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基于GC-MS对中茗66和龙井43的香气成分比较分析

2019-10-31王丽鸳余继忠郑旭霞

食品与生物技术学报 2019年8期
关键词:芳樟醇龙井茶醇类

韦 康,王丽鸳,余继忠,郑旭霞,阮 丽,成 浩*

(1.中国农业科学院 茶叶研究所,国家茶树改良中心/农业部茶树生物学与资源利用重点实验室,浙江 杭州310008;2.杭州市农业科学院 茶叶研究所,浙江 杭州 310024)

龙井茶是我国传统名茶,被列为中国十大绿茶之首,具有色泽翠绿,香气浓郁,甘醇爽口,形如雀舌的特点。特别是西湖龙井茶的香气香高持久,深受众多消费者青睐。目前,制作西湖龙井的当家品种主要为龙井43。该品种为中国农业科学院茶叶研究所于20世纪60年代从西湖龙井群体中单株选育而成,1987年通过全国农作物品种审定委员会认定,编号GS13037—1987[1]。该品种的推广种植已有40余年的历史。因此,培养可替代龙井43的高香优质新品种是茶树育种工作者亟待解决的问题。

中茗66是近年来中国农业科学院茶叶研究所培育的新品系。它具有物候期早(一芽二叶期平均较龙井43提早3~4 d),香气高等特点,但是对于该品系香气成分的组成及其与对照品种龙井43的差异仍缺乏研究。另一方面,尽管近年来对于龙井茶特征香气成分已有一定研究[2-8],特别是明确了龙井茶香气主要包含烯醇、醛、醇、酯及芳香烃等化合物[6,8],但对于龙井茶品种选育中特定香型该更注重哪类化合物仍缺乏明确报道。

本研究拟基于龙井43和中茗66的感官评审,先初步确定两者的香型特点。然后通过顶空固相微萃取(HS-SPME)法结合气相色谱与质谱联用技术(GC-MS)明确两者的香气物质组成差异。通过两者的比较分析为高香型茶树品种选育工作提供借鉴与参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料及仪器设备

以种植于中国农业科学院茶叶研究所试验园中的中茗66和龙井43为研究对象,取2016年春季采摘的第一批茶叶(一芽二叶)制作烘青样。茶样制成后在石灰缸中保存1个月,然后用于感官评审及香气成分测定。

香气成分测定采用气相色谱-质谱联用分析(GC-MS),使用的仪器包括 SPME装置(USA,SUPLECO),50/30 μm聚二甲基硅烷-二乙烯基苯涂层纤维(DVB/CAR/PDMS)萃取头,气相色谱-质谱 联 用 仪 Agilent 7890A-5975C (USA,Agilent),PL202-L-电子天平 (梅特勒-托利多仪器上海有限公司),150 mL自制萃取瓶,HHS型恒温水浴锅(上海精宏实验设备有限公司)。

1.2 感官评审

参照GB/T 23776—2009茶叶感官审评方法中名优绿茶的审评法[9],由中国农业科学院检测中心评茶师对样品进行感官评审,评审内容包含外形、汤色、香气、滋味、叶底等。

1.3 前提取方法——顶空固相微萃取法 (HSSPME)

准确称取样品1.00 g至自制的250 mL顶空萃取瓶中,加入10.0 mL沸水冲泡,放入60℃水浴锅平衡5.0 min,然后插入装有DVB/CAR/PDMS萃取头的手动SPME手柄在60℃水浴条件下顶空萃取,萃取时间为60 min,取出后立即插入GC-MS进样口中解吸附3.0 min,同时启动仪器收集数据。每个样品重复3次,结果取平均值±标准误差表示。

1.4 GC-MS分析

采用安捷伦DB-5MS毛细管柱(30 m×250 μm×0.25 μm)。进样口及传输线温度分别为280和270℃;载气为高纯氦气,样品进样量为1.0 μL。

升温程序:先由60℃保持3.0 min,以4.0℃/min速度升至280℃,保持2.5 min;总分析时间为60.5 min。

质谱条件为EI电离能量:-70 eV;质量扫描范围:33~600 amu;离子源温度:220 ℃。

1.5 物质鉴定

参照嵇伟彬等[10]的方法,基于NIST98.L谱库对得到的质谱图进行串联检索和人工解析。

1.6 数据分析

试验结果以平均值±标准误差(SD)表示,统计分析采用SPSS16.0软件。

2 结果与分析

2.1 中茗66与龙井43的感官品质差异分析

对中茗66与龙井43的感官评审如表1所示。结果显示中茗66的外形、香气、滋味和叶底得分均高于龙井43,而汤色与龙井43相当。其中,就香气而言,龙井43微有花香味,而中茗66具有明显嫩香,说明两者的香型具有差异。为明确该差异是否是香气组成成分引起的,本研究进一步通过HSSPME法结合GC-MS对两者的香气物质组成进行了分析。

2.2 中茗66与龙井43的香气成分及质量分数分析

龙井43与中茗66香气成分的总离子流图如图1所示。由图中峰型差异可见,两者的香气成分组成有所不同。对龙井43与中茗66香气组分的定性和定量分析,共鉴定出65种主要的香气组分(表2)。按照不同香气成分的分类来看,醇类、碳氢化合物、酯类是龙井茶的主要香气成分。其次为醛类、酮类、酚类、含氮化合物等(见图2)。从总体看,龙井43的主要香气成分依次为香叶醇 (22.03%)、β-芳樟醇(17.89%)、反-芳樟醇氧化物(5.84%)、顺-芳樟醇氧化物(4.52%)、水杨酸甲酯(3.15%)等。而中茗66的主要香气成分则为β-芳樟醇(16.18%)、香叶醇 (11.98%)、己酸叶醇酯 (7.53%)、丁酸叶醇酯(6.08%)、壬醛(4.82%)等(表 2)。 虽然龙井 43与中茗66的主要香气成分均为醇类,但龙井43的醇类物质明显更多,例如龙井43香叶醇质量分数是中茗66的1.84倍,反-芳樟醇氧化物、顺-芳樟醇氧化物质量分数也远高于中茗66。而中茗66的酯类物质质量分数则明显多于龙井43,例如中茗66的己酸叶醇酯质量分数是龙井43的3.73倍,丁酸叶醇酯质量分数是龙井43的10.67倍。

表1 中茗66与龙井43的感官品质差异分析Table 1 Sensory quality analysis of Zhongming66 and Longjing43

该结果在龙井43与中茗香气成分大类的比较中也十分明显(见图2)。例如醇类物质是龙井茶香气的主体成分。尽管龙井43与中茗66的醇类质量分数差异不显著,但龙井43醇类质量分数明显高于中茗66。而中茗66的酯类质量分数则显著高于龙井43。因为醇类物质主要呈现花香,包括香叶醇、β-芳樟醇均呈现玫瑰花香,这可能是龙井43制作的龙井茶微有花香的原因。而酯类化合物多呈轻微果香,中茗66中较高的己酸叶醇酯、丁酸叶醇酯质量分数是否与其嫩香有关仍值得进一步研究。

图1 龙井43与中茗66香气成分的气相色谱图Fig.1 Gas chromatograms of Longjing43 and Zhongming66

2.3 龙井43特异香气成分分析

将香气成分在龙井43中质量分数大于中茗66两倍以上的定义为龙井43特异香气成分,共找到10种香气物质(图3)。其中9种香气物质在龙井43与中茗66之间表现出极显著差异。这些特异香气成分主要为各种芳樟醇氧化物,橙花叔醇等,因本身呈玫瑰花香可能与龙井43的花香有关。而联苯、2-甲基萘等则主要带刺激性气味。这些物质质量分数较低(<0.5%),因此可能对香气的影响较小。

表2 龙井43与中茗66香气成分分析Table 2 Aroma component analysis of Longjing43 and Zhongming66

续表2

图2 龙井43与中茗66香气物质质量分数Fig.2 Aroma compound contents in Longjing43 and Zhongming66

图3 龙井43特异香气物质质量分数Fig.3 Specific aroma components in Longjing43

2.4 中茗66特异香气成分分析

将香气成分在中茗66中质量分数大于龙井43两倍以上的定义为中茗66特异香气成分,共找到15种香气物质(图4)。其中酯类物质有6种,碳氢化合物4种,醇类物质2种。质量分数高于5%的特异成分主要为两类酯类化合物(己酸叶醇酯和丁酸叶醇酯)。己酸叶醇酯具有新鲜水果香,丁酸叶醇酯具有玫瑰花香,这两类化合物是否是中茗66嫩香的成因仍值得进一步研究。另一方面,研究也发现中茗66具有11种独有的香气成分。其中正辛醇、香茅醇、甲基丁酸、吲哚等质量分数较高。正辛醇带有柑橘气味,香茅醇有花香气味,而吲哚具有增强龙井茶前提香味的效果。这些化合物也可能对中茗66嫩香的形成具有贡献。

图4 中茗66特异香气物质质量分数Fig.4 Specific aroma components in Zhongming66

3 讨论

香气成因一直是茶叶品质研究较为关注的问题[2-8,11]。代毅[12]从5个等级西湖龙井中提取分离鉴定出43种香气组分,并对不同等级西湖龙井的特征性香气成分进行了分析。结果发现醇类和酯类香气物质对形成西湖龙井特征性香气有突出的贡献。朱荫等[8]对西湖龙井茶的特征性香气成分进行了分析,在其发现的50种质量分数较高的香气成分中,醇类、酯类、烯醇类等因具有较好的香气品质,可能对西湖龙井茶的香气品质形成起着直接促进作用。但对于醇类与酯类成分产生较大差异时对龙井茶香气品质有何影响仍未见明确报道。本研究从茶树品种的角度对龙井43和中茗66的香气成分进行了比较分析。结果发现,龙井43的香叶醇、β-芳樟醇、各种芳樟醇氧化物质量分数较高(表2,图3)。香叶醇、芳樟醇均呈现玫瑰花香,因此,过去一直被认为是评价茶叶香气优劣的重要指标[3-4,13-14]。而龙井43制作的龙井茶微有花香(表1),这可能与这些醇类物质质量分数较高有关。而中茗66的酯类质量分数则显著高于龙井43(图2),特别是其中的己酸叶醇酯和丁酸叶醇酯。己酸叶醇酯具有新鲜水果香[15],丁酸叶醇酯具有玫瑰花香[16],这两类化合物是否是中茗66嫩香的成因仍值得进一步研究。

另一方面,一些中茗66特异性香气成分可能也与其嫩香形成有关。例如边金霖[17]发现高香型茶叶中正辛醇质量分数较高。香茅醇是玫瑰最主要的香气成分,具有浓郁的花香味[18]。而吲哚具有增强龙井茶前提香味的效果[4]。这些物质尽管质量分数不高,但由于香气阈值的不同可能也会对龙井茶的香气有一定贡献。

4 结 语

综上所述,本试验的结果进一步验证了醇类、酯类化合物对龙井茶香气的重要性。特别是两者特异成分的比例可能直接影响香型特征。对于中茗66中己酸叶醇酯、丁酸叶醇酯、正辛醇、香茅醇及吲哚等物质的比例、阈值等是否是其嫩香形成的关键仍有待进一步研究。

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