تظهر هنا طريقة لإثراء وتحليل المكونات المتطايرة لمستخلصات الشاي باستخدام تبخر النكهة بمساعدة المذيبات واستخراج المذيبات متبوعا بقياس الطيف الكتلي اللوني للغاز ، والذي يمكن تطبيقه على جميع أنواع عينات الشاي.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
تحليل رائحة الشاي على أساس إثراء تبخر النكهة بمساعدة المذيبات
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
تعتبر رائحة الشاي عاملا مهما في جودة الشاي ، ولكن من الصعب تحليلها بسبب التعقيد والتركيز المنخفض والتنوع وقابلية المكونات المتطايرة لمستخلص الشاي. تقدم هذه الدراسة طريقة للحصول على وتحليل المكونات المتطايرة لمستخلص الشاي مع الحفاظ على الرائحة باستخدام تبخر النكهة بمساعدة المذيبات (SAFE) واستخراج المذيبات متبوعا بكروماتوغرافيا الغاز - مطياف الكتلة (GC-MS). SAFE هي تقنية تقطير عالية الفراغ يمكنها عزل المركبات المتطايرة من مصفوفات الطعام المعقدة دون أي تدخل غير متطاير. يتم تقديم إجراء كامل خطوة بخطوة لتحليل رائحة الشاي في هذه المقالة ، بما في ذلك إعداد ضخ الشاي ، واستخراج المذيبات ، والتقطير الآمن ، وتركيز المستخلص ، والتحليل بواسطة GC-MS. تم تطبيق هذا الإجراء على عينتين من الشاي (الشاي الأخضر والشاي الأسود) ، وتم الحصول على نتائج نوعية وكمية على التركيب المتطاير لعينات الشاي. لا يمكن استخدام هذه الطريقة فقط لتحليل الرائحة لأنواع مختلفة من عينات الشاي ولكن أيضا للدراسات الحسية الجزيئية عليها.
المقدمة
الشاي هو المشروب المفضل لكثير من الناس في جميع أنحاء العالم 1,2. رائحة الشاي هي معيار الجودة وكذلك عامل تحديد السعر لأوراق الشاي 3,4. وبالتالي ، فإن تحليل تكوين رائحة الشاي ومحتواه له أهمية كبيرة للدراسات الحسية الجزيئية ومراقبة جودة الشاي. نتيجة لذلك ، كان تحليل تكوين الرائحة موضوعا مهما في أبحاث الشاي في السنوات الأخيرة5،6،7.
محتوى مكونات الرائحة في الشاي منخفض جدا ، لأنها لا تمثل عموما سوى 0.01٪ -0.05٪ من الوزن الجاف لأوراق الشاي8. علاوة على ذلك ، تتداخل الكمية الكبيرة من المكونات غير المتطايرة في مصفوفة العينة بشكل كبير مع التحليل بواسطة كروماتوغرافيا الغاز 9,10. لذلك ، يعد إجراء تحضير العينة ضروريا لعزل المركبات المتطايرة في الشاي. الاعتبار الرئيسي لطريقة العزل والتخصيب هو تقليل تداخل المصفوفة ، وفي الوقت نفسه ، تعظيم الحفاظ على ملف تعريف الرائحة الأصلي للعينة.
تبخر النكهة بمساعدة المذيبات (SAFE) ، الذي طوره في الأصل Engel و Bahr و Schieberle ، هو تقنية تقطير محسنة عالية الفراغ تستخدم لعزل المركبات المتطايرة من مصفوفات الطعام المعقدة11،12. يمكن لمجموعة زجاجية مدمجة متصلة بمضخة عالية التفريغ (تحت ضغط تشغيل نموذجي يبلغ 5 × 10−3 باسكال) جمع المركبات المتطايرة بكفاءة من مستخلصات المذيبات والأطعمة الزيتية والعينات المائية.
وصفت هذه المقالة طريقة تجمع بين تقنية SAFE واستخراج المذيبات لعزل المواد المتطايرة من تسريب الشاي الأسود ، يليها التحليل باستخدام GC-MS.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
البروتوكول
1. إعداد المعيار الداخلي وتسريب الشاي
- محلول المخزون: قم بإذابة 10.0 مجم من الباراكسيلين-d10 (انظر جدول المواد) في 10.0 مل من الإيثانول اللامائي لتحضير محلول مخزون 1000 جزء في المليون من المعيار الداخلي.
- حل العمل: قم بتخفيف 1 مل من محلول المخزون (الخطوة 1.1) إلى 100 مل بالماء النقي لتحضير محلول عمل 10 جزء في المليون من المعيار الداخلي.
ملاحظة: يجب إعداد حل العمل في نفس يوم التحليل. - ضع 3 جم من أوراق الشاي (لكل من الشاي الأخضر والشاي الأسود ، انظر جدول المواد) في دورق Erlenmeyer ، وأضف 150 مل من الماء المغلي. غطي القارورة بسدادة زجاجية.
- بعد 5 دقائق ، قم بتصفية ضخ الشاي بسرعة من خلال غربال 300 شبكة.
- اغسل أوراق الشاي المستهلكة مرتين ب 30 مل من الماء ، وامزج محلول الغسيل مع تسريب الشاي.
- تبريد ضخ الشاي إلى درجة حرارة الغرفة بسرعة في حمام ماء مثلج.
- أضف 1.00 مل من محلول العمل (الخطوة 1.2) في تسريب الشاي ، واخلطهم جيدا.
2. تقطير ضخ الشاي عن طريق استخراج SAFE والسائل السائل من نواتج التقطير
- قم بإعداد مجموعة SAFE باتباع الخطوات أدناه.
- قم بتثبيت مجموعة SAFE (الشكل 1) ، وقم بتوصيل زجاجة التقطير في أسفل اليسار (الشكل 1 [3]) وزجاجة التجميع في أسفل اليمين (الشكل 1 [4]). قم بتوصيل أنبوب الماء المتداول في الجزء الخلفي من مجموعة الزجاج SAFE. قم بتركيب المصيدة الباردة (الشكل 1 [5]) ، وقم بتوصيل الأنبوب بمضخة التفريغ (انظر جدول المواد) في الجزء العلوي الأيمن من مجموعة الزجاج.
ملاحظة: تحقق من توصيل أنبوب الماء المتداول ؛ تأكد من دخول المدخل إلى الأعلى وخروج المخرج من الأسفل. استخدم الماء منزوع الأيونات للدوران لمنع المقياس من سد الأنبوب الأبيض في مجموعة SAFE ، مما قد يؤدي إلى ضعف دوران المياه المتداولة والانفجار النهائي لتجميع SAFE. يمكن تقليب قاع التقطير (الشكل 1 [3]) بواسطة قضيب تقليب لتسهيل تبخر العينة. - اضبط درجة حرارة المياه المتداولة على 50 درجة مئوية ودرجة حرارة الحمام المائي لقارورة العينة على 40 درجة مئوية. أغلق صمام التفريغ (الشكل 1 [2]).
- قم بتثبيت مجموعة SAFE (الشكل 1) ، وقم بتوصيل زجاجة التقطير في أسفل اليسار (الشكل 1 [3]) وزجاجة التجميع في أسفل اليمين (الشكل 1 [4]). قم بتوصيل أنبوب الماء المتداول في الجزء الخلفي من مجموعة الزجاج SAFE. قم بتركيب المصيدة الباردة (الشكل 1 [5]) ، وقم بتوصيل الأنبوب بمضخة التفريغ (انظر جدول المواد) في الجزء العلوي الأيمن من مجموعة الزجاج.
- قم بإجراء عملية مضخة التفريغ.
- قم بتشغيل مضخة التفريغ.
- قم بزيادة السرعة تدريجيا إلى السرعة القصوى البالغة 100٪.
ملاحظة: إذا لم تصل السرعة إلى 100٪ ، فتحقق مما إذا كان النظام محكم الإغلاق وما إذا كانت هناك بقايا مذيب داخل النظام. - بعد الوصول إلى فراغ عالي (يفضل 10-3 باسكال)
ملاحظة: سوف يتحسن الفراغ عند إضافة النيتروجين السائل إلى المصيدة الباردة.
- إجراء تقطير العينة.
- بدء دوران المياه.
- أضف النيتروجين السائل إلى المصيدة الباردة لتغطية الجزء الخارجي من زجاجة التجميع.
- صب تسريب الشاي في قمع العينة في أعلى اليسار (الشكل 1 [1]) ، ثم قم بتغطيته بسدادة زجاجية.
- أدخل العينة في دورق التقطير بالتنقيط. تحكم في سرعة إسقاط العينة بحيث يتم الاحتفاظ بالفراغ في النطاق المناسب لحوالي 10−3 باسكال.
ملاحظة: أضف النيتروجين السائل أثناء العملية لضمان غمر زجاجة التجميع الصحيحة دائما في النيتروجين السائل. حاول تجنب تكوين المكثفات في فخ البرد.
- قم بإيقاف تشغيل مضخة التفريغ بعد اكتمال التقطير.
- اضغط على مفتاح الطاقة . عندما يومض "STOP" ، اضغط على مفتاح Enter للتأكيد.
- افصل سلك الطاقة عندما تنخفض سرعة المضخة الجزيئية إلى "0".
ملاحظة: أعد التشغيل فقط عندما تنخفض السرعة إلى "0".
- استعادة النظام إلى الضغط الجوي.
- قم بإزالة سدادة الطحن فوق زجاجة أخذ العينات.
- قم بفك مقبض صمام التفريغ ببطء لاستعادة النظام إلى الضغط الجوي.
- قم بإنزال زجاجة التجميع مع العينة.
- قم بإزالة النيتروجين السائل خارج زجاجة التجميع بعد استعادة النظام للضغط الجوي.
- قم بفك زجاجة التجميع ببطء. قم بإنزال زجاجة التجميع مع العينة بعناية.
- أغلق المياه المتداولة.
- إجراء استخراج السائل السائل من نواتج التقطير الآمنة.
- دع نواتج التقطير الآمنة في الزجاجة دافئة إلى درجة حرارة الغرفة.
- استخرج نواتج التقطير SAFE ثلاث مرات مع 50 مل من ثنائي كلورو الميثان (انظر جدول المواد).
- الجمع بين طبقات ثنائي كلورو الميثان. جفف المستخلص بكبريتات الصوديوم اللامائية (انظر جدول المواد).
ملاحظة: تعتبر كبريتات الصوديوم اللامائية في المذيب جافة بدرجة كافية عندما لا يتم تثبيتها ويمكن أن تتدفق بحرية. - ركز المستخلص إلى حوالي 2 مل باستخدام تيار نيتروجين لطيف.
- نقل إلى قنينة عينة من 1-2 مل ، ومزيد من التركيز إلى 200 ميكرولتر باستخدام تيار النيتروجين لطيف.
3. تحليل GC-MS ومعالجة البيانات
- تحليل مركزات الروائح المحضرة في قسم البروتوكول 2 باستخدام نظام GC-MS (الشكل 2) المجهز بأعمدة شعرية من السيليكا المنصهرة (انظر جدول المواد).
- استخدم الهليوم باعتباره غازا حاملا بسرعة خطية مقداره ٤٠ سم/ث.
- حقن 3 ميكرولتر من التركيز في وضع الحقن بدون انقسام.
- اضبط برنامج درجة حرارة فرن GC: (1) امسكه عند 40 درجة مئوية لمدة 5 دقائق ؛ (2) زيادة إلى 200 درجة مئوية عند 5 درجة مئوية / دقيقة ؛ (3) زيادة إلى 280 درجة مئوية عند 10 درجة مئوية / دقيقة ؛ (4) يمسك عند 280 درجة مئوية لمدة 10 دقائق.
- قم بتشغيل الكاشف الانتقائي الشامل في وضع EI الإيجابي13 مع نطاق مسح جماعي من 30 م / ض إلى 350 م / ض عند 70 فولت.
- قم بإزالة تعقيد بيانات GC-MS باستخدام نظام إزالة الالتفاف الطيفي الكتلي الآلي وتحديد الهوية (AMDIS ، انظر جدول المواد).
- قم بمطابقة البيانات وتأهيلها بعد فك الالتفاف باستخدام NIST (المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا) 17 برنامج البحث عن مطيافالكتلة 3.
- احسب مؤشر الاحتفاظ بالمركبات14 بناء على نتيجة مجموعة من n-alkanes (C5-C25 ، انظر جدول المواد) في ظل نفس ظروف GC.
- حدد قمم GC باستخدام مكتبة قياس الطيف الكتلي NIST وقاعدة بيانات مؤشر الاستبقاء بناء على المطابقة المتزامنة لفهارس الكتلة والاحتفاظ.
- احسب تركيز كل مكون متطاير في عينة SAFE بالنسبة للمعيار الداخلي باستخدام منطقة ذروة TIC (كروماتوغرافيا الأيونات الكلية).
- كرر التحليل ثلاث مرات ، بدءا من إعداد ضخ الشاي.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
النتائج
يتم توضيح الإجراء التحليلي الموضح أعلاه في هذا القسم باستخدام مثال تحليل رائحة الشاي الأسود وعينات الشاي الأخضر.
يظهر مخطط كروماتوجرام GC-MS تمثيلي في الشكل 3. يوضح الشكل 3A مجموعة من الألكانات n ، ويوضح الشكل 3B ملف تعريف معيار داخلي. تظهر نتائج تقييم المستخلصات من عينات الشاي الأخضر والشاي الأسود في الشكل 3C والشكل 3D ، على التوالي. من خلال تحل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المناقشة
توضح هذه المقالة طريقة فعالة لتحليل المركبات المتطايرة في دفعات الشاي باستخدام تحليل SAFE و GC-MS.
تحتوي دفعات الشاي على مصفوفة معقدة تحتوي على نسبة عالية من المكونات غير المتطايرة. تم وصف عدة طرق في الأدبيات لعزل المكونات المتطايرة من دفعات الشاي. الطريقة الشائعة هي استخراج التقطير المتزامن (SDE)15,16. ومع ذلك ، فهي غير مناسبة لتحليل روائح الشاي لأنه يجب غلي أوراق الشاي بالماء لعملية التقطير / الاستخراج بأكملها ، مما يؤدي إلى خضوع مكو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الإفصاحات
ليس لدى المؤلفين ما يكشفون عنه.
شكر وتقدير
تم دعم هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (32002094 ، 32102444) ، ونظام البحوث الزراعية الصيني التابع لوزارة المالية و MARA (CARS-19) ، ومشروع الابتكار للأكاديمية الصينية للعلوم الزراعية (CAAS-ASTIP-TRI).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مزيج الألكان (C10-C25) | ANPEL | CDAA-M-690035 | |
| مزيج الألكان (C5-C10) ANPEL | CDAA-M-690037 | ||
| AMDIS | المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا | الإصدار 2.72 | Gaithersburg ، MD |
| الميزان التحليلي | OHAUS | EX125DH | |
| الإيثانول اللامائي | سينوفارم | ||
| كبريتات الصوديوم اللامائية | علاء الدين | ||
| الشاي الأسود | Qianhe Tea | Huangshan ، مقاطعة آنهوي ، الصين | |
| المكثف | Biotage | TurboVap | |
| معالج البيانات | Agilent | MassHunter | |
| ثنائي كلورو الميثان | TEDIA | ||
| GC | Agilent | 7890B | |
| GC عمود | Agilent | DB-5MS | |
| الشاي الأخضر | Qianhe Tea | Huangshan ، مقاطعة آنهوي ، الصين | |
| MS | Agilent | 5977B | |
| p-Xylene-d10 | Sigma-Aldrich | ||
| SAFE | Glasbl & auml ؛ serei Bahr | ||
| مياه منزوعة الأيونات فائقة النقاء | Milipore | Milli-Q | |
| مضخة فراغ | Edwards | T-Station 85H |
المراجع
- Liang, S., et al. Processing technologies for manufacturing tea beverages: From traditional to advanced hybrid processes. Trends in Food Science & Technology. 118, 431-446 (2021).
- Guo, X. Y., Ho, C. T., Schwab, W., Wan, X. C. Aroma profiles of green tea made with fresh tea leaves plucked in summer). Food Chemistry. 363, 130328(2021).
- Feng, Z. H., Li, M., Li, Y. F., Wan, X. C., Yang, X. G. Characterization of the orchid-like aroma contributors in selected premium tea leaves. Food Research International. 129, 108841(2020).
- Hong, X., et al. Characterization of the key aroma compounds in different aroma types of Chinese yellow tea. Foods. 12 (1), 27(2023).
- Flaig, M., Qi, S. C., Wei, G., Yang, X., Schieberle, P. Characterisation of the key aroma compounds in aLongjinggreen tea infusion (Camellia sinensis) by the sensomics approach and their quantitative changes during processing of the tea leaves. European Food Research and Technology. 246 (12), 2411-2425 (2020).
- Feng, Z., et al. Tea aroma formation from six model manufacturing processes. Food Chemistry. 285, 347-354 (2019).
- Wang, J. -Q., et al. Effects of baking treatment on the sensory quality and physicochemical properties of green tea with different processing methods. Food Chemistry. 380, 132217(2022).
- Zhai, X., Zhang, L., Granvogl, M., Ho, C. -T., Wan, X. Flavor of tea (Camellia sinensis): A review on odorants and analytical techniques. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 21 (5), 3867-3909 (2022).
- Chaturvedula, V. S. P., Prakash, I. The aroma, taste, color and bioactive constituents of tea. Journal of Medicinal Plants Research. 5 (11), 2110-2124 (2011).
- Ridgway, K., Lalljie, S. P. D., Smith, R. M. Sample preparation techniques for the determination of trace residues and contaminants in foods. Journal of Chromatography A. 1153 (1-2), 36-53 (2007).
- Engel, W., Bahr, W., Schieberle, P. Solvent assisted flavour evaporation - A new and versatile technique for the careful and direct isolation of aroma compounds from complex food matrices. European Food Research and Technology. 209 (3-4), 237-241 (1999).
- Wang, B., et al. Characterization of aroma compounds of Pu-erh ripen tea using solvent assisted flavor evaporation coupled with gas chromatography-mass spectrometry and gas chromatography-olfactometry. Food Science and Human Wellness. 11 (3), 618-626 (2022).
- Zou, C., et al. Zijuan tea- based kombucha: Physicochemical, sensorial, and antioxidant profile. Food Chemistry. 363, 130322(2021).
- Vandendool, H., Kratz, P. D. A generalization of the retention index system including linear temperature programmed gas-liquid partition chromatography. Journal of Chromatography. 11, 463-471 (1963).
- Khvalbota, L., Virba, M., Furdikova, K., Spanik, I. Simultaneous distillation-solvent extraction gas chromatography-mass spectrometry analysis of Tokaj Muscat Yellow wines. Separation Science Plus. 5 (8), 393-406 (2022).
- Ayalew, Y., et al. Volatile organic compounds of anchote tuber and leaf extracted using simultaneous steam distillation and solvent extraction. International Journal of Food Science. 2022, 3265488(2022).
- Zhu, M., Li, E., He, H. Determination of volatile chemical constitutes in tea by simultaneous distillation extraction, vacuum hydrodistillation and thermal desorption. Chromatographia. 68 (7-8), 603-610 (2008).
- Lau, H., et al. Characterising volatiles in tea (Camellia sinensis). Part I: Comparison of headspace-solid phase microextraction and solvent assisted flavour evaporation. Lwt-Food Science and Technology. 94, 178-189 (2018).
- Li, Z. W., Wang, J. H. Analysis of volatile aroma compounds from five types of Fenghuang Dancong tea using headspace-solid phase microextraction combined with GC-MS and GC-olfactometry. International Food Research Journal. 28 (3), 612-626 (2021).
- Dong, F., et al. Herbivore-induced volatiles from tea (Camellia sinensis) plants and their involvement in intraplant communication and changes in endogenous nonvolatile metabolites. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 59 (24), 13131-13135 (2011).
- Acena, L., Vera, L., Guasch, J., Busto, O., Mestres, M. Comparative study of two extraction techniques to obtain representative aroma extracts for being analysed by gas chromatography-olfactometry: Application to roasted pistachio aroma. Journal of Chromatography A. 1217 (49), 7781-7787 (2010).
- Kumazawa, K., Wada, Y., Masuda, H. Characterization of epoxydecenal isomers as potent odorants in black tea (Dimbula) infusion. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 54 (13), 4795-4801 (2006).
- Wu, H. T., et al. Effects of three different withering treatments on the aroma of white tea. Foods. 11 (16), 2502(2022).
- Wang, J., et al. Decoding the specific roasty aroma Wuyi rock tea (Camellia sinensis: Dahongpao) by the sensomics approach. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 70 (34), 10571-10583 (2022).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
إعادة الطباعة والأذونات
الوسوم
