0 引言

茶叶是世界公认的健康饮品，香气是衡量茶叶品质的重要指标之一，对其质量、等级和价值起着关键性的作用。目前对茶叶香气的分析方法主要有感官评审法和仪器分析法。我国现行的茶叶感官评审标准有GB/T 23776——2009《茶叶感观审评方法》、GB/T 14487——2008《茶叶感观审评术语》、SN/T 0917——2010《进出口茶叶品质感观审评方法》和NY/T 787——2004《茶叶感观审评通用方法》，均是利用评审人员的感官来判别茶叶香气的品质，其评价过程易受到人体生理、心理、环境等多种因素的干扰，具有很大的主观性。随着仪器分析技术的快速发展，利用GC-MS法对茶叶中特征香气物质的研究已经成为茶叶品质评价领域的热点^[1-4]，已鉴定出700多种茶叶香气物质^[5]，绿茶中也有260余种香气物质被确认^[6-8]。然而，茶叶香气物质种类多、数量大，且各芳香物质之间的绝对含量、比例等因素构成了茶叶香型、香气特征成因的多维性，增加了茶叶香气研究的复杂性。利用统计学方法，对茶叶的主要特征香气成分进行统计分析，寻找对茶叶香型影响较大的香气成分，建立判别模型，从而实现对不同产地茶叶进行快速量化鉴别，这不仅有利于茶叶的国际贸易，而且有利于茶叶市场的规范发展。

近年来，诸多研究人员^[9-13]利用不同的提取方式，结合各种统计学方法开展了茶叶香气质量分析评价研究。其中常见的香气提取方式是顶空固相微萃取（HS-SPMES），该方法具有人工操作简单、快速，集萃取、浓缩和进样于一体，对环境友好等特点，但不适用于热不稳定性成分与极性大不易挥发成分的萃取测定^[14]。而DHS-GC-MS技术是全自动化进样检测系统，具有富集效率高、香气再现性好、全自动化的优点，能够最大程度地反映出样品真实的香气特征。因此，本研究在前人的基础上基于DHS-GC-MS平台对全国11个产区的绿茶干茶进行分析，并利用主成分分析法对大量没有直观含义的检测数据进行特征抽提分析，全面、客观地分析绿茶中的各种挥发性成分，建立挥发性成分与不同产地绿茶之间的内在联系，为绿茶香气成分研究提供技术参考。

1 材料与方法 1.1 供试材料

34个有代表性的绿茶样品来自全国11个省市，编号依次为G1-G34，取样按照国家标准GB/T 8302——2013^[15]进行取样。具体产地及所属省份如表 1所示。

1.2 仪器设备

气相色谱-质谱联用仪（6890N-5973inert，Agilent，USA），配有电子轰击电离源（EI）；动/静态一体顶空自动进样器（Markelov HS9000，EST，USA）；电子天平（BP211D，Satorius，Germany），可精确到0.1 mg。

1.3 试样制备

将茶叶碾碎，过40目筛，混合均匀，称取5.00 g碾碎的茶样置于20 mL顶空进样瓶中，迅速压紧瓶盖，等待进样。

1.4 仪器条件

1.4.1 顶空条件

顶空平衡温度80 ℃，顶空平衡时间30 min，吹扫气体为氮气，吹扫温度40 ℃，吹扫流量40 mL/min，吹扫时间30 min；干吹温度40 ℃，干吹流量40 mL/min，干吹时间2 min；解吸温度220 ℃，解吸流量80 mL/min，解吸时间2 min；烘焙温度260 ℃，烘焙流量80 mL/min，烘焙时间8 min；捕集肼填料Tenax TA。

1.4.2 气相色谱-质谱条件 1.4.2.1 气相色谱条件

色谱柱：DB-WAX（60 m×0.25 mm，0.50 μm）；载气：高纯氦气；载气流量（恒流模式）：1.0 mL/min；进样口温度：230 ℃；进样方式：分流进样；分流比：10:1；升温程序：35 ℃保持10 min，以2 ℃/min速率升温至200 ℃，再以10 ℃/min速率升温至230 ℃。

1.4.2.2 质谱条件

离子源温度：230 ℃；离子化方式：EI；电子能量：70 eV；扫描模式：scan扫描模式；扫描范围：m/z（30~300）amu；接口温度：230 ℃；溶剂延迟时间：3.5 min。

1.5 数据处理

数据前处理使用安捷伦MSD化学工作站数据处理系统，将GC-MS分析得到的质谱数据在NIST11.L标准谱库进行检索，通过质谱数据的比对，筛选匹配度较高的化合物，并通过查阅文献，分析基峰、质核比、相对丰度等，对挥发性成分进行定性分析。挥发性成分含量以相对含量表示，即采用峰面积归一化法定量计算，根据色谱图保留峰面积计算各种挥发性成分的相对百分含量。

1.6 统计分析

采用Excel和IBM SPSS Statistics V22.0软件进行数据分析，由不同产地绿茶挥发性物质的相对含量构成主成分分析的相关矩阵，利用SPSS软件进行主成分分析，根据主成分分析确定的不同线性组合取贡献率达到80%以上的前k个主成分并对样本进行排序。

2 结果与分析 2.1 不同产地绿茶挥发性成分测定结果

将样品经过DHS-GC-MS检测后，得到较为理想的绿茶挥发性成分总离子流色谱图，如图 1所示。从图中可以发现，本实验所采用的GC-MS分析条件可以有效地分离绿茶干茶的挥发性成分。

由分析结果可知，不同产地绿茶中所含挥发性成分的总数不同，且相对含量差异较大，主要包括醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、碳氢化合物、杂氧化合物和其他类化合物，如表 2和图 2所示。

由图 2可知，不同产地绿茶挥发性成分的总数不同，浙江绿茶挥发性成分数量最多，达到157种，而湖南绿茶挥发性成分数量最少，仅有102种。但不同产地的绿茶挥发性成分中均含有醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、杂氧化合物、碳氢化合物和其他类化合物，由表 2和图 2可知，不同产地绿茶挥发性成分中碳氢化合物的种类最多，相对含量最高，其含量为14.01%~31.88%；其次是醇类、醛类和酮类化合物，其相对含量分别为9.22%~32.29%、4.99%~28.21%和3.35%~23.76%；酯类、酸类和杂氧化合物的种类较少，相对含量较低，含量分别为1.13%~17.88%、0.00%~7.27%和0.40%~3.74%；而其他类化合物的种类少，但相对含量较高，含量为7.67%~23.56%，这主要是因为二甲硫成分含量明显高于其他挥发性成分，是绿茶干茶的主要特征香气物质。此外，从整体上看，造成各类挥发性成分含量存在较大差异的原因可能在于原料产地、采摘时间、工艺标准等诸多因素，以及储存运输过程中挥发性化合物自身的氧化还原反应等造成了绿茶中各挥发性组分的差异。

从11个地区34个绿茶样品中总共获得了206种挥发性有机化合物，经过筛选得到50种共有挥发性成分，如表 3所示，各挥发性成分的含量以平均值±测量不确定度来表示。从表 3可知，共同含有的50种挥发性成分占挥发性化合物总量的79.56%，相对含量排在前三位的化合物为：二甲硫、1-戊烯-3-醇和乙酸乙酯。

2.2 主成分分析

以34个绿茶样品的50个共有挥发性成分相对含量构成的34×50的矩阵，利用SPSS软件进行主成分分析，相关矩阵的特征值及方差贡献率如表 4所示。可以看出，前10个主成分特征值大于1，且累计方差贡献率达82.354%，基本包含了绿茶样品共有香气所具有的大部分信息，因此，本文选择前10个主成分因子进行分析。

根据表 4和表 5所得数据，以第1主成分、第2主成分和第3主成分为三维坐标轴，绘制其因子负荷大小散点图，得到50个茶叶香气成分的三维因子载荷散点图，如图 3所示。从图中可以看出，不同绿茶挥发性成分的PC值在三维空间上的分布较为分散，且各挥发性成分对应点正好落在某一坐标轴上，其中部分变量点落在原点附近则显示因子负荷较小，部分变量点落在坐标轴顶端则显示因子负荷较大，由此可以比较直观地看出决定各主成分因子的挥发性成分变量。

10种主成分的载荷矩阵如表 5所示。由表 4和表 5可知，第1主成分方差贡献率为23.903%，其中二甲硫、丙醛、己醛、1-戊烯-3-醇、（E，E）2，4-庚二烯醛和α-紫罗酮的因子载荷较大，分别达到-0.831、0.862、0.885、0.628、0.874和0.651，目前普遍认为二甲硫是新茶香的成分，而丙醛、己醛、1-戊烯-3-醇和（E，E）2，4-庚二烯醛被认为是在贮藏过程中新产生出的成分，这些成分具有青草气、果香和油臭味，会随着贮藏时间的延长含量逐渐增加，α-紫罗酮具有紫罗兰花香和木香，其可能来源于类胡萝卜素的氧化和缩合反应及β-胡萝卜素的氧化分解反应^[16]；第2主成分方差贡献率为12.429%，其中壬醛、D-柠檬烯、十四烷、香叶醇、香茅醇和苯甲醇的因子载荷较大，分别达到0.861、0.878、0.850、0.681、0.666和-0.657，壬醛具有玫瑰、柑橘等香气是绿茶新茶香的主要成分，D-柠檬烯具有新鲜橙子香气及柠檬样香气，十四烷具有特殊芳香气味，香叶醇和苯甲醇分别具有玫瑰香气和微弱的苹果香气是绿茶中主要香气物质^[17]，香茅醇具有甜玫瑰香；第3主成分方差贡献率为9.527%，其中芳樟醇和萘的因子载荷较大，分别达到0.903和0.800，芳樟醇具有甜嫩新鲜的花香，奈具有特殊芳香气味，它们是普遍存在于各类茶叶中的香气物质；第4主成分方差贡献率为8.529%，其中正己醇的因子载荷最大，达到0.730，正己醇具有水果的芬芳香气；第5主成分方差贡献率为6.865%，其中丙酮、丁酮和芳樟醇氧化物的因子载荷较大，分别达到-0.823、0.728和-0.607，丙酮和丁酮的香气类似，具有微量的芳香气味，产生于干茶加热过程产生的茶油中，芳樟醇氧化物具有甜花香；第6主成分方差贡献率为5.132%，其中3-甲基-2-丁烯醛、乙苯和二甲苯的因子载荷较大，分别达到0.742、0.868和0.885，3-甲基-2-丁烯具有果香香气，乙苯和二甲苯具有特殊芳香气味；第7主成分方差贡献率为4.556%，其中1-戊烯-3-酮和甲苯的因子载荷较大，分别达到0.952和0.949，1-戊烯-3-酮呈香辣、醚香等刺激性香气，甲苯具有特殊芳香气味；第8主成分方差贡献率为4.294%，其中异戊醛和β-环柠檬醛的因子载荷较大，分别达到0.731和0.804，异戊醛具有苹果香，是茶叶青草气的来源之一，而β-环柠檬醛具有陈味香气，其香味来源与α-紫罗酮类似，是绿茶贮藏过程中类胡萝卜素的氧化产物；第9主成分方差贡献率为3.808%，以1-辛烯-3-醇的因子载荷最大，达到0.830，其具有青草气味；第10主成分方差贡献率为3.310%，其中α-蒎烯的因子载荷最大，达到0.907，α-蒎烯具有松香和树脂样香气。众所周知，绿茶的香气多来自于鲜叶中原有的香气组分以及因加工受热而转化成的芳香成分，通常带有典型的烘炒和蒸青香气，而上述这些挥发性成分共同组成了绿茶青、香、鲜爽的感觉。

3 结束语

茶香是决定茶叶品质与风味的重要因素，受茶叶品种、产地等因素的影响。任何一类茶叶中都存在几十上百种香气成分，但并不是所有香气成分都对某一类茶叶的香气品质起决定作用，一般只有少数几种能左右某类茶的香气^[18]。本研究应用DHS-GC-MS法测定了来自全国11个主产区的34个绿茶样品的挥发性成分，并用主成分分析法研究了它们的主要香气成分。本研究中，来自不同产地的绿茶挥发性成分种类相似，但含量上有明显差别。从34个绿茶样品中总共鉴定出206种挥发性成分，主要包含醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、杂氧化合物、碳氢化合物和其他类化合物，其中碳氢化合物种类最多，相对含量最高，其次是醇类、酮类和醛类化合物。本研究采用主成分分析法对绿茶样品中的50种共有挥发性成分进行分析，提取出10个主成分因子，其累计贡献率达到82.354%，在此基础上，通过分析挥发性成分变量的因子载荷，结合相关文献，初步明确了二甲硫、丙醛、丙酮、丁酮、异戊醛、α-蒎烯、1-戊烯-3-酮、甲苯、己醛、3-甲基-2-丁烯醛、乙苯、二甲苯、壬醛、1-戊烯-3-醇、D-柠檬烯、正己醇、十四烷、香叶醇、芳樟醇及其氧化物、1-辛烯-3-醇、（E，E）2，4-庚二烯醛、β-环柠檬醛、香茅醇、萘、α-紫罗酮、苯甲醇等27种绿茶的主要香气成分。下一步将利用绿茶干茶香气成分的初步分析结果，开展茶类判别和等级评价研究，结合各种化学计量学方法，构建茶类识别函数及等级预测模型，以期建立一套不受主观因素影响，易于实现标准化的绿茶品质评价新方法。