CN109298082B - 一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法 - Google Patents
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，内容包括：在不同茶类中添加不同浓度的香精得到香精茶，通过固相微萃取装置提取香精茶中的挥发性香气物质，经GC‑MS仪器分析并通过NIST11质谱数据库检索，鉴定出9种非茶叶香气成分，可以作为鉴定香精茶的指示性物质。本发明通过现代精密分析仪器的参数优化、批量数据采集、分析和鉴定，对外源的香精物质进行准确的定性和定量分析；并鉴别出茶叶中是否添加人造香精，克服了以往利用感官审评方法来判断茶叶是否含有人造香精存在的巨大缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及茶叶添加外源污染物的鉴定技术领域，具体为一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法。
背景技术
茶叶是全球消费量最大的无酒精饮料之一，作为一种特殊的食品，茶叶的质量和安全已经成为影响茶产业可持续发展的主要因素之一，更应该受到重视。除了重金属、农药残留外，茶叶中非法添加人造香精已经成为行业公开的秘密。人造香精的添加可以使茶叶产生特殊的香气，进而弥补茶叶自身品质的缺陷。它们主要来自于石油化工产品和煤焦油等原料，价格相对廉价。大量的研究报告指出，它们不仅不能向人体提供营养物质，还会危害人体健康，导致慢性毒性、致泻性、致突性(基因突变)、甚至致癌。国家标准中规定，茶叶中不应含有非茶异物，包括外源添加物。因此，茶叶中添加人造香精既危害人体健康，又是违法行为。
目前，判断茶叶中是否添加人造香精主要通过人的感官审评进行，即通过人品尝茶汤、嗅闻茶香、眼观外形等方式对茶叶进行初步判断。茶叶感官审评是检验茶叶品质的最基本方法。然而，由于感官审评方法是一种由审评人员主观定性判断评分的过程，是一项经验活动，既受到环境因素的制约，更受到审评人员的即时生理条件和审评经验的影响。对于审评人员，尽管有专业资格、身体条件以及生活习惯等限制和要求，但不可避免的在单次茶叶审评过程中会有状态的起伏，不同审评人员的专业水平也可能有一定差异，从而导致审评结果出现错误的判断。因此，通过感官审评方法来判断茶叶中是否添加外源人造香精并不可靠。研究领域未见关于茶叶中添加香精的检测方法的报道，本发明为我们提出一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，可以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：选取实验材料，选取红茶、绿茶、凤凰单丛和铁观音四种茶叶为原料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2-3g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内喷入0、0.5、1.0、3.0、5.0mg液体香精，并将顶空瓶密封；
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，完成萃取；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，进行解吸；
S5：进行GC测定；
S6：进行MS测定；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各成分的相对含量，查阅文献鉴定出茶叶中香气物质及非茶叶香气物质(即香精指示物)。
优选的，S3中萃取温度为70-90℃，萃取时间为15-25min。
优选的，S4中解吸温度为240-260℃，解吸时间为8-15min。
优选的，S5中GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25 μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度： 250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间35min。
优选的，S6中MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围 33-550u，阈值50。
优选的，S7中香精指示物分别为三乙酸甘油，酯、一缩二丙二醇、柠檬酸三乙酯、1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮、异丁香酚甲醚、薄荷醇、 2-羟基丙基乙酸酯。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明通过现代精密分析仪器的参数优化、批量数据采集、分析和鉴定，对茶叶中添加的外源人造香精物质进行准确的定性和定量分析；通过非茶叶香气物质，即外源性茶叶香气物质的存在来判断茶叶是否添加人造香精。
2、本发明克服了感官审评存在的人为主观因素缺陷，可以快速、准确鉴别出茶叶中是否添加人造香精。
3、本发明具有快速、精准、定性定量的优点；同时，操作方法简便，检测成本低。可以实现茶叶中人造香精成分的精准检测，市场应用前景广阔。
附图说明
图1为本发明实施例1中香精添加量为0mg时香气总离子流图；
图2为本发明实施例1中香精添加量为0.5mg时香气总离子流图；
图3为本发明实施例1中香精添加量为1.0mg时香气总离子流图；
图4为本发明实施例1中香精添加量为3.0mg时香气总离子流图；
图5为本发明实施例1中香精添加量为5.0mg时香气总离子流图；
图6为本发明实施例1中红茶添加不同含量香精后检出指示物峰面积条状图；
图7为本发明实施例2中香精添加量为0mg时香气总离子流图；
图8为本发明实施例2中香精添加量为0.5mg时香气总离子流图；
图9为本发明实施例2中香精添加量为1.0mg时香气总离子流图；
图10为本发明实施例2中香精添加量为3.0mg时香气总离子流图；
图11为本发明实施例2中香精添加量为5.0mg时香气总离子流图；
图12为本发明实施例2中绿茶添加不同含量香精后检出指示物峰面积条状图；
图13为本发明实施例3中香精添加量为0mg时香气总离子流图；
图14为本发明实施例3中香精添加量为0.5mg时香气总离子流图；
图15为本发明实施例3中香精添加量为1.0mg时香气总离子流图；
图16为本发明实施例3中香精添加量为3.0mg时香气总离子流图；
图17为本发明实施例3中香精添加量为5.0mg时香气总离子流图；
图18为本发明实施例3中凤凰单丛茶添加不同含量香精后检出指示物峰面积条状图；
图19为本发明实施例4中香精添加量为0mg时香气总离子流图；
图20为本发明实施例4中香精添加量为0.5mg时香气总离子流图；
图21为本发明实施例4中香精添加量为1.0mg时香气总离子流图；
图22为本发明实施例4中香精添加量为3.0mg时香气总离子流图；
图23为本发明实施例4中香精添加量为5.0mg时香气总离子流图；
图24为本发明实施例4中铁观音茶叶添加不同含量香精后检出指示物峰面积条状图；
图25为本发明实施例5中可疑红茶的香气总离子流图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：选取红茶作为实验材料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内加入0、0.5、1.0、3.0、5.0mg液体香精，并将顶空瓶密封，所述顶空瓶带有四氟乙烯材质的密封塞，所述液体香精为市售红茶香精；三次重复。
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，在80℃下加热萃取20min，所述萃取头推出后距样品表面的距离为10mm；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，在250℃下解吸10min，进行GC-MS测定；
S5：GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度：250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间 32min；
S6：MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550u，阈值50；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各成分的相对含量。查阅文献鉴定出茶叶中香气物质及非茶叶香气物质(香精指示物)。具体结果如图1-6所示。
对各种香气物质进行鉴定，并判断所检出香气是否为茶叶中的香气物质。鉴定出四种非茶叶香气物质。从图6中可以看出，在未添加香精情况下，没有检测出1,2-丙二醇、2-羟基丙基乙酸酯、一缩二丙二醇和三乙酸甘油酯这四种物质；添加最少量0.5mg的香精时，四种物质同时检测出，其中两种物质的峰面积达到了千万级单位；随着香精添加量的增加，四种物质的峰面积大幅增加。1,2-丙二醇、2-羟基丙基乙酸酯、一缩二丙二醇和三乙酸甘油酯为非茶叶香气物质，而是合成人造香精的载体和溶剂，研究认为可以将这四种物质作为香精茶检测的指示物。
利用S5-S7中描述的GC-MS测定方法对红茶液体香精组成进行分析，得到表1。
表1红茶香精主要成分及含量
红茶香精检测出的物质中含有1,2-丙二醇、2-羟基丙基乙酸酯、一缩二丙二醇和三乙酸甘油酯，这些物质在茶叶香气中是不存在的，而其他香气物质均存在于茶叶香气中。因此，可以通过茶叶香气中不存在的这四种香气物质来检验人造香精的存在。表1的结果也进一步验证了图6的结论。
实施例2
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：选取绿茶作为实验材料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内加入0、0.5、1.0、3.0、5.0mg液体香精，并将顶空瓶密封，所述顶空瓶带有四氟乙烯材质的密封塞，所述液体香精为市售绿茶香精；三次重复。
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，在80℃下加热萃取20min，所述萃取头推出后距样品表面的距离为10mm；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，在250℃下解吸10min，进行GC-MS测定；
S5：GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度：250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间 32min；
S6：MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550u，阈值50；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各成分的相对含量。查阅文献鉴定出茶叶中香气物质及非茶叶香气物质(香精指示物)。具体结果如图7-12所示。
对香气物质进行鉴定，并判断所检出香气是否为茶叶中的香气物质。鉴定出三种非茶叶香气。从图12中可以看出，在未添加香精情况下，没有检测出1,2-丙二醇、一缩二丙二醇和薄荷醇这三种香气物质；但是添加量为0.5mg 时，三种物质同时出现。这些物质的峰面积随着香精添加量的增加呈现出增加趋势。1,2-丙二醇、一缩二丙二醇和薄荷醇本不是茶叶中的香气物质，而是合成人造香精的载体和溶剂，因此，可以将这三种物质作为是否添加香精的指示。
利用S5-S7中GC-MS测定条件对绿茶香精进行组成分析，得到表2。
表2绿茶香精主要成分及含量
绿茶香精检测出的物质中含有1,2-丙二醇、一缩二丙二醇和薄荷醇，这些物质在茶叶香气中是不存在的，而其他香气物质均存在于茶叶香气中。因此，这三种物质可以用来作为指示物检验香精的存在，此结果也进一步验证了图12的结论。
实施例3
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：选取凤凰单丛茶作为实验材料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内加入0、0.5、1.0、3.0、5.0mg液体香精，并将顶空瓶密封，所述顶空瓶带有四氟乙烯材质的密封塞，所述液体香精为市售乌龙茶香精；三次重复。
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，在80℃下加热萃取20min，所述萃取头推出后距样品表面的距离为10mm；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，在250℃下解吸10min，进行GC-MS测定；
S5：GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度：250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间 32min；
S6：MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550u，阈值50；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各成分的相对含量。具体结果如图13-18所示。
对香气物质进行鉴定，并判断所检出香气是否为茶叶中的香气物质。鉴定出三种非茶叶香气物质。从图18中可以看出，在未添加香精情况下，没有检测出1,2-丙二醇、一缩丙二醇和柠檬酸三乙酯这3种物质；但是添加量为 0.5mg时，三种物质同时出现，其中1,2-丙二醇和柠檬酸乙酯的峰面积达到了千万级单位；一缩二丙二醇的峰面积较小，是因为该香精中此物的添加比较少，不是主香成分。1,2-丙二醇、一缩丙二醇和柠檬酸三乙酯不是茶叶香气物质，而是合成人造香精的载体和溶剂，因此，可以将1,2-丙二醇、一缩丙二醇和柠檬酸三乙酯作为香精的指示物。
利用S5-S7中GC-MS测定条件对乌龙茶香精进行组成分析，得到表3。
表3乌龙茶香精主要成分及含量
乌龙茶香精检测出的物质中含有1,2-丙二醇、一缩丙二醇和柠檬酸三乙酯，其中1,2-丙二醇在香精中所占比例最大，而一缩二丙二醇的含量较小，与图18的结论一致。这三种物质在茶叶香气中是不存在的，而其他香气物质均存在于茶叶香气中。因此，这三种物质可以作为指示物检验香精的存在，此结果也进一步验证了图18的结论。
实施例4
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：选取铁观音茶叶作为实验材料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内加入0、0.5、1.0、3.0、5.0mg液体香精，并将顶空瓶密封，所述顶空瓶带有四氟乙烯材质的密封塞，所述液体香精为铁观音茶叶香精；三次重复。
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，在80℃下加热萃取20min，所述萃取头推出后距样品表面的距离为10mm；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，在250℃下解吸10min，进行GC-MS测定；
S5：GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度：250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间 32min；
S6：MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550u，阈值50；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各成分的相对含量。具体结果如图19-24所示。
对香气物质进行鉴定，结合文献判断所检出香气是否为茶叶中的香气物质，鉴定出四种非茶叶香气物质。从图24中可以看出，在未添加香精情况下，没有检测出1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮和异丁香酚醚这四种物质；但是当添加量为0.5mg时，这四种物质同时出现；除了三甲基吡嗪外，其他三种物质的峰面积达接近千万级单位，添加浓度为5mg时，峰面积远远超过其他添加浓度，差异达到极显著水平。1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮和异丁香酚醚非茶叶香气物质，而是合成香精的载体和溶剂，可以作为检测香精茶的指标。
利用S5-S7中GC-MS测定条件对铁观音香精进行组成分析，得到表4。
表4铁观音香精主要成分及含量
铁观音香精检测出的物质中含有1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮和异丁香酚醚，这些物质在茶叶香气中是不存在的。因此，1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮和异丁香酚醚这四种物质可以作为指示物检验香精的存在，此结果也进一步验证了图24的结论。
实施例5
一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，包括以下步骤：
S1：在茶叶市场上购买多种茶叶产品，以其中一种可疑的红茶样品为实验材料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2g，适量粉碎，装入到20mL的顶空瓶内，将其密封，所述顶空瓶带有四氟乙烯材质的密封塞；三次重复。
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，在80℃下加热萃取20min，所述萃取头推出后距样品表面的距离为10mm；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，在250℃下解吸10min，进行GC-MS测定；
S5：GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5(30m×0.25mm×0.25μm)毛细管气相色谱柱；载气：He(99.999％)；柱流量：0.7mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20mL/min，吹扫时间:0.25min；进样口温度：250℃；柱初温50℃，程序升温以10℃/min至280℃，保留6min，总运行时间 32min；
S6：MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230℃；四极杆温度：160℃；色谱-质谱连接口温度：270℃；电子能量：70eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550u，阈值50；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图(TIC)，如图25所示。通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰及相对含量。特别针对实验1-4提出的香精茶指示物进行鉴定和检索。
请参阅图25中，经检索9.946出峰的物质为1,2-丙二醇，相对含量为 12.413％；11.361出峰的物质为三乙酸甘油酯，相对含量为4.416％。1,2-丙二醇和三乙酸甘油酯为非茶叶香气物质，是合成人造香精的一种载体和溶剂，也是前述实验鉴定得到的香精指示物。因此可以断定该红茶添加了人造香精。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (3)
1.一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，其特征在于：
包括以下步骤：
S1：实验材料，分别选取红茶、绿茶、凤凰单丛和铁观音四种茶叶为原料；
S2：将S1中选取的茶叶原料取出2-3 g，适量粉碎，装入到20 mL的顶空瓶内，然后向顶空瓶内均匀喷入0、0.5、1.0、3.0、5.0 mg液体香精，并将顶空瓶密封；三次重复；
S3：将固相微萃取装置穿过顶空瓶的密封塞插入到顶空瓶中，推出萃取头，进行萃取；
S4：取出固相微萃取装置的萃取头，并迅速插入到气相色谱进样口中，进行解吸；
S5：进行GC测定；
S6：进行MS测定；
S7：质谱测定后得到茶叶样品挥发性成分的GC-MS总离子流色谱图，通过NIST11质谱数据库检索并结合人工解析，鉴定各色谱峰的化学成分，采用面积归一化法测定各香气成分的相对含量，查阅文献鉴定出茶叶中香气物质及非茶叶香气物质；
其中，S5中GC测定的条件参数：色谱柱：DB-5毛细管气相色谱柱，规格为30 m×0.25 mm×0.25μm；载气：He，纯度为99.999%；柱流量：0.7 mL/min，恒流；不分流进样；分流排气口速率:20 mL/min，吹扫时间:0.25 min；进样口温度：250 ℃；柱初温50 ℃，程序升温以10 ℃/min至280 ℃，保留6 min，总运行时间35 min；
S6中MS测定的条件参数：离子源：EI源；离子源温度：230 ℃；四极杆温度：160 ℃；色谱-质谱连接口温度：270 ℃；电子能量：70 eV；电子倍增器电压：在自动调谐基础上加200V；扫描方式：SCAN，扫描范围33-550 u，阈值50；
S7中香精指示物分别为三乙酸甘油酯、一缩二丙二醇、柠檬酸三乙酯、1,2-丙二醇、三甲基吡嗪、顺式-茉莉酮、异丁香酚甲醚、薄荷醇、2-羟基丙基乙酸酯。
2.根据权利要求1所述的一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，其特征在于：S3中萃取温度为70-90 ℃，萃取时间为15-25 min。
3.根据权利要求1所述的一种茶叶中添加人造香精的鉴定方法，其特征在于：S4中解吸温度为240-260 ℃，解吸时间为8-15 min。
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