CN115436519B - 一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及香气成分检测技术领域，尤其涉及一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，步骤为将茶叶与水混合打浆，得到6％的具有流动性的茶浆，启动SCC旋转锥体柱蒸馏设备，注入所述步骤(1)制得的浆体，进行蒸馏提取，得到茶渣和茶提取物，通过顶空固相微萃取法分别从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集香气成分的固相萃取头，通过气相色谱‑质谱仪器进行检测，然后进行数据采集进行分析，用内标物邻二氯苯来计算得到各风味成分的相对含量，本发明解决了茶叶制成的茶渣和茶提取物中挥发性物质成分分析和对比的问题。

Description

一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法
技术领域
本发明涉及香气成分检测技术领域，尤其涉及一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法。
背景技术
普洱茶作为云南省地理标志保护产品，因其独特的贮藏价值、养生价值以及增值空间，被誉为“可以喝的活古董”，受到了众多爱茶人的青睐。作为普洱茶的两大分支，普洱生茶为湿热作用陈化型普洱茶，普洱熟茶为渥堆微生物发酵型普洱茶，虽在品质形成和特征上是两类不同的黑茶，但都是支撑云南普洱茶产业发展的支柱。人们对茶叶的嗜好很大程度归结于茶中各类挥发性成分综合作用的结果——茶叶的风味物质。对茶叶风味物质的研究可以直观的反应茶叶的香气特征和不同的茶叶香气之间的差异性。虽然风味物质在茶叶中的含量很少，一般只占干物质的0.01％-0.02％，但对茶叶品质的贡献率达25％-40％，是决定茶叶品质的重要因素。
现有技术中茶类提取物的制备方法常用茶叶与水混合后萃取得到，例如专利号为CN104982593A的中国专利文件公开了一种果香型发酵茶类提取物的制备方法，包括以下步骤：(1)将茶叶与水按照料液比1:5～20混合，混匀后加热萃取，加热温度为70～90℃，萃取3～30min后，冷却得到茶叶提取物；(2)将步骤(1)中的茶叶提取物与米曲霉在25～37℃下发酵12～96h，获得发酵茶叶提取物，所述米曲霉的体积为茶叶提取物的1.0～5.0％；(3)利用水蒸汽蒸馏法从发酵茶叶提取物中获得香气萃取液，并同时获得蒸馏茶渣；(4)将(3)中的蒸馏茶渣进行过滤、浓缩获得茶浓缩液；(5)获得的香气萃取液与茶浓缩液进行混合得到最终产品，其中茶叶提取物中获得的香气萃取液和茶渣中获得的茶浓缩液中均含有挥发性物质(包括香气成分)，但是该方法中茶叶提取物中获得的香气萃取液和茶渣中获得的茶浓缩液含有很多不是香气成分的物质混入其中，对香气成分的影响较大，因此，我们需要分析茶叶提取物和茶渣中含有的挥发性物质，以便于进一步改进茶叶中香气成分的萃取方式。
现有技术公开的专利号为CN106053628B的中国专利文件公开了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，其虽然能够对茶叶中香气成分定性和定量，但是其只是对茶叶的提取物进行分析，并没有对茶渣中的挥发性物质进行分析，也没有对茶叶的提取物和茶渣中的挥发性物质进行对比分析，无法对茶叶中香气成分的萃取方法进一步地改进。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，解决了现有技术中存在的问题，该方法解决了茶叶制成的茶渣和茶提取物中挥发性物质成分及含量进行分析和对比的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将茶叶与水混合打浆，得到6％的具有流动性的茶浆；
(2)茶蒸馏液的制备：启动SCC旋转锥体柱蒸馏设备，注入步骤(1)制得的浆体，进行蒸馏提取，得到茶渣和茶提取物；
(3)HS-SPME顶空固相微萃取法萃取香气：分别称取茶渣和茶提取物样品，加入萃取瓶中，用移液枪加入邻二氯苯，用老化好的萃取纤维头顶空萃取，从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集香气成分的固相萃取头；
(4)香气成分分析：分别将步骤(3)所得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250℃下热解吸5min，然后进行数据采集进行分析；
(5)数据处理：采用NIST11.L库对出峰进行检索，通过烷烃C7-C30在相同条件下的保留时间，按保留指数(retention index，RI)公式计算挥发性物质的RI，将算得的RI与Wiley 7n.l数据库进行匹配，从而对挥发性物质进行定性，RI按公式(1)计算：
Figure BDA0003835882430000031
式中：tx为挥发性物质的保留时间/min；tz为与挥发性物质碳原子数相同的烷烃的保留时间/min；z为烷烃的碳原子数；
(6)结果与分析：气相色谱质谱仪检测出来的色谱峰使用相应的质谱图NIST标准图谱库进行检索定性分析，用内标物邻二氯苯来计算得到各风味成分的相对含量。
优选地，步骤(1)中的水为去离子水，其温度为40℃。
优选地，步骤(2)中浆液蒸馏提取得到茶渣和茶提取物的过程中，进料流量＝400L/H，系统温度＝100℃，料液温度＝98℃，蒸汽和料液的温度差＝-2℃，浆料浓度＝6％，蒸汽压力＝210～238KPa，浆料水温度＝35℃，ESR(外部提取率)＝2-2.5％。
优选地，步骤(3)为分别称取4g茶渣和茶提取物样品，加入15mL萃取瓶中，用移液枪准确加入10μL浓度为100ppm的邻二氯苯，在60℃水浴温度下平衡50min，用老化好的萃取纤维头顶空萃取40min，萃取温度为60℃，萃取纤维头解吸5min，解吸温度为250℃，从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集香气成分的固相萃取头。
优选地，步骤(4)中，气相色谱的条件为：
色谱柱：DB-1MS、60m×0.25mm×0.25μm；
载气：纯度≥99.999％的氦气；载气体积流速1.0mL/min，不分流；
色谱柱升温方法：进样口温度250℃，升温程序为起始温度为40℃，保持3min，以2℃/min升温至60℃，再以4℃/min升温至200℃，后以5℃/min升温至250℃，保持5min。
优选地，步骤(4)中，质谱的条件为：采用EI电离源，电离电压70eV，离子源温度230℃，接口温度250℃，采用全扫描方式，质量扫描范围为20～350amu，溶剂延迟3min。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，该方法通过对同一茶叶经过蒸馏制得的茶渣与茶提取物采用顶空固相微萃取法进行香气萃取，再通过气相色谱-质谱仪器进行数据采集和分析，能够准确分析出茶渣与茶提取物中挥发性物质的成分及含量，以便于香气萃取技术的进一步改进。
附图说明
图1为实施例中茶渣与茶提取物中各类化合物所占百分比条形图。
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，涉及到材料与仪器设备主要为：云南普洱生茶、100ppm邻二氯苯；15mL顶空瓶美国安捷伦科技(中国)有限公司；SPME手动进样手柄；SPME萃取头(50/30μm纤维头：DVB/CAR/PDMS)，上海安普试验科技股份有限公司；7890B-5977B型GC-MS气相色谱质谱联用仪美国Agilent Technologies公司；SCC旋转锥体柱蒸馏设备。
实施例：一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，包括以下步骤：
(1)原料预处理：将无杂质、无霉味、干净的茶叶与温度为40℃的去离子水或自来水混合打浆，使其得到6％的具有流动性的茶浆，待用；
(2)茶蒸馏液的制备：启动SCC旋转锥体柱蒸馏设备，注入步骤(1)制得的浆体，进行蒸馏提取，得到茶渣和茶提取物，具体技术参数如下：
进料流量＝400L/H，系统温度＝100℃，料液温度＝98℃，蒸汽和料液的温度差＝-2℃，浆料浓度＝6％，蒸汽压力＝210～238KPa，浆料水温度＝35℃，ESR(外部提取率)＝2-2.5％；
(3)HS-SPME顶空固相微萃取法萃取香气：分别称取4g茶渣和茶提取物样品，加入15mL萃取瓶中，用移液枪准确加入10μL浓度为100ppm的邻二氯苯，在60℃水浴温度下平衡50min，用老化好的萃取纤维头顶空萃取40min，萃取温度为60℃，萃取纤维头解吸5min，解吸温度为250℃，从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集香气成分的固相萃取头；
(4)香气成分分析：分别将步骤(3)所得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250℃下热解吸5min，然后进行数据采集进行分析；
气相色谱的条件为：
色谱柱：DB-1MS、60m×0.25mm×0.25μm；
载气：纯度≥99.999％的氦气；载气体积流速1.0mL/min，不分流；
色谱柱升温方法：进样口温度250℃；升温程序为起始温度为40℃，保持3min，以2℃/min升温至60℃，再以4℃/min升温至200℃，后以5℃/min升温至250℃，保持5min；
质谱的条件为：采用EI电离源，电离电压70eV，离子源温度230℃，接口温度250℃，采用全扫描方式，质量扫描范围为20～350amu，溶剂延迟3min；
(5)数据处理：采用NIST11.L库对出峰进行检索，通过烷烃C7-C30在相同条件下的保留时间，按保留指数(retention index，RI)公式计算挥发性物质的RI，将算得的RI与Wiley 7n.l数据库进行匹配，从而对挥发性物质进行定性，RI按公式(1)计算：
Figure BDA0003835882430000061
式中：tx为挥发性物质的保留时间/min；tz为与挥发性物质碳原子数相同的烷烃的保留时间/min；z为烷烃的碳原子数；
(6)结果与分析：气相色谱质谱仪检测出来的色谱峰使用相应的质谱图NIST标准图谱库进行检索定性分析，用内标物邻二氯苯来计算得到各风味成分的相对含量。
茶渣与茶提取物中挥发性物质分析结果如表1所示，各类物质占比如图1所示。
表1茶渣与茶提取物中挥发性物质
Figure BDA0003835882430000062
Figure BDA0003835882430000071
Figure BDA0003835882430000081
Figure BDA0003835882430000091
Figure BDA0003835882430000101
Figure BDA0003835882430000111
对于醇类物质，普洱生茶中的醇类化合物主要有芳樟醇、香叶醇、叶醇、alpha-松油醇、橙花醇、苯乙醇等，为普洱茶提供透发的清香，其中茶提取物中醇类物质种类相对较多，如反式-2-辛烯-1-醇、1-辛醇、反式-2-壬烯-1-醇等在茶渣中未有检测。
对于酮类物质，酮类物质主要为偏花香的甜调，如beta-紫罗兰酮、茉莉酮、alpha-紫罗酮、香叶基丙酮等，在茶渣和茶提取物中差异较为明显，茶渣中检测到的酮类物质较少或几乎未有检测到。
对于酸类物质，酸类物质在普洱茶的提取液以及茶渣中均含量较少。以苯甲酸、辛酸、壬酸等为主，香气值较弱，对普洱生茶的风味贡献相对较小。
对于醛类物质，醛类物质同醇类物质为普洱生茶中含量最多的两类物质，相比之下醛类物质在茶提取液与茶渣中的差异更为明显，除了苯甲醛等在两者中均有检测外，更多的醛类物质，如反式-2-庚烯醛、反式-2-己烯醛、反-2-辛烯醛、β-环柠檬醛等醛类物质主要在茶提取液中被检测到。为茶提取液贡献了更为饱满柔和的脂肪样的醛类的气息。
对于酯类物质，茶提取物中检测到的酯类物质如乙酸丁酯、乙酸乙酯等偏果香酒香较多、而茶渣中检测到的酯类物质如丁酰乳酸丁酯等偏乳香、奶香较多。
对于酚类物质，茶提取物和茶渣中酚类物质的差异较大，茶提取物中主要为乙基麦芽酚、二氢丁香酚为主，香气偏甜香，茶渣中以4-乙基苯酚、对乙烯基愈疮木酚、愈创木酚等偏木香等风味为主。
通过对比分析，茶提取物中风味物质含量相对较多，尤其以醇类、醛类最为明显。而对于吡嗪、吡咯等杂环类化合物以及酯类、酚类化合物，茶渣中含量较多，但感官嗅觉直接嗅闻的效果相比，茶渣中的风味更为多样。

Claims (5)

1.一种茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)原料预处理：将茶叶与水混合打浆，得到6％的具有流动性的茶浆；
(2)茶蒸馏液的制备：启动SCC旋转锥体柱蒸馏设备，注入所述步骤(1)制得的浆体，进行蒸馏提取，得到茶渣和茶提取物；
(3)HS-SPME顶空固相微萃取法萃取挥发性物质：分别称取茶渣和茶提取物样品，加入萃取瓶中，用移液枪加入邻二氯苯，用老化好的萃取纤维头顶空萃取，从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集挥发性物质成分的固相萃取头；
(4)挥发性物质成分分析：分别将步骤(3)所得富集挥发性物质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250℃下热解吸5min，然后进行数据采集进行分析；
(5)数据处理：采用NIST11.L库对出峰进行检索，通过烷烃C7-C30在相同条件下的保留时间，按保留指数(retention index，RI)公式计算挥发性物质的RI，将算得的RI与Wiley7n.l数据库进行匹配，从而对挥发性物质进行定性，RI按下列公式计算：
Figure FDA0004225250920000011
式中：tx为挥发性物质的保留时间/min；tz为与挥发性物质碳原子数相同的烷烃的保留时间/min；z为烷烃的碳原子数；
(6)结果与分析：气相色谱质谱仪检测出来的色谱峰使用相应的质谱图NIST标准图谱库进行检索定性分析，用内标物邻二氯苯来计算得到各挥发性物质成分的相对含量；
所述步骤(2)中浆液蒸馏提取得到茶渣和茶提取物的过程中，进料流量＝400L/H，系统温度＝100℃，料液温度＝98℃，蒸汽和料液的温度差＝-2℃，浆料浓度＝6％，蒸汽压力＝210～238KPa，浆料水温度＝35℃，外部提取率＝2-2.5％。
2.根据权利要求1所述茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，其特征在于：所述步骤(1)中的水为去离子水，其温度为40℃。
3.根据权利要求1所述茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，其特征在于：所述步骤(3)为分别称取4g茶渣和茶提取物样品，加入15mL萃取瓶中，用移液枪准确加入10μL浓度为100ppm的邻二氯苯，在60℃水浴温度下平衡50min，用老化好的萃取纤维头顶空萃取40min，萃取温度为60℃，萃取纤维头解吸5min，解吸温度为250℃，从茶渣和茶提取物中分别得到不同的富集挥发性物质成分的固相萃取头。
4.根据权利要求1所述茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，气相色谱的条件为：
色谱柱：DB-1MS、60m×0.25mm×0.25μm；
载气：纯度≥99.999％的氦气；载气体积流速1.0mL/min，不分流；
色谱柱升温方法：进样口温度250℃，升温程序为起始温度为40℃，保持3min，以2℃/min升温至60℃，再以4℃/min升温至200℃，后以5℃/min升温至250℃，保持5min。
5.根据权利要求1所述茶渣与茶提取物中挥发性物质成分分析方法，其特征在于：所述步骤(4)中，质谱的条件为：采用EI电离源，电离电压70eV，离子源温度230℃，接口温度250℃，采用全扫描方式，质量扫描范围为20～350amu，溶剂延迟3min。
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