全 文 ：※分析检测 食品科学 2014, Vol.35, No.06 103
顶空-气相色谱-四极杆质谱结合保留指数法
测 定普洱茶香气成分
申明月，刘玲玲，聂少平*，谢建华，李 昌，毛雪金，王远兴，谢明勇
（南昌大学 食品科学与技术国家重点实验室，江西 南昌 330047）
摘 要：采用静态顶空-气相色谱-四极杆质谱技术对普洱茶的香气成分进行分析，在利用NIST质谱检索库检索的基
础上，结合保留指数对化合物进行定性，共鉴定出30 种香气成分，同时运用峰面积归一化法测得各香气组分的相
对含量。结果表明：所测普洱茶香气成分主要包括醇类、醛类、酮类、酯类和烃类5类物质，其中醇类化合物和酯
类化合物的含量最高，分别占总香气物质成分的47.73%和40.97%。样品中含量较高的6个化合物相对标准偏差在
4.11%～6.59%之间，本法可为普洱茶香气成分的分析提供参考。
关键词：普洱茶；香气成分；保留指数；顶空分析；气相色谱-质谱联用技术
Analysis of Aroma Components from Pu-erh Tea by Headspace-GC-MS Based on Retention Index
SHEN Ming-yue, LIU Ling-ling, NIE Shao-ping*, XIE Jian-hua, LI Chang, MAO Xue-jin, WANG Yuan-xing, XIE M ing-yong
(State Key Laboratory of Food Science and Techonology, Nangchang University, Nangchang 330047, China)
Abstract: A static headspace-gas chromatography-mass spectrometry (HS-GC-MS) method was used to analyze aroma
components from Pu-erh tea. The separated peaks were identified by mass spectral library searching combined with retention
index comparison. Thirty aroma components were identified from Pu-erh tea, mainly including alco hols (47.73%) and esters
(40.97%). The precision expressed as relative standard deriva tion (RSD, n = 6) of the proposed method was in the range of
4.11%–6.59%. This method can be widely applied for the qualitative analysis of aroma components from Pu-erh tea.
Key words: Pu-erh tea; aroma components; retention index; headspace analysis; gas chromatography-mass spectrometry (GC-MS)
中图分类号：O656.2 文献标志码：A 文章编号：1002-6630（2014）06-0103-04
doi:10.7506/spkx1002-6630-201 406021
收稿日期：2013-10-12
基金项目：教育部“新世纪优秀人才支持计划”项目（NCET-12-0749）；江西省 高等学校科技落地计划项目（产学研合作）（KJLD13004）
作者简介：申明月（1984—），女，博士研究生，研究方向为食品化学与分析技术。E-mail：shenmingyue1107@163.com
*通信作者：聂少平（1978—），男，教授，博士，研究方向为食品化学与分析、食品营养与安全、糖化学与糖生物学。
E-mail：spnie@ncu.edu.cn
普洱茶是云南省特有的地方名茶，研究发现其具有
降血脂、减肥、抗动脉硬化、防癌、抗氧化、防辐射等
多种功效[1]。普洱茶是以地理标志保护范围内的云南大叶
种鲜叶为原料，经杀青、揉捻、日晒等工序制成晒青毛
茶，再经渥堆、陈化及干燥等工序加工而成[2]。普洱茶按
发酵工艺可分为生普和熟普2 个系列，型制上又可分为散
茶和紧压茶2 类[3]。普洱茶的香气成分与普洱茶的品质密
切相关，也是目前市场上决定普洱茶价格的重要因子[4]。
因此，普洱茶特征香气成分的研究，一直是普洱茶研究
工作者长期关注和研究的热点。
目前普洱茶的香气成分定性分析主要采用气相色谱-
质谱法，将各色谱峰对应的质谱图利用谱库检索，匹配
度越高，定性的可靠性越高 [4-5]。然而在实际的样品分
析过程中，会发现普洱茶的香气成分往往含有多种同分
异构化合物，因结构相似，质谱图差别也不大，采用常
规质谱检索方法不易准确定性，需要结合其他定性方法
进行鉴定。1958年Kovats首次提出保留指数（retention
index，R I）的概念[6-7]；在Kovats方程中，保留指数以
正构烷烃同系物作为参考标准，所有与色谱保留行为有
关的流体动力学参数在Kovats方程中被消去。所以，保
留指数与色谱分析的许多参数和条件无关，能在定性中
减少甚至消除具体实验条件（如色谱柱、温度、升温条
件、压 力等）的干扰，具有很好的准确度和重现性[6-7]。
本实验采用静态顶空 -气相色谱 -四极杆质谱
（headspace-gas chromatography-m ass spectrometry，HS-
GC-MS）技术对普洱茶的香气成分进行分析，在利用
NIST质谱检索库检索的基础上，结合保留指数对化合物
进行定性，并利用峰面积归 一化法计算得到普洱茶各香
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气成分的相对含量，结果显示该定性分析策略和香气成
分检测方法具有较大的优越性，可为普洱茶香气成分的
分析提供方法参考。
1 材料与方法
1.1 样品与试剂
供试茶样为昆明七彩云南庆沣祥茶叶股份有限公司
生产的云南普洱茶（茉莉大叶晒青茶，紧压茶），将普
洱茶样品按GB/T 8303—2002《茶：磨碎试样的制备及其
干物质含量测定》的要求粉碎，称取5.00 g茶样于20 mL
顶空进样瓶中，压紧瓶盖，进行HS-GC-MS检测。正构
烷烃（C6～C10、C10～C20） 美国AccuStandard公司。
1.2 仪器与设备
7890A-7000B三重串联四极杆气相色谱-质谱联用仪
（配有Agilent G1888A自动顶空进样器、Masshunter工作
站（Version B.03.01）工作站） 美国Agilent 公司。
1.3 方法
1.3.1 HS-GC-MS 分析条件
顶空条件 [8]：进样环体积1 mL，样品瓶加压压力
10 psi，加压时间0.5 min，充气时间0.5 min，进样时间
1 min，进样环温度110 ℃，传输线温度130 ℃，样品瓶
的平衡温度和平衡时间分别在60～100 ℃和15～40 min之
间进行优化。
GC条件[9]：进样口温度：250 ℃；分流比：1∶1；色
谱柱为HP-5MS（30 m×0.25 mm，0.25 μm）毛细管色谱
柱；升温程序：起始温度50 ℃，停留2 min，以3 ℃/min的
速率升至200 ℃，保持10 min；载气为高纯氦气（纯度≥
99.999%），载气流速：1 mL/min（恒流模式）。
MS条件：电子电离（electron ionization，EI）源；
电子电离能量：70 eV；离子源、四极杆与传输线温度分
别为230、150、250 ℃；溶剂延迟：3 min；质量扫描方
式为全扫描，质量扫描范围m/z 40～500；质谱数据运用
NIST 2008（Version 2.0 f）质谱数据库进行图谱检索。
1.3.2 普洱茶香气成分保留指数的测定
单一线性程序升温的条件下保留指数计算公式[6-7]：
RI=100n＋100(TRx－TRn)/(TRn+1－TRn)；RI为待测组分的保
留指数；TRx为待测组分的 保留时间；n 和n＋1分别表示正
构烷烃的碳原子数；TRn＜TRx＜TRn+1。
2 结果与分析
2.1 顶空平衡条件的优化
将密封好的顶空瓶置于顶空进样器内，分别设置样
品瓶的平衡温度为60、70、80、90、100 ℃，平衡30 min
后进行测定。从图1可看出，平衡温度越高，普洱茶样品
释放出来的香气组分的数量与丰度都随之增多，而当平
衡温度高于90 ℃时测得的香气组分的数量与丰度趋于稳
定。为避免普洱茶样品加热过度使一些性质不稳定的香
气组分发生热分解、氧化等反应从而产生新的成分，选
择顶空的平衡温度为90 ℃。此外，在平衡温度90 ℃的
条件下，将顶空瓶密封好后分别平衡15、20、25、30、
35、40 min，从图2可以看出，当平衡时间达到30 min
后，测定结果趋于稳定，因此选择样品的平衡时间为
30 min。
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图 1 顶空分析中样品平衡温度对主要香气成分的影响
Fig.1 Effect of headspace heating temperature on peak area of
aroma components
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图 2 顶空分析中样品平衡时间对主要香气成分的影响
Fig.2 Effect of headspace heating time on peak area of
aroma components
2.2 分析方法的精密度
6次平行测定普洱茶样品中含量较高的6 个化合物
的相对标准偏差分别为：4.11%（芳樟醇）、5.39%（乙
酸苄酯）、5.04%（己烯醇）、6.59%（乙酸叶醇酯）、
6.27%（苯甲酸甲酯）、4.98%（6-莰烯酮）。化合物含
量的相对标准偏差均小于10%，符合方法的要求。
2.3 普洱茶香气成分检测结果
根据NIST 2008质谱图库检索结果，结合保留指数
文献值[10-26]对普洱茶香气成分进行了鉴定， 共得到30种
化合物，同时运用峰面积归一化法测得各香气组分的相
对百分含量，结果详见表1。由鉴定结果可知，普洱茶
香气成分十分复杂，并且相对含量差别也很大。通过
比较分析普洱茶香气成分，可以看出它们主要包括醇
类、醛类、酮类、酯类和烃类5 类物质，其中醇类化合
物有4 种，相对含量为47.73%；酯类化合物有6 种，
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相对含量为40.97%；酮类化合物有2 种，相对含量为
6.23%；烃类化合物有16 种，相对含量为4.77%。在
16种烃类化合物中大部分都是单萜烯类和倍半萜烯类
物质，其中单萜烯类物质有4 种，相对含量为2.29%；
倍半萜烯类物质有9 种，相对含量为1.39%。普洱茶
所含香气组分相对含量超过3%的组分有6 种，依次
为芳樟醇（36.71%）、乙酸苄酯（23.40%）、己烯
醇（10.67%）、乙酸叶醇酯（7.96%）、苯甲酸甲酯
（4.64%）、6-莰烯酮（3.99%）。
表 1 普洱茶香气成分定性分析结果
Table 1 Aroma components identified from Pu-erh tea
序号 定性方式 化合物 分子式 RIexp RIlit 相对含量/%
1 RI、MS 5,5-二甲基-2-乙基-1,3-环戊二烯5,5-dimethyl-2-ethyl-1,3-cyclopentadiene C9H14 825 827
[10] 0.62
2 RI、MS 己烯醇 (Z)-3-hexenol C6H12O 869 870[11] 10.67
3 RI、MS 苯甲醛 benzaldehyde C7H6O 937 936,937[10,12] 0.28
4 RI、MS 6-甲基-5-庚烯-2-酮 6-methyl-5-hepten-2-one C8H14O 970 971[10] 2.24
5 RI、MS 乙酸叶醇酯 (Z)-3-hexeny l acetate C8H14O2 1 010 1 005[13] 7.96
6 RI、MS 柠檬烯 limonene C10H16 1 028 1 029[14] 1.57
7 RI、MS 顺式-β-罗勒烯 (Z)-β-ocimene C10H16 1 039 1 038,1 040[14-15] 0.1
8 RI、MS 反式-β -罗勒烯 ( E)-β-ocimene C10H16 1 050 1 049,1 048[16-17] 0.4
9 RI、MS 萜品烯 γ-terpinene C10H16 1 059 1 059[17-18] 0.22
10 RI、MS 反式-氧化芳樟醇 trans-linalool oxide C10H18O2 1 076 1 076,1 074[14-15] 0.32
11 RI、MS 6-莰烯酮 6-camphenone C10H14O 1 093 1 093[17] 3.99
12 RI、MS 苯甲酸甲酯 methyl benzoate C8H8O2 1 098 1 097[19] 4.64
13 RI、MS 芳樟醇 linalool C10H18O 1 106 1 102,1 107[20-21] 36.71
14 RI、MS 乙酸苄酯 benzyl acetate C9H10O2 1 168 1 169[13] 23.40
15 MS 萘 na phthaline C10H8 1 182 0.42
16 RI、MS 水杨酸甲酯 methyl salicylate C8H8O3 1 195 1 195[22] 2.21
17 RI、MS 吲哚 in dole C8H7N 1 294 1 292,1 296[23-24] 0.04
18 RI、MS 邻氨基苯甲酸甲酯 methyl anthranilate C8H9NO2 1 341 1 346[24] 2.1
19 RI、MS α-荜澄茄油烯 α-cubebene C15H24 1 349 1 351,1 347[17,25] 0.03
20 RI、MS 丁子香酚 eugenol C10H12O2 1 359 1 356,1 359[20,26] 0.03
21 RI、MS α-古巴烯 α-copaene C15H24 1 375 1 376,1 375[17,20,26] 0.04
22 MS 正十四烷 tetradecane C14H30 1 399 0.05
23 RI、MS 顺式-β-石竹烯 (Z)-β-caryophy llene C15H24 1 407 1 408[26] 0.03
24 RI、MS α-古芸烯 α-gurjun ene C15H24 1 410 1 409[15,20] 0.05
25 RI、MS 反式-β-石竹烯 (E)-β-caryophyllene C15H24 1 418 1 420,1 419[17,26] 0.05
26 RI、MS γ-衣兰油烯 γ-muurolene C15H24 1 476 1 477,1 475[17,25] 0.04
27 RI、MS （E,E）-α-法呢烯 (E,E)-α-farnesene C15H24 1 508 1 504,1 508[18,20] 0.95
28 RI、MS γ-荜澄茄烯 γ-cadinen e C15H24 1 513 1 513[15,17] 0.07
29 RI、MS δ-荜澄茄烯 δ-cadinene C15H24 1 523 1 524[15,17] 0.13
30 MS 苯甲酸叶醇酯 (Z)-3-hexenyl benzoate C13H16O2 1 571 0.66
注：RI.通过文献保留指数与实测保留指数比对定性；MS. 通过 NIST质
谱库检索定性；RIexp.实测保留指数值；RIlit.文献保留指数值。
3 结 论
普洱茶香 气成分中含有多组同分异构体 ，分子式
为C10H16的组分有4 个（均为单萜烯），分子式为C15H24
的组分有9个（均为倍半萜烯）。由于结构相似，其
在 NIST质谱数据库中的图谱非常相似，因此仅依靠谱
库检索结果来定性有可能会出现错误的鉴定结果。如图
3所示，峰8、9具有几乎相同的质谱图，且谱图直接检
索的结果皆为3-蒈烯；参考保留指数文献值[17]可发现，
3-蒈烯的保留指数为1 010，而峰8、9的保留指数分别
为1 050和1 059，这说明谱图直接检索的结果是不可靠
的。此时将峰8、9的保留指数值与文献[16-18]对比就很
容易确定两峰所对应的化合物，即峰8应为反式-β-罗勒
烯，峰9应为萜品烯。
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图 3 峰8（A）与峰9（B）电子电离质谱图
Fig.3 Mass spectra of Peak 8 (A) and Peak 9 (B)
采用保留指数结合NIST质谱谱库检索对普洱茶香气
成分进行了定性分析，共鉴定出30 种香气成分，主要包
括醇类、醛类、酮类、酯类和烃类5 类物质，同时运用峰
面积归一化法测得各香气组分的相对百分含量。实验结
果表明静态顶空-气相色谱-保留指数-质谱分析是一种快
速有效分析普洱茶香气成分的方法，该分析策略弥补了
常规GC-MS谱库检索定性方法的不足，大大提高了定性
分析的准确性和效率，使定性结果更加可靠。该定性分
析思路应用在其他复杂样品挥发性成分检测中也拥有巨
大的潜力和独特的优势，值得进一步研究推广。
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