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不同提取方法对安化茯砖茶挥发油成分的影响
作者：admin日期：2018-01-10阅读
作者：胡均鹏，贾萌萌，朱良
合作企业：湖南省和品茶叶有限公司
（华南理工大学食品科学与工程学院，广东 广州 510641）
摘要：分别采用水蒸气蒸馏法（SD）、同时蒸馏萃取法（SDE）、超声波溶剂萃取法（UAE）和固相微萃取
法（SPME）提取安化茯砖茶的挥发油成分并通过 GC-MS 对 4 种方法的提取物成分进行了比较。结果表明，
4 种方法提取安化茯砖茶挥发性成分中主要是萜以及醛、酮、酸、酯类化合物。4 种方法的提取物中分别鉴
定出化合物 86 种(SD)、69 种(SDE)、64 种（UAE）和 81 种(SPME)，其香气成分和相对含量比例有一定的
差异。SD 法提取油状挥发物与固相微萃取法提取挥发性成分的种类最多，在低沸点的组成上相类似。同时
蒸馏萃取法和超声波溶剂萃取法提取挥发性成分中高沸点化合物含量较多。本实验为选择合适的安化茯砖
茶挥发油的提取分析方法及其制取方法提供参考。
关键词：安化茯砖茶；水蒸汽蒸馏；同时蒸馏萃取；超声波溶剂萃取；固相微萃取；挥发性成分
中图分类号： 文献标志码： 文章编号：
Effects of Different Extraction Methods on Chemical Composition of Essential Oils from Anhua
Fuzhuan Tea
HU Jun-peng, JIA Meng-meng, ZHU Liang *
(Food Science and Engineering College, South China University of Technology, Guangzhou Guangdong 510641)
Abstract: The essential oils from Anhua Fuzhuan tea has been extracted by steam distillation (SD), simultaneous
distillation extraction (SDE); ultrasound-assisted extraction (UAE) and solid phase microextraction (SPME). The
chemical composition of oils had been analyzed by gas chromatography mass spectrometry (GC-MS). The result
indicated that the most volatile compounds extracted by four methods were terpenes and aldehydes, ketones, acids,
esters. The chemical components which were extracted by four methods were identified 86 (extracted by SD), 69
(extracted by SDE), 64 (extracted by UAE), and 81 (extracted by SPME) kinds of compounds respectively.
Differences exist in the aroma composition and relative content ratio. The kinds of oily volatiles extracted by
steam distillation（SD） and volatile components extracted by solid phase microextraction (SPME) were more than
other extracting methods, meanwhile, the two extracting methods are similar in the forms of boiling point
compounds. Volatile components from simultaneous distillation extraction (SDE) and ultrasound-assisted
extraction (UAE) included more high-boiling point compounds. this experiment provided a guidance for selecting
appropriate methods for extracting and analyzing the volatile oil of Anhua Fuzhuan tea.
Keywords: Anhua Fuzhuan tea; steam distillation; simultaneous distillation extraction; ultrasound-assisted
extraction; solid phase microextraction; essential oils
1 收稿日期： *通讯作者
基金项目：长沙市科技计划（kh1601114）
作者简介：胡均鹏（1994-），男（汉），研究方向为轻工技术与工程
茯砖茶，又名“官茶”、“府茶”、“附茶”，是我国边销茶中销量最大、销售地域最广的一个品种
茶 [1] ，它多以黑毛茶或粗老绿茶为原料，经汽蒸、渥堆、压制、发花、干燥等工序加工而成 [2] ，其关
键的“发花”工序使茶砖的内含成分在微生物作用下发生了复杂的变化，形成了其独特的色泽、香气
和滋味 [3] 。正宗的茯砖茶具有砖面色泽黑褐，内质香气纯正，滋味醇厚，汤色红黄明亮等特征，成为
边区人民日常生活中必不可少的饮品 [4] 。
目前，茯砖茶主要产于湖南、四川、陕西等地。其中以湖南安化黑毛茶为原料，采用特殊的加工
方式筑制成的“金花”茶砖被认为是茯砖茶的鼻祖。作为一种后发酵的黑茶，茯砖茶是所有黑茶类产
品中生产周期最长、工艺最复杂、最独特的一类产品 [5-6] 。因为各生产厂家在生产规模、工艺、设备
及原料等方面存在的差异，及少数不法商贩偷工减料，以次充好，造成市面上获砖茶产品质量优劣差
异很大，严重地侵害了消费者的利益，在社会上造成不良影响 [7] 。因此，建立简单易行的安化茯砖茶
的分辨方法很有必要。
茶叶香气由一些复杂的挥发性物质构成，不同的茶具有不同的香气，呈香物质是评价茶叶香型，
茶叶香气量，茶叶品质，茶叶功效的重要因素之一 [8] 。因此，本研究拟分别采用水蒸气蒸馏法（SD）、
同时蒸馏萃取法（SDE）、超声波溶剂萃取法（UAE）和固相微萃取法（SPME）提取安化茯砖茶的
香气成分并通过 GC-MS 对 4 种方法的提取物成分进行了比较，尝试建立安化茯砖茶的香气成分指纹
图谱，为安化茯砖茶的香气品质评价、产地判别、以及真伪鉴别等提供一定的科学依据 。
1 材料与方法
1.1 材料与试剂
茶样为湖南和品茶业有限公司提供，产地为湖南省安化县东坪镇，采制于 2016 年。
茶样加工为传统的茯砖茶加工方式：黑毛茶鲜叶采摘→揉捻→杀青→筛分→半成品拼配→汽蒸→
渥堆→加浆→二次汽蒸→压制成型→冷却退砖→发花干燥→成品包装。
1.2 仪器与设备
7890A/5975C GC-MS 联用仪（美国安捷伦公司）；TD-100 Auto TD 自动热脱附解吸仪（英国
Markes 公司）；65µm 聚二甲基硅氧烷/二乙烯苯（PDMS /DVB）纤维萃取头（美国 Supelco 公司）；
水蒸气蒸馏提取装置（重庆北碚玻璃仪器总厂）；SDE 同时蒸馏提取装置（重庆北碚玻璃仪器总厂）；
RE-52A 旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂）；98-1-B 型电子调温电热套（天津市泰斯特仪器有限公
司）；KQ3200B 超声波清洗仪（昆山市超声仪器有限公司）；XMTE-8112 电热恒温水浴锅（上海
精宏实验设备有限公司）
1.3 试验方法
1.3.1 精油提取方法
水蒸气蒸馏法（SD）：精确称取 50.0 g 茶样和 15 g NaCl，置于 2000 mL 圆底烧瓶中，按照料液
比 1:12 加入超纯水，保持微沸，蒸馏 6 h，用二氯甲烷多次萃取。收集萃取液，并加入少量无水硫酸
钠除水，置于 4 ℃冰箱 24 h，通入氮气吹扫浓缩至 1 mL，密封保存在色谱小瓶子中，放置冰箱中待
测。检测完成后继续通入氮气去除溶剂，得到挥发油。
同时蒸馏萃取法（SDE）：精确称取 50.0 g 茶样和 15 gNaCl，置于 2000 mL 圆底烧瓶，，按照料
液比 1:12 加入超纯水，连接于 SDE 装置一端，用电热套加热，电热套电压保持在 100V 左右，另一
端连接内装 40 mL 二氯甲烷的 100 mL 烧瓶，55 ℃水浴加热，同时蒸馏萃取 3 h。收集萃取液，并加
入少量无水硫酸钠除水，置于 4 ℃冰箱 24 h，通入氮气吹扫浓缩至 1 mL，密封保存在色谱小瓶子中，
放置冰箱中待测。检测完成后继续通入氮气去除溶剂，得到挥发油。
超声波溶剂萃取法（UAE）：称取 20.0 g 茶样，粉碎均匀，置于 100 mL 三角瓶中，加入 40 mL
二氯甲烷，用橡胶塞封口，超声波辅助提取（超声功率为 100 W，超声 45 min），重复提取三次后抽
滤，收集萃取液，通入氮气吹扫浓缩至 1mL，密封保存在色谱小瓶子中，放置冰箱中待测。检测完成
后继续通入氮气去除溶剂，得到挥发油。
固相微萃取法（SPME）：精确称取 20.0 g 茶样，粉碎均匀，置于 100 mL 顶空瓶中，恒温 80 ℃
振荡 20 min，使茶叶香气充分挥发和平衡。于 65 ℃条件下将萃取头（使用之前，在 280 ℃进样口的
气相色谱仪上活化 0.5 h）插入顶空瓶中萃取 45 min，拔出萃取头，立即插入 GC-MS 进样口中，于
250 ℃脱附 2 min，进行 GC-MS 分析。并计算茶样与顶空瓶的重量变化。
1.3.2 气相质谱条件：
色谱柱：DB-5MS 石英毛细管柱（30 m×0.25 mm，0.25 µm）。
色谱条件：柱箱温度 50 ℃；进样口温度 250 ℃；总流量 14 ml/min；柱流量 1.0 ml/min；分流比
10:1；供试品溶液进样量 1 μL。
升温程序：50 ℃保持 3 min，以 3 ℃/min 升至 210 ℃保持 1 min，以 4 ℃/min 升至 250 ℃，保持
5 min；进样温度 250 ℃。
质谱条件：离子源：EI 源；离子源温度：230 ℃；检测器温度：250 ℃；数据获取方式：全扫描
模式，扫描质量数范围：40～600。
1.4 数据处理
定性分析：采用 NIST 11 质谱数据库检索定性，匹配度≥ 85% 的认为是可信的，部分化合物结
合人工解析质谱图并参照已发表的相关文献进行确证。
定量分析：以扣除溶剂峰的色谱图全部峰面积作为 100%，采用峰面积归一化法计算各化合物在
挥发油中的相对含量。
2 2 结果与分析
2.1 安化茯砖茶挥发油成分分析
按 1.3.2 测定方法进行实验，水蒸气蒸馏法（SD）、同时蒸馏萃取法（SDE）、超声波溶剂萃取法
（UAE）和固相微萃取法（SPME）提取提取的安化茯砖茶挥发油的的各化学成分在挥发油中相对含
量列入表 1。
表 表 1 不同提取方法提取所得安化茯砖茶挥发油的 GC- -S MS 结果
Table 1 GC-MS analysis results of the constituents of Anhua Fuzhuan Tea essential oils from different extraction method
峰号 保留指数
a
化合物名称
相对含量/%
SD SDE UAE SPME
1 752 反-2-戊烯醛 (E)-2-pentenal 0.64 - - -
2 804 己醛 caproaldehyde 1.34 0.28 - -
3 835 3-甲基-1-戊醇 3-methylpentan-1-ol 0.29 - 0.24 0.3
4 853 2-己烯醛 trans-2-hexenal - 0.57 0.37 0.47
5 909 （E,E）-2,4-己二烯醛 2,4-Hexadienal 0.38 - - -
6 924 3,5-二甲基辛烷 3,5-dimethyloctane 0.47 - - -
7 935 α-蒎烯 alpha-pinene 0.34 0.43 0.47 0.64
8 961 苯甲醛 benzaldehyde 1.61 0.57 0.37 0.59
9 987 月桂烯 myrcene 0.31 0.37 0.31 0.38
10 989 甲基庚烯酮 6-methyl-5-hepten-2-one 1.20 0.57 - 0.21
11 993 2-戊基呋喃 2-pentylfuran 0.35 0.65 - -
12 1023 松油烯 sylvestrene 0.24 0.44 0.49 0.69
13 1029 (-)-柠檬烯 (-)-limonene 0.47 0.39 1.28 1.04
14 1035 罗勒烯 β-ocimene 0.64 - 0.67 0.79
15 1043 苯乙醛 phenylacetaldehyde 0.34 - - 0.78
16 1058 E-2-辛烯醛 (E)-2-octenal 0.41 0.72 0.43 0.65
17 1063 2-甲基癸烷 2-methyldecane 0.51 0.61 0.77 0.57
18 1065 3,5-辛二烯-2-酮（E,E）3,5-octadien-2-one 0.34 0.47 0.54 0.64
19 1068 1-辛醇 1-octanol 0.42 0.37 0.47 0.34
20 1069 苯乙酮 acetophenone 0.73 0.42 1.28 1.37
21 1073 顺式芳樟醇氧化物 cis-linalool Oxide 2.34 2.01 1.57 1.46
22 1080 芳樟醇氧化物 linalool oxide 3.35 2.47 1.37 1.65
23 1088 芳樟醇 linalool 8.54 6.07 4.23 3.43
24 1085
6-甲基-3,5-庚二烯-2-酮
6-methyl-3,5-heptadien-2-one
0.71 0.67 0.37 0.42
25 1102 壬醛 nonyl aldehyde 0.57 0.37 - 0.31
26 1120 异佛尔酮 isophorone 0.34 0.44 0.47 0.36
27 1113 2,4-辛二烯醛 (E,E)-2,4-octadienal 1.32 0 - 0.27
28 1125 苯乙醇 2-phenylethanol 0.64 0.57 0.49 0.26
29 1139 茶香酮 4-oxoisophorone - - 0.31 1.03
30 1141 3-壬烯-2-酮 3-nonen-2-one - - 0.24 0.27
31 1148 1,2-二甲氧基苯 1,2-dimethoxybenzene 0.38 0.48 - 0
32 1162 β-松油醇 β-Terpineol 0.28 - - 0.46
33 1166 癸醛 Decanal 0.26 0.46 - 0.25
34 1169 反-2-壬醛 (E)-2-Nonenal 0.32 0.68 - 0.31
35 1170 对苯二甲醚 1,4-dimethoxybenzene 0.41 0.59 1.69 2.16
36 1179 萘 naphthalene 0.3 - - 0.34
37 1186
3,7- 二甲基 -1- 辛醇
3,7-dimethyl-1-octanol
0.34 0.52 - 0.34
38 1194 α-松油醇 α-terpineol 0.61 1.04 0.57 0.95
39 1210 2,4-壬二烯醛 (E,E)-2,4-nonadienal 0.61 0.52 - 0.46
40 1215 水杨酸甲酯 methyl salicylate 12.36 9.46 6.37 4.38
41 1220 藏花醛 safranal 1.37 0.97 0.97 1.31
42 1224
2,6,6-三甲基-1-环己烯-1-羧醛
β-cyclocitral
0.34 0.47 - 0.24
43 1228 橙花醇 nerol 0.67 - - 0.31
44 1255 紫罗烯 α-ionene 0.64 1.25 1.37 1.46
45 1259 反-2-癸烯醛 (E)-2-decenal 0.25 - - 0.23
46 1263 香叶醇 geraniol 0.38 0.34 0.64 0.45
47 1278 壬酸 nonanoic acid 0.21 0.64 - 0.21
48 1287 2-十一酮 2-undecanone 0.65 0.37 - 0.34
49 1292 吲哚 indole 0.24 1.38 - 0
50 1309
1,2,3-三甲氧基苯
1,2,3-trimethoxybenzene
0.37 0.28 0.68 1.43
51 1315 反,反-2,4-癸二烯醛 (E,E)-2,4-decadienal 0.42 - - 0.37
52 1340 丙酸芳樟酯 linalyl propionate 0.54 0.74 0.44 0.65
53 1348 丁香酚 eugenol 0.68 0 0.21 1.21
54 1379 金合欢烷 farnesane 0.52 0.39 0.32 0.68
55 1407
6,10-二甲基-十一烷-2-酮
6,10-dimethyl-2-undecanone
0.26 0.74 0.41 0.57
56 1415 柏木烯 cedrene 0.48 0.51 0.34 0.76
57 1428 长叶烯 longifolene 0.25 - - 0.67
58 1431 罗汉柏烯 thujopsene 0.36 0.28 0.28 1.01
59 1439 香橙烯 (+)-aromadendrene 0.64 - 0.34 1.26
60 1434 丁酸苯乙酯 2-phenylethyl butanoate 0.24 0.35 0.57 1.35
61 1440 α-紫罗酮 α-ionone 2.64 2.95 3.25 4.39
62 1445 橙花基丙酮 nerylacetone 1.54 0.69 1.59 1.76
63 1449 香叶基丙酮 geranyl acetone 2.24 3.37 2.39 4.38
64 1484 异甲基-β-紫罗酮 α isomethyl ionone 2.37 0 1.35 1.67
65 1497 β-紫罗酮 β-ionone 5.14 4.61 2.75 3.24
66 1502 二氢猕猴桃内酯 dihydroactinidiolide 2.58 3.89 6.23 3.79
67 1505 花侧柏烯 cuparene 0.32 0.30 0.81 1.24
68 1509 α-法呢烯 α-farnesene 0.81 0.39 0.35 0.65
69 1513 香叶醇 ceraniol 0.39 0.68 1.54 1.24
70 1519 δ-杜松烯 δ-cadinene - 0.29 1.36 2.31
71 1536 去氢白菖烯 calamenene 0.80 0.37 0.47 1.26
72 1562 正十二酸 dodecanoic acid 0.38 0.47 0.58 0.34
73 1572 橙花叔醇 nerolidol 0.87 0.79 1.34 2.03
74 1596 雪松醇 cedrol 1.35 1.02 0.88 1.24
75 1652 毕橙茄醇 cadinol 0.42 - - 1.38
76 1718 金合欢醇 farnesol 0.54 0.74 1.46 1.67
77 1750 肉豆蔻酸 tetradecanoic acid 1.28 1.17 - 0.34
78 1764 2-甲基十七烷 2-methylheptadecane 0.27 - 1.54 -
79 1806 植烷 phytane 0.56 - 2.68 1.46
80 1816 新植二烯 neophytadiene - 0.46 - 0.56
81 1840 咖啡因 caffeine 2.58 5.78 5.27 2.74
82 1870
邻苯二甲酸二异丁酯
diisobutyl phthalate
0.24 - 1.68 2.37
83 1879 1-十六醇 1-hexadecanol 0.36 0.86 2.37 1.38
84 1921 棕榈酸甲酯 methyl hexadecanoate 1.38 3.47 6.47 3.39
85 1944 异植醇 isovegetable - 0.68 1.26 1.46
86 1956 棕榈酸 hexadecanoic acid 8.25 11.24 7.38 4.49
87 1982 1-十七醇 heptadecan-1-ol 1.34 1.77 2.14 0.89
88 2102 亚麻酸甲酯 methyl linolenate 0.24 0.67 3.26 2.36
89 2115 植醇 phytol 3.35 6.25 5.37 1.37
90 2123 亚油酸 linoleic acid 1.68 2.14 0.67 -
91 2146 油酸 oleic acid - 1.25 0.68 -
总含量（%） 98.92 97.95 99.06 98.48
a 以 C8-C25 正烷烃为标样
从表 1 可以看出，在 4 种提取方法提取的挥发油中共鉴定出 91 种化合物，有 47 种化合物均能
在不同挥发油中发现，但主要成分的含量存在一定的差异，其中，SD 提取的挥发油中水杨酸甲酯
（12.36%）、芳樟醇（8.54%）、棕榈酸（8.25%）、β-紫罗酮（5.14%）含量较高；SDE 提取的挥发油
中棕榈酸（11.24%）、水杨酸甲酯（9.46%）、植醇（6.25%）、芳樟醇（6.07%）、咖啡因（5.78%）、β-
紫罗酮（4.61%）含量较高；UAE 提取的挥发油棕榈酸（7.38%）、棕榈酸甲酯（6.47%）、水杨酸甲酯
（6.37%）、二氢猕猴桃内酯（6.23%）、植醇（5.37%）、咖啡因（5.27%）、芳樟醇（4.23%）含量较高；
SPME 提取的挥发油棕榈酸（4.49%）、α-紫罗酮（4.39%）、水杨酸甲酯（4.38%）、香叶基丙酮（4.38%）
含量较高。而能够体现出茯砖茶特殊“菌花香”的关键成分，如呈药草香气的水杨酸甲酯，呈花果香的
芳樟醇及其氧化物，呈木香的紫罗兰酮，呈玫瑰香和果香的香叶基丙酮、香叶醇等 [9-10] 均可以在不同
提取方法提取的挥发油中发现。
2.2 不同提取方法所得安化茯砖茶挥发油物质差异比较
挥发性成分的类别差异比较由表 2 可见，不同方法检出的茶香气种类及相对含量具有一定的差
异。
表 表 2 不同提取方法提取所得安化茯砖茶挥发油的化学成分种类及含量
Table 2 Chemical classes and relative contents of volatile compounds in Anhua Fuzhuan Tea essential oil from different extraction
method
化合物种类 SD 法 SDE 法 UAE 法 SPME 法
相对含量/% 种类 相对含量/% 种类 相对含量/% 种类 相对含量/% 种类
非氧化萜 6.43 14 4.62 12 10.17 14 15.10 16
氧化萜 24.46 14 23.06 12 21.20 12 20.41 15
非萜烃 2.19 5 1.86 2 3.68 3 2.37 3
非萜醇 2.75 5 3.42 4 5.22 4 3.25 5
非萜醛酮 28.29 28 20.51 21 16.82 17 27.05 28
酯 12.58 6 16.91 6 9.31 4 5.38 4
酸 17.89 8 18.58 6 25.02 7 18.29 7
其它 4.33 6 8.99 6 7.64 3 6.33 3
合计 98.92 86 97.95 69 99.06 64 98.48 81
从表 2 可以看出，对四种方法提取的挥发油的鉴别出的组分均占到出峰物质总量的 97%以上，但
鉴别出的物质以 SD 法、SPME 法较多，均超过了 80 种化合物。对非氧化萜的提取以 SPME 法最佳，
达到总量的 15.10%，远远超过 SD 法的 6.43%和 SDE 法的 4.62%；对非萜醛酮的提取以 SD 法和 SPME
法为佳，可达总量的 27%以上；而对非萜醇和酸的提取以 UAE 法最佳。
通过上面的比较试验与分析可以认为，SD 法提取的挥发油中所含组分比 SDE 法中丰富，保留较
多低沸点、低含量化合物，与 SPME 法提取的挥发油成分相比，又多收得高沸点化合物。SD 法较适
合于沸点较低的中性成分的分析，SDE 法比 SD 法分析茯砖茶样品中性成分的范围广，分析大分子、
高沸点的半挥发性中性成分的回收率也比 SD 法高。SPME 法提取的挥发油物质组成比较均衡，更能
反映茯砖茶样品的香气组成。UAE 法得到的挥发油物质种类均少于其它几种方法，尤其是推测可能
是由于超声波波对挥发油中的挥发性物质具有一定破坏作用，或者是所使用的溶剂无法很好的萃取部
分极性大的成分。
3 结论
利用水蒸气蒸馏法（SD）、同时蒸馏萃取法（SDE）、超声波溶剂萃取法（UAE）和固相微萃取
法（SPME）4 种方法提取安化茯砖茶的挥发油成分，再结合气质联用技术对其进行分析测定，初步
定性出挥发油成分中有 91 种化合物，以醇、酮、酯类为主。常用的 SD 法，能较全面的提供挥发油
的信息，但提取所需要的样品量大、加热时间长、而且需要大量有机溶剂进行萃取，有些成分可能在
加热过程中遭到破坏，丢失了一些原有的香气成分[11,12]。SDE 法是对 SD 的改进，比 SD 法简化了
实验步骤，能大量节约有机溶剂，减少工作量，缩短了分析时间[11,13]；提取组分虽然少，但是基本
能检测出样品中的代表挥发性成分，适宜用于简单条件下大量样品的快速检测。SPME 法是一种的无
溶剂、纯绿色的样品前处理技术，仅需要少量样品，加热时间短，操作简单，而且对样品有很强的富
集作用，可以大大提高分析灵敏度[14,15]，但萃取头价格昂贵，较适宜于样品量少的快速检测。UAE
法处理简单，样品与溶剂用量也不多，基本能检测出样品中的代表挥发性成分，但含量与其它几个方
法差异性最大，检测出的挥发性物质也最少，尚需摸索更适宜的提取条件。
本实验对不同提取方法制得的安化茯砖茶挥发油组成进行分析，为选择合适的安化茯砖茶挥发油
的提取分析方法及其制取方法提供参考。
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