頂空固相微萃取-氣相色譜串聯質譜聯用測定雷山云霧綠茶中揮發性物質

◎ 孫海達，范秀章，昝宏強

（1.貴州省分析測試研究院，貴州 貴陽 550016；2.貴州省檢測技術研究應用中心，貴州 貴陽 550014）

茶葉是貴州省重要的特色經濟作物之一，茶產業是最具潛力的綠色食品產業。貴州省黔東南苗族侗族自治州雷山縣，種植茶葉歷史悠久，自然生態系統完整，具有獨特的生態資源與地理條件優勢，孕育出雷山銀球茶、云霧綠茶、腳堯茶等優質綠茶，先后獲得“中國茶文化之鄉”“國家重點產茶縣”“國家有機產品認證示范區”“國家級出口茶葉質量安全示范區”等榮譽稱號[1]。

香氣是評價綠茶品質的重要因素之一，香氣的實質為不同類別揮發性芳香物質以不同濃度組合并綜合作用于嗅覺神經被人所感知[2]。茶樹品種不同、栽培管護方式不同、加工貯藏工藝不同，茶葉中的揮發性芳香物質種類與含量也會有一定的差別。茶葉中的揮發性芳香物質一部分源于茶鮮葉本身具有的物質，另一部分則是茶鮮葉在加工過程中經過熱化學和酶促作用轉化生成的物質[3]。要突出綠茶的品質特色，需進一步解析表征其風味物質差異，多層次、多維度地設定評價指標。茶葉中揮發性物質的提取與鑒定方法較多，提取方法有水蒸氣蒸餾法（Steam Distillation，SD）、旋轉錐體柱提取法（Spinning Cone Column，SCC）和固相微萃取法（Solid Phase Micro-Extraction，SPME）等；鑒定方法有氣相色譜-質譜聯用法（Gas Chromatography-Mass Spectrometry，GC-MS）、氣相色譜-離子遷移譜法（Gas Chromatography-Ionmobility Spectroscopy，GC-IMS）、氣相色譜-嗅覺測量分析法（Gas Chromatography-Olfactometry，GC-O）、全 二 維 氣相色譜法（GC×GC）和電子鼻測定法（Electronic Nose，E-nose）等[4]。頂空固相微萃取-氣相色譜串聯 質 譜（Headspace Solid-Phase Microextraction Gas Chromatography-Mass Spectrometry，HS-SPME-GCMS）技術被廣泛用于茶葉中揮發性芳香物質的分析與鑒定[5-8]。

本實驗以貴州雷山云霧綠茶為試驗材料，采用HS-SPME-GC-MS技術分析鑒定雷山云霧綠茶揮發性芳香物質組成，以期為評價雷山云霧綠茶香氣特征、推動工藝改良與品牌推廣提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

茶樣購買于市場，為2022年特級云霧綠茶，產自貴州雷山云尖茶葉實業有限公司。茶葉樣品粉碎后過60目篩，密封保存于4 ℃冰箱，待用。

1.2 儀器與設備

GC-MS 7890B-5977B氣相色譜-質譜儀，美國Agilent公司；GM200刀式研磨儀，德國Retsch公司；SAAB-57330U手動固相微萃取裝置，美國Supelco公司；50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取頭，美國Supelco公司；DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器，鄭州長城科工貿有限公司；LT2002電子天平，常熟市天量儀器有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 樣品制備

稱取茶葉樣品1.00 g至20 mL頂空樣品瓶中，加入10 mL沸騰蒸餾水及磁轉子，放入60 ℃恒溫水浴鍋中，500 r·min-1攪拌平衡5 min。將老化后的固相微萃取頭（250 ℃，10 min）插入頂空樣品瓶中，頂空萃取60 min。萃取完成后，萃取頭于色譜儀進樣口（250 ℃）解析5 min，進行GC-MS分析。樣品測定3次取平均值。

1.3.2 氣相色譜-質譜條件

（1）色譜條件。色譜柱：VF-WAXms色譜柱（60 m×0.25 mm，0.25 μm）；載氣：高純氦氣（純度≥99.999%）；載氣流速：1.2 mL·min-1；不分流進樣；進樣口溫度：250 ℃；隔墊吹掃：3 mL·min-1；程序升溫：起始柱溫50 ℃，保持3 min，以5 ℃·min-1升溫至180 ℃，保持5 min，以10 ℃·min-1升溫至240 ℃，保持5 min。

（2）質譜條件。電子離子（EI）源；離子源溫度：230 ℃；傳輸線溫度：250 ℃；四極桿溫度：150 ℃；全掃描模式，掃描質量范圍：40～450 Amu；EMW相對電壓：1 335 V。

1.3.3 定性與定量分析

由GC-MS分析得到總離子色譜圖，將采集的質譜數據與NIST20質譜庫譜圖進行圖庫檢索與人工比對，結合文獻資料，對揮發性組分進行定性分析。采用峰面積歸一化計算各揮發性化合物相對含量。

2 結果與分析

2.1 揮發性化合物成分分析

采用HS-SPME-GC-MS技術對雷山云霧綠茶揮發性化合物進行解析測定，其總離子流色譜圖如圖1所示。通過質譜解析檢索與人工比對，以匹配度≥80%為鑒定的依據，共鑒定揮發性化合物56種，化合物中醇類17種、醛類4種、酮類9種、酯類8種和其他種類18種，見表1。由圖2可知，醇類物質相對含量最高為57.94%，醛類、酮類、酯類和其他種類相對含量分別為3.63%、6.51%、5.81%和6.87%。

圖1 雷山云霧綠茶揮發性成分的GC-MS總離子流圖

表1 雷山云霧綠茶揮發性物質一覽表

續表1

圖2 雷山云霧綠茶揮發性成分類型及相對含量圖

2.2 主要香氣成分分析

茶葉中揮發性化合物中具有香氣貢獻的化合物為茶葉中的香氣化合物，茶葉香氣品質的形成主要取決于茶葉中香氣化合物的含量與組成[9]。由表1可知，雷山云霧綠茶中主要揮發性香氣化合物為芳樟醇（24.47%）、香葉醇（16.78%）、苯乙醇（5.36%）、苯甲醇（2.84%）、苯甲醛（2.48%）、茉莉酮（2.34%）、1-乙基-2-甲酰基吡咯（2.00%）、乙酸苯甲酯（1.95%）、水楊酸甲酯（1.75%）、葉醇（1.70%）、反式-β-紫羅蘭酮（1.47%）、反式芳樟醇氧化物（1.39%）、順-α,α-5-三甲基-5-乙烯基四氫化呋喃-2-甲醇（1.38%）、葉綠醇（1.14%）和吲哚（1.03%）等15種化合物，占揮發性化合物總量的68.08%。15種香氣化合物均有各自呈香特征，分別呈現鈴蘭香、甜花香、清甜玫瑰香、蜜甜果香、玉簪花香、茉莉花香、清香、冬清油香、嫩葉清香、紫羅蘭香、薰衣草香、木香和青草香等香味[9-13]。其中花香化合物占比57.62%，清香化合物占比6.43%，果香化合物占比2.84%，花香、清香、果香是雷山云霧綠茶的主體香氣風格。

3 結論

本實驗采用HS-SPME-GC-MS技術對雷山云霧綠茶揮發性物質組分進行分析鑒定。從雷山云霧綠茶中分離鑒定出56種揮發性化合物，其中醇類17種、醛類4種、酮類9種、酯類8種和其他種類18種，主要揮發性物質是醇類化合物，相對含量為57.94%。雷山云霧綠茶主要揮發性香氣化合物為芳樟醇、香葉醇、苯乙醇、苯甲醇、苯甲醛和茉莉酮等15種物質，占揮發性物質總量的68.08%。雷山云霧綠茶香氣化合物種類豐富，花香、清香、果香是其主體香氣風格。