普洱茶粉揮發(fā)性成分全二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜研究

劉順航，徐詠全，李長(zhǎng)文，何忠榮，王 超

（云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司，云南 普洱 665000）

普洱茶粉揮發(fā)性成分全二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜研究

劉順航，徐詠全，李長(zhǎng)文，何忠榮，王 超*

（云南天士力帝泊洱生物茶集團(tuán)有限公司，云南 普洱 665000）

以非極性柱Rxi-5SilMS為第一維柱，中等極性柱Rtx-200為第二維柱，對(duì)普洱茶粉的揮發(fā)性成分進(jìn)行全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜分析。結(jié)合飛行時(shí)間質(zhì)譜普檢索圖庫(kù)與全二維特有結(jié)構(gòu)信息譜圖，鑒定出相似度大于800、含量≥0.1%的物質(zhì)90種，占總峰面積的66.306%。研究結(jié)果表明，全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)的高分離度、高峰容量和高靈敏度，以及全二維分離特有的結(jié)構(gòu)譜圖特征，非常適合于普洱茶粉中復(fù)雜揮發(fā)性組分的研究。

普洱茶粉；全二維氣相色譜-飛行時(shí)間質(zhì)譜（GC×GC-TOFMS）；揮發(fā)性組分

以云南特有的大葉茶［camellia sinensis （Linn.） assamica （Masters） Kitamura］ 曬青毛茶為原料，經(jīng)特殊的后發(fā)酵工藝生產(chǎn)而成的普洱茶，因其獨(dú)特的香氣特征和保健功效，近年來(lái)備受?chē)?guó)內(nèi)外消費(fèi)者的關(guān)注［1］。其中普洱茶特有香氣是消費(fèi)者追求的主要品質(zhì)特征之一，也是目前市場(chǎng)上決定普洱茶價(jià)格的重要因子，歷來(lái)受到研究者的重視［2-4］。普洱茶珍，一種為迎合大眾健康快節(jié)奏生活方式應(yīng)運(yùn)而生的速溶普洱茶產(chǎn)品，是經(jīng)浸提、濃縮、噴粉或冷凍干燥制成的普洱茶速溶茶。目前，氣相色譜（GC）和氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC/MS）是普洱茶揮發(fā)性成分的主要分析手段，但由于普洱茶揮發(fā)性組分復(fù)雜，且含量不均一，常規(guī)GC與GC/MS的分離能力有限，導(dǎo)致峰重疊嚴(yán)重，低含量組分定性分析不準(zhǔn)確，很難得到滿意的分析結(jié)果。

多維色譜可以提高系統(tǒng)的分辨率和靈敏度，與質(zhì)譜聯(lián)用可對(duì)組分進(jìn)行準(zhǔn)確的定性分析，是復(fù)雜體系分離分析的有效方法。全二維氣 相 色 譜（comprehensive two-dimensional gas chromatography，GC×GC）技術(shù)是20世紀(jì)九十年代發(fā)展起來(lái)的多維色譜技術(shù)，但它不同于通常的二維色譜（GC+GC），它是用一個(gè)調(diào)制解調(diào)器把分離機(jī)理不同而又相互獨(dú)立的兩根色譜柱（如非極性柱和極性柱或手性柱）以串連方式結(jié)合在一起，調(diào)制解調(diào)器起捕集、聚焦、再傳送的作用，從第一根色譜柱分離出來(lái)的每一個(gè)餾分，均先進(jìn)入調(diào)制器聚焦后，再以脈沖方式送到第二根色譜柱作進(jìn)一步分離。與傳統(tǒng)的一維GC相比，GC×GC具有分辨率高、峰容量大、靈敏度好、分析時(shí)間短、定性更有規(guī)律可循和信息量大等特點(diǎn)，與飛行時(shí)間質(zhì)譜（Time-of-Flight Mass Spectrometry， TOFMS）聯(lián)用，可以解決復(fù)雜基質(zhì)的分離和結(jié)構(gòu)鑒定［5-6］。目前，已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道了GC×GC-TOFMS在茶葉［7］、白酒［8］、香精香料［9］、中藥揮發(fā)油［5］等方面的應(yīng)用，且取得了滿意的分析結(jié)果。

本實(shí)驗(yàn)采用頂空固相微萃取（HS-SPME）和GC×GC-TOFMS對(duì)帝泊洱普洱茶粉揮發(fā)性成分進(jìn)行較為全面的剖析。

1　材料與方法

1.1材料與試劑

普洱茶粉（2014年產(chǎn)）云南某生物茶集團(tuán)有限公司；氯化鉀（分析純） 天津市化學(xué)試劑一廠。

1.2儀器與設(shè)備

固相微萃取（SPME）裝置（美國(guó) Supelco公司）；75 μm Carboxen-PDMS固相微萃取萃取頭（美國(guó)Supelco公司）；全二維氣相色譜/飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng)（GC×GC-TOFMS）由Agilent 7890B氣相色譜儀和雙階四噴口熱調(diào)制器以及Pegasus 4D 飛行時(shí)間質(zhì)譜（美國(guó) Leco 公司）組成；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)為ChromeTOF軟件4.50（美國(guó)LECO公司）；IT-09A型恒溫磁力攪拌器（上海一恒科學(xué)儀器有限公司）；YP1200型電子天平（上海精科電子有限公司）。

1.3方法

1.3.1HS-SPME 萃取條件

取普洱茶粉4.0 g置于100 mL頂空瓶中，放入轉(zhuǎn)子，加入3.6 g KCl，沖入煮沸的蒸餾水12 mL，立即密封頂空瓶。將樣品瓶置于加熱的磁力攪拌器上，70℃水浴、400 rpm條件下平衡15 min，將手動(dòng)SPME裝置直接插入樣品瓶中，推出萃取頭，吸附60 min，然后將手動(dòng)SPME裝置插入氣相色譜（GC）進(jìn)樣口，250℃解吸附4 min，同時(shí)啟動(dòng)儀器收集數(shù)據(jù)。

1.3.2GC×GC條件

GC×GC條件見(jiàn)表1.

表1 全二維色譜條件Table1　Experiment condition of GC×GC

1.3.3飛行時(shí)間質(zhì)譜條件

飛行時(shí)間質(zhì)譜（TOFMS）工作參數(shù)：質(zhì)譜檢測(cè)器Pegasus 4D飛行時(shí)間質(zhì)譜儀，電子轟擊電離源的電壓為70 eV，檢測(cè)器電壓為1450 V，傳輸線的溫度為250℃，離子源溫度為220℃，采集質(zhì)量數(shù)范圍為35～400 amu，采集頻率為100張譜圖/s，由Pegasus 4D工作站進(jìn)行控制。

1.3.4定性定量分析

GC×GC-TOFMS數(shù)據(jù)處理采用LECO公司的ChromaTOF 4.50工作站軟件，自動(dòng)識(shí)別信噪比大于100的色譜峰，根據(jù)峰面積歸一化法計(jì)算相對(duì)含量。

2　結(jié)果與討論

2.1普洱茶粉揮發(fā)性成分定性分析

采用GC×GC分離方法，對(duì)HS-SPME富集的普洱茶粉揮發(fā)性成分進(jìn)行分析，獲得普洱茶粉樣品揮發(fā)性成分的GC×GC二維輪廓圖（圖1）。GC×GC數(shù)據(jù)經(jīng)LECO公司的ChromaTOF軟件（帶有自動(dòng)峰查找和譜圖解卷積）進(jìn)行處理，自動(dòng)識(shí)別信號(hào)噪音比大于100的峰，再利用NIST 08標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)和Wiley 7標(biāo)準(zhǔn)譜圖庫(kù)對(duì)各色譜峰進(jìn)行自動(dòng)檢索，檢索結(jié)果自動(dòng)生成“峰表”。檢索結(jié)果經(jīng)人工核對(duì)，并結(jié)合文獻(xiàn)報(bào)道，最后鑒定出相似度大于800，含量≥0.1%的物質(zhì)90種，占到總峰面積的66.306%。從表2中可知，普洱茶粉揮發(fā)性成分中醇類18種、烴類31種、醛類8種、酮類16種、酯類4種、甲氧基苯類4種、呋喃類2種、含氮類3種、酚類1種、酸類3種。

其中醇類和烴類的相對(duì)含量較高，分別是20.220%和16.276%；其次為含氮類（8.262%）、醛類（6.389%）、酯類（5.328%）、酮類（5.038%）和甲氧基苯類化合物（3.116%）；酸類（1.150%）、酚類（0.137%）和呋喃類（0.390%）相對(duì)含量較低。與報(bào)道研究結(jié)果相比（27.01%～39.7%）［10］，甲氧基苯類化合物的相對(duì)含量明顯較低，因?yàn)椴璺凵a(chǎn)需經(jīng)高溫提取、濃縮和噴粉干燥，從而導(dǎo)致茶葉部分香氣損失。

在所有揮發(fā)性成分中，相對(duì)含量較高（＞1.0%）的成分有：咖啡因（7.180%）、α-松油醇（5.116%）、二氫獼猴桃內(nèi)酯（4.495%）、順-香葉醇（3.282%）、苯乙醛（2.546%）、橙花叔醇（2.303%）、異植醇（1.619%）、（E）-β-金合歡烯（1.527%）、1，2，4-三甲氧基苯（1.469%）、脫氫-β-紫羅蘭酮（1.455%）、藏紅花醛（1.402%）、脫氫芳樟醇（1.366%）、植醇（1.363%）、2，6，10-三甲基十五烷（1.320%）、2，6，10，14-四甲基十六烷（1.244%）、檸檬烯（1.243%）、芳樟醇氧化物Ⅰ（1.184%）、3-甲基-十五烷（1.164%）、萘（1.074%）、1，2，3-三甲氧基苯（1.048%）。

圖1 普洱茶粉揮發(fā)性成分GC×GC/TOFMS分離圖譜Fig 1.　The GC×GC/TOFMS separation plots of total ion current （TIC） of the volatiles of instant pu-erh tea sample

表2 普洱茶粉揮發(fā)性成分GC×GC-TOFMS的鑒定結(jié)果Table 2　Identification of volatile constituents in instant pu-erh tea by GC×GC-TOFMS

續(xù)表

普洱茶粉具有獨(dú)特的陳香、木香和花香，這與其中的揮發(fā)性成分有很大的關(guān)系，如1，2，3-三甲氧基苯、1，2，4-三甲氧基苯、1，2，3-三甲氧基-5-甲基苯、1，2，3，4-四甲氧基苯，脫氫芳樟醇等具有陳香氣味的化合物，賦予了普洱茶粉陳香風(fēng)味；α-紫羅蘭酮、2，6-二甲氧基苯酚等化合物賦予了普洱茶粉木香。

3 結(jié)論

由于普洱茶粉揮發(fā)性成分組成復(fù)雜，含量不均勻，基體復(fù)雜，種類繁多，而且大部分物質(zhì)均為痕量組分，檢測(cè)十分困難；目前為止，還沒(méi)有普洱茶及相關(guān)深加工產(chǎn)品揮發(fā)性組分組成結(jié)構(gòu)的詳細(xì)名單或相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)。常規(guī)的GC與GC/MS方法由于分離能力不足，導(dǎo)致峰重疊嚴(yán)重，低含量組分定性、定量不準(zhǔn)確。GC×GC/ TOFMS具有高靈敏度、高分辨率和高峰容量等優(yōu)點(diǎn)，在普洱茶粉微量成分分析及產(chǎn)品香氣品質(zhì)控制方面有很大的優(yōu)勢(shì)。

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Analysis of Volatile components in Instant Puerh Tea by Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography/Time-of-Flight Mass Spectrometry

LIU Shun-hang，XU Yong-quan，LI Chang-wen，HE Zhong-rong，WANG Chao*
（Yunnan TaslyDeepure Biological Tea Group Co.， Ltd， Pu'er 665000， China）

A method was established to determine volatile components in instant pu-erh tea using comprehensive two-dimensional gas chromatography （GC×GC） coupled with time-of-flight mass spectrometry （TOFMS）. A non-polar column Rxi-5SilMS（30 m×0.25 mm×0.25 μm）and a middle-polar column Rtx-200 （2 m×0.15 mm×0.15 μm） were used as frst and second dimensional columns， respectively. By TOFMS spectral library searching and comparison with unique comprehensive two-dimensional profles with structural information， 90 volatile components （relative content≥ 0.1%）with similarity of more than 800 were identifed in this study， accounted for 66.306% of the total peak area. The results showed that GC×GC-TOFMS method is suitable for separation and identifcation of the complex volatile compounds in instant pu-erh tea.

Instant pu-erh tea，Comprehensive two dimensional gas chromatography-time of fight mass spectrometry （GC×GC-TOFMS），Volatile compounds

S571.1，TS272.7

A

1009-525X（2016）03-13-18

2016-05-20

2016-07-19

劉順航（1976-），男，福建仙游人，高級(jí)工程師，主要從事普洱茶提取和安全控制方面的研究。

王超，wangchao2809@126.com