顶空-固相微萃取结合气质联用技术鉴定红茶挥发性香气组分

王 亚，袁旺生，姚 婷,，甘卓亭，方国强，黄益胜

（1.黄山学院生命与环境科学学院，安徽黄山 245041；2.黄山学院分析与测试中心，安徽黄山 245041；3.黄山学院旅游学院，安徽黄山 245041；4.黄山市新安源冬茶研究院有限公司，安徽休宁 245400）

茶叶香气成分的鉴定涉及香气物质的提取和检测2个方面。前者主要有同时蒸馏萃取法（Simultaneous-Distextraction，SDE）、 顶 空 吸 附法（Headspace Adsorption，HAS）、固相微萃取法（Solid-Phase Microextraction，SPME）和TenaxTA吸附管法等；后者主要通过气相色谱-质谱联用技术（GC/MS）、二维气相色谱/飞行时间质谱联用技术以及电子鼻技术等进行检测。相对而言，SDE长时间高温蒸煮易使茶叶香气发生转化[1]。HAS虽效率不高，但可直接吸取样品上方气体，降低在提取过程中香气物质的转换[2]。 SPME法是一种无溶剂样品前处理技术，集采样、萃取、浓缩和进样于一体，具有方便、安全、节省试剂等优点，被广泛采用[3]；香气组成的测定则多采用气相色谱-质谱联用法。目前，采用顶空吸附结合固相微萃取提取香气组成研究不多，因此有必要对此方法进行研究。

红茶是国际茶叶贸易中最主要的茶类之一[4]，其品质和等级对香气尤为敏感。祁门红茶以祁门槠叶种及其无性系良种的鲜叶为原料，按传统工艺及特有工艺加工而成，具有特殊的香气，谓之“祁门香”[5]。前期研究表明茶叶香气的物质组成极其复杂[6]，现已明确报道的挥发性物质高达700余种，涵盖烷烃类、醇类、醛类、酮类、酸类、酯类、酚类、杂氧化合物、含硫化合物和含氮化合物等多种化合物[7]，其中大部分挥发性成分具有独特香味。由于茶叶中香气化合物含量少、易挥发等特性，在分离过程中易发生氧化、聚合、光化学变化等[1]，导致茶叶的香气物质组成具有不确定和复杂性。为了多角度认识和研究祁门红茶的香气特征，本研究采用顶空吸附与固相微萃取相结合并利用气质联用技术（HAS-SPME-GC/MS）测定祁门红茶香气的物质组成和含量占比，也为红茶香气物质的测定方法研究提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

样品为祁红一级品；NaOH、HCl、H2SO4、H3BO3、C6H6O、C14H10O、K2SO4、CuSO4·5H2O、C6H12O6和石油醚等均为分析纯。

1.2 仪器与设备

1810D型超纯水净化系统；Lambda750s型紫外可见近红外分光光度计；UDK149型凯氏定氮仪；Agilent 7890A-5975C型气相色谱-质谱联用仪；CAR/DVB/PDMS型萃取头及萃取手柄。

1.3 实验方法

1.3.1 香气物质提取方法

（1）SPME。称量5.0 g红茶样品置于100 mL的SPME专用样品瓶中，加入50 mL100 ℃的纯水，加盖密封后将萃取头放入瓶中，并置于70 ℃水浴锅中，水浴60 min取出，插入安捷伦气相色谱进样口，调节解析时间对茶汤进行萃取，固定茶叶样品，茶汤比（1∶10），解析时间5 min。

（2）HAS。平衡温度90 ℃，定量环温度100 ℃，传输线温度110 ℃，样品瓶平衡时间30 min，压力平衡时间0.1 min，进样时间0.5 min，进样体积1 mL。

1.3.2 GC/MS测定方法

色谱条件：DB-5MS石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；进样口温度270 ℃；初始柱温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；氦气，纯度≥99.999%；流速1 mL/min，分流比3∶1。

质谱条件：电子电离源；能量70 eV；离子源温度230 ℃；扫描范围40～600 u；溶剂延迟3 min；NIST11谱库。

1.3.3 数据处理

（1）定性分析。利用NIST11谱库和保留时间、保留指数对所得到的质谱图进行检索定性，并参考文献[8]进行组分比较鉴定。

（2）定量分析。用面积归一化法对各峰面积积分，计算各香气成分峰面积与总峰面积之比，得到各组分的相对含量。

2 结果与分析

共鉴定挥发性化合物24种，见表1。化合物中属醇类7种、醛类5种、酮类2种、酯类2种和其他种类8种，相对含量分别为39.972%、31.424%、0.564%、8.553%和19.505%。部分已鉴定挥发性组分如异戊醛（1）、2-甲基丁醛（2）、苯甲醛（7）、苯乙醛（9）、芳樟醇（12）、苯乙醇（14）、水杨酸甲酯（15）、橙花醇（16）和 β-紫罗兰酮（20）等化合物在其他实验中也有检出[9]。

表1 祁门红茶中挥发性成分及香气特征

2.1 醇类

醇类是祁红挥发性成分的主要类型，其中青叶醇、(E)-2-己烯-1-醇、氧化芳樟醇、乙基(2-(5-甲基-5-乙烯基四氢呋喃-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，是祁红香的物质基础。其中橙花醇和香叶醇均有近似新鲜玫瑰的香甜气，但橙花醇微带柠檬香，香味胜过香叶醇；芳樟醇有类似佛手（香柠檬）香味。样品中橙花醇和芳樟醇的含量较高，分别占11.579%和10.445%。相对于雷攀登等[10]、宁井铭等[11]研究结果，本次测定中香叶醇未检出，这可能与样品保存一段时间后再测定，而香叶醇易于氧化有关。

2.2 醛类

醛类总含量仅次于醇类，主要包括苯甲醛、壬醛、异戊醛、2-甲基丁和苯乙醛。在微量的情况下，醛类和较低级脂肪族化合物会产生一种特殊香气，使人感到快乐。异戊醛和2-甲基丁醛在醛类中占比较高，分别为16.630%和11.660%，是样品中主要的醛类挥发性物质。其中异戊醛有似苹果香气，当浓度低于0.01%时呈桃子香味，茶叶在热泡过程中香味可释放；2-甲基丁醛具有强烈的窒息性气味，但在低浓度下有可可和咖啡的香气，还微带水果味的甜香；异戊醛也呈现为水果香气。

2.3 酯类和酮类

样品中酯类和酮类种类和含量均偏少，其中酯类中水杨酸甲酯具有药香、薄荷香、冬青油香，邻苯二甲酸异丁酯2-甲基戊-3-酯具有青草香；酮类中大马酮具有玫瑰香、果香、炸土豆香气，β-紫罗酮具有紫罗兰花香、木香、果香。

2.4 其他

其他类化合物（包含杂氧类、含氮类与碳氢类等）有8种，总含量19.505%，其中挥发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-1,2-二氢喹啉具有木香。

3 结论

本研究利用顶空吸附和固相微萃取法提取香气物质，结合气质联用技术测定祁门红茶的香气成分，共鉴定出挥发性香气成分24种，包括醇类7种、醛类5种、酮类2种、酯类2种和其他种类8种，其中异戊醛、2-甲基丁醛、橙花醇和芳樟醇等4种化合物的含量占比均超过10%，其次为乙基(2-(5-甲基-5-乙烯基四氢呋喃-2-基)丙-2-基)碳酸乙酯和甲氧基苯肟，含量占比均接近9%。24种挥发性成分中大部分化合物具有特定香味，祁红高香是多种香气成分综合作用的结果。受测定方法、样品来源、等级和存储时间等多种因素的影响，从红茶样品中分离鉴定的香气成分及其含量占比具有较大差异。