CN106053628B - 一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法，其特征在于主要包括以下两步：(1)香气成分的提取：以癸酸乙酯为内标物，采用顶空固相微萃取技术萃取茶汤中的香气成分，得到富集香气成分的固相萃取头；(2)香气成分定性和定量分析：将步骤1)所得富集香气成分的固相萃取头用气相色谱‑质谱进行分析，其中，定性分析是由共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱；定量分析是以癸酸乙酯内标物峰面积为对照，根据共有特征峰的峰面积分别对茶叶中各香气成分进行定量。本发明采用顶空固相微萃取和气相色谱‑质谱结合保留指数法快速分析了茶叶中的香气成分，通过与谱库检索进行有效结合，大大增加定性和定量分析的准确性和可靠性。

Description

一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法
技术领域
本发明涉及一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法，属于化学分析及茶叶质量检测技术领域。
背景技术
茶叶作为一种深受大众喜爱的保健饮品，据茶叶产业“十二五”报告，截至2015年末，全国茶叶总产量增加至227.8万吨，产值达到1519.2亿元。茶叶香气成分作为鉴别茶叶品质的重要指标，历来受到国内外学者的关注。茶叶香气是茶鲜叶在制作过程中通过复杂的生化反应而产生的，香气组分的组成与含量与不同的茶树品种，栽培环境，加工工艺，茶叶储存时间、温度等息息相关。任何一种茶叶的香气都是由所含的不同物质以不同浓度组合的综合表现，而呈香物质间的相互作用也会对整体香型有显著的影响。
近年来，茶叶中掺杂、掺假、以假充真、以次充好的报道时有发生，严重侵害了品牌形象、扰乱市场秩序、削弱了消费者的信任。茶叶香气通常由感官技术来评价，GB/T 23776-2009也对茶叶感官审评方法作了规定，但评审结果容易受评审人员主观判断的影响。而茶叶中的香气成分含量一般较低，成分非常复杂，且不稳定，在提取过程中易受发生氧化、缩合、聚合、以及分子结构发生变化，提取到的精油不能完全表现出本身的特征。传统的方法通过同时蒸馏法、减压蒸馏法提取茶叶中的香气成分，容易受温度的影响，造成香气成分挥发或分解等损失；而且所得到色谱峰重叠严重，影响定量和定性的准确性；同时还存在操作繁琐、不能快速准确分析的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法，采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱结合保留指数法快速分析了茶叶中的香气成分，通过与谱库检索进行有效结合，大大增加定性和定量分析的准确性和可靠性。
本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法，主要包括以下两步：
(1)香气成分的提取：以癸酸乙酯为内标物，采用顶空固相微萃取技术萃取茶汤中的香气成分，得到富集香气成分的固相萃取头；
(2)香气成分定性和定量分析：将步骤1)所得富集香气成分的固相萃取头用气相色谱-质谱进行分析，其中，定性分析是由共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱；定量分析是以癸酸乙酯内标物峰面积为对照，根据共有特征峰的峰面积分别对茶叶中各香气成分进行定量。
按上述方案，所述步骤(1)更优选的方法为：
(a)将茶叶粉碎成茶粉；
(b)按照茶粉的质量与沸水体积为(0.5-1.5)g：10mL的比例，将茶粉分散于沸水中配成茶汤，并加入癸酸乙酯标准溶液作为内标物；
(c)将步骤(b)所得的溶液在40～80℃下搅拌状态下进行顶空固相微萃取，萃取时为20～80min，得到富集香气成分的固相萃取头。
按上述方案，所述茶叶为绿茶等中的任意一种。
按上述方案，步骤(a)中茶叶粉碎后的粒径为18～25目。
按上述方案，步骤(b)中所述癸酸乙酯在茶汤中的浓度为5～20mg/L。
按上述方案，所述顶空固相微萃取采用萃取头为碳分子筛/二乙烯基苯/聚二甲基硅氧烷(CAR/DVB/PDMS)。
按上述方案，所述步骤(2)更优选的方法为：将提取后的固相萃取头插入气相色谱-质谱的气相色谱进样口进行解吸附，在200～260℃下热解吸1～9min，然后进行数据采集进行定量和定性分析。其中，所述定性分析通过分析所采集的总离子流图，先将各香气组分各特征峰与NIST12.L谱库中标准化合物进行匹配；再以正构烷烃的保留时间计算香气组分各特征峰的保留指数，与相关文献进行匹配；由两次匹配所得的共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱。其中，所述定量分析是以癸酸乙酯内标物峰面积为对照，将共有特征峰的峰面积Si分别与癸酸乙酯内标物峰面积S0相比，根据癸酸乙酯内标物在茶汤中的浓度C0，分别对茶汤中各香气成分的浓度Ci进行定量，定量公式为Ci＝C0*(Si/S0)。
按上述方案，所述气相色谱的检测条件为：进样口温度为200～260℃；载气为高纯氦气，色谱柱为DB-5MS柱，柱流量为0.8～1.2mL/min；不分流进样。优选的气相色谱的升温程序为：首先以50℃保持5min，以3℃/min的速率升温至125℃，保持3min，再以2℃/min的速率升温至180℃，保持3min，再以15℃/min的速率升温至250℃，保持8min。
按上述方案，所述质谱的检测条件为：电子电离源(EI)；离子化电压、离子源温度、四级杆温度为为仪器默认值(离子化电压为70eV；离子源温度为200℃；四级杆温度为150℃)；接口温度为280～290℃；质谱扫描范围为35～450amu。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱结合保留指数法快速分析了茶叶中的香气成分，并通过与谱库检索进行有效结合，大大增加定性和定量分析的准确性和可靠性、高效型。
2、通过本发明所述方法可以快速构建各茶叶中香气成分的标准指纹图谱，并且快速相对定量，能对茶叶中几十种挥发性香气成分同时分析，能快速、有效得监控该茶叶的质量，为茶叶的品质鉴定、真假识别、产地溯源等提供有效参考。
3、本发明所述方法中样品处理简单，操作快速，并且大大提高了定性分析的准确性和效，定性分析时，首先将各香气组分特征峰与NIST12.L谱库中标准化合物进行匹配，并对照系列正构烷烃峰的保留时间，计算得到特征组分的保留指数，与相关文献进行比较，由共有特征峰构建香气成分的标准指纹图谱，提高定性的准确性；定量分析时，通过癸酸乙酯内标物峰面积为对照，将共有特征峰的峰面积分别进行比较，对茶叶中的各香气成分进行相对定量，避免由于进样量造成峰面积的变化，使定量更加准确。
附图说明
图1为实施例中的绿茶香气成分的GC-MS指纹图谱，图中共有模式中标示了26个共有峰的峰号。
图2为实施例中平行测定的24份绿茶样品香气成分的总离子流重叠图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中的茶叶均采用绿茶样品，采自杭州核心区域2015年春茶，经鉴定为西湖龙井茶。
下述实施例中，涉及到仪器和试剂主要为：7890N-5975型气相色谱-质谱联用仪(美国Agilent公司)；手持固相微萃取器，配50/30μm CAR/DVB/PDMS萃取头(美国Supelco公司)；PC-420D恒温数显磁力搅拌器(美国CORNING公司)；正构烷烃标准品(C8～C32，美国SUPELCO公司)；癸酸乙酯(分析纯，国药集团化学试剂有限公司)。
实施例
一种快速定性定量茶叶中香气成分的方法，主要包括以下两步：
(1)香气成分的提取：
(a)将茶叶样品经粉碎后过20目筛，密封保存；
(b)准确称取1.0g粉碎后的茶叶于15mL的顶空瓶中，加入20μL、10mg/L癸酸乙酯标准溶液，再加入10mL沸水，密封；
(c)将步骤(b)所得的茶汤在60℃水浴下磁力搅拌萃取，再将已经老化的CAR/DVB/PDMS萃取头穿透密封垫插入顶空瓶内茶汤上方，固定好SPME手柄，小心推出纤维头并开始萃取并计时，60min后取出，得到富集香气成分的固相萃取头。
(2)将富集香气成分的固相萃取头插入气相色谱-质谱的气相色谱进样口，在230℃下热解吸5min，然后进行数据采集进行定量和定性分析。其中，GC条件：进样口温度为230℃；升温程序：首先以50℃保持5min，以3℃/min的速率升温至125℃，保持3min，再以2℃/min的速率升温至180℃，保持3min，再以15℃/min的速率升温至250℃，保持8min；载气为高纯氦气(纯度99.999％)：柱流量为1.0mL/min；不分流进样。MS条件：电子电离源(EI)；离子化电压为70eV；离子源温度为200℃；四级杆温度为150℃；接口温度为280℃；质谱扫描范围为35～450amu。
1、定性分析：将采集到24份绿茶样品中进行分析，先将各香气组分各特征峰与NIST12.L谱库中标准化合物进行匹配；在相同的气相色谱、质谱条件下将正构烷烃混合标准溶液(该正构烷烃混合标准溶液可以预先进行稀释)进行分析，得到各个正构烷烃的保留时间，再将绿茶样品中各香气组分特征峰的保留时间代入公式计算出各香气组分各特征峰的保留指数，与相关文献进行匹配；由两次匹配所得的共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱。
单一线性程序升温的条件下保留指数计算公式：式中，RI为待测组分的保留指数；RTunknown为待测组分的保留时间；RTn和RTn+1分别表示待测组分前后正构烷烃的保留时间；n表示正构烷烃的碳原子数。
所得绿茶中香气成分的标准指纹图谱具有26个共有特征峰(如图1和图2所示)，以正构烷烃保留时间为参照，绿茶中各香气成分的保留指数如表1所示。
2、定量分析：内标物峰面积为对照，将共有特征峰的峰面积分别进行比较，对茶叶中的各香气成分进行相对定量，如表1所示。
表1
*鉴定方法，MS指通过检索NIST12谱库得到；RI指通过DB-5MS柱以系列正构烷烃的保留时间计算得到；RIexp,指试验中计算得到的保留指数；RIref,指文献中查到的保留指数。
3、精密度试验：称取同一绿茶样品5份，按照本实施例的条件连续分析5次，对各共有峰的相对保留时间和相对峰面积进行统计。结果表明，各共有峰的相对保留时间和相对峰面积的相对标准偏差(RSD)均小于1％，表明该绿茶香气的色谱指纹分析精密度试验符合要求。
重复性试验：称取1号绿茶样品，平行制备5份按照本实施例的条件进行分析，对各共有峰的相对保留时间和相对峰面积进行统计。结果表明，各共有峰的相对保留时间的RSD<1％，相对峰面积的RSD＜3％。
稳定性试验：称取1号绿茶样品5份，分别在0、4、8、12、24h后分别按照本实施例的条件，对各共有峰的相对保留时间和相对峰面积进行统计。结果表明，各共有峰的相对保留时间的RSD<1％，相对峰面积的RSD＜3％。
本发明采用顶空固相微萃取和气相色谱-质谱结合保留指数法快速分析了不同区域绿茶的香气成分，并快速筛选得到香气特征组分。该方法快速有效、准确度高，适用于茶叶品质鉴定、真假识别、产地溯源等方面的研究，还为其他产品的相关研究提供参考。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种快速定性定量分析茶叶中香气成分的方法，其特征在于主要包括以下两步：
（1）香气成分的提取：以癸酸乙酯为内标物，采用顶空固相微萃取技术萃取茶汤中的香气成分，得到富集香气成分的固相萃取头；其中，顶空固相微萃取采用萃取头为碳分子筛/二乙烯基苯/聚二甲基硅氧烷；
（2）香气成分定性和定量分析：将步骤1）所得富集香气成分的固相萃取头用气相色谱-质谱进行分析，其中，定性分析是由共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱；定量分析是以癸酸乙酯内标物峰面积为对照，根据共有特征峰的峰面积分别对茶叶中各香气成分进行定量；所述步骤（1）具体为：
(a)将茶叶粉碎成茶粉，茶叶粉碎后的粒径为18～25目；
(b) 按照茶粉的质量与沸水体积为（0.5-1.5）g：10mL的比例，将茶粉分散于沸水中配成茶汤，并加入癸酸乙酯标准溶液作为内标物，癸酸乙酯在茶汤中的浓度为5～20mg/L；
(c)将步骤(b)所得的溶液在40～80℃下搅拌状态下进行顶空固相微萃取，萃取时为20～80min，得到富集香气成分的固相萃取头；
所述步骤（2）具体为：将提取后的固相萃取头插入气相色谱-质谱的气相色谱进样口进行解吸附，在200～260℃下热解吸1～9min，然后进行数据采集进行定量和定性分析；
所述定性分析通过分析所采集的总离子流图，先将各香气组分各特征峰与NIST12.L谱库中标准化合物进行匹配；再以正构烷烃的保留时间计算香气组分各特征峰的保留指数，与文献进行匹配；由两次匹配所得的共有特征峰构建茶叶中香气成分的标准指纹图谱；
所述气相色谱的检测条件为：进样口温度为200～260℃；载气为高纯氦气，柱流量为0.8～1.2mL/min；不分流进样；所述气相色谱的升温程序为：首先以50℃保持5min，以3℃/min的速率升温至125℃，保持3min，再以2℃/min的速率升温至180℃，保持3min，再以15℃/min的速率升温至250℃，保持8min；
所述质谱的检测条件为：电子电离源；离子化电压为70eV；离子源温度为200℃；四级杆温度为150℃；接口温度为280～290℃；质谱扫描范围为35～450amu。
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