顶空固相微萃取结合气质联用技术分析英德红茶香气成分

顶空固相微萃取结合气质联用技术分析英德红茶香气成分

红茶是国际茶贸易中仍占主导地位的茶类。世界各国的红茶生产技术和饮食习惯来自中国。传统的中国红茶一般划分为小种红茶、工夫红茶和红碎茶三大类。广东英德红茶是20世纪60年代为满足国家出口创汇而创制的大叶种红茶,以其独特的鲜爽度和“秋香”而受到英国女王的高度赞赏,远销世界70多个国家和地区,成为新中国著名红茶的新秀。1988年以前,英德红茶是以云南大叶种和广东凤凰水仙两个群体品种的一芽二三叶为主要原料加工而成的出口红碎茶和“红叶工夫红茶”。1988年后,为了满足国内名优红茶市场的需求,英德红茶品种开始较大规模地发展“英红9号”、“英红1号”等无性系茶树品种,以这些新良种和新工艺创制的“英红9号”和“英红1号”红茶,以其愉悦的“花果甜香”或“果蔗甜香”博得世人的喜爱,成为英德红茶新的奇葩,并在新一轮的中国红茶消费热中发挥着重要的引擎作用。因此,本研究选择英红9号、英红1号和群体种英德红茶作为“英德红茶”的研究对象,具有充分的代表性。茶叶香气是评价茶叶质量优劣的重要指标,一直是茶叶品质研究的重点和难点之一,也是消费者追求茶叶高尚消费的重要导向之一。茶叶最终所呈现出来的香气是各种香气成分含量、比例、香型及其强度等因子综合作用的结果。譬如,被誉为“祁门香”的香气物质中含有香叶醇、苯甲醇、2-苯乙醇等多种花香型成分,共同形成了祁门红茶类似玫瑰花香的品质特征。然而,关于广东英德红茶的香气研究并不多见,文献仅见华南农业大学戴素贤等学者关于英红9号鲜叶香气物质的分析。因此,进一步系统研究英德红茶的香气组分和呈香特征,力求为制定英德红茶新标准和指导茶叶加工提供必要的理论支撑,十分必要。本研究采用顶空固相微萃取(HS-SPME)和气质联用(GC-MS)技术,以云南滇红、印度阿萨姆红茶和斯里兰卡乌瓦红茶为对照,对产自广东英德的无性系英红9号、英红1号和云南大叶群体种英德红茶等3个代表性产品的主要香气组分进行分析和鉴定,以求进一步确定“英德红茶”香气的物质基础,为深化茶叶的香气研究和促进英德红茶产业的可持续发展奠定进一步的理论和实践基础。1材料和方法1.1实验材料实验材料详见表1。1.2dvb/car/pdms-50/30um萃取头主要仪器为TRACEGC2000型气相色谱仪、TRACEDSQ气质联用仪(美国ThermoFinigan);HHS型恒温水浴锅(上海博迅实业有限公司医疗设备厂);SPME萃取柄(手柄)和DVB/CAR/PDMS-50/30um萃取头(美国Supleco公司);BS110s电子分析天平(德国Sartorius仪器公司);ZMQS5001型Millipore纯水仪(美国)。1.3gc-ms分析将10.0g茶样置于500mL萃取瓶中,加入100mL的沸水,50℃水浴加热,让容器内的香气物质达到平衡,5min后插入萃取头吸附80min,结束后采用GC-MS进行分析。GC条件:采用HP-5MS弹性石英毛细管柱(30m×0.25mmID×0.25µm膜厚);进样口的温度为230℃;升温程序参考叶国注等的方法;进样后于230℃解吸5min。MS条件:电离方式为EI;离子源温度为230℃;电子能量为70eV;扫描范围:50~650amu;载气为高纯He(纯度>99.999%),流速1mL/min,不分流;电子倍增管电压为1800V,总离子流强度为100mA。1.4组分相对含量之比值利用谱库和文献描述对得到的质谱图进行串连检索,以各香气组分的峰面积占总面积之比值表示组分相对含量。定性分析:在随机Xcalibur工作站NIST标准谱库上检索匹配,并结合红茶香气相关文献报道、各香气成分的相对保留时间等进行最后的定性。2结果与分析2.1以香茶酯类化合物为主导香气物质英德红茶代表产品——“英红9号”的香气总离子流色谱图见图1。3个英德红茶代表产品和3个国内外对照红茶香气组分的定性定量结果如表2所示,其香气物质种类含量的结果如图2所示。结果表明,从英德红茶中共鉴定出50多种水溶性挥发性芳香族化合物,其中:英德红茶占主导地位的是醇类芳香物,以英红9号最高,英红1号最少,传统的群体英德红茶介于两者之间,3个英德红茶醇类芳香物平均含量占香气总量的67.03%,显著高于斯里兰卡乌瓦红茶(增加52个百分点)和印度阿萨姆红茶(增加24个百分点);其次是酯类芳香物,平均含量占12.85%,其中英红1号和群体英德红茶接近阿萨姆红茶而显著高于英红9号和群体滇红,却又极显著地少于乌瓦红茶;再次是醛类,平均含量占11.33%,具体表现为英红9号与群体滇红和乌瓦红茶十分接近,相对含量都比较少,英红1号和群体英德红茶则接近阿萨姆红茶而显著高于英红9号、群体滇红和乌瓦红茶;酮类含量为2.62%,表现为英红1号和阿萨姆红茶显著较多,群体英德红茶和群体滇红相对较少且很接近;而烷烃类和烯类芳香物质含量很少,分别仅占香气总量的1.26%和0.55%。由此可见,占绝对优势的醇类芳香物质和较高含量的酯类、醛类芳香化合物,可能是英德红茶的主导香气物质。本研究对各类香气物质的主要组分进行统计鉴定,结果表明:英德红茶醇类芳香物质的主要组分是芳樟醇、橙花醇、氧化芳樟醇、α-萜品醇等近10种醇类化合物;英红9号红茶、群体英德红茶和英红1号红茶中醇类化合物含量分别为85.10%、63.79%和52.20%,远远高于对照乌瓦红茶和阿萨姆红茶(分别为14.66%、42.63%);英红9号茶树品种是云南大叶群体中的一个单株系,其醇类物质含量与滇红差异不显著。醇类物质的呈香特征为花果香、甜香等。酯类物质也是英德红茶重要的香气物质。如水杨酸甲酯、乙酸苯甲酯、甲酸香叶酯、乙酸香叶酯、己酸己酯、己酸-顺-3-己烯酯等。英红9号的酯类芳香物最少,而英红1号和群体英德红茶酯类物质含量比较高,达17.86%和13.13%,分别比滇红(CK2)高10个百分点和5个百分点,但又显著低于CK3乌瓦红茶。酯类物质体现出一定的芳香气息。英德红茶中的醛类物质种类最多,包括壬醛、环柠檬醛、己醛、2-己烯醛、3-己烯醛、2-癸烯醛、苯甲醛、苯乙醛等10多种。其中英红9号红茶中醛类物质含量最低,为4.5%,与CK2、CK3差异不显著,但显著低于阿萨姆红茶(CK1);英德红茶和英红1号红茶中醛类物质含量分别为14.42%和15.07%,显著高于CK2和CK3,但低于CK1。醛类物质主要体现为清香、青草香,个别醛类物质体现出花香。结果还表明,英德红茶中的酮类物质主要包括β-紫罗酮、2,6,6-三甲基环己烷酮、6,10-二甲基-5,9-正十一碳二烯酮、β-达马烯酮、α-紫罗酮等。酮类物质除了英红1号红茶和阿萨姆红茶含量稍高外(5%以上),其他整体含量都较低,酮类物质也是花香特征的物质基础,在研究分析的样品中含量并不是很高。英德红茶中的烯类物质主要有δ-杜松烯、α-法尼烯等,总体含量比较低。此外,从图2中还可以看出,来源于同一“阿萨姆血统”的英红1号和阿萨姆红茶具有类似的香气物质种类及其含量;同样,英红9号红茶和群体滇红具有相同的云南大叶种遗传背景,两者表现出比较相似的香气种类及比例特征。由此认为,红茶香气物质的含量和组分特征与茶树品种的遗传基础息息相关。2.2群体英德红茶调湿成分配比为7.2%,主要有3.把英德红茶相对含量(按平均含量计)占香气总量60%以上的前5位香气化合物,称之为“主导香气成分”。结果表明,英德红茶的主导香气成分依次为芳樟醇、水杨酸甲酯、橙花醇、氧化芳樟醇、壬醛等(图3)。芳樟醇、橙花醇和氧化芳樟醇在英德红茶香气物质中占有重要地位,与之前的报道结论一致。本研究中英红9号红茶样品中芳樟醇含量达80%以上,与群体英德红茶和英红1号红茶(分别为53%和45%)差异显著,但与CK1滇红(79.7%)差异不显著,其原因可能是二者具有相近的云南大叶种遗传基础。芳樟醇既有紫丁香、铃兰与玫瑰的花香,又有水果的香味,可能是英德红茶香气重要的物质基础之一。此外,橙花醇也是重要的醇类物质。其中群体英德红茶橙花醇含量(6.8%)极显著高于其他红茶样品和对照。橙花醇具有令人愉快的玫瑰和橙花的香气,是体现出甜香和蔗甜香嗅觉的物质基础,是英德红茶香气的重要特色之一。氧化芳樟醇是呈现出花香的一种香气物质,在英红1号中含量最高(3.78%),稍低于印度阿萨姆红茶(4.01%),在群体英德红茶中也有较高的含量(2.64%)。据此认为,较高含量的芳樟醇、橙花醇和氧化芳樟醇,可能是英德红茶独特“果(蔗)甜花香”品质风格最重要的主导成分。水杨酸甲酯是酯类物质中的主要成分,呈现出一定的鲜爽而细锐的冬青叶和类似薄荷精油香味,在英德系列红茶中平均含量达到11.28%,英红1号红茶样中含量最高(15.59%)。对照乌瓦红茶中含有76%以上的水杨酸甲酯,体现出较浓郁而细锐持久的冬青、薄荷香精油气息。壬醛是醛类物质中含量最高的化合物,主要用于配制人造玫瑰油和玫瑰型香精等。群体英德红茶、英红1号红茶的壬醛含量较高,显著高于对照滇红和乌瓦红茶,但是低于对照阿萨姆红茶。此外,研究还发现,来源同一品种的红茶,如英红9号与滇红、英红1号与阿萨姆,具有类似的香气主导成分及其含量,再次证明茶树品种的遗传基础对香气特征的形成发挥着基础性的作用。2.3香气成分分析本研究以化工香料行业有关香气物质感官呈香分类的方法为依据,将英德红茶中体现为花果香、甜糖香、清香等香型的主要香气物质进行分类,结果如表3所示。各类呈香香气物质总量累积分类的结果如图4所示。从图4中可以看出,英德红茶具有含量较高的花果香型呈香物质,高达60%以上,这是英德红茶体现出明显“花果甜香”的重要原因之一。英红9号红茶花果香型物质含量最高,与感官审评的花香和“果蔗甜香”结论一致;英德红茶除了有较高含量的花果香型物质外,还有较多的清香型物质,与感官审评的清香结论一致;英红1号红茶则具有较多的甜糖香和类似薄荷香精油物质,但含量低于同一种群来源的阿萨姆红茶。除上述花果香、甜糖香和清香物质外,还存在一类类似薄荷、冬青和驱风油等香精气息的物质,主要是以水杨酸甲酯为代表的浓郁、带刺激性的香气物质,在英德系列红茶中的含量不如对照乌瓦红茶中的多。为了进一步验证香气成分的分析结果,本研究邀请多名茶叶审评专家对3个英德典型红茶和3个对照红茶样品进行了感官审评。根据茶叶感官审评通用方法,准确称取3g茶叶于标准的评茶杯内,注满沸水,加盖冲泡5min,然后将茶汤沥入评茶碗内进行感官审评。各红茶样品香气特征的感官审评评语整理于表4。从感官审评结果可以看出,英德红茶具有明显的甜香和花果香等特征,其中英德群体红茶和英红1号红茶又具有一定的清香气味;阿萨姆红茶体现出多于英红1号红茶的薄荷香精油气息和清香气味;乌瓦红茶则表现出过多类似薄荷、冬青叶的香精油香气。这与如前所述的香气组分属性及其呈香特征研究结果基本一致。3涤纶品种及口感的变化广东英德红茶因含有高含量的芳樟醇、氧化芳樟醇等花果香类物质,花果香气特征显著高于印度阿萨姆红茶和斯里兰卡乌瓦红茶;加上较高含量的橙花醇、壬醛和较低含量的水杨酸甲酯,共同构成了广东英德系列红茶的香气主导成分。之前有学者分析过广东英红6号红碎茶和云大淡绿红碎茶,结果与本研究的结论相似。由于英红9号红茶与云南滇红(CK2)同属于云南大叶种,因此二者在香气组成和比例上有很大的相似性,尤其是高达80%左右含量的芳樟醇,呈现出共同的“花果甜香”特征。英红1号红茶是从印度阿萨姆种中选育出来的无性系品种,从本研究的结论也可以看出,英红1号红茶和印度阿萨姆红茶具有类似的香气组成及比例。这一结果可以解释红茶的香气特征与茶树品种的遗传基础密切有关。广东英德红茶的醇类物质含量显著高于对照的印度阿萨姆红茶(CK1)和斯里兰卡乌瓦红茶(CK3),是国内红茶香味区别于国外红茶的重要物质基础。而另一方面值得注意的是,乌瓦红茶中含有绝对高含量的水杨酸甲酯(76.42%),具有与感官审评结果基本一致的类似薄荷、冬青香精油特征,这是乌瓦红茶比我国红茶和印度红茶具有更加细锐持久香气的重要原因。英红9号红茶香气物质与群体英德红茶相比,主要特征在于清香物质少,而花果香、甜香类物质较多,因此表现为果蔗甜香较浓郁一些;此外,英红9号红茶因为醇类物质稍多于滇红,也表现为鲜爽度和花香更好;英红1号红茶与阿萨姆红茶香气物质比例类似,但是英红1号红茶香气锐度不够,主要是因为酯类物质含量低,而其甜糖香味成分含量较高则表现为感官甜味更浓。茶叶香气是各