桂安辉　高士伟　叶飞

摘要：工夫红茶是中国红茶代表性品类，以其独特的甜香、蜜香、花香和果香等著称。挥发性物质一直是工夫红茶的重点研究方向。从工夫红茶中挥发性物质的特征、提取方法、加工过程（萎凋、揉捻、发酵、干燥）的变化以及形成机理4个方面对其研究进行了综述，并对研究趋势作了展望。

关键词：工夫红茶；挥发性物质；研究进展

中图分类号：S571.1 文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2018）18-0005-05

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.18.001 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Research Progress in Volatile Substances of Congou Black Tea

GUI An-hui，GAO Shi-wei，YE Fei，GONG Zi-ming，WANG Xue-ping，ZHENG Peng-cheng，

TENG Jing，WANG Sheng-peng，ZHENG Lin，LIU Pan-pan

（Institute of Fruit and Tea，Hubei Academy of Agricultural Science/Hubei Tea Engineering and Technology Research Centre，Wuhan 430064，China）

Abstract： Congou black tea is a representative category of black tea in China.It is famous for its unique sweet，fragrant honey fragrance and fruit aroma. Volatile substances have always been the key research direction of congou black tea. In this paper，the volatile substances characteristics， extraction methods， processing process（withering， rolling， fermenting， drying） and the formation mechanism of the congou black tea were reviewed in four aspects，and the trend of the volatile substances in the congou black tea was prospected.

Key words： congou black tea； volatile substances； research progress

中国是世界上最早生产和饮用红茶的国家[1]。工夫红茶是中国红茶中最具活力的品类，西南茶区、华南茶区、江南茶区和江北茶区等4大茶区均有分布，且销量最多，影响最广，其包含有滇红、祁红、宜红、宁红等众多全国知名品牌，在国际茶叶市场也有较高声誉。

挥发性物质一直是茶叶研究领域的重点、难点。迄今为止，各类茶叶中已经分离出超过700种的挥发性物质，包括醇类、醛类、酸类、烯烃类等化合物[2]。工夫红茶中挥发性物质的特点与其他茶类不尽相同，表现出甜香、果香和花香等。工夫红茶中挥发性物质的转化过程与其加工工艺相关[3]。本研究将从工夫红茶中挥发性物质的特征、提取方法、加工过程的变化以及形成机理4个方面综述其研究进展。

1 工夫红茶中挥发性物质的特征

工夫红茶属于全发酵茶，发酵过程中多酚类的酶促氧化以及偶联反应形成了醛、酮、酸等化合物，构成了挥发性物质的基础成分[4]。工夫红茶的香型分为果香、甜香、花香和松烟香，表1归纳了挥发性物質组分与茶叶香型之间的对应关系，认为苯甲酸、β-紫罗酮形成甜香，α-苯乙醇、芳樟醇及其氧化物构成果香，花香主要由异丁酸、异戊酸构成，而α-松油醇、长叶烯组成松烟香[5，6]。

学者们对祁门红茶的研究较为全面，竹尾忠一等[7]、王华夫等[8]、赵常锐等[9]研究均表明芳樟醇、香叶醇及其氧化物、苯甲醇和苯乙醇是祁门香的特征挥发性物质，其中以香叶醇的玫瑰香特征最为突出。周雪芳等[10]通过对两个四川工夫红茶样品挥发性物质进行分析，认为川红特殊香型的重要挥发性物质组分是反-香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、芳樟醇及其氧化物、苯甲醛、苯乙醛、苯甲醇和反-2-己烯醛等化合物，而川红橘香特征的关键组分可能是3，7-二甲基-1，5，7-辛三烯-3-醇。Schuh等[11]将芳香萃取物稀释分析法应用于红茶挥发性物质分离鉴定中，研究发现在24种挥发性物质中香草醛、焦糖、2-苯乙醇以及（E，E，Z）-2，4，6-壬三烯醛的香味稀释值（Fragrance dilution，简称FD）最高，同位素稀释分析以及挥发性物质贡献值计算均表明（E，E，Z）-2，4，6-壬三烯醛是茶汤关键呈香物质，还同时证实了芳樟醇、香叶醇对红茶挥发性物质的贡献。Alasalvar等[12]研究了7个等级土耳其红茶的挥发性物质特征，共分离鉴定出57种，其中醛类占挥发性物质总量的50%以上。郭雯飞等[13]研究结果表明，正山小种、烟正山小种和烟小种红茶中，长叶烯、 α-松油醇等挥发性物质的相对含量最高。上述研究基本探明了红茶中含量较高的挥发性物质成分，但对特征挥发性物质还需要继续深入的研究。

2 工夫红茶中挥发性物质的提取方法

2.1 同时蒸馏萃取法

同时蒸馏萃取法（Simultaneous distillation extraction，SDE）是在1964年设计成功并被广泛应用的挥发性物质提取方法[14]。该方法将蒸馏与萃取有机结合，在加热的条件下萃取，冷凝回流，直至结束。但SDE法的提取过程是在高温密闭的环境条件下完成的，次生反应剧烈，人工产物较多，如一些热敏感性的挥发性物质会受热分解，结构、构型可能发生变化；不饱和脂肪酸会因受热降解生成一些醇类、脂肪醛等。因此，利用此法提取茶叶中挥发性物质成分在一定程度上不能完全反映样品的挥发性物质真实特征。

李拥军等[15]研究表明，利用SDE法提取的茶叶中挥发性物质含有大量的吡咯、吡嗪类化合物，具有焦糊味，与原样品存在较大不同。郭方遒等[16]研究得出，SDE法在香烟挥发性物质成分提取上的效率高，且重现性好。周春娟等[17]利用SDE法提取的萜烯类化合物较多，脂肪族和芳香族的化合物较少，茶叶不同香型的区别主要是挥发性物质成分的相对含量比例不同。Shimoda等[18]认为SDE法提取的挥发性物质与其他方法相比，具有水闷味，并带有收敛性和刺激性。

2.2 减压蒸馏萃取法

减压蒸馏萃取法（Vacuum distillation extraction，VDE）是常见的挥发性物质分离提取方法之一[19]。它将样品和蒸馏水置于与旋转蒸发仪连接的烧瓶中，用电热套加热至微沸之后撤掉电热套，然后将烧瓶保持在50 ℃水浴中进行减压蒸馏收集冷凝液，再利用重蒸乙醚进行萃取。此方法的整个过程在较低的温度下进行，从而避免了高温对茶叶挥发性物质萃取的影响，提取的挥发性物质能有效反映原料的特征，是一种较好的挥发性物质分析方法。

朱旗等[20]利用不同的提取方法对绿茶的挥发性物质进行提取，结果表明，从挥发性物质的提取率和回收率两方面来看，VDE法表现较好，且它提取的挥发性物质能较好地反映茶叶的真实特征。对不同方法提取挥发性物质之后的茶汤进行感官和理化检验，都表明VDE法对茶叶的作用和影响最小，能较好地反映茶叶的冲泡过程。谢吉林等[21]研究发现，VDE法只能提取水溶性挥发性物质。在进行挥发性物质的提取时，VDE法需要大量的样品和试剂，而且它的样品处理周期长，现在逐渐被其他方法所代替。

2.3 超临界CO2萃取法

超临界CO2萃取法（Supercritical fluid extraction，SFE）是利用CO2处于固、液、气三相平衡——超临界状态时，具有很强的提取自然产物的能力，此种能力取决于压缩CO2的压力和温度[22]。在CO2处于超临界状态下，将其与待分离的物质接触，有选择性地把极性、沸点和分子质量不同的成分依次萃取出来。在萃取过程中可以通过控制压力来获取待分离物中的不同组分，然后借助减压、升温的方法使超临界流体变成普通气体，被萃取物質则完全或基本析出，然后再进行其他的分析[23]。

Vitzthum等[24]利用超临界CO2法提取了茶叶中挥发性物质。傅丽亚等[25]通过萃取温度、压力及流量3个方面优化了超临界CO2法对茶树花的萃取。超临界CO2萃取法可以在接近室温的状态下（CO2的临界温度为31 ℃）对茶叶中的挥发性物质进行提取，能有效地防止热敏性物质的氧化和降解，它萃取出来的挥发性物质成分与样品中的几乎一致，但此方法对实验设备的性能要求较高。

2.4 固相微萃取法

固相微萃取法（Solid-phase micro-extraction，SPME）是一种新型的样品采集技术。它通过吸附和脱附技术富集样品中的挥发性物质，然后利用检测仪器分析里面的具体成分。目前该技术主要应用于环境、农残、食品等具有挥发性物质的检测分析当中[26，27]。

SPME法作为前沿检测技术，具有快捷、环保等优点，完全消除了有机溶剂带来的影响，使萃取、浓缩、进样于一体。现今利用HS-SPME/GC-MS检测茶叶内乃至于其他物质的挥发性组分非常流行[28]。Lv等[29]利用此法完成了普洱茶的挥发性物质组分分析。王力等[30]利用HS-SPME/GC-MS进行了白茶的挥发性物质成分分析研究。Ye等[31]利用此法进行了绿茶挥发性物质成分的分析研究。Lin等[32]利用HS-SPME/GC-MS进行了乌龙茶挥发性物质组分方面的研究。

3 工夫红茶中挥发性物质加工过程的变化

Sanderson等[33]指出工夫红茶主要挥发性物质是在茶叶的加工过程中形成的。其中，发生在揉捻阶段的生物化学变化是茶叶发酵的基础；而发酵过程中黄烷醇的氧化状态对其他化合物的氧化作用是挥发性物质形成的主要原因；干燥过程中的进一步氧化形成了红茶的特征挥发性物质。

3.1 萎凋过程

萎凋是工夫红茶中挥发性物质形成的基础工序。王贵芳等[34]研究表明，萎凋过程中由内源葡萄糖苷酶水解释放形成游离态挥发性物质，鲜叶经萎凋后增加的物质有正己醇、橙花醇等挥发性物质，而相对含量减少的有芳樟醇、香叶醇和苯甲醇等。夏涛等[35]对工夫红茶萎凋、发酵过程中β-葡萄糖苷酶活性的变化研究结果表明，低温萎凋与发酵有利于酶活性的提高和挥发性物质的诱导形成。黄建琴等[36]和Muthumani等[37]先后报道冷冻萎凋能增加茶叶细胞膜透性，促进多酚类物质的酶促氧化，从而缩短发酵时间，减少茶黄素的消耗，提高工夫红茶品质，但降低了β-葡萄糖苷酶的活性，对工夫红茶中挥发性物质具有负面影响。

3.2 揉捻过程

揉捻是工夫红茶酶促氧化的重要工序。该过程中，类胡萝卜素由结合态逐渐向游离态转变，从而有利于自身的氧化降解。小分子的醛、酮、酸等挥发性物质是由不饱和脂肪酸在脂肪氧化酶（LOX）的作用下降解形成的。

Wang等[38]对茶糖苷进行三氟乙酰化后利用GC-MS分析技术检测加工过程中糖苷总量的变化，发现糖苷的水解主要发生在揉捻阶段，同时也证实桑色素酊是主要的红茶挥发性物质前体；同时，也发现糖苷酶的活性在萎凋过程中得到很好的保留，而在揉捻过程中活性显著下降。刘莉华等[39]研究了祁门传统工夫红茶和红碎茶两种加工工艺中β-葡萄糖苷酶活性的变化，得出红碎茶加工过程中β-葡萄糖苷酶在萎凋结束时活性达到最高，以后持续下降，而工夫红茶至揉捻阶段酶活升至最高；红碎茶细胞破碎程度高，会导致更多的类胡萝卜素降解，但揉捻时间过短，不利于糖苷酶与挥发性物质前体物质的充分反应，释放萜烯醇类。

3.3 发酵过程

发酵是影响工夫红茶品质形成的关键工序[40，41]。影响发酵的重要因子有温度、湿度、时间、通气量、pH等。发酵适度的判断方法研究是热点领域，钱园凤[42]通过不同发酵温度的试验，测定工夫红茶发酵过程中发酵叶样的物理、电化学指标（pH、电导率、色泽），分析它们随发酵时间的变化规律，建立了发酵适度的判断模型。其实在工夫红茶发酵的过程中，茶叶中挥发性物质的种类和含量也随时间的变化发生了一系列复杂的变化。发酵过程中，脂类等物质及胡萝卜素的氧化降解是由多酚类化合物氧化还原引起的一系列生化反应造成的。

3.4 干燥過程

干燥是工夫红茶品质的固定工序。工夫红茶干燥分为毛火和足火两个阶段，其重要的目的就是立即终止茶叶中的酶促反应，固定已有品质成分。王力等[43]综述认为干燥过程进一步完善了红茶的品质特征，一些低沸点的挥发性物质进一步挥发散失，糖和氨基酸等在热的作用下发生非酶促褐变，类胡萝卜素在热的作用下也会发生裂解形成挥发性物质。不同的干燥方式对红茶挥发性物质品质有一定的影响，以炒干最好，烘干次之，微波干燥最差[44]。

4 工夫红茶中挥发性物质的形成机理

工夫红茶中挥发性物质的形成基本上有生物合成、酶促作用、氧化作用、高温裂解作用等4大类型。Ravichandran[45]研究表明，茶叶挥发性物质主要由脂质降解产生的青草味气体成分和萜烯类、类胡萝卜素和氨基酸反应生成的芳香味气体等组成。

4.1 萜烯类化合物生成机理

萜烯类化合物是茶叶挥发性物质的重要组成部分。单萜及倍半萜大都带有浓郁的甜香、花香和木香，是各类茶的主要挥发性物质成分。张正竹等[46]综述了萜类物质对茶叶挥发性物质的影响，指出现已探明的茶叶挥发性物质中，萜类物质已有百余种；此外，还讨论比较了作为茶叶挥发性物质前体的单萜烯醇糖苷的水解方式；同时，还指出了萜类物质的挥发性物质特征以及芳樟醇、香叶醇、橙花醇、香草醇4种主要单萜烯醇之间的化学互变方式。Cordonnier等[47]首次提出葡萄中可能存在键合态的不挥发的萜烯类化合物，这些键合态单萜烯类化合物可能是以糖甙形式存在的。Williams等[48]证实了葡萄中存在香叶醇、芳樟醇、橙花醇、α-萜品醇、苯甲醇、苯乙醇等物质的糖甙。与此同时，Takeo[49]研究了茶叶挥发性物质的糖甙类前体。目前研究发现，这些萜烯类挥发性物质（如芳樟醇和橙花醇）是由叶子里葡萄糖苷经糖苷酶水解而释放出来的。已发现的单萜烯醇糖甙都是二糖甙和单糖甙，其中主要是β-樱草糖甙。表2是萜烯类化合物的分类及对应基本香型。

4.2 氨基酸转换作用

茶叶中的游离氨基酸在一定条件下发生降解生成挥发性醇，醇氧化成醛，醛进一步氧化为羧酸。在热的作用下，氨基酸与糖发生Maillard反应生成焦糖挥发性物质，如L-茶氨酸与D-葡萄糖加热生成3种吡啶、4种呋喃类挥发性物质，这些物质构成了茶叶的香气成分[50]。

4.3 脂类的氧化降解机理

工夫红茶发酵过程中，茶叶中的不饱和脂肪酸在脂肪氧化酶作用下降解为小分子的醛、酮、酸等，构成了挥发性物质的前体[51]。茶叶叶绿体C6醛酶系催化亚油酸、亚麻酸C12和C13双键加氧断裂产生己烯醛和正己醛，C6醛可再通过氧化、还原、异构化等作用形成一系列的C6醛、酮、酸等挥发性物质成分。夏涛等[52]研究认为，发酵前的12 h，萜烯类和芳香醇类配糖体大量水解，在继续发酵过程中多酚类、类胡萝卜素以及脂肪酸的氧化降解都是挥发性物质形成的主要过程。还有研究认为，发酵期间，氨基酸、脂肪酸、β-胡萝卜素与邻醌的偶联氧化作用是红茶加工中挥发性物质形成的主要途径。

5 展望

各关联工序中多种理化反应综合作用是工夫红茶中挥发性物质形成的原因，对挥发性物质的研究也由地域差异、茶树品种以及加工工艺向形成机理等转变，但受茶叶组织结构和挥发性物质形成及转化多样性影响，工夫红茶中挥发性物质的研究进程仍相对缓慢。工艺的改善能最大限度地激发和保留游离态挥发性物质，而采前处理能诱导与之相关的前体物质的积累。由于工夫红茶中挥发性物质的提取和主要呈香物质的检测是评价工夫红茶品质优劣的关键。近年来，随着全二维气相色谱-飞行时间质谱技术（GC×GC-TOFMS）、气相色谱-嗅觉测量技术（GC-O）、电子鼻技术（E-Nose）等挥发性物质检测技术的完善和发展，工夫红茶中挥发性物质得到较为客观的评价，有望满足后期工夫红茶中挥发性物质快速、定性或定量检测的需求。

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