頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析英德紅茶香氣成分

頂空固相微萃取結(jié)合氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)分析英德紅茶香氣成分

紅茶是國(guó)際茶貿(mào)易中仍占主導(dǎo)地位的茶類(lèi)。世界各國(guó)的紅茶生產(chǎn)技術(shù)和飲食習(xí)慣來(lái)自中國(guó)。傳統(tǒng)的中國(guó)紅茶一般劃分為小種紅茶、工夫紅茶和紅碎茶三大類(lèi)。廣東英德紅茶是20世紀(jì)60年代為滿足國(guó)家出口創(chuàng)匯而創(chuàng)制的大葉種紅茶,以其獨(dú)特的鮮爽度和“秋香”而受到英國(guó)女王的高度贊賞,遠(yuǎn)銷(xiāo)世界70多個(gè)國(guó)家和地區(qū),成為新中國(guó)著名紅茶的新秀。1988年以前,英德紅茶是以云南大葉種和廣東鳳凰水仙兩個(gè)群體品種的一芽二三葉為主要原料加工而成的出口紅碎茶和“紅葉工夫紅茶”。1988年后,為了滿足國(guó)內(nèi)名優(yōu)紅茶市場(chǎng)的需求,英德紅茶品種開(kāi)始較大規(guī)模地發(fā)展“英紅9號(hào)”、“英紅1號(hào)”等無(wú)性系茶樹(shù)品種,以這些新良種和新工藝創(chuàng)制的“英紅9號(hào)”和“英紅1號(hào)”紅茶,以其愉悅的“花果甜香”或“果蔗甜香”博得世人的喜愛(ài),成為英德紅茶新的奇葩,并在新一輪的中國(guó)紅茶消費(fèi)熱中發(fā)揮著重要的引擎作用。因此,本研究選擇英紅9號(hào)、英紅1號(hào)和群體種英德紅茶作為“英德紅茶”的研究對(duì)象,具有充分的代表性。茶葉香氣是評(píng)價(jià)茶葉質(zhì)量?jī)?yōu)劣的重要指標(biāo),一直是茶葉品質(zhì)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一,也是消費(fèi)者追求茶葉高尚消費(fèi)的重要導(dǎo)向之一。茶葉最終所呈現(xiàn)出來(lái)的香氣是各種香氣成分含量、比例、香型及其強(qiáng)度等因子綜合作用的結(jié)果。譬如,被譽(yù)為“祁門(mén)香”的香氣物質(zhì)中含有香葉醇、苯甲醇、2-苯乙醇等多種花香型成分,共同形成了祁門(mén)紅茶類(lèi)似玫瑰花香的品質(zhì)特征。然而,關(guān)于廣東英德紅茶的香氣研究并不多見(jiàn),文獻(xiàn)僅見(jiàn)華南農(nóng)業(yè)大學(xué)戴素賢等學(xué)者關(guān)于英紅9號(hào)鮮葉香氣物質(zhì)的分析。因此,進(jìn)一步系統(tǒng)研究英德紅茶的香氣組分和呈香特征,力求為制定英德紅茶新標(biāo)準(zhǔn)和指導(dǎo)茶葉加工提供必要的理論支撐,十分必要。本研究采用頂空固相微萃取(HS-SPME)和氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MS)技術(shù),以云南滇紅、印度阿薩姆紅茶和斯里蘭卡烏瓦紅茶為對(duì)照,對(duì)產(chǎn)自廣東英德的無(wú)性系英紅9號(hào)、英紅1號(hào)和云南大葉群體種英德紅茶等3個(gè)代表性產(chǎn)品的主要香氣組分進(jìn)行分析和鑒定,以求進(jìn)一步確定“英德紅茶”香氣的物質(zhì)基礎(chǔ),為深化茶葉的香氣研究和促進(jìn)英德紅茶產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定進(jìn)一步的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。1材料和方法1.1實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)材料詳見(jiàn)表1。1.2dvb/car/pdms-50/30um萃取頭主要儀器為T(mén)RACEGC2000型氣相色譜儀、TRACEDSQ氣質(zhì)聯(lián)用儀(美國(guó)ThermoFinigan);HHS型恒溫水浴鍋(上海博迅實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠);SPME萃取柄(手柄)和DVB/CAR/PDMS-50/30um萃取頭(美國(guó)Supleco公司);BS110s電子分析天平(德國(guó)Sartorius儀器公司);ZMQS5001型Millipore純水儀(美國(guó))。1.3gc-ms分析將10.0g茶樣置于500mL萃取瓶中,加入100mL的沸水,50℃水浴加熱,讓容器內(nèi)的香氣物質(zhì)達(dá)到平衡,5min后插入萃取頭吸附80min,結(jié)束后采用GC-MS進(jìn)行分析。GC條件:采用HP-5MS彈性石英毛細(xì)管柱(30m×0.25mmID×0.25μm膜厚);進(jìn)樣口的溫度為230℃;升溫程序參考葉國(guó)注等的方法;進(jìn)樣后于230℃解吸5min。MS條件:電離方式為EI;離子源溫度為230℃;電子能量為70eV;掃描范圍:50~650amu;載氣為高純He(純度>99.999%),流速1mL/min,不分流;電子倍增管電壓為1800V,總離子流強(qiáng)度為100mA。1.4組分相對(duì)含量之比值利用譜庫(kù)和文獻(xiàn)描述對(duì)得到的質(zhì)譜圖進(jìn)行串連檢索,以各香氣組分的峰面積占總面積之比值表示組分相對(duì)含量。定性分析:在隨機(jī)Xcalibur工作站NIST標(biāo)準(zhǔn)譜庫(kù)上檢索匹配,并結(jié)合紅茶香氣相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道、各香氣成分的相對(duì)保留時(shí)間等進(jìn)行最后的定性。2結(jié)果與分析2.1以香茶酯類(lèi)化合物為主導(dǎo)香氣物質(zhì)英德紅茶代表產(chǎn)品——“英紅9號(hào)”的香氣總離子流色譜圖見(jiàn)圖1。3個(gè)英德紅茶代表產(chǎn)品和3個(gè)國(guó)內(nèi)外對(duì)照紅茶香氣組分的定性定量結(jié)果如表2所示,其香氣物質(zhì)種類(lèi)含量的結(jié)果如圖2所示。結(jié)果表明,從英德紅茶中共鑒定出50多種水溶性揮發(fā)性芳香族化合物,其中:英德紅茶占主導(dǎo)地位的是醇類(lèi)芳香物,以英紅9號(hào)最高,英紅1號(hào)最少,傳統(tǒng)的群體英德紅茶介于兩者之間,3個(gè)英德紅茶醇類(lèi)芳香物平均含量占香氣總量的67.03%,顯著高于斯里蘭卡烏瓦紅茶(增加52個(gè)百分點(diǎn))和印度阿薩姆紅茶(增加24個(gè)百分點(diǎn));其次是酯類(lèi)芳香物,平均含量占12.85%,其中英紅1號(hào)和群體英德紅茶接近阿薩姆紅茶而顯著高于英紅9號(hào)和群體滇紅,卻又極顯著地少于烏瓦紅茶;再次是醛類(lèi),平均含量占11.33%,具體表現(xiàn)為英紅9號(hào)與群體滇紅和烏瓦紅茶十分接近,相對(duì)含量都比較少,英紅1號(hào)和群體英德紅茶則接近阿薩姆紅茶而顯著高于英紅9號(hào)、群體滇紅和烏瓦紅茶;酮類(lèi)含量為2.62%,表現(xiàn)為英紅1號(hào)和阿薩姆紅茶顯著較多,群體英德紅茶和群體滇紅相對(duì)較少且很接近;而烷烴類(lèi)和烯類(lèi)芳香物質(zhì)含量很少,分別僅占香氣總量的1.26%和0.55%。由此可見(jiàn),占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的醇類(lèi)芳香物質(zhì)和較高含量的酯類(lèi)、醛類(lèi)芳香化合物,可能是英德紅茶的主導(dǎo)香氣物質(zhì)。本研究對(duì)各類(lèi)香氣物質(zhì)的主要組分進(jìn)行統(tǒng)計(jì)鑒定,結(jié)果表明:英德紅茶醇類(lèi)芳香物質(zhì)的主要組分是芳樟醇、橙花醇、氧化芳樟醇、α-萜品醇等近10種醇類(lèi)化合物;英紅9號(hào)紅茶、群體英德紅茶和英紅1號(hào)紅茶中醇類(lèi)化合物含量分別為85.10%、63.79%和52.20%,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于對(duì)照烏瓦紅茶和阿薩姆紅茶(分別為14.66%、42.63%);英紅9號(hào)茶樹(shù)品種是云南大葉群體中的一個(gè)單株系,其醇類(lèi)物質(zhì)含量與滇紅差異不顯著。醇類(lèi)物質(zhì)的呈香特征為花果香、甜香等。酯類(lèi)物質(zhì)也是英德紅茶重要的香氣物質(zhì)。如水楊酸甲酯、乙酸苯甲酯、甲酸香葉酯、乙酸香葉酯、己酸己酯、己酸-順-3-己烯酯等。英紅9號(hào)的酯類(lèi)芳香物最少,而英紅1號(hào)和群體英德紅茶酯類(lèi)物質(zhì)含量比較高,達(dá)17.86%和13.13%,分別比滇紅(CK2)高10個(gè)百分點(diǎn)和5個(gè)百分點(diǎn),但又顯著低于CK3烏瓦紅茶。酯類(lèi)物質(zhì)體現(xiàn)出一定的芳香氣息。英德紅茶中的醛類(lèi)物質(zhì)種類(lèi)最多,包括壬醛、環(huán)檸檬醛、己醛、2-己烯醛、3-己烯醛、2-癸烯醛、苯甲醛、苯乙醛等10多種。其中英紅9號(hào)紅茶中醛類(lèi)物質(zhì)含量最低,為4.5%,與CK2、CK3差異不顯著,但顯著低于阿薩姆紅茶(CK1);英德紅茶和英紅1號(hào)紅茶中醛類(lèi)物質(zhì)含量分別為14.42%和15.07%,顯著高于CK2和CK3,但低于CK1。醛類(lèi)物質(zhì)主要體現(xiàn)為清香、青草香,個(gè)別醛類(lèi)物質(zhì)體現(xiàn)出花香。結(jié)果還表明,英德紅茶中的酮類(lèi)物質(zhì)主要包括β-紫羅酮、2,6,6-三甲基環(huán)己烷酮、6,10-二甲基-5,9-正十一碳二烯酮、β-達(dá)馬烯酮、α-紫羅酮等。酮類(lèi)物質(zhì)除了英紅1號(hào)紅茶和阿薩姆紅茶含量稍高外(5%以上),其他整體含量都較低,酮類(lèi)物質(zhì)也是花香特征的物質(zhì)基礎(chǔ),在研究分析的樣品中含量并不是很高。英德紅茶中的烯類(lèi)物質(zhì)主要有δ-杜松烯、α-法尼烯等,總體含量比較低。此外,從圖2中還可以看出,來(lái)源于同一“阿薩姆血統(tǒng)”的英紅1號(hào)和阿薩姆紅茶具有類(lèi)似的香氣物質(zhì)種類(lèi)及其含量;同樣,英紅9號(hào)紅茶和群體滇紅具有相同的云南大葉種遺傳背景,兩者表現(xiàn)出比較相似的香氣種類(lèi)及比例特征。由此認(rèn)為,紅茶香氣物質(zhì)的含量和組分特征與茶樹(shù)品種的遺傳基礎(chǔ)息息相關(guān)。2.2群體英德紅茶調(diào)濕成分配比為7.2%,主要有3.把英德紅茶相對(duì)含量(按平均含量計(jì))占香氣總量60%以上的前5位香氣化合物,稱(chēng)之為“主導(dǎo)香氣成分”。結(jié)果表明,英德紅茶的主導(dǎo)香氣成分依次為芳樟醇、水楊酸甲酯、橙花醇、氧化芳樟醇、壬醛等(圖3)。芳樟醇、橙花醇和氧化芳樟醇在英德紅茶香氣物質(zhì)中占有重要地位,與之前的報(bào)道結(jié)論一致。本研究中英紅9號(hào)紅茶樣品中芳樟醇含量達(dá)80%以上,與群體英德紅茶和英紅1號(hào)紅茶(分別為53%和45%)差異顯著,但與CK1滇紅(79.7%)差異不顯著,其原因可能是二者具有相近的云南大葉種遺傳基礎(chǔ)。芳樟醇既有紫丁香、鈴蘭與玫瑰的花香,又有水果的香味,可能是英德紅茶香氣重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。此外,橙花醇也是重要的醇類(lèi)物質(zhì)。其中群體英德紅茶橙花醇含量(6.8%)極顯著高于其他紅茶樣品和對(duì)照。橙花醇具有令人愉快的玫瑰和橙花的香氣,是體現(xiàn)出甜香和蔗甜香嗅覺(jué)的物質(zhì)基礎(chǔ),是英德紅茶香氣的重要特色之一。氧化芳樟醇是呈現(xiàn)出花香的一種香氣物質(zhì),在英紅1號(hào)中含量最高(3.78%),稍低于印度阿薩姆紅茶(4.01%),在群體英德紅茶中也有較高的含量(2.64%)。據(jù)此認(rèn)為,較高含量的芳樟醇、橙花醇和氧化芳樟醇,可能是英德紅茶獨(dú)特“果(蔗)甜花香”品質(zhì)風(fēng)格最重要的主導(dǎo)成分。水楊酸甲酯是酯類(lèi)物質(zhì)中的主要成分,呈現(xiàn)出一定的鮮爽而細(xì)銳的冬青葉和類(lèi)似薄荷精油香味,在英德系列紅茶中平均含量達(dá)到11.28%,英紅1號(hào)紅茶樣中含量最高(15.59%)。對(duì)照烏瓦紅茶中含有76%以上的水楊酸甲酯,體現(xiàn)出較濃郁而細(xì)銳持久的冬青、薄荷香精油氣息。壬醛是醛類(lèi)物質(zhì)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。群體英德紅茶、英紅1號(hào)紅茶的壬醛含量較高,顯著高于對(duì)照滇紅和烏瓦紅茶,但是低于對(duì)照阿薩姆紅茶。此外,研究還發(fā)現(xiàn),來(lái)源同一品種的紅茶,如英紅9號(hào)與滇紅、英紅1號(hào)與阿薩姆,具有類(lèi)似的香氣主導(dǎo)成分及其含量,再次證明茶樹(shù)品種的遺傳基礎(chǔ)對(duì)香氣特征的形成發(fā)揮著基礎(chǔ)性的作用。2.3香氣成分分析本研究以化工香料行業(yè)有關(guān)香氣物質(zhì)感官呈香分類(lèi)的方法為依據(jù),將英德紅茶中體現(xiàn)為花果香、甜糖香、清香等香型的主要香氣物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi),結(jié)果如表3所示。各類(lèi)呈香香氣物質(zhì)總量累積分類(lèi)的結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出,英德紅茶具有含量較高的花果香型呈香物質(zhì),高達(dá)60%以上,這是英德紅茶體現(xiàn)出明顯“花果甜香”的重要原因之一。英紅9號(hào)紅茶花果香型物質(zhì)含量最高,與感官審評(píng)的花香和“果蔗甜香”結(jié)論一致;英德紅茶除了有較高含量的花果香型物質(zhì)外,還有較多的清香型物質(zhì),與感官審評(píng)的清香結(jié)論一致;英紅1號(hào)紅茶則具有較多的甜糖香和類(lèi)似薄荷香精油物質(zhì),但含量低于同一種群來(lái)源的阿薩姆紅茶。除上述花果香、甜糖香和清香物質(zhì)外,還存在一類(lèi)類(lèi)似薄荷、冬青和驅(qū)風(fēng)油等香精氣息的物質(zhì),主要是以水楊酸甲酯為代表的濃郁、帶刺激性的香氣物質(zhì),在英德系列紅茶中的含量不如對(duì)照烏瓦紅茶中的多。為了進(jìn)一步驗(yàn)證香氣成分的分析結(jié)果,本研究邀請(qǐng)多名茶葉審評(píng)專(zhuān)家對(duì)3個(gè)英德典型紅茶和3個(gè)對(duì)照紅茶樣品進(jìn)行了感官審評(píng)。根據(jù)茶葉感官審評(píng)通用方法,準(zhǔn)確稱(chēng)取3g茶葉于標(biāo)準(zhǔn)的評(píng)茶杯內(nèi),注滿沸水,加蓋沖泡5min,然后將茶湯瀝入評(píng)茶碗內(nèi)進(jìn)行感官審評(píng)。各紅茶樣品香氣特征的感官審評(píng)評(píng)語(yǔ)整理于表4。從感官審評(píng)結(jié)果可以看出,英德紅茶具有明顯的甜香和花果香等特征,其中英德群體紅茶和英紅1號(hào)紅茶又具有一定的清香氣味;阿薩姆紅茶體現(xiàn)出多于英紅1號(hào)紅茶的薄荷香精油氣息和清香氣味;烏瓦紅茶則表現(xiàn)出過(guò)多類(lèi)似薄荷、冬青葉的香精油香氣。這與如前所述的香氣組分屬性及其呈香特征研究結(jié)果基本一致。3滌綸品種及口感的變化廣東英德紅茶因含有高含量的芳樟醇、氧化芳樟醇等花果香類(lèi)物質(zhì),花果香氣特征顯著高于印度阿薩姆紅茶和斯里蘭卡烏瓦紅茶;加上較高含量的橙花醇、壬醛和較低含量的水楊酸甲酯,共同構(gòu)成了廣東英德系列紅茶的香氣主導(dǎo)成分。之前有學(xué)者分析過(guò)廣東英紅6號(hào)紅碎茶和云大淡綠紅碎茶,結(jié)果與本研究的結(jié)論相似。由于英紅9號(hào)紅茶與云南滇紅(CK2)同屬于云南大葉種,因此二者在香氣組成和比例上有很大的相似性,尤其是高達(dá)80%左右含量的芳樟醇,呈現(xiàn)出共同的“花果甜香”特征。英紅1號(hào)紅茶是從印度阿薩姆種中選育出來(lái)的無(wú)性系品種,從本研究的結(jié)論也可以看出,英紅1號(hào)紅茶和印度阿薩姆紅茶具有類(lèi)似的香氣組成及比例。這一結(jié)果可以解釋紅茶的香氣特征與茶樹(shù)品種的遺傳基礎(chǔ)密切有關(guān)。廣東英德紅茶的醇類(lèi)物質(zhì)含量顯著高于對(duì)照的印度阿薩姆紅茶(CK1)和斯里蘭卡烏瓦紅茶(CK3),是國(guó)內(nèi)紅茶香味區(qū)別于國(guó)外紅茶的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。而另一方面值得注意的是,烏瓦紅茶中含有絕對(duì)高含量的水楊酸甲酯(76.42%),具有與感官審評(píng)結(jié)果基本一致的類(lèi)似薄荷、冬青香精油特征,這是烏瓦紅茶比我國(guó)紅茶和印度紅茶具有更加細(xì)銳持久香氣的重要原因。英紅9號(hào)紅茶香氣物質(zhì)與群體英德紅茶相比,主要特征在于清香物質(zhì)少,而花果香、甜香類(lèi)物質(zhì)較多,因此表現(xiàn)為果蔗甜香較濃郁一些;此外,英紅9號(hào)紅茶因?yàn)榇碱?lèi)物質(zhì)稍多于滇紅,也表現(xiàn)為鮮爽度和花香更好;英紅1號(hào)紅茶與阿薩姆紅茶香氣物質(zhì)比例類(lèi)似,但是英紅1號(hào)紅茶香氣銳度不夠,主要是因?yàn)轷ヮ?lèi)物質(zhì)含量低,而其甜糖香味成分含量較高則表現(xiàn)為感官甜味更濃。茶葉香氣是各