“发花”是茯砖茶加工过程中重要的加工工艺。优势菌种冠突散囊菌在适宜温湿度条件下快速繁殖，茶叶内含成分在湿热作用和微生物胞外酶作用下发生复杂的变化，从而形成了茯砖茶特有的品质特征[1-2]。研究表明，茯砖茶特有的风味品质与保健功效的形成与“发花”工序密切相关[3-4]。

茶叶中的挥发性物质是决定茶叶品质与风味的重要因子之一。迄今为止，从茶叶中分离鉴定出的芳香物质已有数百种。近年来，随着茯砖茶的逐渐兴起及其独特的保健功效[5-9]，越来越多的厂家通过对不同类型的毛茶原料进行“发花”处理，开发了多种新型发花砖茶产品，而发花红茶砖和发花白茶砖是其中2种主要的类型。但是，由于目前关于发花白茶砖和发花红茶砖品质特征研究较少，其特征香气成分尚不明确，阻碍了其生产工艺的发展和产品的标准化。

本研究以茯砖茶、发花白茶砖和发花红茶砖为研究对象，采用感官审评、顶空固相微萃取、气相色谱-质谱联用、香气活性值(odor activity value,OAV)值法结合化学计量学，研究不同类型发花砖茶特征香气成分，以期为发花砖茶工艺、产品创新和标准化提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料与仪器

1.1.1 试验材料

以白茶、红茶和黑毛茶为原料发花的发花白茶砖、发花红茶砖和茯砖茶,购于市场。

1.1.2 主要仪器和试剂

Agilent 7890A-5975C气质联用仪、HP-5MS(30 m×250 μm×0.25 μm)色谱柱,美国Agilent公司；50/30 μm聚二甲基硅烷-二乙烯基苯涂层纤维(DVB/CAR/PDMS)萃取头，美国Supelco公司；磁力加热搅拌器,北京康林科技有限责任公司；电子天平。

NaCl,国药集团化学试剂有限公司；乙醇(色谱纯)，天津市科密欧化学试剂有限公司；癸酸乙酯,美国Sigma试剂公司。正构烷烃混标(C8-C40)，上海Sigma-Aldrich公司。

内标溶液配制：取癸酸乙酯标准品母液0.1 mL于100 mL容量瓶中，用无水乙醇定容，配制成质量浓度为0.864 g/L的标准液，然后稀释到8.64 mg/L，分装,放置4 ℃下备用。

1.2 实验方法

1.2.1 感官审评方法

感官审评按照GB/T 23776—2018《茶叶感官审评方法》[10]，对发花砖茶外形和内质进行描述和打分。

1.2.2 香气分析方法

称取1.0 g磨碎的茶样与0.5 g NaCl加入到20 mL顶空萃取瓶中，加入5 mL沸腾蒸馏水以及10 μL癸酸乙酯内标溶液，封口，80 ℃、400 r/min磁力搅拌器平衡10 min后插入装有50/30 μm萃取头的手动进样手柄，吸附萃取40 min后，收回萃取头纤维部分再取出萃取头，并尽快插入GC-MS进样口中，250 ℃解析5 min。

GC条件：Agilent HP-5MS色谱柱,石英毛细管柱(30 m×250 μm,0.25 μm);升温程序：初始温度50 ℃，保持2 min，以3 ℃/min升至160 ℃，保持1 min，然后以15 ℃/min升至280 ℃，保持1 min，以280 ℃运行3 min，溶剂延迟时间为3 min。载气为高纯氦气(纯度>99.999%)，载气流速1 mL/min；进样模式不分流。

MS条件：离子源(EI)，离子源温度230 ℃，进样口温度250 ℃，EI源能量70 eV，电子倍增电压;880 V，采用全扫描模式,扫描范围35～400 u。

定性方法：由GC-MS分析得到各色谱峰的质谱信息与NIST 17标准谱库进行检索比对，匹配指数大于80%作为物质鉴定标准；通过 C7-C40 正构烷烃混标物的保留时间，计算未知化合物的保留指数(retention index,RI)，结合文献以及数据库中的RI对化合物进行鉴定，RI按公式(1)计算:

RI=100n+100×[(RTx-RTn)/(RTn+1-RTn)]

(1)

式中：RTx,待测物质的保留时间;RTn,n个碳原子数正构烷烃的保留时间;RTn+1,n+1个碳原子数正构烷烃的保留时间[11]。

定量方法[12]：通过计算待测挥发物与癸酸乙酯的峰面积之比求得其含量(假定各挥发物的绝对校正因子为1.0)，按公式(2)计算：

相对含量

(2)

式中:比值,峰面积比值;m,茶样质量,1 g。

每个样品独立重复检测3次。

1.2.3 OAV计算

在各种挥发性成分定量的基础上，根据参考文献中各挥发性物质在水中的风味阈值，按公式(3)计算各成分的OAV[13]：

(3)

式中：ωi,茶叶组分i的含量,ng/g；OTi,组分i在水中的香气阈值,μg/kg。OAV≥1的化合物被确定为茶叶中的活性香气化合物。

1.3 数据分析

采用Agilent MassHunter 7.0 进行定量分析，数据结果表示为平均值±标准偏差，采用SIMCA-P进行主成分分析(principal component analysis, PCA)、聚类分析(hierarchical cluster analysis, HCA)以及正交偏最小二乘判别分析法(orthogonal partial least squares discriminant analysis, OPLS-DA)分析，R软件对差异挥发性成分进行热图(Heatmap)分析。

2 结果与分析

2.1 不同类型发花砖茶特征香气感官品质分析

感官审评表明(表1)，不同原料加工而成的发花砖茶在外形、色泽和金花形态上差异不明显，但香气感官品质差异明显。以黑毛茶为原料加工而成的茯砖茶香气感官特征呈现菌花香带木香，并略带泥土气；以白茶为原料加工而成的发花白茶砖香气感官特征呈现菌花香，且带清香；以红茶为原料加工而成的发花红茶砖香气感官特征呈现菌花香，并带红茶独特的花香、甜香。新型发花砖茶均具有典型的“菌花香”，但也具有各自独特的香气特征。

2.2 不同类型发花砖茶挥发性成分分析

不同类型发花砖茶共鉴定出75种挥发性成分(表2)，包括醛类16种、醇类12种、酮类20种、酯类7种、内酯类3种、碳氢类化合物12种、杂氧类化合物4种以及酚类化合物1种。其中，醛类、醇类和酮类化合物是3种发花砖茶的主要挥发性成分，且含量均为茯砖茶>发花红茶砖>发花白茶砖，同样，杂氧类化合物在茯砖茶中的含量也显著高于其他两类发花砖茶，而酯类、碳氢类和酚类化合物在发花红茶砖中的相对含量高于茯砖茶和发花白茶砖。

茯砖茶中含量高的挥发性成分主要有(E,E)-2,4-庚二烯醛(2 587.88±207.56) ng/g、氧化芳樟醇I(1 856.99±143.09) ng/g、2-正戊基呋喃(1 645.81±72.57) ng/g、3,5-辛二烯-2-酮(769.96±68.28) ng/g、β-紫罗兰酮(553.56±9.06) ng/g、E-2-辛烯醛(426.15±23.10) ng/g、己醛(407.09±21.279) ng/g、甲基庚烯酮(335.83±18.74) ng/g和壬醛(326.46±25.52) ng/g。发花白茶砖中含量较高的挥发性成分主要有苯甲醛(306.00±7.361) ng/g、苯乙醇(249.99±11.20) ng/g、氧化芳樟醇II(212.88±14.36) ng/g、芳樟醇(205.64±15.42) ng/g和水杨酸甲酯(361.58±29.10) ng/g。发花红茶砖中含量较高的挥发性成分主要有水杨酸甲酯(916.53±45.86) ng/g、(E,E)-2,4-庚二烯醛(702.35±50.27) ng/g、氧化芳樟醇I(522.24±22.58) ng/g、β-紫罗兰酮(350.55±28.14) ng/g、芳樟醇(319.18±14.69) ng/g和氧化芳樟醇II(306.20±24.72) ng/g。

2.3 不同类型发花砖茶香气成分分析

香气化合物单体在整体香气中的贡献主要取决于阈值及其含量，可以通过计算OAV进行表征。以往研究认为OAV>1的挥发性成分对样品香气形成有贡献，OAV>10的挥发性成分被认为是重要的香气成分[14-15]，根据文献报道的挥发性成分的阈值和属性描述，计算各个挥发性成分的OAV。结果表明(表3)，共有37种挥发性成分可计算OAV。

茯砖茶中呈香物质有25种(OAV>1)，其中，OAV>10的重要香气成分有14种，包括青气属性的己醛、庚醛、壬醛、(E,E)-2,4-庚烯醛、(E,E)-2,4-壬烯醛、3,5-辛二烯-2-酮和2-正戊基呋喃；蘑菇香、泥土气属性的1-辛烯-3-醇；果香属性的β-环柠檬醛和柠檬醛；花香属性的芳樟醇和α-紫罗酮;甜木香属性的雪松醇和木香属性的β-紫罗兰酮。其中青气属性的3,5-辛二烯-2-酮、(E,E)-2,4-壬二烯醛、2-正戊基呋喃的OAV最高，分别达到(1 539.93±136.57)、(1 151.30±92.58)和(342.87±15.11)。

发花白茶砖中呈香物质有22种(OAV>1)，其中，OAV>10的重要香气成分有10种，包括青气属性的己醛、3,5-辛二烯-2-酮、(E,E)-2,4-壬烯醛和2-正戊基呋喃；果香属性的β-环柠檬醛；蘑菇香、泥土气属性的1-辛烯-3-醇；花香属性的芳樟醇和α-紫罗酮;甜木香属性的雪松醇和木香属性的β-紫罗兰酮。其中青气属性的3,5-辛二烯-2-酮和(E,E)-2,4-壬二烯醛的OAV最高，分别达到(231.49±17.18)和(145.28±16.07)。

发花红茶砖中呈香物质有27种(OAV>1)，其中，OAV>10的重要香气成分有12种，包括青气属性的己醛、(E,E)-2,4-庚烯醛、3,5-辛二烯-2-酮、(E,E)-2,4-壬烯醛和2-正戊基呋喃；果香属性的β-环柠檬醛；蘑菇香、泥土气属性的1-辛烯-3-醇；花香属性的芳樟醇、α-紫罗酮和水杨酸甲酯;甜木香属性的雪松醇和木香属性的β-紫罗兰酮。其中青气属性的3,5-辛二烯-2-酮、(E,E)-2,4-壬二烯醛和甜木香属性的雪松醇的OAV最高，分别达到(457.38±24.01)、(343.54±8.00)和(292.01±23.44)。

2.4 不同类型发花砖茶特征香气成分分析

采用PCA、HCA、OPLS-DA结合OAV，研究茯砖茶、发花白茶砖和发花红茶砖中特征香气成分。PCA和HCA(拟合参数为R2X=0.955，Q2=0.915)分析表明(图1)，茯砖茶、发花白茶砖和发花红茶砖可明显分为3组，表明茯砖茶、发花白茶砖和发花红茶砖挥发性成分组成存在显著差异。

基于PCA和HCA结果，构建了3个OPLS-DA模型(茯砖茶 VS 发花白茶砖；茯砖茶 VS 发花红茶砖；发花白茶砖 VS 发花红茶砖)，置换检验(permutation test)R2=0.842、Q2=-0.207,R2=0.614、Q2=-0.722和R2=0.389、Q2=-0.771，判别模型有较好的解释能力，且不存在过拟合现象。共筛选出24种差异挥发性成分(VIP>1)如表4所示。

结合OAV值(OAV>1)，共筛选出15种特征香气成分，包括(E,E)-2,4-庚二烯醛、己醛、壬醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、苯乙醛、氧化芳樟醇I、芳樟醇、雪松醇、1-辛烯-3-醇、樟醇、3,5-辛二烯-2-酮、β-紫罗兰酮、甲基庚烯酮、水杨酸甲酯和2-正戊基呋喃。

如图2所示，茯砖茶中具有青气属性的(E,E)-2,4-庚二烯醛、(E,E)-2,4-壬二烯醛、己醛、壬醛、3,5-辛二烯-2-酮、2-正戊基呋喃和甲基庚烯酮以及木香属性的氧化芳樟醇I和β-紫罗兰酮的含量显著高于其在发花白茶砖和发花红茶砖中的含量，为茯砖茶的特征香气成分。

发花白茶砖中具有清香属性的苯乙醛的含量显著高于其在茯砖茶和发花红茶砖中的含量，为发花白茶砖的特征香气成分。发花红茶砖中具有蘑菇香、泥土气属性的1-辛烯-3-醇、具有花香属性的芳樟醇、樟醇和水杨酸甲酯以及具有甜木香属性的雪松醇的含量显著高于其在茯砖茶和发花白茶砖中的含量，为发花红茶砖的特征香气成分。

3 讨论与结论

挥发性成分的组成与含量形成了茶叶的香气特征，并受茶树品种、原料及加工工艺的影响[18]。本研究以不同茶类原料经“发花”工艺制成的发花砖茶为研究对象，对其香气感官属性、挥发性成分和香气成分组成进行分析，结果表明3种发花砖茶在特征香气成分的种类及含量上具有显著差异。

基于OAV分析法，鉴定了27种呈香挥发性成分，主要以青气属性、花香属性和木香属性物质为主。其中，青气属性的物质在3种发花砖茶中均占主导地位，特别是3,5-辛二烯-2-酮和(E,E)-2,4-壬二烯醛，在3种发花砖茶中OAV均达最高，这可能导致3种发花砖茶均具有典型的“菌花香”，表明这2种香气成分在发花砖茶共有的典型“菌花香”形成中起重要作用。

采用化学计量学方法筛选出3种发花砖茶中15种特征香气成分。其中茯砖茶中的(E,E)-2,4-庚二烯醛、己醛、壬醛、3,5-辛二烯-2-酮、甲基庚烯酮、2-正戊基呋喃、氧化芳樟醇I和β-紫罗兰酮含量显著高于发花白茶砖、发花红茶砖，贡献了茯砖茶的特有“木香”和“泥土气味”，与先前研究[19-20]茯砖茶香气成分结果一致，且均是茯砖茶中主要挥发性成分[21-22]，其中，氧化芳樟醇I的形成与茯砖茶、普洱茶发酵过程中真菌生长密切相关[23-24]。发花白茶砖具有“菌花香带清香”的香气感官品质，其中具有清香属性的苯乙醛含量显著高于茯砖茶、发花红茶砖。苯乙醛是由苯丙氨酸经脱羧后形成的相应醛类物质，使茶叶呈现淡淡的花香，稀释后具有清香[25],有研究认为苯乙醛是白茶香气的主要组成成分[26-27]，主要贡献发花白茶砖中的清香[24-25]，刘菲等[28]的研究结果也证实了这一点。发花红茶砖中1-辛烯-3-醇、雪松醇、芳樟醇、樟醇和水杨酸甲酯的含量显著高于茯砖茶、发花白茶砖，其香气描述为蘑菇香、甜木香和花香。这些香气属性描述词均可用以描述“菌花香”感官属性[29]，也是红茶香气中最主要的物质[30-31]。

同时，本研究也发现茯砖茶和发花红茶砖在香气成分组成上更为接近，蔡正安等[32]采用冠突散囊菌接种不同茶类的原料进行“发花”处理。结果表明，相比于接种在未发酵原料茶(白茶、绿茶)上的生长情况，冠突散囊菌在发酵茶(红茶、黑茶、青茶)中生长情况更好，推测可能与茯砖茶和发花红茶砖原料均经过发酵处理有关，而发花白茶砖挥发性成分含量整体偏低可能与白茶原料未经发酵有很大关系[32]。

此外，已鉴定的挥发性物质中有部分化合物由于阈值缺乏，无法利用OAV法衡量其对不同类型发花砖茶特征香气的贡献，而且OAV方法对样品中的特征风味化合物的分析也存在一定局限性，后续还将采用不同方法对发花砖茶的特征香气成分开展进一步验证研究。

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Characteristic volatile components of different types of fermented brick tea

JIN Youlan1,2,HUANG Tian4,JIANG Ronggang1,2,HUANG Fangfang1,2,LIU Zhonghua1,2,3,HUANG Jianan1,3*,LI Qin1,2,3*

1(The Key Laboratory of Tea Science,Ministry of Education,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China) 2(National Engineering Research Center for the Utilization of Plant Functional Ingredients,Changsha 410128,China) 3(Collaborative Innovation Center for the Utilization of Plant Functional Ingredients of Hunan Province,Changsha 410128,China)4(Yiyang Tea Factory Co.,Ltd.,Yiyang 413046,China)

ABSTRACT This research adopted sensory evaluation,solid phase microextraction/gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS),odor activity value (OAV) method and chemometrics to analyze the characteristic aroma components of Fu-brick tea, fungal fermentation white brick tea and fungal fermentation black brick tea. The results showed that the three kinds of brick tea had their typical “fungus aroma”, but Fu-brick tea were fungus aroma with woody aroma, slightly muddy, fungal fermentation white brick tea were fungus aroma with medicinal aroma, fungal fermentation black brick tea were fungus aroma with floral aroma. Solid-phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry determined 75 volatile components in three fermentation brick tea samples,among which the main components were aldehydes, alcohols, ketones and hydrocarbons, with 27 kinds of volatile fragrant components. Based on OAV calculation and partial least squares discriminant analysis (OPLS -DA), 15 key different aroma components were identified. Moreover, Fu-brick tea had hexanal, nonanal, (E,E)-2,4-nonadienal, (E,E)-2,4-heptadienal, 2-n-pentylfuran, 3,5-octadien-2-one, methylheptenone, β-ionone and linalool oxide I with green and woody properties as the characteristic aroma component. Furthermore, fungal fermentation white brick tea had phenylacetaldehyde with green properties as the characteristic aroma component. Fungal fermentation black brick tea had 1-octen-3-ol with mushroom fragrance and earthy properties, cinnamyl alcohol, linalool and methyl salicylate with floral properties, cedar alcohol with sweet woody properties as the characteristic aroma component.

Key words fungal fermentation brick tea; aroma properties; characteristic aroma components

DOI:10.13995/j.cnki.11-1802/ts.025075

引用格式:金友兰,黄甜,蒋容港,等.不同类型发花砖茶特征香气成分研究[J].食品与发酵工业,2021,47(3):188-196.JIN Youlan,HUANG Tian,JIANG Ronggang,et al.Characteristic volatile components of different types of fermented brick tea[J].Food and Fermentation Industries,2021,47(3):188-196.

第一作者：硕士研究生(黄建安教授和李勤副教授为共同通讯作者，E-mail：jian7513@sina.com; liqinvip@126.com)

基金项目：国家自然科学基金项目(31871764，31471706)；国家重点研发计划项目(2017YFD0400803，2018YFC1604403)；湖南省自然科学基金项目(2018JJ2181)；长沙市科技计划项目(kq1902044)；湖南农业大学“1515人才计划”项目

收稿日期：2020-07-16，改回日期：2020-08-09