劉亞芹，王輝，黃建琴，雷攀登

（安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院茶葉研究所，安徽黃山245000）

綠茶是我國產(chǎn)量最多、飲用最廣的一種茶類。綠茶品質(zhì)好壞一般從外形、湯色、香氣、滋味和葉底等因子來評判，其中香氣是判斷綠茶品質(zhì)的重要因子之一。綠茶的香氣實質(zhì)是由不同揮發(fā)性的化合物決定的。不同茶樹品種、不同加工方式、不同區(qū)域的綠茶，其揮發(fā)性化合物在成分及含量上都有較大差異。

氣相離子遷移譜 （Gas Chromatography-Ion Mobility Spectrometry，GC-IMS）是以氣相為基礎(chǔ)，根據(jù)氣相離子在弱電場中遷移率的不同，快速分析揮發(fā)性和半揮發(fā)性化合物的技術(shù)[1]。具有痕量檢測（ppb級）、操作簡單、響應(yīng)迅速、反應(yīng)靈敏等[2]特點，在機(jī)場廣泛用于爆炸物[3]的檢測。近年來，GCIMS被用于目標(biāo)分析物的定性和定量分析，如有毒化合物[4]、食品風(fēng)味分析[5-8]、橄欖油、芝麻油等油類的真假和等級鑒別[9-13]、肉類鑒別及儲藏時間鑒

定[14]。

目前用于茶葉香氣定性定量分析主要是氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用 （Gas Chromatography-Mass Spectrometer，GC-MS）技術(shù)，而GC-IMS運(yùn)用較少。林若川等[15]利用GC-IMS技術(shù)對云霧茶、翠尖茶和龍井茶三種綠茶中的香氣物質(zhì)進(jìn)行檢測，三種綠茶香氣成分的差異明顯。霍雨佳等[16]認(rèn)為利用GC-IMS技術(shù)能準(zhǔn)確測定茶葉揮發(fā)性成分，利于茶葉質(zhì)量評估工作的開展。與GC-MS相比，GC-IMS的樣品前處理更為簡單，從而保證了綠茶中的揮發(fā)性物質(zhì)能夠最大程度地保留?；诖耍瑢嶒灁M利用GC-IMS技術(shù)對不同等級、不同區(qū)域及不同加工工藝的綠茶揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析研究，以探明將GC-IMS技術(shù)應(yīng)用于茶葉揮發(fā)性物質(zhì)檢測的可行性。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

10個茶葉樣品：5個不同等級的炒青綠茶（茶樣編號1～5）和5個不同區(qū)域和品種的烘青綠茶（茶樣編號 6～10），具體信息見表 1；空白樣品（茶樣編號blank A-blank C）由德國GAS公司提供。

表1 茶樣信息表Table 1 Tea sample imformation

1.2 儀器與設(shè)備

1.3 GC-IMS分析方法

茶葉樣品粉碎后過40目篩，精確稱取1 g茶樣于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中，85℃條件下孵育20 min，60℃震蕩加熱10 min后抽取樣品注入GC分離器，進(jìn)樣器溫度 90℃，進(jìn)樣體積 600 μL；利用恒溫加熱多維毛細(xì)管柱 （5%聯(lián)苯-95%二甲基聚硅氧烷，MCC-OV5；20 cm，0.2 μm）對揮發(fā)性成分進(jìn)行分離，柱溫40℃。載氣為高純氮氣（純度≥99.999%），初始載氣流速2 mL/min，2 min后升至100 mL/min；分析時間20 min。每個樣品取兩份平行樣（標(biāo)注A、B），空白樣品取三份平行樣。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

差異譜圖、相似度匹配、出信號峰相對強(qiáng)度、主成分分析均利用儀器工作站內(nèi)置的功能軟件Laboratory Analytical Viewer（LAV）。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠茶樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的差異分析

通過LAV軟件得到樣品揮發(fā)性有機(jī)物的遷移譜圖，如圖1所示，紅色豎線為反應(yīng)離子峰（RIP峰），RIP峰右側(cè)的每一個點代表一種揮發(fā)性有機(jī)物，白色表示濃度較少，紅色表示濃度較大，顏色越深表示濃度越大。根據(jù)信號峰的數(shù)量及強(qiáng)度綜合分析，可以推斷，5個炒青綠茶（茶樣1至茶樣5）與5個烘青綠茶（茶樣6至茶樣10）在揮發(fā)性有機(jī)物種類上差異較小，在揮發(fā)性有機(jī)物濃度上略有差異。

為了更加深入分析不同茶樣中揮發(fā)性有機(jī)物含量的差異，利用Gallery Plot制出部分揮發(fā)性有機(jī)物的信號峰差異圖譜（圖2）。通過圖2Ⅰ信號峰顏色比較，1-19、1-20信號峰的2種揮發(fā)性有機(jī)物在屯綠41022(4A)中的含量較高；屯綠41022(3A) 中 2-4、2-5、2-13、2-12、2-11、2-9 信號峰的6種揮發(fā)性有機(jī)物的含量較高；2-9、2-10、1-13、1-27、1-28、1-42、1-2、1-3、1-15、1-36、2-8、3-1、3-2、3-3、3-4信號峰的15種揮發(fā)性有機(jī)物在屯綠 41022(5A) 中的含量較高；1-5、1-6、1-35、1-7信號峰的4種揮發(fā)性有機(jī)物在屯綠9371中的含量較高；1-28、1-7、1-9信號峰的3種揮發(fā)性有機(jī)物在屯綠41022(6A)中的含量較高。

通過圖2Ⅱ信號峰顏色比較，太平猴魁（猴崗群體種）與太平猴魁（猴坑群體種）在揮發(fā)性有機(jī)物組成上相似度高，2-7、1-7、1-28、1-35、1-39、2-14、1-13信號峰的7種揮發(fā)性有機(jī)物在太平猴魁（東坑群體種）中的含量較高；在太平猴魁（顏家群體種）中，1-13、1-15、9-2信號峰的3種揮發(fā)性有機(jī)物的含量較高；1-13、1-15、10-1、2-9、2-11、2-10、2-12、2-13信號峰的8種揮發(fā)性有機(jī)物在太平猴魁（顏家柿大茶23號品種）中的含量較高。

2.2 綠茶樣品中揮發(fā)性有機(jī)物的相似度分析

利用LAV軟件分析每種揮發(fā)性有機(jī)物信號峰的相對強(qiáng)度，以樣品中某物質(zhì)濃度最大的信號峰定義為100，據(jù)此比較其它樣品中該物質(zhì)信號峰的強(qiáng)度，可推斷出該揮發(fā)性有機(jī)物在不同樣品中的相對濃度。綜合分析揮發(fā)性有機(jī)物的種類與相對濃度，可以推斷出樣品的相似匹配度，快速識別茶葉樣品的區(qū)別與差異。從表2可知在樣品1～5中，茶樣3屯綠41022(5A)的揮發(fā)性有機(jī)物與其他茶葉樣品差異最大、其次為茶樣2屯綠41022(3A)，而屯綠 41022(4A)、屯綠 9371、屯綠 41022(6A)相似。在樣品6～10中，茶樣6太平猴魁（猴崗群體種）和茶樣7太平猴魁（猴坑群體種）相似，太平猴魁（東坑群體種）、太平猴魁（顏家群體種）、太平猴魁（顏家柿大茶23號品種）相似。推斷GCIMS技術(shù)可以作為區(qū)別不同等級、不同區(qū)域綠茶的一種方式。圖3炒青綠茶和烘青綠茶的PCA分析顯示：炒青綠茶為一類，烘青綠茶為一類，差異顯著。說明利用GC-IMS技術(shù)可以區(qū)別不同加工工藝的綠茶。

表2 炒青綠茶和烘青綠茶相似匹配度分析Table 2 Similarity matching analysis of panfired and firing green tea

3 結(jié)論

GC-IMS技術(shù)具有痕量檢測、檢測流程簡單、響應(yīng)迅速、成本相對較低等特點，近幾年來，在食品風(fēng)味揮發(fā)物的定性和定量分析中運(yùn)用廣泛，但在綠茶揮發(fā)物的定性定量分析中應(yīng)用較少。因此，實驗選用5個不同等級的炒青綠茶和5個不同區(qū)域的烘青綠茶作為材料，運(yùn)用GC-IMS技術(shù)對這10個綠茶的揮發(fā)性成分進(jìn)行初步定性分析。根據(jù)信號峰的數(shù)量及強(qiáng)度綜合分析初步推斷：5個炒青綠茶與5個烘青綠茶在揮發(fā)性有機(jī)物種類上差異較小，在揮發(fā)性有機(jī)物濃度上略有差異。根據(jù)樣品的相似匹配度初步推斷：GC-IMS技術(shù)可以作為區(qū)別不同等級、不同區(qū)域的綠茶的方式。根據(jù)樣品PCA分析初步推斷：利用GC-IMS技術(shù)可以區(qū)別不同加工工藝的綠茶。可知GC-IMS技術(shù)研究為茶葉揮發(fā)物定性分析提供一條新途徑，具有較高的可行性。

圖1 炒青綠茶（Ⅰ）與烘青綠茶（Ⅱ）的氣相離子遷移譜圖Fig.1 GC-IMS chromatogram of panfired green tea(Ⅰ)and firing green tea(Ⅱ)

圖2 炒青綠茶（Ⅰ）與烘青綠茶（Ⅱ）的氣相離子遷移譜信號峰差異圖譜Fig.2 Difference plot of GC-IMS chromatogram of panfired green tea(Ⅰ)and firing green tea(Ⅱ)

圖3 炒青綠茶和烘青綠茶的PCA分析Fig.3 Principal component analysis of panfired green tea and firing green tea

若能進(jìn)一步通過GC-IMS技術(shù)利用揮發(fā)性物質(zhì)特征圖譜對茶葉揮發(fā)物進(jìn)行定量分析，從而對關(guān)鍵香氣成分進(jìn)行呈香模型重構(gòu)與消除試驗，明確香氣成分在整體香氣中的作用與重要性，最終從香氣貢獻(xiàn)量化的角度實現(xiàn)關(guān)鍵香氣組分的準(zhǔn)確鑒定。從一定意義上來說，GC-IMS是一種具有高靈敏度、快速方便的新型研究技術(shù)，有望在未來對茶葉關(guān)鍵香氣組分的研究中發(fā)揮積極作用，有一定的應(yīng)用前景。