定和定量分析。GC-MS技術(shù)聯(lián)合了GC的分離能力和MS檢測器的結(jié)構(gòu)解析優(yōu)點，是目前關(guān)注度比較高的檢測技術(shù)。在石油、化工、食品、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等方面有廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為一種成熟的常規(guī)分析 技術(shù)[16-17]。本研究采用GC-IMS結(jié)合HS-SPME-GC-MS技術(shù)，充分利用GC-IMS快速靈敏及信息的豐富性， HS-SPME在氣味物質(zhì)采集方面的優(yōu)越性，以及GC-MS對于鑒定氣味物質(zhì)的高效性，對手筑茯磚茶生產(chǎn)過程中茶葉揮發(fā)性組分的變化進行研究，這對于探索手筑茯磚茶獨特揮發(fā)性、風味物質(zhì)的研究有重要意義。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

從安化蓮心茶廠連續(xù)跟蹤一批從原料處理到成型、發(fā)花、干燥、包裝全過程的手筑茯磚茶。分為0 d（成型當天樣品）、4 d（發(fā)花4 d）、8 d（發(fā)花8 d）、12 d（發(fā)花12 d）、17 d（發(fā)花12 d＋干燥5 d）、22 d樣品（發(fā)花12 d＋干燥10 d）。

1.2 儀器與設(shè)備

HWS-28電熱恒溫水浴鍋 上海一恒科學儀器有限公司；CP 214電子分析天平 奧豪斯儀器（上海）有限公司；HMS-901C磁力加熱攪拌器 深圳博大精科生物科技有限公司；FlavourSpec 1H1-00053型GC-IMS 德國G.A.S.公司；CTC-PAL自動進樣裝置 瑞士CTC Analytics AG公司；CLOT毛細管柱（30 mm×0.25 mm，0.50 μm） 德國Chromatographie Service GmbH公司；GCMS-QP2010 GC-MS聯(lián)用儀 日本島津公司； SPME進樣器、30/50 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭 美國Supelco公司。

1.3 方法

1.3.1 茶樣感官審評

參照GB/T 23776—2018《茶葉感官審評方法》中緊壓茶的審評方法。其審評各因子權(quán)重分別為外形25%、湯色10%、香氣25%、滋味30%、葉底10%。各因子的評分按照100 分制進行，計算公式如下：

式中：Y為茶葉審評總得分；A～E為各品質(zhì)因子的審評得分；a～e為各品質(zhì)因子的評分系數(shù)（權(quán)重比例）。

1.3.2 GC樣品處理

稱取磨碎均勻樣品5.0 g（精確至0.001 g），置于40 mL SPME萃取瓶中，用密封墊封口。隨后將其放入80 ℃水浴鍋中平衡20 min，使茶葉揮發(fā)性組分充分揮發(fā)。然后將SPME針插入萃取瓶中，固定好萃取手柄后，推出纖維頭，保持80 ℃頂空吸附60 min，隨后迅速將萃取頭插入GC進樣口，并推出纖維頭，240 ℃解吸5 min。

1.3.3 頂空進樣條件

頂空孵化溫度80 ℃；孵化時間15 min；進樣體積500 μL；不分流模式；進樣針溫度85 ℃，清洗時間0.5 min；載氣為高純N2（純度≥99.999%）。

1.3.4 GC-IMS條件

孵化轉(zhuǎn)速500 r/min，色譜柱溫度60 ℃，色譜運行時間20 min，載氣的流速梯度設(shè)置為：2.00 mL/min保持2 min，在8 min內(nèi)線性增至10.00 mL/min，在10 min內(nèi)線性增至120.00 mL/min后保持15 min。

1.3.5 GC-MS條件

CD-WAX彈性石英毛細管柱（30 cm×0.25 mm，0.25 μm）；載氣為He（99.999% ），流速1 mL/min；進樣模式：不分流；進樣口溫度240 ℃；升溫條件：50 ℃保持4 min，以5 ℃/min升至180 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至220 ℃保持5 min，以8 ℃/min升至240 ℃保持2 min。電子電離源；溫度200 ℃，電子能量70 eV，質(zhì)量掃描范圍m/z45～500，接口溫度220 ℃。

1.3.6 定性分析

依據(jù)所獲取的總離子流色譜圖質(zhì)譜信息，經(jīng)NIST 2014s標準譜庫檢索定性鑒定出成分，依據(jù)面積歸一的方法得到各成分在手筑茯磚茶揮發(fā)性組分中的相對含量。取相似指數(shù)大于80為有效數(shù)據(jù)，當相似指數(shù)大于80則認定該組分存在于樣品中。

2 結(jié)果與分析

2.1 手筑茯磚茶感官品質(zhì)審評

對手筑茯磚茶生產(chǎn)過程中所取出茶樣的外形、湯色、香氣、滋味、葉底5 個相關(guān)因子進行感官審評，結(jié)果如表1所示。從外形上看，初成型的手筑茯磚茶磚面平整，呈黃褐色且基本無菌花并顯梗，葉質(zhì)潮濕，湯色呈黃色并顯濁，香氣有明顯的青辛氣，滋味略為苦澀有青辛感，葉底色澤黃褐并有梗。經(jīng)過0～12 d的發(fā)花及后續(xù)10 d的干燥過程，手筑茯磚茶的感官品質(zhì)發(fā)生了很大的改變。在外形上，可以明顯的看出變化，隨發(fā)花、干燥工藝的進行，磚面“金花菌”愈發(fā)茂盛，茶葉色澤由黃褐色逐漸形成了紅褐色；在湯色上，由開始的黃色顯濁逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)辄S褐色、橙黃色直至橙紅色；在香氣方面，總體上青辛氣逐漸減少，并且逐漸純正，并逐步散發(fā)令人愉悅的菌花香，發(fā)花0 d和4 d茶樣中松香、果皮香和青辛香比較濃郁，到發(fā)花后期（8～12 d），濃郁的“菌花香”減弱明顯，干燥過程中“菌花香”越發(fā)純正并產(chǎn)生草木和藥草的清香；滋味方面保持了苦澀感，同時口感逐漸醇和；葉底上，由黃褐色不斷向紅褐色發(fā)展，雖顯梗但葉片較為完整。

從感官審評結(jié)果可知，手筑茯磚茶進行發(fā)花、干燥工藝流程中，茶的感官品質(zhì)發(fā)生了變化。隨著工序的進程，最終形成了茶色紅褐，磚體緊致，磚面均勻，發(fā)花茂盛，葉質(zhì)干燥，湯色橙紅、澄亮，“菌花香”、草木香和果香純正，口感醇和，葉底紅褐且較為完整的品質(zhì)特征。

2.2 發(fā)花和干燥過程手筑茯磚茶的GC-IMS分析

如圖1所示，每一個亮點代表一種揮發(fā)性物質(zhì)，一種化合物可能會導(dǎo)致多個信號或點（單體和二聚體甚至三聚體），具體取決于它們的濃度和性質(zhì)[18-19]。白色點表示該物質(zhì)濃度較小，紅色代表物質(zhì)濃度較大，且紅色越深表示濃度越高，圖1a可清晰看出，從左至右紅色點越來越多，且顏色越來越深，說明手筑茯磚茶揮發(fā)性組分隨著發(fā)花和干燥時間的延長越來越豐富，且部分組分含量越來越大。圖1b中，濃度相同的物質(zhì)顏色相抵消呈白色，藍色區(qū)域表示該物質(zhì)濃度低于參比樣品濃度，藍色越深，表示濃度越低；紅色區(qū)域說明該物質(zhì)濃度高于參比樣品濃度，紅色越深，表示該物質(zhì)濃度越高，由此可知，紅色部分明顯大于藍色部分，紅色和藍色部分越來越多且顏色越來越深，說明整個工藝過程中大部分揮發(fā)性組分濃度越來大，也有小部分組分濃度越來越小；由圖1可知，不同發(fā)花和干燥程度的手筑茯磚茶中揮發(fā)性組分可通過GC-IMS很好地分離，且可直觀看出發(fā)花4 d和0 d（成型當天）的揮發(fā)性組分差異性不明顯，而隨著發(fā)花時間的延長，第8天后，揮發(fā)性組分與第4天和第0天相比發(fā)生了明顯的差異，第8天開始到第12天對比，離子遷移譜差異性不夠明顯。從圖1b5、b6可知，隨著干燥時間的延長，紅色亮點越來越多，說明揮發(fā)性組分隨干燥時間的延長而增多。

表1 手筑茯磚茶感官審評結(jié)果 Table 1 Results of sensory evaluation for handmade Fuzhuan tea

圖1 不同加工階段手筑茯磚茶的GC-IMS及其差異圖Fig. 1 GC-IMS profiles and differential analysis of handmade Fuzhuan tea samples from different processing stages

在整個手筑茯磚茶發(fā)花和干燥過程中，共計檢測出85 種揮發(fā)性組分，根據(jù)目前現(xiàn)有的軟件內(nèi)置NIST保留指數(shù)數(shù)據(jù)庫和離子遷移時間數(shù)據(jù)庫資料與G.A.S的離子遷移時間數(shù)據(jù)庫進行二維定性，定性檢出44 種已知揮發(fā)性組分（表2），44 種揮發(fā)性有機物C鏈均在C3～C10以內(nèi)，包括醛類14 種、醇類14 種、酮類6 種、酸類4 種、酯類2 種、萜烯類1 種、酚類1 種、雜環(huán)類1 種、其他1 種。定性檢出的44 種已知揮發(fā)性組分，大部分是黑茶中常見的香味成分。其中，5-甲基糠醛、2-呋喃甲醛、3-甲基丁醛、(E)-2-庚烯醛、戊酸、正己醇、乙酸丙酯、2-乙基吡嗪、(E)-2-己烯醇等揮發(fā)性組分，目前在黑茶特別是茯磚茶的揮發(fā)性組分研究中鮮有報道。根據(jù)前人報道[20-24]，這些物質(zhì)一般都具有特殊的香味，比如2-呋喃甲醛具有杏仁樣的氣味；3-甲基丁醛具有蘋果香味；(E)-2-庚烯醛呈青草和奶油香氣；2-己烯醇伴有果香、蔬菜香和草香； 2-乙基吡嗪具有類似堅果、魚、肉、土豆、可可香，以及烤香、霉味等，構(gòu)成了手筑茯磚茶特有的氣味（表2）。如圖2所示，隨著手筑茯磚茶發(fā)花和干燥的進行，茶樣中一部分揮發(fā)性物質(zhì)不斷減少，而又有一大部分物質(zhì)不斷增多，甚至從無到有，說明揮發(fā)性物質(zhì)組分越來越豐富且大部分組分含量總體上也在不斷的增多。將圖2分為A～E 5 個區(qū)域。區(qū)域A中，已知的揮發(fā)性組分主要為壬醛、辛醛二聚體、2-戊酮、苯乙醛二聚體、丁酸、α-蒎烯等，這幾類有機物含量均隨發(fā)花與干燥時間的延長逐漸減少。區(qū)域B中，已知的揮發(fā)性組分主要為庚醛單體、辛醛單體、3-甲基丁醛、苯乙醛單體、庚醛二聚體、1-辛烯-3-酮、己酸、2-己烯醇單體、苯甲醛等，其中庚醛單體、辛醛單體、3-甲基丁醛、苯乙醛單體隨著發(fā)花和干燥的進行，含量均有逐漸減少趨勢；庚醛二聚體、1-辛烯-3-酮、己酸、2-己烯醇單體隨著發(fā)花時間的延長含量逐漸減少，當發(fā)花時間達到第8天時含量達到最少，但隨著干燥時間的順延，這幾類組分的含量又開始增多。區(qū)域C中，已知的揮發(fā)性組分主要有1-辛烯-3-醇、芳樟醇二聚體、芳樟醇氧化物單體、芳樟醇氧化物二聚體等，這幾類有機物隨著發(fā)花時間的延長含量逐漸增多，到發(fā)花第8天含量達到最大，而又隨著發(fā)花的繼續(xù)以及干燥過程的進行，含量逐漸減少。區(qū)域D中，已知的揮發(fā)性組分主要有2-呋喃甲醛、苯乙酮、乙酸丙酯、戊酸單體、芳樟醇單體、(2Z,6E)-壬二烯醛、戊酸二聚體、4-乙基酚、正丙醇、正戊醇單體、正己醇等，這幾類有機物隨著發(fā)花和干燥的進行，含量逐漸增多。區(qū)域E中，已知的揮發(fā)性組分主要有乙酸乙酯、2-庚酮單體、5-甲基糠醇、(E)-2-己烯醇、丙酮、二甲基二硫化物、5-甲基糠醛、正己醛、2-辛烯醇、2-乙基吡嗪、正戊醇二聚體、2-庚酮二聚體、2-己醇、(E)-2-庚烯醛等，這些有機物在發(fā)花過程中含量很低甚至未檢出，但隨著干燥時間的延長，這些物質(zhì)含量均開始增多。

表2 部分揮發(fā)性組分定性結(jié)果Table 2 Qualitative results of selected volatile components

續(xù)表2

圖2 不同加工階段手筑茯磚茶的GC-IMS指紋譜圖Fig. 2 GC-IMS fingerprints of handmade Fuzhuan tea samples from different processing stages

2.3 發(fā)花和干燥過程手筑茯磚茶中揮發(fā)性組分聚類分析

各樣品的揮發(fā)性有機物數(shù)據(jù)是在相似信息的基礎(chǔ)上進行收集和分類的，通過特定軟件分析其聚類，見圖3。不同顏色的點代表不同加工階段的茶樣中揮發(fā)性組分的歸類情況。發(fā)花0 d和4 d的樣品根據(jù)類間距離可以看出，兩者的凝聚點聚集在一起，說明發(fā)花0～4 d這段時間發(fā)花對手筑茯磚茶的揮發(fā)性有機物組分影響很小，到發(fā)花第8天，樣品中揮發(fā)性有機物組分發(fā)生了很大的變化，與發(fā)花12 d相比，兩者的變化不大，因此手筑茯磚茶發(fā)花8 d后，揮發(fā)性有機物組成趨于穩(wěn)定。相比發(fā)花第8天和第12天的聚類點分布情況可知，在發(fā)花完成后干燥處理5 d和10 d的茶樣揮發(fā)性組分發(fā)生了很大變化，甚至有些組分隨著干燥時間的延長而增多。

圖3 不同加工階段手筑茯磚茶聚類分析Fig. 3 K-means clustering analysis of handmade Fuzhuan tea samples from different processing stages

2.4 手筑茯磚茶在生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性組分分析

2.4.1 手筑茯磚茶發(fā)花和干燥過程中揮發(fā)性組分分析

經(jīng)過GC-MS檢測以及NIST 2014s的標準質(zhì)譜庫檢索分析，在發(fā)花0、4、8 d和12 d茶樣中分別鑒定出31、32、32、34 種揮發(fā)性成分，這些有機物分子C鏈大多在C8～C15之間。3-乙基-4,4-二甲基-2-戊烯、萜品油烯、水芹烯、(＋)-環(huán)苜蓿烯、(＋)-長葉環(huán)烯、(＋)-苜蓿烯、α-葎草烯、環(huán)辛四烯、1-戊烯-3-醇、(Z)-2-戊烯醇、 2,6-二甲基環(huán)己醇、2,4-二甲基戊-4-醇、6-乙烯基-2,2,6-三甲基氧雜-3-酮、(E)-松莰酮、3,7,7-三甲基二環(huán)[3.1.1]庚烷-4-酮、馬芐烯酮、二氫香芹醇乙酸酯、鄰-異丙基苯、1,2,3,5-四甲基苯、3-異丙基苯酚等35 種有機成分在茯磚茶的揮發(fā)性組分研究中鮮有報道，根據(jù)前人報道[20-24]，這些物質(zhì)均有特有的香味（表3）。其中，呋喃芳樟醇氧化物、(＋)-環(huán)苜蓿烯、(＋)-長葉環(huán)烯、(＋)-苜蓿烯、α-葎草烯、環(huán)辛四烯、1-戊烯-3-醇、(Z)-2-戊烯醇、十五碳-2-炔-1-醇、1-戊烯-3-醇、2,4-二甲基戊-4-醇、3-己烯-1-醇、6-乙烯基-2,2,6-三甲基氧雜-3-酮、(E)-松莰酮、 3,7,7-三甲基二環(huán)[3.1.1]庚烷-4-酮、馬芐烯酮、1-戊烯-3-酮、 2-甲基丁醛、2-乙基-2-己烯醛、二氫香芹醇乙酸酯、苯二甲醚、間鄰甲基苯甲醚、鄰苯二甲醚、2-正丙基呋喃、1,2,3-三甲氧基苯25 種茯磚茶中少見的有氣味物質(zhì)在發(fā)花和干燥過程后存留在茶樣中，豐富了手筑茯磚茶加工過程中香味成分。

由表3可知，0 d中萜烯類有機物13 種相對含量占比86.88%，醇類有機物5 種相對含量占比7.62%，其他揮發(fā)性有機物種類和相對含量均相對較低。因此萜烯類中長葉烯、(＋)-檸檬烯、3-蒈烯，醇類化合物中芳樟醇及其2 種氧化物和醛類物質(zhì)從相對含量上分析可能是原始手筑茯磚茶中揮發(fā)性組分的主要來源。發(fā)花4 d茶樣中共鑒定出萜烯類化合物13 種相對含量占比83.85%，相比0 d下降了3.49%，醇類物質(zhì)6 種相對含量占比9.3%，相比0 d上升了22.05%，其他揮發(fā)性有機物種類相對含量均相對較低，除酯類物質(zhì)外相對含量均有不同程度的上升，但各類有機物中主要物質(zhì)均未發(fā)生改變。萜烯類、醇類和醛類化合物仍然是手筑茯磚茶重要揮發(fā)性組分來源。發(fā)花8 d茶樣中共鑒定出萜烯類化合物11 種相對含量占比62.61%、醇類物質(zhì)6 種相對含量占比23.57%、酯類物質(zhì)1 種相對含量占比5.92%、醛類物質(zhì)3 種相對含量占比4.70%。相比4 d和0 d樣品，萜烯類揮發(fā)性組分含量下降明顯，其他組分的含量均不同程度上升，特別是酯類物質(zhì)含量上升明顯，萜烯類中的代表物質(zhì)長葉烯相對含量下降到31.47%，(＋)-檸檬烯相對含量達到14.37%，3-蒈烯相對含量為6.10%，醇類物質(zhì)中的代表物質(zhì)芳樟醇相對含量達到8.56%，而芳樟醇的2 種氧化物相對含量達到13.55%，酯類化合物中的水楊酸甲酯相對含量達到5.92%。從相對含量分析，發(fā)花8 d的茶樣中揮發(fā)性物質(zhì)主要為萜烯類、醇類、酯類和醛類化合物。發(fā)花12 d茶樣中共鑒定出萜烯類化合物13 種相對含量占比60.45%、醇類物質(zhì)5 種相對含量占比25.02%、醛類物質(zhì)3 種相對含量占比5.72%、酯類物質(zhì)1 種相對含量占比5.74%。從種類數(shù)量上分析，萜烯類、醇類、醛類化合物是發(fā)花12 d茶樣中的重要揮發(fā)性物質(zhì)來源。相比第8天，萜烯類成分相對含量有所下降，下降幅度較小，其他揮發(fā)性成分變化幅度也相對較小。萜烯類、醇類、醛類和酯類化合物從相對含量上分析仍是茶樣中揮發(fā)性物質(zhì)的主要來源。其中，萜烯類中的代表物質(zhì)長葉烯相對含量持續(xù)下降到31.20%，(＋)-檸檬烯相對含量達到13.59%，3-蒈烯相對含量為5.22%，醇類物質(zhì)中的代表物質(zhì)芳樟醇相對含量上升到9.31%，而芳樟醇的2 種氧化物相對含量達到14.84%，酯類化合物中的水楊酸甲酯的相對含量達到5.74%。

長葉烯、(＋)-檸檬烯以及3-蒈烯具有強烈的檸檬香與松木香，而芳樟醇是最常用的香料，具有鈴蘭香。β-石竹烯具有丁香油脂味，另外，醛類物質(zhì)所帶有的油脂香以及苦杏仁味；酮類物質(zhì)所提供的花果陳香，鄰-異丙基苯提供的火焙香，2-正戊基呋喃等呋喃類化合物所賦予的烘焙香，水楊酸甲酯所具有的冬青油藥草香呈有獨特的菌花味。這些都是構(gòu)成茯磚茶發(fā)花過程中獨特的香味。

表3 手筑茯磚茶發(fā)花和干燥過程中的主要揮發(fā)性組分Table 3 Main volatile components of handmae Fuzhuan tea samples at different times of fermentation and dry

續(xù)表3

在干燥5、10 d（即17 d和22 d）茶樣中分別鑒定出了39 種和47 種揮發(fā)性組分。由表3可知，17 d的茶樣中萜烯類有機物8 種，相對含量占比59%；醇類有機物9 種，相對含量占比20.61%；酯類有機物2 種，相對含量占比6.71%；酮類有機物8 種，相對含量占比3.91%；醛類有機物4 種，相對含量占比3.29%；其他類揮發(fā)性組分種類和相對含量均較低。相比發(fā)花階段，從種類數(shù)量上分析，醇類、萜烯類、酮類、醛類化合物是17 d茶樣中的重要揮發(fā)性組分來源，醇類超越萜烯類成為種類數(shù)量第一。從相對含量進行分析，萜烯類化合物較之前又有所下降，酯類物質(zhì)其相對含量逐漸上升，超過了醛類物質(zhì)和酮類物質(zhì)。萜烯類、醇類、酯類化合物從相對含量上分析可能是樣品中揮發(fā)性組分的主要來源。其中，萜烯類中的代表物質(zhì)有長葉烯相對含量31.87%、(＋)-檸檬烯相對含量19.01%；醇類物質(zhì)中的代表物質(zhì)芳樟醇相對含量達到了6.04%，而芳樟醇的2 種氧化物相對含量達到了10.86%；酯類化合物中水楊酸甲酯相對含量達到了6.42%。22 d的茶樣共鑒定出萜烯類化合物9 種，相對含量占比49.17%；酮類物質(zhì)9 種，相對含量占比5.09%；醇類物質(zhì)11 種，相對含量占比26.64%；醛類物質(zhì)7 種，相對含量占比5.00%；酯類物質(zhì)2 種，相對含量占比7.6%。從種類數(shù)量上分析，醇類、萜烯類、酮類、醛類化合物是22 d茶樣中的重要揮發(fā)性組分，且酮類物質(zhì)數(shù)量已增長至與萜烯類數(shù)量一致。從相對含量上進行分析，萜烯類化合物較之前又有所下降，醇類、醛類、酯類、酮類化合物從相對含量上分析均不同程度上升，這些極可能是樣品中揮發(fā)性組分的主要來源。其中，萜烯類中的代表物質(zhì)有長葉烯相對含量30.14%、(＋)-檸檬烯相對含量10.07%；醇類物質(zhì)中的代表物質(zhì)芳樟醇相對含量達到9.63%，而芳樟醇的2 種氧化物相對含量達到14.15%；酯類化合物中水楊酸甲酯相對含量達到7.26%，而新出現(xiàn)的β-紫羅蘭酮相對含量增長到了2.01%。其中醛類物質(zhì)中新出現(xiàn)的(E)-2,4-庚二烯醛呈濃郁水果香味，酮類物質(zhì)中新出現(xiàn)的β-紫羅蘭酮有紫羅蘭香，其他類物質(zhì)中呋喃類化合物含量大大提升且所賦予的烘焙香，3,4,5-三甲基苯酚提供的咖啡香，也是構(gòu)成茯磚干燥過程中茶樣的獨特揮發(fā)性品質(zhì)的要素。

2.4.2 手筑茯磚茶在生產(chǎn)過程中各類揮發(fā)性組分統(tǒng)計分析

圖4 茯磚茶中揮發(fā)性組分分類（A）和相對含量（B）Fig. 4 Kinds (A) and contents (B) of volatile components in handmade Fuzhuan tea

如圖4A所示，手筑茯磚茶在生產(chǎn)過程中各揮發(fā)性物質(zhì)組分隨加工的進行，種類和數(shù)量均有所變化。將發(fā)花、干燥完成的茶樣與發(fā)花0 d的茶樣相比，整體的組分數(shù)量從31 種增加到47 種，其中萜烯類物質(zhì)從開始的12 種下降到干燥完成時的9 種，醇類物質(zhì)從0 d的5 種增加到干燥完成時的11 種，醛類從開始的3 種增加到干燥完成時的7 種，酮類物質(zhì)從0 d的6 種增加到干燥完成時的9 種，酯類物質(zhì)變化不大從開始的1 種增加到完成期的2 種，醚類物質(zhì)從0 d的1 種增加到干燥完成時的3 種，其他類物質(zhì)從0 d的3 種增加到干燥完成時的6 種。

如圖4B所示，手筑茯磚茶在生產(chǎn)過程中揮發(fā)性物質(zhì)各組分隨發(fā)花和干燥時間的延長，相對含量均有所變化。將發(fā)花干燥完成的茶樣與發(fā)花0 d的茶樣相比，萜烯類物質(zhì)的相對含量由86.88%下降到49.17%，醇類物質(zhì)的相對含量由0 d的7.62%上升至26.64%，醛類物質(zhì)相對含量由1.92%上升至5.00%，酮類物質(zhì)相對含量由1.09%上升至5.09%，酯類物質(zhì)相對含量由0.21%上升至7.6%，醚類物質(zhì)相對含量由0.63%上升至2.3%，其他物質(zhì)相對含量也從0 d的1.65%上升至4.20%。結(jié)合圖4A從整體上來看，整個發(fā)花和干燥過程中揮發(fā)性組分的種類在不斷增多，對于相對含量而言，整個過程中萜烯類物質(zhì)的含量一直在減少，而醇類、酯類、酮類、醛類物質(zhì)含量上升趨勢明顯，此結(jié)果與GC-IMS技術(shù)檢測出的揮發(fā)性組分變化的指紋圖譜（圖2）結(jié)果基本保持一致。由此可以推斷出醇類、酯類、醛類物質(zhì)從相對含量變化上分析很可能是手筑茯磚茶所特有香味物質(zhì)的主要來源。

3 討 論

茯磚茶發(fā)花是在一系列微生物的作用下，通過分泌多種胞外酶進行酶促、水解等多種反應(yīng)產(chǎn)生新的有機物，并且形成葉色黑潤、揮發(fā)性純正等特性的過程[25]。根據(jù)圖1可知，發(fā)花0 d茶樣中A、B區(qū)域的成分濃度相對較高，其中具有橙子及玫瑰香的壬醛、呈松節(jié)油及樹脂香的α-蒎烯、呈蘋果香味的3-甲基丁醛、呈土壤及蘑菇香的1-辛烯-3-酮和呈杏仁及青果香的醛類物質(zhì)濃度較高。以0 d作參比，發(fā)花4 d揮發(fā)性組分變化較小，茶樣中揮發(fā)性成分同樣以A、B區(qū)域中的有機物為主。第8天離子遷移圖譜呈現(xiàn)出明顯的差異性，茶樣中B、C、D區(qū)域的成分濃度相對較高，呈木香、花香、萜香、青香氣的醇類，呈水果香味的乙酸丙酯和呈金合歡似甜香氣、霉味和水果味的苯乙酮濃度相對增加，而A區(qū)域中呈橙子及玫瑰香的壬醛和呈松節(jié)油及樹脂香的α-蒎烯等物質(zhì)濃度逐漸減少。而到發(fā)花12 d后離子遷移圖譜相比8 d，除C區(qū)域中具有泥土芳香的1-辛烯-3-醇和具有木香、花香的芳樟醇及其氧化物濃度有所減小外，其余B、D區(qū)域中的物質(zhì)差異性不明顯，可能因為發(fā)花前期，茶樣中水分較多，且發(fā)花溫度比較溫和，符合喜濕性不耐高溫的細菌生長，細菌在茯磚茶發(fā)花初期生長繁殖過程中主要靠分解茶樣中的水溶性物質(zhì)如糖類、蛋白質(zhì)、氨基酸和小部分有機質(zhì)獲得營養(yǎng)組分。而細菌對于茶樣中的其他水溶性有機物芳香類物質(zhì)，主要是在有氧條件下生成環(huán)裂解產(chǎn)物，最終被分解成H2O和CO2，并放出能量[26-28]。因此茶樣中有機組分，特別是揮發(fā)性有機組分變化幅度相對較小。發(fā)花中后期，茶樣中細菌數(shù)量增多，由于呼吸強度大，導(dǎo)致茶樣溫度升高，水分含量下降，細菌繁殖速度下降，甚至有下降的趨勢。此時茶樣通過細菌的水解作用，為真菌的生長累積了豐富的營養(yǎng)基質(zhì)。真菌開始大量繁殖生長并占據(jù)主導(dǎo)地位，霉菌和酵母通過酶促反應(yīng)分解有機物形成茯磚茶特殊風味物質(zhì)[29]。茯磚茶干燥過程中，干燥5 d和干燥10 d（即17 d和22 d）茶樣的離子遷移圖譜均呈現(xiàn)出明顯的差異性，且隨著干燥時間的延長GC-IMS二維譜圖上的出峰位置、峰強表現(xiàn)出明顯的差異，說明各揮發(fā)性組分的含量隨著干燥時間的變化而變化。干燥完成后茶樣中不僅維持濃度較高的B、D區(qū)域中的物質(zhì)，還產(chǎn)生有新的揮發(fā)性香味物質(zhì)，如E區(qū)域中呈輕微果酒香的乙酸乙酯，呈干酪香、藥香、香蕉等果香的2-庚酮，呈青香、果香、蔬菜和草香的(E)-2-己烯醇，呈堅果香、霉味、木香、土豆、土壤香、烤香、肉香、魚香、可可香的2-乙基吡嗪等物質(zhì)。可能因為茯磚茶干燥過程中，由于水分的蒸發(fā)，發(fā)生了系列的、復(fù)雜的或者有水參與下的熱化學變化，進一步形成茶葉特有的與色、香、味有關(guān)的物質(zhì)[30-34]。

根據(jù)GC-IMS指紋圖譜可知，整批茶樣共檢測出85 種揮發(fā)性有機物組分，在整個發(fā)花和干燥過程中物質(zhì)濃度總趨勢呈現(xiàn)上升的有58 種占68.24%，呈下降趨勢的有27 種占31.76%；在已知的44 種C3～C10的小分子有機揮發(fā)物質(zhì)中，有30 種（68.18%）有機物含量呈現(xiàn)上升趨勢，14 種（31.82%）有機物含量呈現(xiàn)下降趨勢，整個變化趨勢與整體變化保持一致。經(jīng)過GC-MS檢測以及NIST2014s的標準質(zhì)譜庫檢索分析從茯磚茶樣品中共鑒定出57 種以C8～C15為主的揮發(fā)性組分，根據(jù)各組分的含量變化發(fā)現(xiàn)干燥完成的茶樣與發(fā)花0 d的茶樣主要揮發(fā)性組分的變化如下：呈現(xiàn)濃郁的松香、檸檬香以及青草香的萜烯類物質(zhì)整體含量下降了43.4%，其中的主要組分有(＋)-檸檬烯、環(huán)辛四烯、(＋)-苜蓿烯、長葉烯、β-石竹烯等；呈特殊的花香和果香的醇類物質(zhì)整體相對含量上升了249.6%，其中的主要組分有芳樟醇、呋喃芳樟醇氧化物、芳樟醇氧化物I、1-戊烯-3-醇等；呈油脂及苦杏仁味的醛類物質(zhì)整體相對含量上升了160.4%，其中的主要組分有2-甲基丁醛、正己醛、β-環(huán)檸檬醛等；呈花香與果香的酮類物質(zhì)整體相對含量上升了367.0%，其中的主要組分物質(zhì)有β-紫羅蘭酮、苯乙酮、馬芐烯酮、甲基庚烯酮、6-乙烯基-2,2,6-三甲基氧雜-3-酮等；呈冬青油藥草揮發(fā)性的酯類物質(zhì)整體相對含量上升35.2%，主要組分物質(zhì)有二氫香芹醇乙酸酯和水楊酸甲酯；醚類物質(zhì)整體上升了265.1%，其主要組分物質(zhì)是間苯二甲醚、鄰苯二甲醚和對甲苯甲醚等；其他類物質(zhì)中，呋喃類化合物賦予茯磚茶濃厚的烘焙香與火功香，其整體含量也有所上升，其中的主要組分有2-正戊基呋喃、甲苯、N-乙基琥珀酰亞胺等。GC-MS檢測出揮發(fā)性組分的變化與GC-IMS檢測揮發(fā)性組分的總體變化趨勢保持一致，含香味揮發(fā)性組分的變化與感官評審結(jié)果也基本符合，并且得出了“菌花香”的關(guān)鍵組分，包括呈藥草香的水楊酸甲酯，呈木香、花果香的芳樟醇及其氧化物，呈紫羅蘭揮發(fā)性、陳木香的β-紫羅蘭酮，呈濃厚松木香的長葉烯，呈檸檬香的(＋)-檸檬烯，呈火功香烘焙香的2-正戊基呋喃等，此結(jié)果與前人[35-41]研究結(jié)果基本一致。經(jīng)過22 d的生產(chǎn)加工（12 d發(fā)花和10 d干燥）后的手筑茯磚茶具有獨特的既含藥草香、木香又具花果香的“菌花香”。

4 結(jié) 論

利用GC-IMS和HS-SPME-GC-MS技術(shù)的優(yōu)點對手筑茯磚茶發(fā)花和干燥過程中揮發(fā)性組分變化及來源進行分析。2 種技術(shù)的結(jié)果呈現(xiàn)一定的差異性，但揮發(fā)性組分變化總趨勢保持一致，GC-IMS檢測出的大部分為小分子且含量低的揮發(fā)性組分，此類小分子物質(zhì)雖然含量低，但是分子質(zhì)量小容易揮發(fā)，無論感官還是儀器分析都最容易被“捕獲”，雖此方法檢測出的揮發(fā)物難以定量或者相對定量，但根據(jù)離子的遷移情況可以非常直觀顯示出揮發(fā)性組分的變化過程；HS-SPME-GC-MS采用微萃取技術(shù)檢測出的多為大分子且含量較大的揮發(fā)性組分，此類組分分子質(zhì)量大，含量大，更適合頂空萃取技術(shù)，但對于低濃度物質(zhì)靈敏度低，這2 種技術(shù)在內(nèi)容上擴大了樣品中揮發(fā)性組分考察范圍，說明此2 種技術(shù)的結(jié)合能夠彌補各自的局限，更加全面地反映樣品中揮發(fā)性組分的變化情況。根據(jù)此2 種技術(shù)的結(jié)果得出手筑茯磚茶揮發(fā)性化合物組分主要以萜烯類、醇類、酯類等為主。在微生物的作用下，茶葉中的萜烯類揮發(fā)性物質(zhì)將逐漸減少，并且隨著時間的遷移，醇類、酯類、醛類等物質(zhì)的含量不斷增多直到穩(wěn)定。同時，通過發(fā)花、干燥的工藝，使手筑茯磚茶的香味由最初的潮濕、青辛氣逐漸成熟，最后形成的手筑茯磚茶具有令人舒適的含藥草香、木香、花果香和“菌花香”。