頂空-固相微萃取結合氣質聯用技術鑒定紅茶揮發性香氣組分

王 亞，袁旺生，姚 婷,，甘卓亭，方國強，黃益勝

（1.黃山學院生命與環境科學學院，安徽黃山 245041；2.黃山學院分析與測試中心，安徽黃山 245041；3.黃山學院旅游學院，安徽黃山 245041；4.黃山市新安源冬茶研究院有限公司，安徽休寧 245400）

茶葉香氣成分的鑒定涉及香氣物質的提取和檢測2個方面。前者主要有同時蒸餾萃取法（Simultaneous-Distextraction，SDE）、 頂 空 吸 附法（Headspace Adsorption，HAS）、固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction，SPME）和TenaxTA吸附管法等；后者主要通過氣相色譜-質譜聯用技術（GC/MS）、二維氣相色譜/飛行時間質譜聯用技術以及電子鼻技術等進行檢測。相對而言，SDE長時間高溫蒸煮易使茶葉香氣發生轉化[1]。HAS雖效率不高，但可直接吸取樣品上方氣體，降低在提取過程中香氣物質的轉換[2]。 SPME法是一種無溶劑樣品前處理技術，集采樣、萃取、濃縮和進樣于一體，具有方便、安全、節省試劑等優點，被廣泛采用[3]；香氣組成的測定則多采用氣相色譜-質譜聯用法。目前，采用頂空吸附結合固相微萃取提取香氣組成研究不多，因此有必要對此方法進行研究。

紅茶是國際茶葉貿易中最主要的茶類之一[4]，其品質和等級對香氣尤為敏感。祁門紅茶以祁門櫧葉種及其無性系良種的鮮葉為原料，按傳統工藝及特有工藝加工而成，具有特殊的香氣，謂之“祁門香”[5]。前期研究表明茶葉香氣的物質組成極其復雜[6]，現已明確報道的揮發性物質高達700余種，涵蓋烷烴類、醇類、醛類、酮類、酸類、酯類、酚類、雜氧化合物、含硫化合物和含氮化合物等多種化合物[7]，其中大部分揮發性成分具有獨特香味。由于茶葉中香氣化合物含量少、易揮發等特性，在分離過程中易發生氧化、聚合、光化學變化等[1]，導致茶葉的香氣物質組成具有不確定和復雜性。為了多角度認識和研究祁門紅茶的香氣特征，本研究采用頂空吸附與固相微萃取相結合并利用氣質聯用技術（HAS-SPME-GC/MS）測定祁門紅茶香氣的物質組成和含量占比，也為紅茶香氣物質的測定方法研究提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

樣品為祁紅一級品；NaOH、HCl、H2SO4、H3BO3、C6H6O、C14H10O、K2SO4、CuSO4·5H2O、C6H12O6和石油醚等均為分析純。

1.2 儀器與設備

1810D型超純水凈化系統；Lambda750s型紫外可見近紅外分光光度計；UDK149型凱氏定氮儀；Agilent 7890A-5975C型氣相色譜-質譜聯用儀；CAR/DVB/PDMS型萃取頭及萃取手柄。

1.3 實驗方法

1.3.1 香氣物質提取方法

（1）SPME。稱量5.0 g紅茶樣品置于100 mL的SPME專用樣品瓶中，加入50 mL100 ℃的純水，加蓋密封后將萃取頭放入瓶中，并置于70 ℃水浴鍋中，水浴60 min取出，插入安捷倫氣相色譜進樣口，調節解析時間對茶湯進行萃取，固定茶葉樣品，茶湯比（1∶10），解析時間5 min。

（2）HAS。平衡溫度90 ℃，定量環溫度100 ℃，傳輸線溫度110 ℃，樣品瓶平衡時間30 min，壓力平衡時間0.1 min，進樣時間0.5 min，進樣體積1 mL。

1.3.2 GC/MS測定方法

色譜條件：DB-5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進樣口溫度270 ℃；初始柱溫60 ℃，2 min，3 ℃ /min至93 ℃，4 ℃ /min至200 ℃，2 min，1 ℃/min至204 ℃，2 min；8 ℃/min至270 ℃，4 min；氦氣，純度≥99.999%；流速1 mL/min，分流比3∶1。

質譜條件：電子電離源；能量70 eV；離子源溫度230 ℃；掃描范圍40～600 u；溶劑延遲3 min；NIST11譜庫。

1.3.3 數據處理

（1）定性分析。利用NIST11譜庫和保留時間、保留指數對所得到的質譜圖進行檢索定性，并參考文獻[8]進行組分比較鑒定。

（2）定量分析。用面積歸一化法對各峰面積積分，計算各香氣成分峰面積與總峰面積之比，得到各組分的相對含量。

2 結果與分析

共鑒定揮發性化合物24種，見表1。化合物中屬醇類7種、醛類5種、酮類2種、酯類2種和其他種類8種，相對含量分別為39.972%、31.424%、0.564%、8.553%和19.505%。部分已鑒定揮發性組分如異戊醛（1）、2-甲基丁醛（2）、苯甲醛（7）、苯乙醛（9）、芳樟醇（12）、苯乙醇（14）、水楊酸甲酯（15）、橙花醇（16）和 β-紫羅蘭酮（20）等化合物在其他實驗中也有檢出[9]。

表1 祁門紅茶中揮發性成分及香氣特征

2.1 醇類

醇類是祁紅揮發性成分的主要類型，其中青葉醇、(E)-2-己烯-1-醇、氧化芳樟醇、乙基(2-(5-甲基-5-乙烯基四氫呋喃-2-基)丙-2-基)碳酸乙酯、芳樟醇、苯乙醇和橙花醇等化合物均有香味，是祁紅香的物質基礎。其中橙花醇和香葉醇均有近似新鮮玫瑰的香甜氣，但橙花醇微帶檸檬香，香味勝過香葉醇；芳樟醇有類似佛手（香檸檬）香味。樣品中橙花醇和芳樟醇的含量較高，分別占11.579%和10.445%。相對于雷攀登等[10]、寧井銘等[11]研究結果，本次測定中香葉醇未檢出，這可能與樣品保存一段時間后再測定，而香葉醇易于氧化有關。

2.2 醛類

醛類總含量僅次于醇類，主要包括苯甲醛、壬醛、異戊醛、2-甲基丁和苯乙醛。在微量的情況下，醛類和較低級脂肪族化合物會產生一種特殊香氣，使人感到快樂。異戊醛和2-甲基丁醛在醛類中占比較高，分別為16.630%和11.660%，是樣品中主要的醛類揮發性物質。其中異戊醛有似蘋果香氣，當濃度低于0.01%時呈桃子香味，茶葉在熱泡過程中香味可釋放；2-甲基丁醛具有強烈的窒息性氣味，但在低濃度下有可可和咖啡的香氣，還微帶水果味的甜香；異戊醛也呈現為水果香氣。

2.3 酯類和酮類

樣品中酯類和酮類種類和含量均偏少，其中酯類中水楊酸甲酯具有藥香、薄荷香、冬青油香，鄰苯二甲酸異丁酯2-甲基戊-3-酯具有青草香；酮類中大馬酮具有玫瑰香、果香、炸土豆香氣，β-紫羅酮具有紫羅蘭花香、木香、果香。

2.4 其他

其他類化合物（包含雜氧類、含氮類與碳氫類等）有8種，總含量19.505%，其中揮發性成分如乙酸具有醋香，2-正戊基呋喃具有果香、青香，2,2,4-三甲基-1,2-二氫喹啉具有木香。

3 結論

本研究利用頂空吸附和固相微萃取法提取香氣物質，結合氣質聯用技術測定祁門紅茶的香氣成分，共鑒定出揮發性香氣成分24種，包括醇類7種、醛類5種、酮類2種、酯類2種和其他種類8種，其中異戊醛、2-甲基丁醛、橙花醇和芳樟醇等4種化合物的含量占比均超過10%，其次為乙基(2-(5-甲基-5-乙烯基四氫呋喃-2-基)丙-2-基)碳酸乙酯和甲氧基苯肟，含量占比均接近9%。24種揮發性成分中大部分化合物具有特定香味，祁紅高香是多種香氣成分綜合作用的結果。受測定方法、樣品來源、等級和存儲時間等多種因素的影響，從紅茶樣品中分離鑒定的香氣成分及其含量占比具有較大差異。