川红和祁红香气特征分析及成分比较

张翔 王聪明 聂枞宁 李顺宇 徐一帆 谢安然 杜晓

摘  要：为探讨川红（CH）和祁红（QH）香气特征及成分差异，以两个地区的红茶样品为材料，运用感官因子審评法结合静态顶空–固相微萃取/气相色谱–质谱联用法（SHS-SPME/GC-MS）对CH和QH典型样品的香气特征及香气化合物进行分析，依据各物质相对含量与相对香气活度值（ROAV）评估呈香贡献率。结果表明：‘川红1号（CH1）呈现出以果香、甜香和烘烤香浓郁，花香适中，木香和鲜香较淡，有微弱清香的特点;‘川红2号（CH2）则以花香和甜香为主，果香、清香和烘烤香较突出，鲜香和木香微弱的特征;QH呈现出甜香和果香明显，其余香型均较突出的特点。ROAV分析结合香气特征性描述表明，3种红茶共有的主要香气贡献物质为芳樟醇和香叶醇;CH1的主要香气贡献物质还有2-己烯醛、柠檬烯和糠醛，其ROAV分别为362.59、6.74和1.05;CH2的主要香气贡献物质是芳樟醇氧化物、苯乙醛、顺-3-己烯醇和苯甲醇，ROAV分别为1472.33、462.22、383.92和4.42;QH的主要香气贡献物质是芳樟醇氧化物、正己醛、苯乙醛、正壬醛、顺-3-己烯醇和2-戊基呋喃，ROAV均大于100。此外，3种红茶中共有的12种香气物质，包括芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香叶醇、芳樟醇氧化物、正壬醛、2-戊基呋喃、顺-3-己烯醇、水杨酸甲酯、正庚醛、柠檬烯和苯乙醇，可能是红茶香气的物质基础。

关键词：川红;祁红;香气特征;香气成分中图分类号：S571.1;TS272.5      文献标识码：A

Comparison of Volatile Components and Aroma Characterization in Sichuan Black Tea and Qimen Black Tea

ZHANG Xiang¹， WANG Congming¹， NIE Congning¹， LI Shunyu¹， XU Yifan¹， XIE Anran¹， DU Xiao^1，2*

1. College of Horticulture， Sichuan Agriculture University， Chengdu， Sichuan 611130， China; 2. Provincial Key Laboratory of Tea Science and Engineering， Sichuan Agricultural University， Chengdu 611130， China

Abstract： In order to determine the differences of the aroma characterization and components in Sichuan Black Tea （CH） and Qimen Black Tea （QH）， the black tea in the two regions were sampled as the research objects. The aroma characterization and volatile components of three typical tea samples were analyzed by sensory the analysis method and static headspace-solid phase microextraction / gas chromatography-mass spectrometry （SHS-SPME/GC-MS）. The contribution rates were evaluated according to the relative content of each component and relative odour activity value （ROAV）. CH1 presented strong fruit， sweet and roasted aroma with moderate flowery aroma， faint woody and fresh aroma coupled with light green aroma. CH2 also showed strong flowery and sweet aroma with moderate fruit， green and roasted aroma added light fresh and woody aroma. QH presented strong sweet and fruit aroma， with other prominent aroma characterization. The ROAV analysis combined with a characterization description of aroma showed that the common main aroma contributors of the three tea samples were linalool and geraniol. CH1 had 2-hexenal， cinene and furfural， with ROAVs of 362.59， 6.74 and 1.05， respectively. CH2 showed the presence of linalool oxide， phenylacetaldehyde， cis-3-hexenol and benzyl alcohol， with ROAVs reached 1472.33， 462.22， 383.92 and 4.42， respectively. QH also showed the presence of linalool， linalool oxide， geraniol， n-hexanal， phenylacetaldehyde， 1-nonanal， cis-3-hexenol and 2-pentylfuran， with all having a ROAVs of more than 100. In addition， 12 kinds of aroma components in three kinds of black tea， including linalool， phenylacetaldehyde， n-hexanal， geraniol， linalool oxide， n-nonanal， 2-pentylfuran， cis-3-hexenol， methyl salicylate， n-heptanal， limonene and phenethyl alcohol may be the material basis of black tea-based aroma.

Keywords： Sichuan black tea; Qimen black tea; aroma characterization; aroma components

DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.022

紅茶属于全发酵茶，是目前世界上消费区域最广、生产量最多、国际总贸易量最大的茶类^[1]。香气作为茶叶的主要品质成分，其内含物数量和配比的动态变化及组成规律是目前研究的热点。茶叶香气是鲜叶在制造过程中由一系列复杂的生化反应而形成的，不同的茶树品种、栽培条件和加工工艺等对成品茶香气组分、物质含量都有很大影响。茶叶香气是由其所含的不同挥发性化合物以不同浓度组合后的综合感官体现。一般茶叶审评仅用感官评语描述或评分大致评价，在香气审评时只判别香气类型、高低和持久性^[2]，这样无法准确描述每种茶叶香型的具体差异，如果要对茶叶香气类型与滋味口感等进行细致评判，则有必要深入到因子水平进行茶叶香气评价^[3]。

随着分析仪器与分析技术的发展，近年来对茶叶特征性香气成分萃取方法的研究有了较大进展^[4]。目前常用的挥发性化合物萃取方法有：直接有机溶剂萃取法（direct organic solvent extraction）、同时蒸馏萃取法（simultaneous distillation and extraction，SDE）、固相微萃取法（solid phase microextraction，SPME）和溶剂辅助风味蒸发法（SAFE）等。不同萃取方法各有优缺点，如直接有机溶剂萃取法可以将样品中的挥发物更完整地萃取出，但是在萃取出挥发物的同时有可能提取出某些不挥发物质，如叶蜡、色素、脂类等，该方法适用于萃取密度与水不同的溶剂或溶剂混合物^[5-6];SDE法是通过同时加热样品液相与有机溶剂至沸腾来实现的，优点是操作简单，缺点是所需样品量大，回收率不高，且茶叶中低沸点香气居多，SDE提取会导致香气异构、裂解，从而失真;SPME则是目前利用最为广泛的物质提纯方式，具有快速、简单、有效等特点，且相比其他方法有更高的回收率^[7]，按照萃取方式的不同又分为直接萃取（direct extraction SPME）、顶空萃取（headspace SPME，HS-SPME）和膜保护萃取（membrane-protected SPME）。静态顶空固相微萃取法（static headspace SPME，SHS-SPME）是HS-SPME的一种，可直接吸取样品上方气体进行分析，操作简单，条件温和，提取到的香气和人体感觉到的香味最接近，且与茶叶感官审评相关性较好^[8]，因本研究旨在研究香气感官特征与成分的关系，所以选择用SHS- SPME法进行香气成分萃取。

已有的研究表明^[9-10]，乙醇、乙醛、己烯醛、顺-3-己烯醇、茉莉酸甲酯、香叶醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、苯甲醇、苯乙醛、香兰素、β-紫罗酮和大马烯酮等共同作为关键香气物质（key aroma components）在红茶香气形成中起着不同的作用。川红、祁红和滇红并称为中国三大高香红茶，且不同产地红茶具有独特的“地域香”，如川红具有特殊的柑香^[11]，祁红具有特殊的“祁门香”^[12]等，但对于产生不同香型的主要物质基础少有系统研究。为此，本研究采用SHS–SPME/ GC–MS对川红和祁红的香气进行分析，并结合感官定量描述进行物质基础分析，研究结果对调香技术在茶叶中的应用提供更加科学和全面的方法，对评价茶叶香气品质、找出影响香气质量的主要化合物提供理论基础。

1  材料与方法

1.1 材料

1.1.1  材料与试剂  分别选取6个祁红和6个川红样品200 g，祁红鲜叶原料为祁门储叶种，川红鲜叶原料为四川中小叶群体种，分别于5月采摘1芽1～2叶鲜叶后按照红茶的加工工艺制成，成品红茶分别由安徽国润茶业有限公司和宜宾醒世茶业有限责任公司提供，用复合铝袋封装，并于?5 ℃冷冻贮藏备用。

罗勒烯、3，6-二甲基癸烷、二氯苯、十一烷、3，8-二甲基十一烷、十九烷、二十四烷、柏木烯、柏木萜烯、芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香叶醇、芳樟醇氧化物、2-己烯醛、正壬醛、2-戊基呋喃、顺-3-己烯醇、水杨酸甲酯、苯甲醛、正戊醛、2-乙基呋喃等香气物质标准品均购自Sigma-Aldrich公司，审评用水为桶装饮用矿泉水。

1.1.2  仪器与设备  6890N-5973I气相色谱-质谱联用仪、DB-WAX毛细管色谱柱（60 mm? 0.25 mm?0.25 m）、7694E顶空进样器，美国Agilent公司;20 mL广口平底顶空进样瓶;FA1004型微量电子天平，上海天平仪器厂。

1.2方法

1.2.1  香气因子的产生方法  通过预审评试验，由30位具有高级及以上资质的评茶员对红茶进行香气特征性描述，每个茶样均给出2～5个特征性描述词，不同茶样的特征性描述词可以相同，直至12个茶样均完成特征性描述^[13]，对得出的描述语进行分析整理，归纳出12种红茶的香气属性。最后确定7种香气属性来描述红茶的香气特征：花香、果香、鲜香、甜香、清香、烘烤香和木香，并作为红茶香气审评因子。参照GB/T 14487—2017《茶叶感官审评术语》^[14]对各因子术语进行阐述，并构建评分标准，如表1所示^[15-17]。

注：审评采用7点评分法，每0.5分为一个梯度。

Note： The evaluation was conducted on a 7-point scale， with each 0.5 divided into a gradient.

1.2.2  评茶员的筛选与训练  参照食品感官评定人员筛选要求^[18-19]，从无感官障碍、无烟酒等不良嗜好、18～45岁人员中筛选，并以表1中所列出的参考物为香型标准参比物，对审评小组人员进行嗅觉训练。以评茶员对各类香气物质在两倍阈值时仍能准确辨认出（随机测试正确辨认率> 95%）为标准，筛选出合格的评茶员，最终形成7人组成的感官审评小组。

1.2.3  香气因子感官评价  选择香气纯正无异味且具有典型红茶特征的1个祁红茶样和2个川红茶样，分别编号QH、CH1、CH2。取待测茶样3.00 g放入150 mL的精茶审评杯中，用100 ℃的沸水冲泡5 min后及时出汤^[20]，由审评小组人员分别对茶叶香气因子按照表1所述评分标准进行打分，判定香气类型主要以温嗅（55±5）℃为主。每个样品均采用密码审评，每人重复3次，每次重复间隔时间4 h以上，试验过程中评茶员间禁止交流。

1.2.4  挥发性化合物的鉴定  将茶叶磨成茶粉，过40目筛，准确称取7.00 g红茶样品于20 mL顶空进样瓶，封口，待进样。于100 ℃对样品进行加热，平衡45 min后抽取上层气体进样，样品瓶加压压力20 psi，加压时间0.2 min，充气时间0.2 min，进样时间1 min，传输线温度150 ℃。

GC条件：进样口温度230 ℃，程序升温，起始温度30 ℃，以3 ℃/min的速率升至180 ℃保持10 min，载气为纯度99.999%的氦气，流量1.0 mL/min，不分流模式。

MS条件：电离方式为EI离子源，离子源温度230 ℃，离子能量70 eV，質量扫描范围45～ 600 amu^[8]。

定性分析：由GC-MS分析得到挥发性成分的总离子流色谱图，利用数据库软件工作站自带NIST标准质谱库（https：//www.nist.gov/）检索各组分质谱，通过与标准谱图对照以及质谱碎片对峰的分析，再结合相关文献及保留时间进行人工谱图解析，确认各个组分的化学结构^[21]。

定量分析：采用峰面积归一化法，即按各组分峰面积与总峰面积之比值（即萃取头上此种香气成分含量占萃取头上所吸附的化合物总量的百分比）计算相对含量。具体计算公式为：

式中，为组分i含量;为组分i的峰面积;为组分i的质量校正因子。

1.3数据处理

感官审评结果先取每个评茶员的平均值，评茶员间的结果去掉最低分和最高分后取平均值，作为香气因子评分。采用 Excel 2010软件进行数据统计、分析及图形绘制。

相对香气活度值（ROAV）指某一香气物质相对含量与该物质的呈香阈值的比值，以比值评价该香气成分对整体香气的贡献率^[22]。ROAV越大，则该香气物质对整体香型的贡献率越高，其计算法为：

ROAV = C/T

式中，C为香气物质的相对含量;T为该香气物质的呈香阈值。

2  结果与分析

2.1  3种红茶香气感官定量结果分析

感官定量分析是一种全面的表征食品品质特点的方法^[23]，本研究对红茶的香气品质进行了描述，并对花香、果香、鲜香、甜香、清香、烘烤香和木香这7个香气因子进行量化，得到如图1所示的香气轮廓图，直观地展示了每种红茶的香气特征。

从图1可以看出，‘川红1号香气评分中得分最高的因子是果香（2.5分），其次为甜香（2.3分）、烘烤香（2.2分）、花香（1.9分），鲜香和木香得分均为0.9分，清香因子得分最低，仅为0.8分，所以‘川红1号呈现出果香（主要是类似柑橘的香气）、甜香和烘烤香浓郁，花香适中，木香和鲜香较淡，有微弱清香的特点。‘川红2号花香得分最高，为2.6分，其次为甜香（2.4分）、果香（1.8分）、烘烤香（1.6分）、清香（1.5分）、鲜香（1.2分），木香得分最低，为0.9分，所以‘川红2号呈现出花香和甜香为主，果香、清香和烘烤香较突出，鲜香和木香微弱的特征。祁红整体香气强度均低于川红，得分最高的为果香，仅为2.0分，其次为甜香（1.9分）、花香（1.7分）、烘烤香（1.3分）、清香（1.2分）、木香（1.1分），得分最低的因子为鲜香（1.0分），比‘川红1号最低的得分因子高0.2分，所以祁红呈现出甜香和果香明显，其余香型均较突出的特点。

2.3.3  祁红香气化合物分析及差异比较  在QH中共检测鉴定出36种香气物质，其中正辛烷、二甲苯、伞花烃、3，6-二甲基庚烷和松油烯这5种香气化合物仅在QH中检出。36种香气物质中，相对百分含量最高的是芳樟醇氧化物，占总香气物质含量的14.656%，其香气描述为“具有强烈的木香、花香、萜香、清香，水果香”。除芳樟醇氧化物外，芳樟醇、香叶醇、水杨酸甲酯和正己醛在QH香气物质中所占相对含量也较高，分别为13.003%、11.398%、5.572%和3.675%，其香气描述分别为“具有甜嫩新鲜的花香，似铃兰香气”“甜玫瑰花香、清香、木香、柑桔香、柠檬香”“冬青叶香，有药草的特殊气味”和“呈生的油脂和青草气及苹果香味”，QH主要表现出花香和甜香为主，果香、清香和烘烤香较突出的香气特征。

通过分析其ROAV发现，有17种香气物质对QH整体香气有贡献，且这17种香气物质在CH1和CH2中均有贡献，这可能也是QH香气特征较CH1和CH2不明显的原因。芳樟醇、芳樟醇氧化物、香叶醇、正己醛、苯乙醛、正壬醛、顺-3-己烯醇和2-戊基呋喃对QH整体香气贡献率均很高（ROAV均大于100），可能是QH产生独特香气的关键香气物质。而对于QH整体香气没有贡献的正辛烷、二甲苯、伞花烃、3，6-二甲基庚烷和松油烯等可能是通过物质间的相互作用对香气起着调节作用。

3  讨论

通过对川红和祁红的香气感官特征分析，发现CH1呈现出以果香（主要是类似柑橘的香气）、甜香和烘烤香浓郁，花香适中，木香和鲜香较淡，有微弱清香的特点;CH2呈现出花香和甜香为主，果香、清香和烘烤香较突出，鲜香和木香微弱的特征;QH则呈现出甜香和果香明显，其余香型均较突出的特点。另外，通过对CH1、CH2和QH的整体轮廓对比可知，川红整体香气因子得分高于祁红，即川红香气强度高于祁红，比祁红浓郁，香气持久度比祁红高，留香时间长;但就最低评分来说祁红最低得分高于川红，且祁红香气因子得分间差异较小，这样看来，祁红整体香气协调度更高，香气比川红更丰富和饱满。从品种及加工工艺两个方面对影响红茶香气的因素进行讨论，发现在本研究的试验条件下，鲜叶原料嫩度相同时，加工工艺对红茶香气品质的影响大于茶树品种。

ROAV是目前用于评估香气单体成分贡献度的两种有效指标之一，然而ROAV的应用瓶颈在于，需要对各香气成分进行定量分析，这在目前内标相对定量已被广泛认可^{[23， 29]}的情况下具有一定局限性。因此在本研究中，创新性的参考ROAV的评价内涵（通过单位质量/体积中的含量与其觉察阈值的比值大小评价某一香气单体物质在整体香气中的贡献度）及其公式换算，可在不进行绝对定量的前提下，通过各香气成分的峰面积比计算其ROAV。通过ROAV分析并结合香气物质数量构建的维恩图得出，在对3种红茶整体香气有贡献的24种香气物质中，有12种是3种红茶共有的，包括芳樟醇、苯乙醛、正己醛、香叶醇、芳樟醇氧化物、正壬醛、2-戊基呋喃、顺- 3-己烯醇、水杨酸甲酯、正庚醛、柠檬烯和苯乙醇，这12种物质可能是红茶产生“红茶香”的物质基础;CH1产生独特香型的关键物质是2-己烯醛、柠檬烯和糠醛;CH2产生独特香型的关键物质是苯甲醇、芳樟醇氧化物、苯乙醛和顺-3-己烯醇;QH产生独特香型的关键物质是芳樟醇氧化物、正己醛、苯乙醛、正壬醛、顺-3-己烯醇和2-戊基呋喃。对香气整体没有贡献但相对含量较高的物质对香气的影响也不容忽视，这些物质间的相互作用使得红茶表现出了丰富多变的香型。

通过香气物质的含量及其呈香阈值可以快速分析香气物质对整体香气的影响，从而筛选出关键香气物质，达到控制红茶品质和调香的目的。本研究创新性地提出ROAV分析法，优势在于可在非绝对定量条件下比较各香气成分的贡献度大小，其缺陷是无法判断其绝对ROAV是否大于1，从而无法有效判断体系中的香气成分是否为实际意义上的“香气活性成分”，且在分析过程中对于ROAV小于1的物质容易忽视。茶叶的整体香气取决于各物质之间的组分配比及相互作用，这些物质间相互作用的存在导致复杂多变香型的产生，从而使香气的研究变得复杂化和不稳定化，关于香气物质之间的相互作用及单一香气物质对整体香气的影响还有待进一步研究。

参考文献

[1] 廉  明， 吕世懂， 吴远双， 等. 我国4种红茶的挥发性成分分析[J]. 热带亚热带植物学报， 2015， 23（3）： 301-309.

[2] 施兆鹏. 茶叶审评与检验[M]. 北京： 中国农业出版社. 2010.

[3] 陈  冬， 马  涛， 伞惟林， 等. 优质祁门红茶滋味特征分析[J]. 食品科学， 2017， 38（18）： 168-174.

• 李小嫄. 工夫红茶风味感官品质与化学品质研究[D]. 重庆： 西南大学， 2015.
• 宋婉瑶， 刘玉亮， 姚  雷. 有机溶剂萃取与SPME提取的玫瑰水挥发性成分对比分析[J]. 上海交通大学学报（农业科学版）， 2016， 34（4）： 57-64.
• 黄秋森. 有机溶剂萃取法生产茶多酚过程中溶剂残留的原因和消除措施[J]. 福建中医学院学报， 2005（5）： 27-28.
• Yang Z， Baldermann S， Watanabe N. Recent studies of the volatile compounds in tea[J]. Food Research International， 2013， 53（2）： 585-599.
• 谭和平， 李  斌， 张云嫦， 等. 静态顶空-气质联用法测定茶叶香气[J]. 中国测试， 2009， 35（4）： 62-64.
• Wang C， Zhang C， Kong Y， et al. A comparative study of volatile components in Dianhong teas from fresh leaves of four tea cultivars by using chromatography-mass spectrometry， multivariate data analysis， and descriptive sensory analysis[J]. Food Research International， 2017， 100（Pt 1）： 267- 275.
• Magagna F， Cordero C， Cagliero C， et al. Black tea volatiles fingerprinting by comprehensive two-dimensional gas chromatography-mass spectrometry combined with high concentration capacity sample preparation techniques： Toward a fully automated sensomic assessment[J]. Food Chemistry， 2017， 225： 276-287. 
• 周雪芳， 唐  洪， 雷  茜， 等. 四川工夫紅茶香气成分分析[J]. 西南师范大学学报（自然科学版）， 2011， 36（3）： 178-182.
• 王华夫， 竹尾忠一， 中央研究所， 等. 祁门红茶的香气特征[J]. 茶叶科学， 1993（1）： 61-68.
• 李  杨， 关海宁， 马  雪， 等. QDA（定量描述分析）在方便面感官风味特性中的应用研究[J]. 中国调味品， 2018， 43（4）： 90-92.
• 全国茶叶标准化技术委员会. 茶叶感官审评术语： GB/T 14487—2017[S]. 北京： 中国标准出版社， 2017. 
• Niu Y， Yao Z， Xiao Q， et al. Characterization of the key aroma compounds in different light aroma type Chinese liquors by GC-olfactometry， GC-FPD， quantitative measurements， and aroma recombination[J]. Food Chemistry， 2017， 233： 204-215.
• Ho C T， Zheng X， Li S. Tea aroma formation[J]. Food Science and Human Wellness， 2015， 4（1）： 9-27.
• Zhu Y， Lv H P， Shao C Y， et al. Identification of key odorants responsible for chestnut-like aroma quality of green teas[J]. Food Research International， 2018， 108： 74-82.
• 赵  镭， 刘  文， 汪厚银. 食品感官评价指标体系建立的一般原则与方法[J]. 中国食品学报， 2008（3）： 121-124.

[19] Drewriowski A. The science and complexity of bitter taste[J]. Nutrition Reviews， 2001， 59（6）： 163-169.

[20] 全國茶叶标准化技术委员会. 茶叶感官审评方法： GB/T 23776—2018[S]. 北京： 中国标准出版社， 2018.

[21] 员梦梦， 李保印， 周秀梅， 等. 静态顶空进样-气质联用法测定玫瑰花香成分[J]. 食品工业科技， 2016， 37（20）： 101-103， 109.

[22] 宋焕禄. 分子感官科学[M]. 北京： 科学出版社， 2014.

[23] Qi D， Miao A， Cao J，et al. Study on the effects of rapid aging technology on the aroma quality of white tea using GC- MS combined with chemometrics： In comparison with natural aged and fresh white tea[J]. Food Chemistry， 2018， 265： 189-199.

[24] 里奥·范海默特. 化合物香味阈值汇编[M]. 2版. 刘  强， 冒德寿， 汤  峨， 译. 北京： 科学出版社， 2015.

[25] 孙宝国. 食用调香术[M]. 北京： 化学工业出版社， 2003.

[26] Schuh C， Schieberle P. Characterization of the key aroma compounds in the beverage prepared from darjeeling black tea：quantitative differences between tea leaves and infusion[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry， 2006， 54（3）： 916-924.

[27] Zhao D， Shi D， Sun J，et al. Characterization of key aroma compounds in Gujinggong Chinese Baijiu by gas chromatography-olfactometry， quantitative measurements， and sensory evaluation[J]. Food Research International， 2018， 105： 616-627.

[28] Joshi R， Gulati A. Fractionation and identification of minor and aroma-active constituents in Kangra orthodox black tea[J]. Food Chemistry， 2015， 167： 290-298.

[29] Chen Q， Zhu Y， Dai W，et al. Aroma formation and dynamic changes during white tea processing[J]. Food Chemistry， 2019， 274： 915-924.