基于SPME-GC×GC-TOFMS技术的丹参红茶和丹参绿茶香气成分分析.pdf
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1、Sci-TechUnive,49(5):6 38-6 44.miltiorrhiza Bge.black tea and,S.miltiorrhiza Bge.green tea based on SPME-GCJournal of ZhejiangReference Format:YIN Feng,LUO Jianqun,WU Manman,et al.Analysis of the aroma components in Salvia浙江理工大学学报(自然科学),2 0 2 3,49(5):6 38-6 44.引文格式:尹峰建群天受基TSPME-GOXGCIOFMS技木的丹参红茶和丹参绿茶
2、成分分析J。DOI:10.39692023.05.01373-3851(n2Journal of Zhejiang Sci-Tech University浙江理工,第49 卷,第5期,2 0 2 3年9 月基于SPME-GCXGC-TOFMS技术的丹参红茶和丹参绿茶香气成分分析尹峰,罗建群,吴曼曼?,赵宏光”,李凯旋,张晓丹1(1.浙江理工大学生命科学与医药学院,杭州310 0 18;2.广州禾信仪器股份有限公司,广州510 530;3.陕西天士力植物药业有限责任公司,陕西商洛7 2 6 0 0 0;4.暨南大学质谱仪器与大气环境研究所,广州510 6 32)摘要:为探究丹参红茶(Salvia
3、 miltiorrhiza Bge.black tea,Smbt)和丹参绿茶(S.miltiorrhiza Bge.greentea,Smg t)香气差异的物质基础,采用固相微萃取(Solidphasemicroextraction,SPM E)技术分别对其香气成分进行提取,并通过全二维气相色谱-飞行时间质谱联用(Comprehensive two-dimensional gas chromatography-time-of-flightmass spectrometry,GCXGC-TOFMS)对香气成分进行定性与定量分析。结果表明:从Smbt中鉴定出2 45种香气成分,Smgt中鉴定出2
4、33种香气成分;2 种茶叶的共有香气成分有12 4种,以醇类、醛类、烯烃和饱和烷烃为主,这4类化合物占比高于7 0%,构成这2 种茶叶的基本香气成分。醇类、醛类、烯烃和饱和烷烃等物质在2 种茶叶中的占比不同,Smbt中醇类占比最高(2 5.7 7 1%),而Smgt中醛类占比最高(30.435%),饱和烷烃的占比均较低;正已醇等化合物只存在于一种茶叶中。香气成分的差异导致2 种茶叶呈现不同的香型。该文为丹参叶的制茶工艺提供参考,并为丹参地上部分的进一步开发利用奠定理论基础。关键词:丹参红茶;丹参绿茶;固相微萃取;全二维气相色谱-飞行时间质谱;香气成分中图分类号:TS272.5文献标志码:A文章
5、编号:16 7 3-38 51(2 0 2 3)0 9-0 6 38-0 7Analysis of the aroma components in Salvia miltiorrhiza Bge.black tea and S.miltiorrhiza Bge.green tea based onSPME-GCXGC-TOFMSYIN Feng,LUO Jianqun,WU Manman?,ZHAO Hongguang,LI Kairuan,ZHANG Xiaodan!(1.College of Life Science and Medicine,Zhejiang Sci-Tech Unive
6、rsity,Hangzhou 310018,China;2.Guangzhou Hexin Instrument Co.,Ltd.,Guangzhou 510530,China;3.Shanxi Tasly PlantPharmaceutical Co.,Ltd.,Shangluo 726000,China;4.Institute of Mass Spectrometer andAtmospheric Environment,Jinan University,Guangzhou 510632,China)Abstract:To explore the material basis of the
7、 aroma difference between Salvia miltiorrhiza Bge.black tea(Smbt)and S.miltiorrhiza Bge.green tea(Smgt),solid phase microextraction(SPME)wasused to extract the aroma components,and qualitative and quantitative analyses of the aroma componentswere performed by comprehensive two-dimensional gas chroma
8、tography-time-of-flight mass spectrometry(GCXGC-TOFMS).The results show that 245 aroma components are identified from Smbt and 233 fromSmgt.From both kinds of tea,the 124 shared aroma components detected are dominated by alcohols,收稿日期:2 0 2 3一0 2 一17网络出版日期:2 0 2 30 6 0 8基金项目:广州市黄埔区广州开发区科技计划项目(2 0 2
9、0 GH16)作者简介:尹峰(1996 一),男,江西赣州人,硕士研究生,主要从事食品工艺方面的研究。通信作者:张晓丹,E-mail:z x d _2 11 a l i y u n.c o m尹639峰等:基于SPME-GCXGC-TOFMS技术的丹参红茶和丹参绿茶香气成分分析第5期aldehydes,olefins and saturated alkanes,which account for over 70%and constitute the basic aromacomponents of the two kinds of tea.However,the proportions of
10、alcohols,aldehydes,olefins andsaturated alkanes in these two kinds of tea are different.Specifically,Smbt has the highest proportion ofalcohol(25.771%),while Smgt has the highest proportion of aldehyde(30.435%),and the proportion ofsaturated alkanes is relatively low in both types of tea.Additionall
11、y,such compounds as hexanol are onlyfound in one kind of tea.The difference in aroma components leads to two types of tea showing differentaroma types.This study provides some reference for the tea making process of S.miltiorrhiza Bge.leavesand lays a foundation for the development and utilization o
12、f the aboveground part of S.miltiorrhiza Bge.Key words:Salvia miltiorrhiza Bge.black tea;S.miltiorrhiza Bge.green tea;solid phasemicroextraction;comprehensive two-dimensional gas chromatography-time-of-flight mass spectrometry;aroma components0引言丹参(Salvia miltiorrhizaBge)是唇形科鼠尾草属植物,具有活血祛瘀、通经止痛、清心除烦、
13、?血消痛的功效1。丹参作为传统大宗中药材,应用广泛,需求量大。丹参以根茎人药,地上部分一般不做药用,往往被丢弃2 。丹参地上部分约占全草重量的6 0%7 0%3,且含有酚酸类、黄酮类、三类、留体类等化合物4,如地上部分得不到合理地利用容易造成资源浪费和环境污染。关于丹参地上部分的开发利用,顾俊菲等5 提出了精细高值化开发利用、转化增效资源开发利用和粗放低值化开发利用三大策略,由丹参叶制成的保健茶富含丹酚酸及多种微量元素,具有抗氧化、抗衰老、促进睡眠等功效。茶叶香气是体现茶叶品质的重要指标之一。在茶叶中鉴定出来的香气化合物有7 0 0 多种6 。茶叶香气成分提取的常用方法有水蒸气蒸馏法7、同时蒸
14、馏萃取法8-9、超临界流体萃取法10 1和旋转锥体柱提取法等11。固相微萃取(Solidphasemicroextraction,SPM E)技术是一种集采样、萃取、浓缩、进样于一体的样品制备技术,能够极大简化样品的前处理过程,是复杂基质中目标化合物的高灵敏度分析的有效途径12-14。全二维气相色谱-飞行时间质谱联用(Comprehensive two-dimensional gaschromatography-time-of-flight mass spectrometry,GCXGC-TOFMS)是利用2 根性质不同的色谱柱,将第一维色谱柱的流出物再经第二维色谱柱中进行两次分离,具有高分辨
15、率、高灵敏度、高峰容量的特点,能够有效解决一维气相色谱-质谱联用(Gaschromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术灵敏度低、分辨能力不足的问题15-17,该技术广泛地应用于石油化工、食品、药物、农药残留和代谢组学等领域。本文采用SPME-GCXGC-TOFMS技术对丹参红茶(Salvia miltiorrhiza Bge.black tea,Smbt)和丹参绿茶(S.miltiorrhiza Bge.green tea,Smgt)的香气成分进行提取和定性、定量分析,以初步探明2种茶叶香气差异的物质基础,从而为丹参叶的制茶工艺提供技术指导,并为丹参地上部分
16、的相关开发利用奠定一定的理论基础。1实验部分1.1材料与仪器制作Smbt的Smgt的丹参鲜叶由陕西天士力植物药业有限责任公司提供。GGT0620型全二维气相色谱-飞行时间质谱联用仪(广州禾信仪器股份有限公司)、全自动多功能在线前处理进样器(瑞士CTC公司)和SPMEArrow1.10 mm DVB/Carbon WR/PDMS固相微萃取头(广州智达实验室科技有限公司)。1.2实验方法1.2.1Smbt 的制备将丹参鲜叶摊晾在萎调槽上,晾晒至颜色暗绿和叶质柔软,放人揉捻机中揉捻90 min使叶子成螺形;将螺形茶叶装于竹篮后稍加压,盖上发酵布,放人发酵箱发酵56 h,至叶脉呈红褐色,将发酵好的茶叶
17、均匀铺在筛子上,厚约3cm,放人烘焙机中,烘焙至触手有刺感,取出摊晾,即得Smbt成品。1.2.2Smgt的制备取丹参鲜叶于干净器具上,摊晾至叶片失水30%,于30 0 杀青至叶色暗绿,青气消失时出锅;再次摊晾,使茶叶恢复至室温;放置过夜,放人揉捻机揉捻约40 min,使叶子成条,再放人干燥滚筒中干燥,至叶片含水量小于10%,即得Smgt成品。1.2.3SPME检测分别取Smbt和Smgt10g,经中药粉碎机粉6402023年浙江理工大学学报(自然科学)第49 卷碎,过6 0 目筛得到茶叶粉末;称取茶叶粉末2 g于20mL顶空瓶中,封闭瓶口,放人自动进样器中。萃取前老化温度为2 30,7 0
18、预孵化10 min,然后7 0 萃取2 0 min,解析3min。1.2.4全二维气相色谱检测进样口温度2 2 0,不分流进样;一维色谱柱:DB-5(30mX0.25mmX0.25m);二维色谱柱:DB-17MS(1.5 mX0.18 mmX0.18 m);载气为高纯氨,柱流量为1mL/min;柱温箱采用程序升温,起始温度为35,保持5min,然后以3/min升温到2 30,保持5min,共7 5min。1.2.5全二维气相调制器检测采用固态热调制器,选择HV调制柱,调制周期为10 s,进口温度偏置30,出口温度偏置120。1.2.6飞行时间质谱检测参数电子轰击离子源,灯丝发射电流2 0 0
19、A,电离能7 0 eV;离子源温度2 30,传输线温度2 40;检测器电压一18 0 0 V,采集速率10 0 谱/s,质量扫描范围35 550 m/z。1.3数据处理采用全二维气相色谱数据处理工作站软件Canvas载人数据,绘制全二维总离子流轮廓图,对信噪比大于3dB的峰自动识别,标识出的每个峰点代表一种化合物。在Canvas软件上通过对每个化合物的质谱图进行NIST17标准质谱数据库比对检索,并结合保留指数(Retentionindex,R I)对化合物进行定性分析,具体方法参考文献18-19。采用峰面积归一化法自动生成各成分的相对含量。根据各化合物的定性定量信息,统计Smbt和Smgt样
20、品中的香气成分,并根据化合物官能团对香气成分进行分类,统计各成分的数量和相对含量。2结果与分析2.1Smbt与Smgt香气成分GCGC-TOFMS轮廓图根据GCXGC-TOFMS的结果,每个化合物由一对保留时间确定,X轴方向为第一维保留时间(m i n),Y轴方向为第二维保留时间(s)。使用Canvas工作站对Smbt和Smgt香气成分数据进行自动峰积分,并使用NIST17数据库结合保留指数对每个峰进行检索定性。Smbt与Smgt香气成分GCXGC-TOFMS轮廓图见图1。由图1可知,2 种茶叶的大部分香气化合物通过正交分离都得到了较好的分离效果,体现了全二维气相色谱高分辨辩率的特点。1098
21、Uu/二76543210510152025303540455055606570一维时间/min(a)Smbt10u/期斯二98765432一0510152025303540455055606570一维时间/min(b)Smgt图1Smbt和Smgt的香气成分GCXGC-TOFMS轮廓图2.2Smbt与Smgt香气成分分析2.2.1Smbt与Smgt共有香气成分分析从Smbt和Smgt中共鉴定出349种香气成分,其中Smbt中2 45种,Smgt中2 33种,主要化合物见表1。二者的共有香气成分有12 4种,主要包括24种饱和烷烃、2 3种醇类、17 种酮类、16 种烯烃、15种醛类、5种芳烃、
22、4种酯类、3种呋喃酮3种环烷烃以及种类较少的酸类、呋喃、酚类、吡嗪和吡啶等。在12 4种共有香气中,部分化合物在2 种茶叶中占比均较高,而部分化合物在2 种茶叶中差异较大。占比较高的化合物构成了2 种茶叶的基本香气,高占比的正已醛和2-庚烯醛使得2 种茶叶均具有清香气味;而具有果香的-己内酯2 0 1在Smbt中占比是Smgt的3.9倍,具有玫瑰花香的苯乙醇2 1 在Smbt中占比是Smgt的3.8 倍,因此Smbt具有更浓郁的花果香气。2.2.2Smbt与Smgt香气成分的差异分析从Smbt及Smgt中鉴定的化合物分类见表2。由表2 可知,Smbt共鉴定出2 45种香气成分,根据官能团将其分
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