不同等级福鼎白茶香气成分研究

陈志达，温欣黎，陈兴华，陈贤玉，李博*，屠幼英*

（1.浙江大学农业与生物技术学院茶学系，杭州310058；2.福鼎市茶业发展领导小组，福建 福鼎355200；3.福鼎市茶业局，福建 福鼎355200）

白茶是我国特有的茶类，主产于福建省的福鼎、政和、建阳、松溪等地，根据国家标准[1]，一般可分为白毫银针、白牡丹、贡眉和寿眉4个品类。白毫银针以大白茶或水仙的单芽为原料制成，芽头覆盖着白毫，形状似针；白牡丹以一芽一、二叶的大白茶或水仙为原料制成，叶底两叶抱芽，形似牡丹；贡眉以群体种茶树品种的嫩梢为原料制成；寿眉以大白茶、水仙或群体种的嫩梢或叶片为原料制成。

白茶加工工艺简单，其主要特点是萎凋时间长。在萎凋过程中，白茶鲜叶多酚氧化酶的活性呈现“升-降-升-降”的变化，而过氧化物酶与谷氨酸脱羧酶的活性表现为先升后降[2]。在白茶加工过程中会发生糖苷类化合物的降解、类胡萝卜素的氧化降解、脂肪酸的过氧化及降解等反应，使得香气物质转化生成，尤其是大分子香气物质，如苯甲酸己酯、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、顺-茉莉酯等[3]，促使白茶形成其特有的香气特征。

王力等研究表明，白茶香气的主要成分为芳樟醇及其氧化物、香叶醇、水杨酸甲酯、苯乙醇、苯甲醇等[4]。王丽丽等比较了用福云6号所制白茶、绿茶的香气差异，发现白茶中苯甲醛、芳樟醇、水杨酸甲酯、二氢猕猴桃内酯等香气物质含量高于鲜叶和绿茶[5]。但是，与对红茶、乌龙茶等茶类的香气研究相比，对白茶香气的研究较少。本文广泛搜集了来自福建省福鼎市不同等级的茶样，采用顶空固相微萃取 法（headspace solid-phase microextraction, HSSPME）提取其香气，然后采用气相色谱-质谱联用技术（gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS）进行检测，分析比较不同等级白茶的香气特征与差异，旨在为不同等级白茶香气判别提供科学的方法。

1 材料与方法

1.1 实验材料

不同等级白茶样品由福建省福鼎市茶业发展领导小组组织不同公司无偿提供，均为2018年春季采摘、经白茶传统工艺加工制成的。为消除茶树品种对实验的影响，实验除去了以群体种加工而成的贡眉样品，只选取14个以大白茶品种加工而成的白毫银针、白牡丹、寿眉作为比较对象，具体信息如表1所示。

1.2 实验设备

主要包括：气相色谱-质谱联用仪（GC/MSQP2010SE，日本Shimadzu 公司）、气相色谱柱（SHRxi-5Sil MS，日本Shimadzu公司）、SPME手动进样手柄与纤维萃取头（50/30 μm DVB/CAR/PDMS，美国Supelco公司）、DK-S28电热恒温水浴锅（上海三发科学仪器有限公司）、电子天平（AL104，瑞士Mettler Toledo 公司）、20 mL 精密螺纹玻璃瓶（德国CNW科技公司）。

1.3 实验方法

香气成分捕集：首次进行香气萃取时，将纤维萃取头插入GC-MS 仪器进样口，于250 ℃条件下老化30 min，待用。准确称取经研钵磨碎的每种茶样1.0 g 于20 mL 螺纹玻璃瓶中，加盖密封后，置于70 ℃水浴锅中平衡10 min，然后插入已老化（或已解吸附）的纤维萃取头，于茶样上方顶空吸附60 min后，立即向GC-MS仪器中进样，解吸附5 min后，萃取下一个样品。

香气成分检测：使用SH-Rxi-5Sil MS毛细管柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）进行检测，进样口温度为230 ℃，载气为99.99%高纯氦气，不分流进样，柱流速为1.0 mL/min。升温程序：初始温度40 ℃，保持5 min；以3 ℃/min 升温至85 ℃，保持2 min；再以2 ℃/min 升温至155 ℃，保持2 min；最后以7 ℃/min升温至225 ℃，保持5 min。MS条件：离子源为电子电离源（electron impact ion source,EI）；离子源温度180 ℃；转接口温度250 ℃；扫描范围35～500 amu。

香气成分分析：将采集到的总离子色谱图进行积分，在NIST17质谱库中检索得到的各组分，筛选出匹配度≥85 的化合物，并参考相关的文献[5-7]，对各个化合物进行定性；同时，利用面积归一法计算各个香气成分的相对含量，并利用SIMCA-P 14.1软件进行偏最小二乘判别分析（partial least squaresdiscriminant analysis,PLS-DA）。

2 结果与分析

2.1 不同等级白茶香气成分比较

用GC-MS检测得到的不同等级白茶香气总离子流如图1 所示。以1 号茶样为例，可见不同等级白茶香气成分的出峰时间基本相同，而在峰面积上存在差异，说明不同等级白茶在香气成分构成上基本一致，而在含量占比上有所不同。对检测结果进行分析，共筛选出50种香气成分，如表2所示。

图1 不同等级白茶香气成分的总离子流Fig.1 Total ion chromatogram of aroma components in different grades of white tea

表2 不同等级白茶样品香气成分的相对含量Table 2 Relative contents of aroma components in different grades of white tea samples %

续表2 Continuation of Table 2%

续表2 Continuation of Table 2%

对所检出的香气成分进行分类整理，结果如表3 所示：醇类、酮类、醛类物质是白茶最主要的香气组分，其中醇类物质含量最高。醇类物质共检出13种，主要包括芳樟醇及其氧化物、青叶醇、苯甲醇等具有花果香的成分。白毫银针和白牡丹中醇类物质含量相近，达到40%以上，明显地高于寿眉。醛类物质同样多具花果香，共检出12 种，主要包括苯甲醛、苯乙醛等芳香族醛类及正辛醛、己醛等。酮类物质共检出9种，主要包括甲基庚烯酮、α-紫罗兰酮、β-紫罗兰酮、橙花基丙酮等。寿眉中醛类及酮类物质含量都明显地高于白毫银针与白牡丹。除此之外，白毫银针中酯类和内酯类化合物含量明显低于白牡丹与寿眉。

表3 不同等级白茶中各香气组分的相对含量Table 3 Relative contents of aroma compounds in different grades of white tea %

通过观察不同等级白茶香气成分的热度图（图2），能更直观地比较香气成分含量的变化。如图2中色阶条所示，颜色从绿到红的变化代表了相对含量从0%～15%的变化。由此可观察到，随着白茶等级下降而减少的香气成分主要有苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇、苯乙醇、顺-茉莉酮、柏木醇等；随着白茶等级下降而增加的香气成分较多，主要有2，4-庚二烯醛、呋喃型反式氧化芳樟醇、水杨酸甲酯、橙花基丙酮、α-紫罗兰酮、反式-β-紫罗兰酮、二氢猕猴桃内酯等。还有一部分化合物并不随着白茶等级下降而递增或递减，这类化合物在白牡丹中表现为最多，如β-榄香烯、β-雪松烯等，并且芳樟醇及其氧化物的总含量也在白牡丹中表现为最高。

综上所述，这些香气成分相对含量的不同使得不同等级白茶的香型产生差异。总体上，白毫银针与白牡丹的香气成分在种类和含量上较为接近，均具有相对含量较高的醇类物质，这些醇类物质多具花果香，例如芳樟醇及其氧化物具有铃兰和百合花香[8]，苯甲醛具有杏仁和苹果香，苯乙醇和香叶醇具有玫瑰花香[9-11]。而寿眉中醇类物质含量较低，但醛类、酮类、酯类、内酯类物质的含量高，主要为具有花香的紫罗兰酮和异甲基紫罗兰酮、具有麝香的二氢猕猴桃内酯和具有药草香的水杨酸甲酯[12]，使得寿眉虽然也具有一定的花香，却在香型表现上和白毫银针、白牡丹有所差异。

2.2 不同等级白茶特征性香气成分分析

在所检出的50种香气成分中，共有率大于90%的香气成分共计20个，含量较高的主要成分为青叶醇、苯甲醛、苯甲醇、芳樟醇及其氧化物、苯乙醇、水杨酸甲酯、香叶醇、异甲基紫罗兰酮、雪松醇等，与文献报道[13]相符，尤其是芳樟醇，在所有白茶中的平均含量达14.85%，最高的可达27.14%，明显高于其他香气成分。同时，芳樟醇氧化物的平均含量也达到了9.10%。这可能与白茶长时间萎凋的工艺相关[2]。在对红茶香气研究中发现，芳樟醇及其氧化物的含量直接影响红茶的香气品质[14]，由此推测芳樟醇及其氧化物是影响白茶香气品质的主要成分之一，即为白茶的特征性香气成分。

图2 香气成分含量在不同等级白茶间的热度图Fig.2 Heat map of the contents of aroma components in different grades of white tea

对各香气成分进行PLS-DA 分析，结果如图3所示。在得分图A中，不同等级白茶的香气成分差异明显：白牡丹主要位于第一、二象限；白毫银针主要位于第四象限，其中3-1、2-1为一级白毫银针，其香气成分构成接近于白牡丹；寿眉主要位于第三象限。结合载荷图B，将A、B图的原点视作重叠，与样品位于同一方向的香气成分表示在该样品中含量越高，位于相反方向越远的表示含量越低。由此可知不同等级白茶中主要的特征性香气成分：白毫银针为苯乙醇、顺-茉莉酮、1-辛烯-3-醇、青叶醇、苯甲醛等；白牡丹为β-雪松烯、罗汉柏烯、L-薄荷醇、β-榄香烯等；寿眉为2，4-庚二烯醛、己醛、α-雪松烯、橙花基丙酮、紫罗兰酮、反式-β-紫罗兰酮等。此外，2，4-庚二烯醛仅在寿眉中被检出，二氢猕猴桃内酯在白毫银针中的含量极低，而在白牡丹和寿眉中相对含量较高，可作为区分不同等级白茶的特征性香气成分。

图3 不同等级白茶主要香气成分的PLS-DA分析Fig.3 PLS-DA analysis of main aroma components in different grades of white tea

3 讨论

本研究结果显示，白茶最主要的香气成分为醇类、酮类和醛类物质，主要有青叶醇、芳樟醇及其氧化物等。在不同等级白茶中，白毫银针、白牡丹具有相对含量较高的花果香醇类物质，而寿眉中醛类、酮类、酯类、内酯类香气成分的含量较高，这与刘琳燕等的研究结果一致：认为白毫银针与白牡丹的香气成分较接近，而与寿眉相差较大[15]。进一步通过PLS-DA 分析观察到不同等级白茶的香气成分有明显差异，并筛选出不同等级白茶的主要特征性香气成分。

不同等级白茶香气成分的差异，与不同嫩度茶树原料中香气形成相关基因的表达差异有关。以水杨酸甲酯为例，DENG 等比较了茶树芽、第一叶、第二叶、老叶、梗等不同茶树组织中促水杨酸甲酯形成的基因CsSAMT在表达上的差异，结果表明，CsSAMT在第二叶中表达量最大，其次是芽和第一叶，而在老叶中表达量最低[16]。本实验也显示，随着白茶等级递减，原料第二叶增多，水杨酸甲酯含量也递增。除了原料嫩度的差异，白茶的香气形成也受到加工工艺的影响。CHEN 等对白茶萎凋、干燥过程中香气及其不同类型前体物质的动态变化进行了研究，发现萎凋期间白茶中大多数游离氨基酸含量显著增加，相应的氨基酸衍生挥发物含量也增加，其中，氨基酸和糖基结合的挥发物有助于白茶香气的形成；同时，干燥过程对白茶香气的形成也起到了重要作用，使得香气挥发物的含量发生显著变化[17]。在本实验中，白茶采用的加工工艺基本一致，以排除该因素的影响。

总之，对白茶香气成分的深入研究，为白茶香气品质调控奠定了基础。在检测出的白茶香气成分中，许多都具有良好的生物活性，例如榄香烯具有较好的抗癌功效，且已开发成药[18]。目前，白茶在化妆品中的应用也非常多，如香奈儿、伊丽莎白雅顿等国际品牌开发了白茶系列的护肤品、香水。今后可进一步对白茶香气成分的提取、利用及其精油的生物活性进行深入研究。