文章鉴读|四川轻化工大学生物工程学院李东教授：基于HS-SPME-GC-MS解析川红工夫红茶关键香气成分及形成机理

食品工业科技编辑部

2025-09-11

导读：欢迎投稿EI期刊《食品工业科技》www.spgykj.com

EI收录，

入选中国科技期刊卓越行动计划

四川轻化工大学生物工程学院、四川省川红茶业集团有限公司的杨植溢，练学燕，金磊，李东等人重点介绍了红茶香气的形成及其影响因素，并聚焦于川红工夫红茶的研究现状。主要内容包括：1. 红茶分类及加工工艺（萎凋、揉捻、发酵、干燥）；2. 香气对茶叶品质的重要性（占感官审评25%-30%）；3. 茶叶中已鉴定700多种挥发性物质，主要类别及影响因素（品种、环境、工艺）；4. 现有研究多集中于白茶、乌龙茶等茶类加工过程中的香气变化规律；5. 指出川红工夫红茶香气形成机制研究不足，提出以‘天府5号’为材料，采用多种技术手段（感官审评、电子鼻、HS-SPME-GC-MS等）解析其关键香气成分及动态变化规律，为品质控制提供理论依据。

摘要：为分析川红工夫红茶的关键香气成分及在加工过程中的形成规律，基于感官组学、顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱联用（Head space-solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry，HS-SPME-GC-MS）、电子鼻（Electronic nose，E-nose）等分子感官技术解析由‘天府5号’茶树鲜叶加工制作的川红工夫红茶香气成分，并进行了主成分分析（Principal component analysis，PCA）与偏最小二乘法判别分析（Partial least squares-discriminant analysis，PLS-DA）及其置换检验，最后通过气味活度值（Odor activity value，OAV）筛选出关键香气成分，并对其形成进行了初步探究。结果表明，川红工夫红茶在不同加工阶段的香气成分不同，随着加工的进行，茶样香气强度逐渐加强，烘干后的茶样具有较强的花果香和甜香；共鉴定出52种挥发性代谢物，醇类、酯类和醛类化合物是川红工夫红茶的主要呈香物质；其中，筛选出16种香气成分（OAV≥1），香叶醇、芳樟醇和β-紫罗兰酮是关键香气成分（OAV≥100），揉捻过程会提高芳樟醇和香叶醇的含量；发酵过程中生成了β-紫罗兰酮，香叶醇含量升高，芳樟醇含量降低。研究阐明了川红工夫红茶加工过程中香气成分及变化规律，为以川红工夫红茶品质控制和提升提供一定的科学依据。

PART.01

结果

本章节重点分析了川红工夫红茶在不同加工阶段香气成分的动态变化及形成机理。主要内容包括：1. **感官特征变化**：萎凋阶段青草气显著，揉捻后花果香和甜香显现，发酵和烘干后甜香与花果香进一步增强。成品茶香气纯正，具甜香和花果香。2. **电子鼻检测**：发酵阶段传感器响应值最高，显示醇类和芳香族化合物含量显著增加，与感官结果一致。3. **挥发性成分分析**：共检出52种化合物，包括醇类（70%）、酯类和醛类。发酵阶段化合物种类（38种）和总量（5378.86 μg/kg）达峰值，烘干后部分低沸点成分挥发。4. **关键香气物质**： - **芳樟醇**（OAV=845.07）：主导木青、花香； - **β-紫罗兰酮**（OAV=741）：贡献紫罗兰香； - **香叶醇**（OAV=136.13）：赋予玫瑰甜香。5. **加工动态**： - **持续存在类**（如香叶醇、芳樟醇）：揉捻时含量上升，烘干后下降； - **揉捻新增类**（如苯乙醛）：细胞破碎后氧化反应生成； - **发酵新增类**（如β-紫罗兰酮）：类胡萝卜素降解产物。6. **数据分析方法**：PCA和PLS-DA有效区分加工阶段，模型验证可靠。结论：川红工夫红茶的特征香气由芳樟醇、香叶醇、β-紫罗兰酮等关键成分协同作用形成，发酵是香气物质转化的关键工序。

表 1 不同加工阶段样品的香味特征分析

Table 1 Aroma characteristics analysis of samples at different stages of processing

注：−表示无显著性差异；*表示P<0.05；**表示P<0.01；n=27。

图 1 工夫红茶最终茶样审评图

Figure 1. Evaluation diagram of the final tea sample of congou black tea

图 2 加工过程中香气物质在各工序中的变化

Figure 2. Changes in aroma substances across various processing steps

表 2 红茶样品中挥发性物质成分及含量（μg/kg）

Table 2 Composition and content of volatile substances in black tea samples (μg/kg)

注：n=3；−表示未检出；同行不同小写字母表示化合物含量差异显著（P<0.05）。

图 3 不同加工步骤香气物质含量

Figure 3. Aroma substance content in different processing steps

图 4 川红工夫红茶不同加工阶段的 GC-MS数据的主成分分析（PCA）

Figure 4. PCA of GC-MS data from different processing stages of Chuanhong congou black tea

图 5 川红工夫红茶不同加工阶段的挥发性成分的PLS-DA

Figure 5. PLS-DA of volatile components at different processing stages of Chuanhong congou black tea

注：（A）鲜叶阶段和萎凋阶段；（B）萎凋阶段和揉捻阶段；（C）揉捻阶段和发酵阶段；（D）发酵阶段和烘干阶段。

表 3 烘干后工夫红茶挥发性成分OAV分析

Table 3 OAV analysis of volatile components in dried congou black tea

图 6 工夫红茶中关键香气物质含量动态变化

Figure 6. Dynamic changes in the content of key aroma compounds in congou black tea

注：不同小写字母表示化合物含量差异显著（P<0.05）。

PART.02

思维导图

PART.03

结论

本章节重点总结了川红工夫红茶加工过程中香气成分的变化规律及其关键香气成分。主要内容包括：1）加工各阶段香气轮廓相似但香味类型因成分浓度差异而不同，青草味逐渐减弱，花香甜香增强；2）鉴定出香叶醇等5种基础香气成分，以及苯乙醛等8种影响加工过程香气变化的关键成分；3）研究结果为工艺改进和香气形成机制提供参考；4）指出后续将通过香气重组和删除实验，进一步分析化合物间相互作用，以提升红茶品质控制。

引用本文：杨植溢，练学燕，金磊，等. 基于HS-SPME-GC-MS解析川红工夫红茶关键香气成分及形成机理[J]. 食品工业科技，2025，46（17）：47−55. doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024110013.

Citation：YANG Zhiyi, LIAN Xueyan, JIN Lei, et al. Analysis of Key Aroma Components and Formation Mechanism of Chuanhong Congou Black Tea Based on HS-SPME-GC-MS[J]. Science and Technology of Food Industry, 2025, 46(17): 47−55. (in Chinese with English abstract). doi: 10.13386/j.issn1002-0306.2024110013.

基金项目：四川省科技厅项目（2017NFP0168）。