普洱熟茶關(guān)鍵香氣物質(zhì)熱釋放規(guī)律分析

石禾云，楊豆豆，張 婭，王 超，張 軍,

（1.天津農(nóng)學(xué)院食品科學(xué)與生物工程學(xué)院，天津 300392；2.天士力控股集團(tuán)有限公司研究院，天津 300410；3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410125）

普洱熟茶是一種特殊的微生物后發(fā)酵茶，屬于黑茶，是云南經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。它以其獨(dú)特的風(fēng)味特點(diǎn)和突出的保健功效深受消費(fèi)者的喜愛(ài)。普洱茶的香氣與滋味一樣，是評(píng)價(jià)普洱茶品質(zhì)的重要指標(biāo)之一。頂空固相微萃取（headspace solid-phase microextraction，HSSPME）法是目前較為成熟的萃取技術(shù)，與氣相色譜類(lèi)儀器聯(lián)合使用，已廣泛應(yīng)用于茶葉等食品中揮發(fā)性成分的提取檢測(cè)分析。氣相色譜-嗅聞（gas chromatographyolfactometry，GC-O）技術(shù)（直接強(qiáng)度、稀釋因子和檢測(cè)頻率）和氣味活性值（odor activity value，OAV）通常聯(lián)合應(yīng)用于研究復(fù)雜基質(zhì)中的揮發(fā)性成分[1]。Deng Xiujuan等[2]基于OAV分析了3 種香氣類(lèi)型（即清新香、果菌香和陳香）普洱茶的關(guān)鍵香氣化合物。結(jié)果表明，β-大馬酮對(duì)普洱茶香氣的貢獻(xiàn)最大，其次為1,2,3-三甲氧基苯和(E,E)-2,4-壬二烯醛。馬士成等[3]采用相對(duì)OAV計(jì)算和GC-O-質(zhì)譜（mass spectrometry，MS）分析從六堡茶中共同確定了關(guān)鍵性香氣成分。近年來(lái)，香氣成分的富集回收方面研究逐漸受到重視，其中采用蒸餾法收集茶香水就是一種較為新穎的方法。夏云敏[4]采用沸水沖泡紅茶后95 ℃水浸提2 min過(guò)濾冷卻，再蒸餾（常壓蒸餾和減壓旋蒸）以完全蒸發(fā)完為終點(diǎn)收集茶香水，結(jié)果顯示常壓蒸餾法提取揮發(fā)性物質(zhì)總量和數(shù)量較多，但得到的茶香水有焦熟味；減壓旋蒸所得到的茶香水香氣與原茶湯較接近，但其茶香水的香氣較弱。

目前，有許多文獻(xiàn)對(duì)普洱茶中關(guān)鍵性香氣成分進(jìn)行研究，但是對(duì)于普洱茶沖泡或者煮沸過(guò)程中關(guān)鍵性香氣成分變化的研究較少。何理琴[5]和王彩楠[6]等分別采用正山小種和武夷巖茶通過(guò)沸水浸泡十幾次，取每次浸泡的茶湯進(jìn)行檢測(cè)分析其香氣釋放規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示隨著浸提次數(shù)的增加，正山小種香氣成分?jǐn)?shù)量和相對(duì)含量呈先增加后減少的趨勢(shì)，武夷巖茶香氣成分總含量則逐漸降低，可見(jiàn)不同種茶香氣釋放規(guī)律不同。此外，基質(zhì)組分對(duì)于香氣釋放有影響，Esteban-Fernández等[7]研究結(jié)果表明，葡萄酒的基質(zhì)組分對(duì)某些香氣的口內(nèi)釋放有顯著影響，在所有葡萄酒基質(zhì)組分中，酚類(lèi)化合物的影響最大。Guo Jing等[8]研究結(jié)果證明酚類(lèi)化合物濃度的增加對(duì)大多數(shù)香氣化合物的釋放產(chǎn)生了影響。

本研究采用常壓水中蒸餾方式從普洱熟茶中提取較高濃度揮發(fā)性化合物的茶香水，并通過(guò)GC-O、氣相色譜-質(zhì)譜（gas chromatography-mass spectrometry，GCMS）聯(lián)用技術(shù)、香氣提取液稀釋?zhuān)╝roma extract dilution analysis，AEDA）法和OAV等感官導(dǎo)向風(fēng)味分析方法對(duì)普洱茶香水中關(guān)鍵香氣化合物進(jìn)行表征。最后，研究連續(xù)沸水浸提過(guò)程中關(guān)鍵香氣化合物的釋放規(guī)律。本研究將為普洱茶在煮沸過(guò)程中釋放的關(guān)鍵香氣物質(zhì)及其釋放規(guī)律分析提供新的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普洱熟茶（混合樣）由云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司提供；NaCl（色譜純）上海麥克林生化科技有限公司；1,2,3-三甲氧基苯（98.0%）北京百靈威科技有限公司；α-紫羅蘭酮（92.0%）、芳樟醇（96.0%）、異佛爾酮（97.0%）、3,4-二甲氧基甲苯（99.0%）日本TCI公司；順-茉莉酮（98.0%）、4-萜烯醇（98.0%）、橙花醇（98.0%）、香葉醇（99.0%）、苯甲醛（99.5%）、β-紫羅蘭酮（97.0%）、1,2,4-三甲氧基苯（97.0%）、α-松油醇（98.0%）、苯乙醛（95.0%）、苯乙醇（99.5%）上海阿拉丁生化科技股份有限公司；二氫獼猴桃內(nèi)酯（98.0%）、吲哚（99.0%）、香葉基丙酮（99.0%）、β-環(huán)檸檬醛（99.0%）、苯甲醇（99.0%）、氯化鈉（優(yōu)級(jí)純）上海麥克林生化科技有限公司；苯乙酮（99.5%）天津市光復(fù)精細(xì)化工研究所；無(wú)水乙醇（色譜級(jí)）北京伊諾凱科技有限公司；C6～C30正構(gòu)烷烴 美國(guó)Accu Standard公司。

1.2 儀器與設(shè)備

低溫冷卻循環(huán)泵 無(wú)錫沃信儀器制造有限公司；DZTW型調(diào)溫加熱套 天津天泰儀器有限公司；BCD-551WPCX型冰箱 合肥美菱股份有限公司；Trace1300-OPD2氣相色譜儀、Trace1310 ISQLT GC-MS聯(lián)用儀、自動(dòng)進(jìn)樣器、超純水機(jī) 美國(guó)Thermo公司；RTX-5MS石英毛細(xì)管色譜柱 美國(guó)Restek公司；固相微萃取手柄、75 μm CAR/PDMS固相微萃取萃取頭 美國(guó)Supelco公司；ME204T型電子分析天平 瑞士Mettler Toledo公司；SGH-300高純氫發(fā)生器、SGK-2L低噪音空氣泵 北京中科吉瑞科技有限公司；嗅辨分析儀 德國(guó)Gerstel公司；IT-09A5恒溫磁力攪拌器 北京信而泰科技股份有限公司。

1.3 方法

1.3.1 樣品制備

將300 g普洱茶和2.5 L純凈水加入到5 L圓底燒瓶，采用調(diào)溫加熱套給圓底燒瓶加熱，電加熱溫度為100 ℃。采用常壓蒸餾方式，在圓底燒瓶的出口連接球形冷凝管，采用低溫冷卻循環(huán)泵連續(xù)給球形冷凝管循環(huán)充入0～2 ℃水。從圓底燒瓶中釋放出的水蒸氣及揮發(fā)性化合物混合物被球形冷凝管冷卻后流入球形冷凝管末端的接收瓶中。一次性回收500 mL用于關(guān)鍵香氣物質(zhì)的鑒定實(shí)驗(yàn)。為了進(jìn)一步研究普洱熟茶關(guān)鍵香氣物質(zhì)的熱釋放規(guī)律，在普洱茶的水煮提取過(guò)程中，以每次30 mL的體積連續(xù)回收水中蒸餾茶香水，直到感覺(jué)香氣很淡，停止回收。所有回收的樣品立即密封保存，保存在4 ℃冰箱，用于GC-O、GC-MS檢測(cè)分析。

1.3.2 標(biāo)準(zhǔn)品溶液制備

香氣化合物的定性和定量研究是衡量普洱茶風(fēng)味不可或缺的重要手段。本實(shí)驗(yàn)采用外標(biāo)法對(duì)重要香氣活性成分（log4香氣稀釋因子（flavor dilution，F(xiàn)D）≥2）進(jìn)行了定量分析。MS儀采用選擇離子監(jiān)測(cè)模式進(jìn)行定量檢測(cè)。以乙醇為溶劑溶解重要香氣活性成分標(biāo)準(zhǔn)品，將標(biāo)準(zhǔn)品制備成7 種不同濃度梯度的混合標(biāo)準(zhǔn)品溶液。頂空瓶中加入混合標(biāo)準(zhǔn)品100 μL、去離子水0.9 mL、NaCl 0.4 g。采用HS-SPME的方法提取其中的揮發(fā)性化合物，經(jīng)過(guò)GC-MS分析后建立標(biāo)準(zhǔn)曲線。配制C6～C30正構(gòu)烷烴混標(biāo)，溶于氯仿[9]，待測(cè)。

1.3.3 GC-MS條件

樣品前處理：取1 mL茶香水樣品、0.4 g NaCl加入20 mL頂空瓶中，HS-SPME程序使用Thermo自動(dòng)進(jìn)樣器進(jìn)行，樣品在孵化爐中平衡10 min后，同萃取溫度、萃取時(shí)間分別設(shè)置為61 ℃、60 min，使用75 μm CAR/PDMS[10]萃取頭在孵化爐中經(jīng)過(guò)萃取后，立即進(jìn)GC-MS進(jìn)樣口解吸附5 min進(jìn)行分析。

GC 條件：RT X-5 M S 石英毛細(xì)管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；進(jìn)樣口溫度250 ℃，載氣為氦氣（純度≥99.999%），流速1.0 mL/min，升溫程序參考徐詠全等[11]的研究。分流模式：分流比為30∶1。

MS條件：電子電離源；電離能量70 eV；離子源溫度250 ℃；傳輸線溫度250 ℃；質(zhì)量掃描范圍m/z35～450，溶劑延遲時(shí)間3 min。

1.3.4 GC-O條件

樣品前處理：GC-O采用手動(dòng)進(jìn)樣模式，取1 mL茶香水樣品和0.4 g NaCl放入20mL頂空瓶，加入轉(zhuǎn)子，立即密封頂空瓶，提前將磁力攪拌器上燒杯中的二級(jí)純水加熱至61 ℃，將裝有樣品的頂空瓶放入其中61 ℃水浴、轉(zhuǎn)速400 r/min條件下平衡10 min，將手動(dòng)SPME裝置插入樣品瓶中并推出萃取頭（萃取頭在使用之前在GC 250 ℃進(jìn)樣口處進(jìn)行老化處理30 min），吸附60 min，然后將手動(dòng)SPME裝置插入GC進(jìn)樣口，250 ℃解吸附5 min，同時(shí)按下啟動(dòng)鍵開(kāi)始檢測(cè)。

色譜條件：色譜柱、進(jìn)樣口溫度與GC-MS檢測(cè)條件一致，氫火焰離子檢測(cè)器溫度250 ℃，載氣（氮?dú)猓兌取?9.99%）流速1.0 mL/min，氫氣流速40 mL/min，空氣流速400 mL/min；升溫程序與GC-MS一致，不分流模式。

嗅聞儀條件：傳輸線溫度230 ℃，色譜柱流出成分在毛細(xì)管末端以1∶1的分流模式分別進(jìn)入檢測(cè)器和嗅聞儀。

1.3.5 嗅聞分析

采用香氣提取物稀釋法分析普洱茶香水的氣味和強(qiáng)度，將茶香水用二級(jí)純水以4n倍稀釋?zhuān)捎肏S-SPME方式萃取后，手動(dòng)進(jìn)樣方式進(jìn)GC-O進(jìn)樣口，由3 名經(jīng)過(guò)聞香訓(xùn)練的普洱茶感官審評(píng)經(jīng)驗(yàn)人員進(jìn)行嗅聞，并做好記錄（保留時(shí)間、香氣強(qiáng)度和香氣特征），對(duì)所聞到的香氣成分進(jìn)行描述（香型和香氣強(qiáng)度），其中香氣強(qiáng)度分為4 個(gè)級(jí)別，1～4 級(jí)香氣強(qiáng)度逐漸升高。有2 名及以上嗅聞人員在相同保留時(shí)間處聞到相同類(lèi)型的香氣，且香氣強(qiáng)度大于1，則將該保留時(shí)間的香氣物質(zhì)定為有效實(shí)驗(yàn)結(jié)果。每個(gè)稀釋度每人重復(fù)3 次。

采用GC-O進(jìn)行重要香氣活性成分的篩選。根據(jù)測(cè)定FD值，選擇log4FD≥2香氣物質(zhì)進(jìn)行GC-MS定量分析[12]，計(jì)算OAV，將OAV＞1的成分確定為普洱茶香水中的關(guān)鍵性香氣成分。OAV按式（1）計(jì)算：

式中：C i為待測(cè)樣品中的香氣物質(zhì)的質(zhì)量濃度/（mg/L）；OTi為該香氣物質(zhì)的氣味閾值/（mg/L）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

GC-MS分析所得的色譜圖經(jīng)過(guò)NIST譜庫(kù)檢索定性，用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)處理分析，采用Xcalibur軟件進(jìn)行譜圖查看，并篩選出重要香氣活性成分的定性定量離子（4 個(gè)），通過(guò)建立標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析，如果化合物沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)品，則使用相似碳原子數(shù)、相同官能團(tuán)的化合物標(biāo)準(zhǔn)品建立的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行估算[13]。本研究無(wú)1,2,3,4-四甲氧基苯香氣化合物標(biāo)準(zhǔn)品，故1,2,3,4-四甲氧基苯采用1,2,4-三甲氧基苯的標(biāo)準(zhǔn)曲線進(jìn)行定量分析，用Excel 2016進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。Origin 2021作圖，用TBtools軟件進(jìn)行熱圖分析[14]。每組實(shí)驗(yàn)重復(fù)3 次。

保留指數(shù)（retention index，RI）：C6～C30正構(gòu)烷烴混標(biāo)經(jīng)GC-MS檢測(cè)后，記錄每個(gè)烷烴出峰的保留時(shí)間，按式（2）計(jì)算：

式中：n+1和n分別代表未知化合物流出前后正構(gòu)烷烴碳原子數(shù)；tx為未知化合物的保留時(shí)間/min；tn和tn+1為相應(yīng)正構(gòu)烷烴的保留時(shí)間/min；tn＜tx＜tn+1。

2 結(jié)果與分析

2.1 普洱茶關(guān)鍵香氣物質(zhì)的篩選

大量研究證明普洱茶香氣成分主要包括醛類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、甲氧基苯類(lèi)、烴類(lèi)、酚類(lèi)、酯類(lèi)和含氮類(lèi)等[15-20]，其中1,2,3-三甲氧基苯等甲氧基苯類(lèi)化合物含量最高[15-16,21]。

如表1所示，將普洱茶茶香水用二純水以4n倍稀釋后進(jìn)行GC-O嗅聞實(shí)驗(yàn)，篩選出FD在16以上（即log4FD≥2）的22 種香氣物質(zhì)，其中FD值高達(dá)1024的香氣化合物有苯甲醛、芳樟醇、異佛爾酮、3,4-二甲氧基甲苯、1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、β-紫羅蘭酮7 種。

表1 普洱茶關(guān)鍵香氣物質(zhì)初步篩選結(jié)果Table 1 Results of preliminary screening of key aroma compounds in Pu-erh tea

2.2 普洱茶關(guān)鍵香氣物質(zhì)的確定

MS分析儀主要有全掃描模式和選擇離子掃描模式兩種掃描模式，全掃描模式掃描的質(zhì)量范圍覆蓋被測(cè)化合物的分子離子和碎片離子的質(zhì)量，質(zhì)量掃描范圍是檢測(cè)前設(shè)定，通過(guò)MS分析儀連續(xù)掃描可以獲得所有待測(cè)物質(zhì)的全譜圖，可通過(guò)NIST譜庫(kù)檢索出各揮發(fā)性化合物的CAS號(hào)、英文名稱(chēng)、匹配度、保留時(shí)間等化合物信息，一般用于未知化合物的定性分析；選擇離子掃描模式僅跳躍式的掃描方法事先設(shè)定的質(zhì)量，不能得到待測(cè)化合物的全譜圖，不能進(jìn)行譜庫(kù)檢索，但是可以排除其他物質(zhì)的干擾，分析的靈敏度得到很大的提高，此方法用于少量已知化合物的檢測(cè)分析[24]。

用香氣物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)品配制混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，MS掃描模式采用選擇離子掃描模式進(jìn)行GC-MS檢測(cè)分析，建立香氣物質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)曲線（表2）。

表2 普洱茶香氣化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線Table 2 Standard curves for quantitation of aroma compounds in Pu-erh tea

根據(jù)表2的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算FD值不小于16的22 種香氣物質(zhì)濃度，并根據(jù)濃度和香氣閾值公式計(jì)算OAV，將OAV不小于1的香氣化合物確定為普洱茶香水的關(guān)鍵香氣物質(zhì)，OAV計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表3，F(xiàn)D值≥16的22 種香氣物質(zhì)OAV均大于1，故這22 種香氣物質(zhì)是普洱茶茶香水的關(guān)鍵性香氣化合物。其中OAV不小于10000的關(guān)鍵香氣化合物有：苯乙醛、芳樟醇、α-松油醇、香葉醇、α-紫羅蘭酮、β-紫羅蘭酮、二氫獼猴桃內(nèi)酯7 種，其中芳樟醇和β-紫羅蘭酮的FD值為1024，可見(jiàn)芳樟醇和β-紫羅蘭酮2 種香氣化合物是普洱茶茶香水中貢獻(xiàn)最大的關(guān)鍵香氣物質(zhì)。

2.3 非線性擬合模型分析各類(lèi)關(guān)鍵性香氣化合物熱釋放規(guī)律

將普洱茶加到沸水中不斷加熱，沸水浸提回收冷凝水的方式連續(xù)分段接收水中蒸餾茶香水40 管，每管接收30 mL，經(jīng)過(guò)GC-MS檢測(cè)分析。采用非線性擬合模型[28]直觀的呈現(xiàn)總體及各大類(lèi)關(guān)鍵香氣化合物變化趨勢(shì)，以茶香水接收的離心管數(shù)為橫坐標(biāo)（x）及其相應(yīng)關(guān)鍵香氣物質(zhì)總量為縱坐標(biāo)（y）分析關(guān)鍵香氣化合物熱釋放規(guī)律。

如圖1所示，甲氧基苯類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、其他類(lèi)4 大類(lèi)關(guān)鍵香氣化合物總量和22 種關(guān)鍵香氣化合物總量均能被指數(shù)函數(shù)ExpDec1模型成功擬合，雖然他們擬合模型相同，但是每類(lèi)香氣化合物的釋放規(guī)律不同。關(guān)鍵香氣化合物總量變化趨勢(shì)符合ExpDec1模型（R2=0.98）變化，隨著離心管接收的管數(shù)增加而緩慢減少，值得注意的是第1管中香氣濃度較高，偏離模型擬合范圍，說(shuō)明普洱熟茶受熱后最開(kāi)始香氣化合物釋放速率最快；甲氧基苯類(lèi)香氣化合物與ExpDec1模型擬合度較高（R2=0.99），在前20 管時(shí)甲氧基苯類(lèi)香氣化合物保持著較高的釋放量，20 管之后釋放速率減慢，從縱坐標(biāo)數(shù)值看，甲氧基苯類(lèi)香氣物質(zhì)是所有香氣物質(zhì)中含量最高的一類(lèi)香氣物質(zhì)，在每管中甲氧基苯類(lèi)香氣化合物含量占所有關(guān)鍵香氣化合物總量的70%以上，可見(jiàn)甲氧基苯類(lèi)香氣物質(zhì)是對(duì)普洱熟茶香氣呈香貢獻(xiàn)最大的一類(lèi)化合物；醇類(lèi)香氣化合物與ExpDec1模型擬合度相比于其他幾類(lèi)化合物較低（R2=0.83），在前10 管中醇類(lèi)香氣物質(zhì)釋放速率呈斷崖式下降，在第10管后釋放速率較平緩，變化趨勢(shì)近似于直線，這將導(dǎo)致在10 管后茶香水中醇類(lèi)香氣物質(zhì)比例減少，香氣組成發(fā)生了很大的改變，感官嗅聞發(fā)現(xiàn)第8管后陳味、霉味、不愉快氣味加重；酮類(lèi)香氣化合物與ExpDec1模型擬合（R2=0.85）結(jié)果如圖1所示，隨著接收管數(shù)的增加，酮類(lèi)香氣化合物快速釋放，第1管質(zhì)量濃度為102.51 mg/L，第2管迅速降到70 mg/L以下，第11管之后釋放量低于40 mg/L，29管以后每管的釋放量已經(jīng)不足10 mg/L；其他類(lèi)香氣化合物也成功與ExpDec1模型擬合（R2=0.89），變化趨勢(shì)呈30°左右的傾斜角度直線下降的趨勢(shì)，第1管中的含量較高，且也偏離擬合范圍，在前10 管中每管其他類(lèi)香氣化合物質(zhì)量濃度均在200 mg/L以上，第11管之后降到170 mg/L以下。但在第40管時(shí)其他類(lèi)香氣化合物質(zhì)量濃度依然保持在110 mg/L以上，可見(jiàn)其在普洱熟茶中的穩(wěn)定持久性，始終保持著較高的釋放量，本研究中其他類(lèi)香氣化合物包括二氫獼猴桃內(nèi)酯和吲哚兩種，其中在這40 管茶香水樣品中二氫獼猴桃內(nèi)酯質(zhì)量濃度為吲哚的38～71 倍，即其他類(lèi)香氣化合物主要為二氫獼猴桃內(nèi)酯，二氫獼猴桃內(nèi)酯呈現(xiàn)木香；醛類(lèi)是產(chǎn)生甜味的關(guān)鍵化合物[29]，本研究中醛類(lèi)香氣化合物的熱釋放規(guī)律變化趨勢(shì)較復(fù)雜，它的變化規(guī)律與其他幾類(lèi)香氣化合物都不同，并沒(méi)有隨著釋放量的增加而減少，其變化趨勢(shì)無(wú)法與ExpDec1模型擬合，能與正弦函數(shù)（sin）成功擬合（R2=0.63），其變化趨勢(shì)呈先增后減再增加的趨勢(shì)。綜上所述，普洱熟茶香氣物質(zhì)在第1管釋放的量最多，而后釋放量緩慢減少，由于各大類(lèi)關(guān)鍵香氣物質(zhì)釋放規(guī)律不同，釋放速率存在差異，故普洱茶在連續(xù)沸水浸提過(guò)程中，關(guān)鍵香氣物質(zhì)受熱釋放時(shí)各香氣成分含量比值發(fā)生較大變化，導(dǎo)致每一階段茶香水感官嗅聞結(jié)果差異較大，呈現(xiàn)陳腐氣味的甲氧基苯類(lèi)香氣物質(zhì)含量緩慢減少，總含量一直穩(wěn)居最高水平，而醇類(lèi)、酮類(lèi)和其他類(lèi)香氣物質(zhì)釋放速度過(guò)快，使得香氣成分組成發(fā)生變化，這可能是茶香水接收后期呈現(xiàn)不愉快氣味加重的主要原因。

圖1 普洱熟茶關(guān)鍵香氣化合物熱釋放規(guī)律非線性擬合圖Fig.1 Non-linear fitting of the heat release pattern of key aroma compounds in Pu-erh ripe tea

2.4 熱圖聚類(lèi)分析關(guān)鍵性香氣化合物熱釋放規(guī)律

為更直觀呈現(xiàn)出普洱熟茶各種關(guān)鍵香氣物質(zhì)熱釋放規(guī)律，采用聚類(lèi)熱圖分析分段截流收取的40 管普洱熟茶茶香水中22 種關(guān)鍵香氣化合物，對(duì)香氣化合物的含量進(jìn)行歸一化，以減小含量之間的差異，然后再對(duì)化合物進(jìn)行聚類(lèi)分析，可以將變化趨勢(shì)相同的化合物聚集在一起[30]。如圖2所示，下方橫坐標(biāo)表示茶香水接收的離心管數(shù)，右側(cè)縱坐標(biāo)為22 種關(guān)鍵香氣化合物名稱(chēng)，熱圖上方是對(duì)茶香水接收的離心管數(shù)進(jìn)行聚類(lèi)，左側(cè)是對(duì)22 種關(guān)鍵香氣化合物進(jìn)行的聚類(lèi)，方塊顏色越紅含量越高，顏色越藍(lán)含量越低甚至為0（未檢出），以22 種關(guān)鍵香氣化合物濃度為評(píng)價(jià)指標(biāo)，考察隨著茶香水接收的管數(shù)的增加各種關(guān)鍵香氣化合物含量變化情況。從圖2可以看出，可將分段截流管數(shù)分為4 大類(lèi)，第1、2管由于關(guān)鍵香氣化合物含量極高而被分為一大類(lèi)，可見(jiàn)在前60 mL的水蒸氣釋放量里總體關(guān)鍵香氣化合物釋放的速度最快；第3～16管含量?jī)H次于前兩管，被分為1 類(lèi)；第17～31管組成1 類(lèi)，1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、1,2,3,4-四甲氧基苯等在普洱茶中含量最高的甲氧基苯類(lèi)化合物含量逐漸減少；第32～40管分為1 類(lèi)，在這一階段，茶香水香氣變淡，不愉快氣味變強(qiáng)，絕大多數(shù)關(guān)鍵香氣物質(zhì)含量降到最弱。根據(jù)22 種關(guān)鍵香氣化合物含量變化趨勢(shì)對(duì)22 種關(guān)鍵香氣化合物進(jìn)行聚類(lèi)，可以將它們分為兩大類(lèi)，第一大類(lèi)為順-茉莉酮、β-紫羅蘭酮、香葉基丙酮、香葉醇、二氫獼猴桃內(nèi)酯、異佛爾酮、3,4-二甲氧基甲苯、α-松油醇、苯乙酮、4-萜烯醇、橙花醇、α-紫羅蘭酮12 種關(guān)鍵香氣化合物，它們主要在第1～16管中含量均比較高，在第17～40管中含量較低或未檢出；第二大類(lèi)香氣化合物為1,2,3-三甲氧基苯、1,2,4-三甲氧基苯、1,2,3,4-四甲氧基苯、苯甲醛、β-環(huán)檸檬醛、苯乙醇、吲哚、苯甲醇、苯乙醛、芳樟醇10 種關(guān)鍵香氣化合物，它們?cè)诘?～40管中絕大多數(shù)方塊顏色為紅色，即含量普遍較高，總體釋放速率較慢，有的甚至釋放得越來(lái)越多，或者釋放量雖然有在下降，但在茶香水接收后期才開(kāi)始加速下降。并不是所有關(guān)鍵香氣化合物在1～40管中均存在，它們的性質(zhì)不穩(wěn)定，也可能是由于加熱過(guò)程中發(fā)生的美拉德反應(yīng)、熱降解等化學(xué)反應(yīng)，因此，一些原本在茶葉中不存在或濃度很低的香氣物質(zhì)在達(dá)到一定水蒸氣釋放量后才釋放出來(lái)[31]。而部分關(guān)鍵香氣化合物則與之相反，在水蒸氣釋放量達(dá)到一定程度后部分香氣化合物未檢出。苯甲醇在第1管中含量為0（即未檢出），第2管開(kāi)始少量出現(xiàn)，之后含量呈逐漸增加的趨勢(shì)；苯乙醛在第1～7管茶香水內(nèi)未檢出，第8管后含量呈現(xiàn)出上升趨勢(shì)；吲哚在第1、2管中未檢出，從第3管后被穩(wěn)定檢測(cè)到，而且其含量一直保持在一個(gè)穩(wěn)定的數(shù)值范圍內(nèi)，故其熱圖色帶只有紅色和藍(lán)色兩種顏色；4-萜烯醇在第1管中的含量最高，然后急速下降，第1管到第2管下降幅度極高，第3～10管中含量很微弱，到第11管及其之后的茶香水中4-萜烯醇不再被檢測(cè)出，可見(jiàn)4-萜烯醇在茶葉受熱沸騰后能瞬間大量釋放出來(lái)，并能在極短時(shí)間內(nèi)釋放完全；與4-萜烯醇具有相似的釋放規(guī)律的化合物是α-紫羅蘭酮，α-紫羅蘭酮在第1管中具有最高釋放量，但第2管急速下降，到第30管及其之后未檢出；異佛爾酮在第1～25管中含量呈逐漸減少趨勢(shì)，在第26管及之后不再被檢測(cè)出。

圖2 分段截流關(guān)鍵香氣化合物含量熱圖聚類(lèi)分析Fig.2 Heatmap cluster analysis of key aroma compound contents in sequential distillation fractions

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)以普洱熟茶為原料，采用水中蒸餾方式收取茶香水，將茶香水樣品采用梯度稀釋方式進(jìn)行GC-O嗅聞實(shí)驗(yàn)，篩選出log4FD不小于2的22 種重要香氣活性成分，使用香氣化合物標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行定量分析，計(jì)算OAV，將OAV大于1的22 種香氣活性成分定為普洱茶關(guān)鍵性香氣化合物。采用分段截流方式收取茶香水，接收40 管茶香水，每管接收30 mL，進(jìn)行GC-MS定性定量分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果采用非線性擬合模型分析關(guān)鍵香氣物質(zhì)熱釋放規(guī)律，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明茶葉在連續(xù)保持煮沸條件下，香氣化合物總濃度逐漸減少，甲氧基苯類(lèi)、醇類(lèi)、酮類(lèi)、其他類(lèi)等關(guān)鍵香氣化合物含量也是隨著水蒸氣釋放量的增加而呈現(xiàn)不同程度下降的趨勢(shì)，醛類(lèi)香氣物質(zhì)呈現(xiàn)出先增加后減少再增加的變化趨勢(shì)；熱圖聚類(lèi)分析將22 種關(guān)鍵香氣化合物分為兩大類(lèi)，第1類(lèi)主要在第1～16管中含量均比較高，在第17～40管中含量較低或未檢出，第2類(lèi)在第1～40管中絕大多數(shù)均比較高或者釋放速率較慢。每種關(guān)鍵香氣化合物在受熱后釋放的規(guī)律有不同程度的差異，1,2,3-三甲氧基苯等甲氧基苯類(lèi)化合物在茶香水中含量一直保持最高，且隨著水蒸氣釋放量的增加，它們的含量逐漸減少。有部分香氣化合物在水蒸氣釋放量達(dá)到一定程度后才開(kāi)始釋放，有的則在茶香水接收到一定階段后釋放量接近于零或者不再檢出。分段截留管數(shù)分為4 大類(lèi)，第1類(lèi)：第1、2管，含量極高；第2類(lèi)：第3～16管，含量?jī)H次于前兩管；第3類(lèi)：第17～31管；第4類(lèi)：第32～40管，茶香水香氣很淡。本實(shí)驗(yàn)研究了普洱熟茶在煮沸過(guò)程中釋放的關(guān)鍵香氣物質(zhì)及其釋放規(guī)律，有助于了解采用水中蒸餾方式富集回收高濃度的揮發(fā)性化合物混合物的回收量及其香氣品質(zhì)，為普洱熟茶香氣化合物回收應(yīng)用提供一定的理論基礎(chǔ)。