茶叶香气成分测定方法研究进展_李艳清
茶叶香气成分测定方法研究进展
李艳清 付大友 王蓉
（ 四川理工学院材料与化学工程系 四川自贡 643000 ）
1 前言
茶之所以受人欢迎，是由于它具有独特的风味，其中之一便是优雅的香气。茶的香气是茶青原料在制茶过程中进行复杂的生化反应而产生的。不同的制茶品种、不同的加工工艺，其成品茶中香气组分、香气物质百分含量都有较大差异，各类茶的香气特征也各有特色。任何一种茶叶的茶香都是其所含的不同芳香物质以不同浓度组合的综合表现[1]。
茶叶香气是决定茶叶品质的重要因素之一，因此，历来受到茶叶研究者的注重。茶叶香气的研究自1893年M·K·Bamber、1896年P·Van·Rombargn 用蒸馏法提取茶叶中的香精油始，至1920年荷兰学者从茶叶中发现青叶醛(反-2-己烯醛)，1933年日本京都大学和台湾台北大学开始对煎茶和红茶香气进行研究，已做了大量工作，因为技术落后，每次研究必须消耗1 t茶叶来抽提香气，且对香气组成的研究还很肤浅。直到1960年，气相色谱仪发明后，对茶叶的香气研究，才起到真正的推动作用。于是在日本、美国掀起了研究高潮，特别是日本的山西贞博士和田中协和博士，他们不但研究鲜叶中的青叶醛和青叶醛的形成机制，还研究了其他香气物质及其形成机制和综合利用等[2]。迄今为止，已从茶叶中分离出650多种香气物质，包括醇、醛、酮、酯、酸、氮、氧杂环化合物等在内的十余类化合物[3]。
2 茶叶香气提取技术
分析茶叶香气的第一步是茶叶香气的提取。香气提取分离是茶叶香气分析检测的基础，直接影响茶叶香气的定性和定量分析结果。茶叶中香气组分比较复杂,必须选用适当的分离手段,从茶叶组织细胞中尽可能地分离出香气成分,才能较全面地反映茶叶本身所具有的香气特征。
常用的香气提取方法有：萃取法（固-液萃取如索氏抽提法，液-液萃取如用Dean star装置萃取）、超临界流体萃取法（Supercritical Fluid Extraction Method，简称SFE法）、同时蒸馏萃取法（Simultaneous Distillated Extraction Method，简称SDE法）、减压蒸馏萃取法（Vacuum Distillation Extraction Method，简称VDE法）和顶空吸附法（Headspace Absorb Method，简称HAS法）等[4]。
2.1 同时蒸馏萃取法
同时蒸馏萃取法（SDE）是由Likens和Nickerson在1966年发展起来的，该方法的突出特点是将样品的水蒸气蒸馏和对馏分的溶剂萃取两个步骤合二为一，此外，它可以把10-9级浓度的挥发性有机物从脂质或水介质中浓缩数千倍，对微量成分提取效率高，而且在10-6级浓度范围内对大多数有机化合物仍有定量的提取率。因此，该方法是目前较为成熟、有效的一种香气全组分分析方法，对于提取茶叶游离态香气成分，比较不同茶样间香气成分上的差别，也是一种较为有效的方法[4]。
SDE法的工作原理是样品蒸汽和萃取溶剂的蒸汽在密闭的装置中充分混合，反复萃取。此法最明显的缺点是长时间高温蒸煮所产生的人工效应物较多，所获得的香精油有明显的香气失真现象[5]。目前，在茶叶香气成分的研究中，已有许多采用SDE法提取香气成分的报道[6-8]。
2.2 减压蒸馏萃取法
减压蒸馏法(VDE)是在低压条件下蒸馏茶样，再从馏出液中萃取香气物质的方法。可减少对热敏性物质的影响。VDE法能较好的反应茶样的香气特征，但需样量大，处理周期长，对酯类香气的捕集率十分低。
2.3 顶空吸附法
顶空吸附法(HAS)是使用吸附剂对液体或固
体上方的挥发性成分直接取样并联用气相色谱法。目前常用的吸附剂是XAD-2。HAS法的优点是：香气特征的再现性较好，能迅速处理大量样品。缺点是对热敏性物质依然有影响。
XAD-2是非离子型的大孔树脂,这种树脂吸附分子型有机化合物效果很好,在水中有机污染物的富集分离等环境分析方面应用广泛,以XAD-2为基质制备模拟样品具有实际应用价值。张正竹，宛晓春等[9]利用Amberlite XAD-2为填料的柱层析方法，初步分离了茶鲜叶中的糖苷类香气前体。
2.4 超临界流体萃取法
超临界流体萃取法（SFE）多用超临界CO2萃取法，其香精油有一定量的损失。超临界状态的CO2气流，流过茶样时带走大量的香气物质，减压后被溶解的香气物质从气相中分离出来。此方法可在较温和条件下低温萃取，避免热敏性物质的降解，能较好的保持茶样香气特征。
采用不同的香气提取方法，使得分析结果存在着差异。朱旗，施兆鹏等[9]以绿茶为原料,分别对同时蒸馏萃取法(SDE法)、顶空吸附法(HAS法)和减压蒸馏萃取法(VDE法)三种方法提取的香精油进行了GC/MS分析,测定了三种方法对香气的回
收率，并进行了感官审评。结果表明，三种方法提取的香精油检测结果差异较大,其中SDE法的香气总量、数量及回收率均较高，但对分析茶样的影响较大，特别是对热敏性的香气成分；HAS法虽有所改进，其影响依然明显；VDE法对茶样的影响较小，能较好地反映茶叶的香气特征。
朱旗，施兆鹏等[10]采用顶空吸附法(HAS法)和茶汤过柱吸附法(TLA法)分析了绿茶提取液的
香气。结果表明HAS法提取的香气在感官上与茶叶香气较一致。通过GC检测，两种方法提取香精油的组分差异较大，在检测时间内相同的香气组分只有54.17 %，TLA法未检测到芳樟醇的氧化物和异构产物,但检测到一些别的物质。
李拥军，施兆鹏等[11]为探求茶叶香气提取的最佳方法，分别用柱吸附法和SDE法提取茶叶香气，并采用GC和GC/MS对两种方法制备的香精油进行了定性和定量分析，SDE法与柱吸附法得到的香精油总量分别为87，93，26，62，醇类、醛类、酮类、酯类、含氮化合物等的含量，SDE法是柱吸附法的3.7，4.0，3.0，4.5和5.2倍。SDE法可得到大量的吡咯、吡嗪类化合物。SDE法在香气提取过程中产生一些化合物的合成与降解反应，而柱吸附法的次生反应较少。
3 茶叶香气成分的分析方法
对于茶叶香气成分的研究，开始的很早。尤其是气相色谱仪（GC），红外光谱仪（IR），质谱仪（MS）以及GC/MS等精密分析仪器的相继应用，使得茶叶香气成分的研究工作一日千里，用少量的样品即可分析其香气成分。目前对茶叶香气成分的分离分析大都采用了气相色谱分析方法，另外也有一些高效液相色谱法与液质联用分析茶叶香气成分的相关报道。Jose A. B. Baptista等[12]采用高效液相色谱法和固相微萃取/气相色谱法测定不同绿茶中的儿茶素和香气成分，并对这两种方法的分析结果进行了比较。张正竹，宛晓春等[13]用液质联用分析了茶鲜叶中糖苷类香气前体，分析结果表明，这类糖苷主要以双糖苷（C5-C6）形式存在，这与在其它茶树品种上（薮北种、毛蟹、水仙槠叶种）的研究结果高度一致。
GC/MS联用可直接定性鉴定香气物质，通过GC检测需要比较样品与标样的相对出峰时间对香气物质定性。鉴于茶叶香气中含有大量的醇、醛、酮、酸、酯等多种含氧量高的极性化合物，分离柱大都采用极性柱，固定液多为聚乙二醇（PEG）。
GC/MS技术在茶叶香气成分的测定中已有许多成功的应用实例。霍权恭，杨京等[14]用GC/MS 法对信阳毛尖茶叶的挥发性成分进行了分析，将茶叶稍加磨碎后，用连续蒸馏萃取装置（SDE）进行萃取，乙醚萃取液用无水Na2SO4脱水干燥，经低温浓缩后，用气-质联用仪及SE-54和强极性BPX70毛细色谱管柱进行分离分析比较，中等极性SE-54毛细色谱管柱分离效果较好。春茶挥发性成分中共分离并鉴定出47个峰；夏茶挥发性成分中共分离并
鉴定出64个峰。对比夏茶与春茶在香气成分上的差异，综合评价春茶的香气品质优于夏茶。
周春明，杨坚等[15]用GC/MS法分析了高香绿茶的香气成分，采用SDE法完成萃取过程。连续进行l h，使茶样中的挥发性有机物被CH2Cl2充分萃取浓缩。收集萃取液，加5 g无水Na2SO4，冰箱中脱水干燥24 h。过滤，滤液用旋转蒸发器在50 ℃浓缩至0.25～0.5 mL，再经吹N2浓缩至0.1～0.2 mL，得淡黄色油状液体，即茶叶香精油，待GC/MS分析。经GC和GC/MS分析鉴定，构成高香绿茶的主要香气成分为：芳樟醇及其氧化物、水杨酸甲酯、香叶醇、己酸-顺-3-乙己烯酯、丁香烯、α-法呢烯、橙花叔醇、茉莉酮酸甲酯、6，10，14-三甲基十五烷酮及邻苯二甲酸二丁酯等。
杨晓红，刘海波等[16]用气相色谱/质谱联用法分析了湖北长阳绿茶挥发油的化学成分。取茶叶100 g，置于1000 mL广口烧瓶中，水蒸气蒸馏6 h。馏出液用适量乙醚萃取3次，合并乙醚萃取液，以高温活化过的无水硫酸钠干燥脱水，回收乙醚，得约3 mL浅黄色油状浓缩液，即挥发油。密封置于冰箱中待GC/MS测定，共分离出93个组分，鉴定了84个化合物，挥发油中含芳樟醇、香叶醇、香茅醇等多种香气成分。
4 存在问题及展望
目前，国内外学者对茶叶的香气成分已经有所研究，尤其是近年来，随着各种微量分析技术和GC、GC/MS等高精密仪器的应用和逐渐普及，香气物质提取、组分鉴定的研究有了长足的发展。但由于香气物质在茶叶中含量低、成分杂、易挥发、不稳定，提取过程中易发生氧化、聚合、基团转移等反应[17]，目前提取香气物质的方法还存在一些问题，如提取物不能很好的反映茶样的香气特征，不同的提取方法得到的香气组分数、香气总量以及各组分的相对含量存在较大差异等。
从色谱法创立以来，无论是色谱技术本身的技术水平，还是它的实际应用方面都得到了迅速的发展。随着社会不断进步，人们对环境的要求越来越高，环保标准日益严格，这就要求色谱与其他分析方法一样向更高灵敏度、更高选择性、更方便快捷的方向发展，不断推出新的方法来解决遇到的新的分析问题。网络经济的飞速发展也为色谱技术的发展提供了更加广阔的发展空间。可以预见，色谱技术将向与其他技术联用、高精度、高灵敏度、微型化的方向发展。色谱技术的飞速发展将会为探索茶叶香气的奥秘和促进茶叶的发展作出贡献，将会使茶叶香气成分的测定变得更加简洁准确。
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