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2019 , Vol. 40 >Issue 5: 965 - 972

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2019.05.019

农产品加工、保鲜、贮藏与分析检测

铁观音茶梗中挥发性物质分析

  • 王蔚 ,
  • 黄旭建 ,
  • 林允志 ,
  • 汤榕津 ,
  • 郭雅玲 , *
展开
  • 福建农林大学园艺学院,福建福州 350002
* 郭雅玲,E-mail： 。

王 蔚（1995—）,女,硕士研究生,研究方向：茶叶加工与综合利用。

收稿日期: 2018-11-20

  要求修回日期: 2019-01-29

  网络出版日期: 2019-05-31

基金资助

福建农林大学创新基金项目“乌龙茶加工体系技术创新及茶类创衍应用研究”(CXZX2017350)

福建农林大学科技创新专项基金项目(CXZX2016102)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Analysis of Volatile Compounds in Guanyin Tea Stem

  • WANG Wei ,
  • HUANG Xujian ,
  • LIN Yunzhi ,
  • TANG Rongjin ,
  • GUO Yaling , *
Expand
  • College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China
* GUO Yaling,E-mail： .

Received date: 2018-11-20

  Request revised date: 2019-01-29

  Online published: 2019-05-31

Copyright

Copyright reserved © 2019. Office of Acta Agronomica Sinica All articles published represent the opinions of the authors, and do not reflect the official policy of the Chinese Medical Association or the Editorial Board, unless this is clearly specified.
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摘要

本研究以铁观音茶梗为供试材料,采用顶空进样法-气质联用（HS-GC/MS）技术对其挥发性物质进行提取和检测,利用质谱结合保留指数对其进行定性,并对挥发物种类、相对含量及部分挥发物所具备的生物活性进行比较和探讨。结果表明：从安溪铁观音茶梗中共检测出130种化合物, 其中共有的成分108种;采用质谱法（mass spectrometry, MS）完全鉴定出45种、初步鉴定出58种,采用各化合物的保留指数（retention index,RI）鉴定出54种;MS与RI相结合共完全鉴定出68种挥发物。这表明谱库检索与保留指数相结合,有利于提高可定性挥发物的数量以及定性的准确度。在梗中,碳氢类化合物、醛、醇、酯的种类和含量都最为丰富,相对含量高于1%的挥发物有24种,部分挥发物具有麻醉、抑菌、抗癌等生物活性作用,其含量占茶梗挥发物总含量的20.51%。该结果为研究茶梗在形成乌龙茶香气品质中所起的作用及茶梗的综合利用提供理论基础。

关键词： 安溪铁观音; 茶梗; HS-GC/MS; 挥发物; 生物活性

本文引用格式

王蔚 , 黄旭建 , 林允志 , 汤榕津 , 郭雅玲 . 铁观音茶梗中挥发性物质分析[J]. 热带作物学报, 2019 , 40(5) : 965 -972 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.05.019

Abstract

The tea stem of Anxi Guanyin was taken as the research object and the volatile substances of stem were extracted and analyzed by headspace sampling-gas chromatography/mass spectrometry (HS-GC/MS). Its qualitative analysis was achieved by mass Spectrometry (MS) combined with retention index (RI). The type and relative content of the volatiles and the biological activity of some volatiles were compared and discussed. 130 compounds were detected in the tea stem of Anxi Guanyin, of which 108 were in common. 45 compounds were totally identified and 58 compounds were preliminarily identified by MS, while 54 compounds were identified by RI. 68 compounds were totally identified by MS combined with RI, meaning the combination of MS and RI greatly improved the quantity of qualitative volatiles and accuracy of quality. The types and contents of hydrocarbons, aldehydes, alcohols and esters were the most abundant in the stem. There were 24 volatiles with relative content higher than 1%. Some volatiles, whose content accounted for 20.51% of the total volatile content of tea stem, had biological activities, such as anaesthesia, bacteriostasis, anticancer and et al. The study would provide a theoretical basis for the role of the tea stem in the formation of aroma quality of Oolong tea and the comprehensive utilization of tea stems.

Key words： Anxi Guanyin tea; tea stem; HS-GC/MS; volatiles; biological activity

制作乌龙茶的鲜叶要求具有一定的成熟度,因而茶青中不仅有叶片,还含有较多的梗。茶梗是一种特殊的可再生生物资源[1],尽管含有相当数量的香气物质,但由于茶梗影响茶叶的美观,同时其茶碱含量偏高,口味较为苦涩,因此,往往被拣出。茶叶加工每年都有大量的茶梗副产品,约占毛茶总重的20%,如果能合理利用,可增加茶叶生产过程的经济效益[2,3]。
茶梗与茶叶所含的芳香性物质和抗氧化性物质的组成相似。芳香物质不仅影响茶叶的品质,而且也影响茶树本身及被饮用者的生理代谢。前人研究发现香气可以调节精神状态,具有抗菌[4]、镇静[5]、止痛[6]、消炎[7]、抗抑郁抗焦虑[8,9]、抗疲劳[10]等作用。因此,茶梗中的挥发性物质可以作为天然的食品添加剂、药用保健成分、化妆品原料等,从而提高茶产品的附加值。
目前已有学者对茶梗的挥发性物质进行了研究。谢清桃等[1]采用同时蒸馏萃取法提取铁观音茶梗浸膏挥发性成分,用GC/MS法分离鉴定出58种挥发性成分,并将浸膏用于卷烟加香,能够明显丰富烟香,减小刺激性和改善卷烟余味。袁杰[11]采用SPME-GC/MS对茶梗的香气和铁观音香气的生物活性等进行了研究。Zeng等[12]对干燥乌龙茶样及其茶汤的挥发物和糖苷类前体进行感官审评和生化研究,结果表明,梗中茶氨酸和挥发性单萜的积累量比叶子中更加丰富,但茉莉内酯、吲哚和反式橙花醇含量比叶子中少,梗的存在没有显著改善茶样总的香气特征。
铁观音作为闽南乌龙茶的代表,其毛茶含有较多的梗,是研究茶梗挥发物很好的实验材料。本试验从安溪不同产地收集了铁观音毛茶,以其梗作为研究对象,采用顶空进样法-气质联用（HS-GC/MS）技术对茶梗挥发物进行提取和检测,对其种类、相对含量及其相关的生物活性进行了统计分析,以期为研究茶梗在形成乌龙茶香气品质中所起的作用及茶梗的综合利用提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 茶样 选取2017年秋季安溪铁观音毛茶样6个,以其梗作为试验样并磨碎,过40目筛,装于铝箔袋,密封备用。
1.1.2 主要试剂 NaCl（分析纯,≥99.5%,上海国药集团化学试剂有限公司）,正构烷烃混合标准品C8-C30（美国o2si公司）。
1.1.3 主要仪器设备 Clarus SQ8T 型气质联用仪、Elite-FFAP色谱柱（30 m×0.25 mm×0.25 μm）、TurboMatrix 40 Trap自动顶空进样器、20 mL顶空瓶（美国Perkin Elmer公司）;电子分析天平（0.0001 g,梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司）;WK-400B高速药物粉碎机（山东青州市精诚机械有限公司）;实验室超纯水器（科尔顿水务有限公司）。

1.2 方法

按课题组前期优化的试验参数进行操作[13]。
1.2.1 茶样顶空进样方法 每个茶梗样设置3个平行,准确称取0.5 g的茶梗粉（精确至0.0001 g）于20 mL顶空瓶中,加入1 mL的溶于三级水的饱和NaCl溶液,用配有聚四氟乙烯垫的密封盖密封并按顺序放入自动进样器,以设置好的仪器参数进样。炉温（平衡温度）80 ℃,取样针温度100 ℃,传输线温度120 ℃,样品平衡时间60 min,捕集阱Hi 280 ℃,Lo 40 ℃,保持5 min,干吹1 min,解析0.5 min,顶空瓶压力40 psi,色谱柱压力12 psi,解析压力15 psi,顶空出口分流。
1.2.2 GC-MS条件 升温程序：50 ℃保持5 min,以3 ℃/min升至125 ℃,保持2 min,以5 ℃/min升至180 ℃,保持3 min,以15 ℃/min升至230 ℃,保持5 min。载气为高纯度 He（99.999%）。电子轰击（EI）离子源,电子能量70 eV;离子源温度230 ℃,质谱传输线温度250 ℃,质量扫描范围m/z 45~500。
1.2.3 正构烷烃顶空进样方法与保留指数计算 准确移取2 μL正构烷烃混合标准品,按与茶梗样相同的顶空和GC-MS条件进样,重复3次。记录每个正构烷烃标准品的出峰时间,求3次重复的平均值。茶梗挥发物各组分的保留指数计算采用Kovats保留指数计算公式[14]：
$RI=100n+100*\left(\frac{RT_{unknown}-RT_{n}}{RT_{n+1}-RT_{n}}\right)$
式中：RI—待测组分的保留指数;RTunknown—待测组分的保留时间;RTn、RTn+1—待测组分前后正构烷烃的保留时间。

1.3 数据分析

通过检索NIST 2011在线质谱数据库,核对质谱匹配度并参考相关文献资料[15,16,17,18,19,20,21,22],然后再从特征离子、实际成分、保留指数等方面,分别对各峰所代表的挥发性物质的化学结构和名称加以确认。其相对含量采用峰面积归一法分析,即以各香气组分的峰面积占总峰面积之比值表示组分相对含量。
采用SPSS 21软件对数据进行单因素方差分析（ANOVA）。

2 结果与分析

2.1 安溪铁观音茶梗挥发性成分的定性与定量分析

由表1可知,安溪铁观音茶梗检测出来的挥发物总峰面积范围为365 160 457~396 236 061,平均值为355 260 803,峰个数范围为115~125,平均值为121.67。
表1 GC-MS检测出的各茶梗样总峰面积与峰个数

Tab. 1 Total peak area and peak number of tea stem samples detected by GC-MS

茶样
Tea sample		 总峰面积
Total peak area/108		 峰个数
Peak number
1 3.68±0.05abAB 122±1.15bB
2 2.83±0.39cC 124±0.00aAB
3 3.78±0.15aAB 125±0.00aA
4 3.65±0.13abAB 124±0.00aAB
5 3.41±0.08bB 115±0.58dD
6 3.96±0.08aA 119±1.15cC

Note: Different lowercase letters indicate significant difference (P<0.05), and different capital letters indicate extremely significant difference (P<0.01).

注：不同小写字母表示差异显著（P<0.05）,不同大写字母表示差异极显著（P<0.01）。

由表2可知,安溪铁观音茶梗中共检测出130种挥发性物质,其中MS完全鉴定出45种,初步鉴定出58种,RI鉴定出54种,MS与RI相结合共完全鉴定出68种挥发物。
表2 铁观音茶梗挥发性成分定性与定量结果

Tab. 2 Qualitative and quantitative results of volatile components in stem of Guanyin tea

序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC 序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC
1 一氯甲烷Methyl chloride ** 7.77±0.98 15 正戊醇Pentanol * <820 2.06±0.93
2 三甲氧基酯Oxetane * 4.38±0.91 16 2-环丙基乙醇
2-Cyclopropylethanol		 * 2.15±0.89
3 叔戊基胺
2-methylbutan-2-amine		 * 4.74±1.29 17 (1-甲基丁基)环丙烷
pentan-2-ylcyclopropane		 * 0.47±0.12
4 二甲基硫醚
Dimethyl sulfide		 ** 2.94±1.36 18 正己醛Hexanal ** 801 6.8±1.59
5 2-甲基呋喃2-Methylfuran * 604 0.57±0.13 19 N-乙吡啶1-Ethylpyrrole * 807 0.09±0.09
6 醋酸乙酯Ethyl acetate ** 8.21±1.24 20 甲酸戊酯
Pentyl formate		 * 824 821 0.02±0.02
7 N-Ethyl-2-isopropoxycarbonylazetidine * 1.42±0.77 21 2-甲基-2-戊烯醛2-Methyl-2-pentenal * 827 0.12±0.05
8 异戊醛Isovaleraldehyde ** 656 2.11±0.11 22 2-异丙基丁醛2-ethyl-3-methylbutanal ** 833 0.28±0.06
9 2-甲基丁醛
2-Methylbutanal		 ** 665 2.68±0.33 23 2,5,5-三甲基-1-己烯-3-炔2,5,5-Trimethyl-1-hexen-3-yne * 837 1.19±0.09
10 1-戊烯-3-醇1-Penten-3-ol * 681 7.1±0.42 24 愈创木酚Guaiacol * 847 0.09±0.03
11 2-乙基呋喃2-Ethylfuran * 701 4.74±0.79 25 (E)-2-己烯醛(2E)-hexenal * 849 849 0.46±0.05
12 乙胩Isocyanoethane * 0.24±0.06 26 顺-3-己烯-1-醇(3Z)-Hex-3-en-1-ol * 852 853 1.29±0.19
13 2-甲基-3-戊酮
2-Methyl-3-pentanone		 * 0.17±0.14 27 未知-1 unknow-1 — 861 0.14±0.01
14 1-氯戊烷1-Chloropentane ** 2.8±0.16 28 对二甲苯p-Xylene * 863 0.25±0.05
序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC 序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC
29 正己醇Hexanol * 867 865 0.14±0.09 58 邻异丙基甲苯o-Cymene ** 1021 1022 0.24±0.03
30 未知-2 unknow-2 — 872 0.06±0.03 59 2,2,4,4-四甲基辛烷
2,2,4,4-tetramethyloctane		 ** 1023 0.45±0.06
31 未知-3 unknow-3 — 874 0.13±0.03 60 D-柠檬烯D-limonene ** 1025 1025 0.43±0.12
32 2-庚酮2-Heptanone * 887 889 0.66±0.08 61 4-甲基-3-环己烯-1-吡咯甲醛4-methylcyclohex-3-ene-1-carbaldehyde * 1026 0.04±0.03
33 丙烯酸正丁酯
Butyl acrylate		 * 895 0.02±0.04 62 2-甲基十一烷2-Methylundecane * 1030 0.16±0.11
34 顺式-4-庚烯醛cis-4-heptenal * 898 901 0.17±0.03 63 2,2,6-三甲基环己酮2,2,6-trimethylcyclohexanone ** 1032 1031 0.14±0.06
35 庚醛Heptanal ** 901 903 1.38±0.41 64 反式-β-罗勒烯(3E)-3,7-Dimethyl-1,3,6-octatriene ** 1034 1035 0.15±0.02
36 2-庚醇2-Heptanol * 902 894 0.09±0.21 65 苯乙醛Phenylacetaldehyde ** 1040 1040 0.63±0.14
37 4-乙基苯酚4-ethylphenol * 914 919 0.1±0.05 66 顺式-β-罗勒烯(Z)-β-ocimene ** 1045 1046 1.77±0.22
38 己酸甲酯Methyl hexoate ** 922 0.01±0.01 67 5-乙基-2,2,3-三甲基庚烷5-ethyl-2,2,3-trimethylheptane * 1049 0.12±0.06
39 (E,E)-2,4-庚二烯醛(E,E)-2,4-Heptadienal * 924 0.02±0.02 68 未知-6 unknow-6 — 1051 0.09±0.05
40 2,7 -二甲基氧杂环庚二烯2,7-dimethyloxepine * 928 0.19±0.03 69 未知-7 unknow-7 — 1055 0.14±0.03
41 3-乙基-2-甲基庚烷3-ethyl-2-methylheptane * 935 0.02±0 70 反-2-辛烯醛(2E)-2-Octenal * 1057 1056 0.01±0.03
42 未知-4 unknow-4 — 937 0.03±0.01 71 1-氯辛烷Chlorooctane ** 1059 0.36±0.06
43 4-甲基-1-辛烯4-methyloct-1-ene * 943 0.25±0.07 72 2,2,7,7-四甲基辛烷2,2,7,7-Tetramethyloctane * 1061 0.07±0.01
44 6-甲基-2-庚酮6-Methyl-2-heptanone ** 952 0.07±0.02 73 马鞭烯醇Verbenol * 1069 0.73±0.38
45 1-氯庚烷1-Chloroheptane * 955 0.3±0.08 74 未知-8 unknow-8 — 1071 0.41±0.33
46 苯甲醛Benzaldehyde ** 957 957 1.71±0.26 75 萜品油烯Terpinolene ** 1082 1089 0.19±0.08
47 2,6-二甲基辛烷
2,6-Dimethyloctane		 * 968 0.11±0.09 76 顺-Alpha,Alpha-5-三甲基-5-乙烯基四氢化呋喃-2-甲醇2-[(2R,5S)-5-Methyl-5-vinyltetrahydro-2-furanyl]-2-propanol ** 1085 0.46±0.2
48 1-辛烯-3-醇Oct-1-en-3-ol ** 980 979 0.21±0.03 77 未知-9 unknow-9 — 1091 3.5±5.39
49 甲基庚烯酮
6-Methylhept-5-en-2-one		 ** 983 985 1.18±0.09 78 未知-10 unknow-10 — 1099 4.04±2.98
50 2,2,4,6,6-五甲基庚烷2,2,4,6,6-pentamethylheptane * 986 1.89±0.56 79 壬醛Nonanal ** 1104 1104 0.7±0.31
51 2-正戊基呋喃2-Amylfuran ** 987 989 1.64±0.39 80 3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷2-Ethenyl-1,1-dimethyl-3-methylenecyclohexane * 1112 2.33±0.33
52 顺-2-（2-戊烯基）呋喃
cis-2-(2-Pentenyl)furan		 * 997 998 0.34±0.19 81 未知-11 unknow-11 — 1126 0.13±0.03
53 正癸烷Decane ** 999 0.13±0.02 82 苯乙腈
Benzyl cyanide		 ** 1137 1138 0.29±0.21
54 正辛醛Octanal ** 1003 1003 0.34±0.07 83 6-甲基-5-乙基-3-庚烯-2-酮5-Ethyl-6-methyl-3-hepten-2-one ** 1140 0.17±0.08
55 未知-5 unknow-5 — 1008 0.14±0.03 84 未知-12 unknow-12 — 1142 0.13±0.08
56 (E,E)-2,4-庚二烯醛
trans,trans-2,4-Heptadienal		 * 1011 1010 0.1±0.08 85 6,6-二甲基二环[3.1.1]庚-2-烯-2-乙醇nopol * 1145 0.07±0.03
57 α-松油烯α-Terpinene * 1013 1010 0.11±0.13 86 5-甲基十三烷5-methyl-tridecane * 1148 0.04±0
序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC 序号
No.		 化合物
Compound		 MS RIcal RIref RC
87 未知-13 unknow-13 — 1151 0.03±0.01 109 未知-19 unknow-19 — 1337 0.04±0.01
88 未知-14 unknow-14 — 1155 0.03±0 110 未知-20 unknow-20 — 1345 0.04±0.02
89 冰片基氯3-chloro-4,7,7-trimethylbicyclo
[2.2.1]heptane		 * 1160 0.08±0.03 111 未知-21 unknow-21 — 1352 0.03±0.01
90 1-氯代壬烷Chlorononane * 1162 0.04±0.02 112 未知-22 unknow-22 — 1363 0.03±0.01
91 4-甲基十二烷4-Methyldodecane * 1164 0.04±0 113 3-甲基十三烷3-methyltridecane ** 1369 0.09±0.09
92 3-甲基十一烷3-Methylundecane ** 1170 1176 0.24±0.05 114 顺式-3-己酸叶醇酯(3Z)-3-Hexen-1-yl exanoate ** 1378 1382 0.1±0.04
93 萘Naphthalene * 1177 1178 0.07±0.05 115 未知-23 unknow-23 — 1383 0.05±0.04
94 顺式-3-丁酸叶醇酯Cis-3-Hexenyl Butyrate * 1185 1187 0.11±0.09 116 未知-24 unknow-24 — 1391 0.04±0.02
95 水杨酸甲酯Methyl salicylate ** 1187 1190 0.09±0.04 117 甲基丁香酚
Methyl eugenol		 ** 1397 0.2±0.44
96 未知-15 unknow-15 — 1192 0.11±0.09 118 正十四烷Tetradecane ** 1400 1400 0.14±0.02
97 正十二烷Dodecane ** 1200 1200 0.51±0.03 119 α-柏木烯 (-)-α-Cedrene ** 1408 1408 0.03±0.02
98 癸醛Decanal ** 1205 1205 0.13±0.03 120 β-石竹烯 (-)-β-caryophyllene ** 1413 1410 0.02±0.01
99 β-环柠檬醛β-cyclocitral ** 1215 1216 0.11±0.01 121 未知-25 unknow-25 — 1450 0.05±0.02
100 1,5,5-三甲基-6-亚甲基环己烯1,5,5-trimethyl-6-methylidenecyclohexene * 1225 1226 0.09±0.04 122 反式-β-法呢烯trans-β-farnesene * 1454 1456 0.1±0.04
101 正戊酸-(Z)-3-己烯酯Z-3-Hexenyl valerate * 1230 0.12±0.02 123 2,6,10-三甲基十二烷2,6,10-Trimethyldodecane * 1464 1462 0.01±0.01
102 异戊酸叶醇酯(3Z)-3-Hexen-1-yl 3-methylbutanoate * 1236 1235 0.04±0.02 124 β-紫罗兰酮β-Ionone ** 1477 1478 0.05±0.03
103 月桂醇Dodecan-1-ol * 1240 0.04±0.02 125 2-甲基丁酸-2-苯乙酯2-phenylethyl 2-methylbutanoate * 1484 1488 0.01±0.01
104 未知-16 unknow-16 — 1253 0.19±0.14 126 姜黄烯α-curcumene * 1490 1483 0.03±0.01
105 未知-17 unknow-17 — 1253 0.01±0.02 127 α-法呢烯α-farenene ** 1518 1511 0.17±0.04
106 吲哚Indole ** 1296 1294 0.79±0.6 128 γ-雪松烯γ-Himachalene * 1629 0.75±0.07
107 正十三烷Tridecane ** 1300 1300 0.12±0.03 129 未知-26 unknow-26 — 1635 0.05±0.01
108 未知-18 unknow-18 — 1334 0.05±0.01 130 未知-27 unknow-27 — 1651 0.04±0.02

Note: RIcal is the measured retention index; RIref is the retention index of the literature; RC is relative content, represented by (Mean±SD)%; MS means identified by NIST 11. After referring to the mass spectrometry database (NIST 2011) and compared with previous literature, if the matching degree is greater than 700 (the total value is 1000), and the probability of the first matching compound is 60 higher than the second possible compound, then we defined the first matching compound as total identification, marked with“**”; if the matching degree is greater than 700, and the probability of the first matching compound is 0-60 higher than the second possible compound, then we defined the result as preliminary identification, marked with “*”; if the matching degree is less than 700, the compound can’t be identified,then we defined it as unknown, marked “—”. After searching the literature of predecessors, the aroma compounds in Guanyin tea were identified by underlining.

注：RIcal为实测保留指数值;RIref为文献保留指数值;RC为相对含量,用（平均值±标准差）%的形式表示;MS：通过NIST 11鉴定;在搜索NIST 2011质谱库并与前人文献比较分析后,目标化合物匹配度>700（总值为1000）,且匹配度最高的物质与匹配度第二高的物质匹配度差值>60,则将匹配度最高的物质定义为完全鉴定,标记为“**”;NIST 2011质谱库检索结果中匹配度>700,匹配度最高的物质与匹配度第二高的物质匹配度差值为0~60,则将该保留时间的物质定义为初步鉴定,标记为“*”;如果匹配度<700,则该保留时间的物质不能被鉴定出来,标记为“—”。经检索前人文献,在铁观音成品茶中存在的香气物质用下划线标识。

6个样品共有的芳香物质合计108种,包括碳氢类化合物（33种,12.72%）、未知（22种,9.17%）、醛（14种,17.63%）、醇（10种,14.25%）、酯（6种,12.95%）、含氮化合物（5种,6.14%）、氯化物（5种,11.32%）、酮（5种,2.22%）、杂氧类（5种,7.49%）、酚（2种,0.31%）、含硫化合物（1种,2.94%）。可以看出,在梗中碳氢类化合物、醛、醇、酯不管是种类还是含量都最为丰富。茶梗挥发物中相对含量高于1%的化合物有24种,其相对含量与香气类型统计结果见表3。
表3 茶梗中相对含量大于1%的芳香物质及其香型

Tab. 3 Volatiles in the tea stem with relative content greater than 1% and their flavor types

序号
No.		 化合物
Compound		 相对含量
Relative content/%		 香气类型
Aroma type		 序号
No.		 化合物
Compound		 相对含量
Relative content/%		 香气类型
Aroma type
1 醋酸乙酯 8.21 微带果香的酒香 13 3-亚甲基-1,1-二甲基-2-乙烯基环己烷 2.33 —
2 一氯甲烷 7.77 有醚臭和甜味 14 2-环丙基乙醇 2.15 —
3 1-戊烯-3-醇 7.10 水果香味 15 异戊醛 2.11 稀释后具有令人愉快的水果香气
4 正己醛 6.80 绿叶清香和果香 16 正戊醇 2.06 —
5 2-乙基呋喃 4.74 焦香香气,略有甜味 17 2,2,4,6,6-五甲基庚烷 1.89 —
6 叔戊基胺 4.74 — 18 顺式-β-罗勒烯 1.77 甜香、花香、药草香
7 三甲氧基酯 4.38 — 19 苯甲醛 1.71 苦杏仁味
8 未知10 4.04 — 20 2-正戊基呋喃 1.64 豆香、果香、泥土、青香及类似蔬菜的香韵
9 未知-9 3.50 — 21 庚醛 1.38 脂肪香气,清香
10 二甲基硫醚 2.94 浆果、蔬菜、海鲜、奶油等的香气 22 顺-3-己烯-1-醇 1.29 绿叶清香
11 1-氯戊烷 2.80 — 23 2,5,5-三甲基-1-己烯-3-炔 1.19 —
12 2-甲基丁醛 2.68 坚果味 24 甲基庚烯酮 1.18 具有柠檬草和乙酸异丁酯般的香气

2.2 安溪铁观音茶梗中具有生物活性的挥发性成分

茶梗中检测出来的部分挥发物具有麻醉、抑菌、抗癌等生物活性,可以直接作为药物或者制备药物的原料、中间体而应用于医学领域。经过检索前人文献,在茶梗所含的108种共有成分中,除了20种未知化合物及部分检索不到医药相关理化性质和生物活性的化合物外,课题组对剩下的茶梗挥发物进行了功能分类以及种类、相对含量的统计,详见表4。
表4 茶梗中具备生物活性的挥发物种类及相对含量统计

Tab. 4 Statistics of species and relative contents of bioactive volatiles in the tea stem

生物活性
Biological activity		 挥发物个数
Number of volatiles		 相对含量Relative content/%
最小值
Minimum value		 最大值
Maximum value		 平均值
Average value
麻醉Anaesthesia 3 6.47 9.36 8.37
抑菌、抗病毒Bacteriostatic and antiviral 4 0.39 2.50 1.28
抗癌、抗氧化Anticancer and anti-oxidation 5 0.45 2.66 1.37
消炎抗炎Anti-inflammatory 6 1.22 2.30 1.54
抗抑郁Antidepressant 2 1.53 2.09 1.80
镇痛Analgesia 1 0.05 0.15 0.09
止咳祛痰Antitussive and eliminating phlegm 5 0.51 1.61 0.78
镇静、抗焦虑、安眠Calm, antianxiety and sleep peacefully 3 0.06 1.31 0.36
医药原料或中间体Pharmaceutical raw materials or intermediates 13 8.58 10.57 9.42
其中茶梗中具麻醉作用的挥发物包括一氯甲烷（7.77%）、2-甲基呋喃（0.57%）和β-石竹烯（0.02%）;具抑菌、抗病毒活性的挥发物有吲哚（0.79%）、D -柠檬烯（0.43%）、姜黄烯（0.0.3%）和β-石竹烯（0.0.2%）。活性氧自由基能够引发癌症、自身免疫性疾病、炎症、肿瘤、心肌与脑损伤等性能已被生物医学界所证实, 因此抗氧化活性与抗癌活性密切相关[23]。茶梗中具有抗癌、抗氧化活性的挥发物有吲哚（0.79%）、D-柠檬烯（0.43%）、水杨酸甲酯（0.09%）、姜黄烯（0.03%）、β-石竹烯（0.02%）。茶梗中具有消炎抗炎活性的挥发物有γ-雪松烯（0.75%）、D-柠檬烯（0.43%）、甲基丁香酚（0.20%）、水杨酸甲酯（0.09%）、姜黄烯（0.03%）和β-石竹烯（0.02%）。茶梗中具有抗抑郁活性的挥发物有顺式-β-罗勒烯（1.77%）和β-石竹烯（0.02%）。茶梗中具有镇痛活性的挥发物有水杨酸甲酯（0.09%）。茶梗中具有止咳祛痰活性的挥发物有D-柠檬烯（0.43%）、甲基丁香酚（0.20%）、愈创木酚（0.09%）、姜黄烯（0.03%）和β-石竹烯（0.02%）。在茶梗中具有镇静、抗焦虑、安眠作用的挥发物有甲基丁香酚（0.20%）、正己醇（0.14%）、β-石竹烯（0.02%）。在茶梗中不少挥发物可用作制备医药的原料或者中间体。包括异戊醛（2.11%）、苯甲醛（1.71%）、庚醛（1.38%）、甲基庚烯酮（1.18%）、吲哚（0.79%）、苯乙醛（0.63%）、2-甲基呋喃（0.57%）、苯乙腈（0.29%）、对二甲苯（0.25%）、顺式-4-庚烯醛（0.17%）、正己醇（0.14%）、α-松油烯（0.11%）和愈创木酚（0.09%）。
可见,在茶梗中有22种具有生物活性的挥发物,且不少挥发物同时兼备多种生物活性,比如D-柠檬烯具有抑菌、抗病毒、抗癌、抗氧化、消炎抗炎、止咳祛痰等一系列生物活性。这些挥发物的含量之和占茶梗挥发物总含量的18.90%~ 22.93%,平均值为20.51%。

3 讨论

本研究从铁观音茶梗中共检测出130种挥发性物质,MS与RI相结合完全鉴定出68种挥发物,效果优于使用单一的定性方法,因此谱库检索结合保留指数的定性方法可大大提高定性准确度和可定性物质数量。同时,因为保留指数反映的是化合物与固定相的相互作用,当固定相相同时,这种相互作用仅与化合物的拓扑、几何和电性特征相关[24,25],因此本研究定性结果可用于与相同实验条件下的实验结果进行比对。
经过比对前人文献,本研究茶梗中检测到的与铁观音成品茶相同的香气成分有醋酸乙酯（6）、正己醛（18）、庚醛（35）等40种（表2中有下划线的物质）[19, 26-29]。铁观音茶梗中检测出的挥发物与铁观音成品茶具有相似性,这是由乌龙茶的鲜叶原料要求和加工工艺所共同决定的。制作乌龙茶的鲜叶要求具有一定的成熟度并含有一定量的梗。做青是乌龙茶的特征性工艺也是形成乌龙茶品质特征的关键技术,做青包括摇青与晾青,其作用分别是走水、还阳。乌龙茶香气成分转化和形成的重要条件和显著特征之一是,具有一定成熟度的鲜叶在长时间做青过程中使得叶片主要在叶缘损伤变色,逐步适度失水,嫩茎中的内含物通过“走水”输送至叶细胞以增进香气的形成,保证内含物转移和转化的节奏。因此梗的存在对乌龙茶香气品质特征的形成是必须的。与茶梗中检测到的相同成分有9种,包括正己醛（1）、苯甲醛（46）、D-柠檬烯（60）、苯乙醛（65）、顺式-β-罗勒烯（66）、苯乙腈（82）、水杨酸甲酯（95）、吲哚（106）、β-紫罗兰酮（124）[1]。部分在前人文献中检测到的梗所含有的香气成分本研究没有检测出,此外本研究检测出了一些前人文献中没有检测到的挥发物,这可能是因为所选茶样产地不同、检测方法与条件不同以及质谱定性能力强弱不同导致的差异。
在铁观音茶梗中,碳氢类化合物、醛、醇、酯不管是种类还是含量都最为丰富,其中碳氢类化合物中的不饱和烃往往具有独特的香型,在茶梗整体香型中所起作用更大,比如D-柠檬烯具有柠檬香,α-柏木烯具木香。醛类化合物阈值很低,对产品的风味贡献较大[30]。醇类通常具有芳香或酸败气味,其中,不饱和醇的风味阈值较低,对风味贡献较大,如多种萜醇和芳香醇[31]。酯类化合物通常呈现水果香味[32];有的酯类成分,如油酸甲酯、亚油酸甲酯等,它们由高级脂肪酸和低级醇脱水缩合而成,没有气味,对茶叶香气形成几乎没有作用[28]。此外,梗挥发物共有成分中相对含量高于1%的化合物包括醋酸乙酯、一氯甲烷、1-戊烯-3-醇等24种,它们大部分具有独特的香型。但是由于各种香气成分对检测器响应校正因子各不相同,供试茶样各类香气成分（如醇、醛、酮等）并不具备成分间含量或类内加和可比性。因此,不同来源茶样某种或某些香气成分含量的增减变化更值关注[33]。此外有些大量香气成分对茶叶香型品质贡献并不很大,其中还存在感管阈值问题[34]。茶叶梗中相对含量大于1%的化学成分列于表3,这些成分虽然不一定是茶梗的特征香气成分,但以相同的步骤检测铁观音成品茶香气成分后,可将梗与成品茶中同一物质的相对含量或含量（以峰面积代表）作比较,不仅可为研究做茶过程中梗与茶之间香气成分的互相转化提供一定的参考,而且梗中这些含量较高的成分,可被提纯应用于医药方面以提高茶梗的附加值。
6个茶梗样的共有成分有108种,其中,含量18.90%~22.93%（平均值为20.51%）的挥发物可用于医药,具有麻醉、抑菌、抗癌等生物活性作用。但由于香气成分总量仅占茶叶干物质总量的0.005%~0.03%,含量极低,这些挥发物发挥麻醉、抑菌、抗癌等活性所需的最低浓度及最适浓度需要后期试验来进一步确定。
本研究分析了铁观音茶梗中所含挥发物的种类及相对含量,并统计分析了部分挥发物所具备的的生物活性,经过与前人文献比较分析,初步探究了铁观音茶梗的挥发物。比较梗、纯茶、全茶香气成分与感官审评之间的差异,进一步了解梗在形成乌龙茶香气品质中所起的作用,结合体内和体外生物实验探究茶梗中具生物活性的香气提取物在医药中的作用是接下来的研究方向。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
谢清桃, 李建军, 王坤波 , 等. 铁观音茶梗浸膏挥发性成分GC/MS分析及在卷烟中的应用[J]. 烟草科技, 2013,57(7):48-50.

[2]
谢剑平, 刘惠民, 朱茂祥 , 等. 卷烟烟气危害性指数研究[J]. 烟草科技, 2009,53(2):5-15.

[3]
闫克玉 . 卷烟烟气化学[M]. 郑州: 郑州大学出版社, 2002.

[4]
张鹰, 王满生, 曾新安 , 等. 金柚柚皮精油提取条件优化及其抑菌性能研究[J]. 食品工业, 2014,35(5):54-58.

[5]
周慧秋, 于滨, 乔婉红 , 等. 甲基丁香酚药理作用研究[J]. 中医药学报, 2000,28(2):79-80.

[6]
俞善信, 文瑞明, 熊文高 . 对羟基苯甲酸酯合成研究进展[J]. 精细石油化工进展, 2002,3(1):42-45.

[7]
李寅, 陈燕忠 . 水杨酸甲酯搽剂的制备及临床应用[J]. 中国医院药学杂志, 1999,19(3):186.

[8]
廖圣良 . 新型(-)-β-蒎烯衍生物的合成、生物活性和构效关系研究[D]. 北京: 中国林业科学研究院, 2016.

[9]
Galdino P M, Nascimento M V, Florentino I F , et al. The anxiolytic-like effect of an essential oil derived from Spiranthera odoratissima A. St. Hil. leaves and its major component, β-caryophyllene, in male mice[J]. Progress in Neuropsychopharmacology & Biological Psychiatry, 2012,38(2):276.

[10]
Fujiwara R, Komori T, Noda Y , et al. Effects of a long-term inhalation of fragrances on the stress-induced immunosuppression in mice[J]. Neuroimmunomodulation, 1998,5(6):318.

DOI

[11]
袁杰 . 铁观音香气化学成分及活性研究[D]. 泉州: 华侨大学, 2014.

[12]
Zeng L, Zhou Y, Fu X , et al. Does oolong tea (Camellia sinensis) made from a combination of leaf and stem smell more aromatic than leaf-only tea? Contribution of the stem to oolong tea aroma[J]. Food Chemistry, 2017,237:488.

DOI

[13]
王蔚, 黄旭建, 易国春 , 等. HS-GC/MS法分析乌龙茶挥发性成分[J]. 天然产物研究与开发, 2019,31(2):222-229.

[14]
Wang Y, Yang C, Li S , et al. Volatile characteristics of 50 peaches and nectarines evaluated by HP-SPME with GC-MS[J]. Food Chemistry, 2009,116(1):356-364.

DOI

[15]
吕世懂 . GC-MS结合化学计量学方法研究茶叶挥发性成分[D]. 昆明: 昆明理工大学, 2014.

[16]
王呈仲, 苏越, 郭寅龙 . 顶空-气相色谱-质谱联用分析桂花和叶中挥发性成分[J]. 有机化学, 2009,29(6):948-955.

[17]
顾赛麒, 王锡昌, 陶宁萍 , 等. 顶空固相微萃取-气质联用及电子鼻技术检测中华绒螯蟹不同可食部位中的香气成分[J]. 食品科学, 2013,34(18):239-244.

DOI

[18]
张亚, 李卫芳, 肖斌 . 25个湖南、陕西茯砖茶样品挥发性成分的HS-SPME-GC-MS分析[J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2017,45(2):151-160.

[19]
张珍珍, 杨远帆, 孙浩 , 等. 3种清香型铁观音挥发性成分及香味特征[J]. 集美大学学报(自然科学版), 2016,21(3):175-183.

[20]
林杰, 陈莹, 施元旭 , 等. 保留指数在茶叶挥发物鉴定中的应用及保留指数库的建立[J]. 茶叶科学, 2014,34(3):261-270.

[21]
胡西洲, 彭西甜, 周有祥 , 等. 顶空固相微萃取-气相色谱/质谱法结合保留指数法测定龙井茶的香气成分[J]. 中国测试, 2017,43(2):55-59.

[22]
曾琼瑶, 龚瑞莹, 杨海玲 , 等. GC-MS结合保留指数法分析云南产胡萝卜籽挥发油成分[J]. 中成药, 2016,38(6):1311-1315.

[23]
马建华 . 水杨酸甲酯清除羟基自由基活性的研究[J]. 化学通报, 2006, ( 3):228-230.

[24]
梁晟, 李雅文, 赵晨曦 , 等. GC-MS结合保留指数对中药挥发油的定性[J]. 分析测试学报, 2008,27(1):84-87.

[25]
苏越, 姬厚伟, 苏式兵 , 等. GC/MS中保留指数和保留温度回归分析应用于单萜烯结构确认[J]. 分析测试技术与仪器, 2008,14(3):131-135.

[26]
降升平, 张小红, 张玲玲 , 等. 4个品种茶叶的香气成分比较[J]. 食品研究与开发, 2013,34(15):66-70.

[27]
李阳 . 安溪铁观音挥发性成分指纹图谱研究[D]. 泉州: 华侨大学, 2016.

[28]
吕世懂, 吴远双, 姜玉芳 , 等. 不同产区乌龙茶香气特征及差异分析[J]. 食品科学, 2014,35(2):146-153.

DOI

[29]
姚逸, 冯林, 杨坚 , 等. 铁观音香气成分的GC-MS分析[J]. 西南农业学报, 2013,26(2):524-530.

[30]
龙卓珊, 徐玉娟, 潘思轶 , 等. 固相微萃取结合嗅觉检测法鉴定广式腊肠活性风味物质[J]. 食品科学, 2010,31(8):194-198.

DOI

[31]
谢建春 . 现代香味分析技术及应用[M]. 北京: 中国标准出版社, 2008.

[32]
马家津, 吕跃钢, 张文 . 北京烤鸭香味分析[J]. 北京工商大学学报(自然科学版), 2006,24(2):1-4.

[33]
陈林, 张应根, 陈键 , 等. 清香型乌龙茶品质形成过程中香气组成化学模式的动态变化规律[J]. 茶叶科学, 2013,33(1):53-59.

[34]
苗爱清, 吕海鹏, 孙世利 , 等. 乌龙茶香气的HS-SPME- GC-MS/GC-O研究[J]. 茶叶科学, 2010,30(S1):583-587.

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