הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

ניתוח ארומת תה המבוסס על העשרת אידוי טעמים בסיוע ממס

4.2K צפיות

⸱

DOI:

10.3791/65522

⸱

26 במאי 2023

 ,  ,  , 
1Tea Research Institute Chinese Academy of Agricultural Sciences, 2State Key Laboratory of Tea Plant Biology and Utilization, Anhui Agricultural University

במאמר זה

סיכום

מוצגת כאן שיטה להעשרה וניתוח המרכיבים הנדיפים של תמציות תה באמצעות אידוי טעמים בסיוע ממס ומיצוי ממס ולאחר מכן ספקטרומטריית מסה כרומטוגרפית גז, שניתן ליישם על כל סוגי דגימות התה.

תקציר

ארומת תה היא גורם חשוב באיכות התה, אך קשה לנתח אותה בגלל המורכבות, הריכוז הנמוך, הגיוון והחיוניות של המרכיבים הנדיפים של תמצית התה. מחקר זה מציג שיטה להשגה וניתוח של המרכיבים הנדיפים של תמצית תה עם שימור ריחות באמצעות אידוי טעמים בסיוע ממס (SAFE) ומיצוי ממס ואחריו ספקטרומטריית כרומטוגרפיה-מסה של גז (GC-MS). SAFE היא טכניקת זיקוק בוואקום גבוה שיכולה לבודד תרכובות נדיפות ממטריצות מזון מורכבות ללא כל הפרעה בלתי נדיפה. במאמר זה מוצג הליך מלא שלב אחר שלב לניתוח ארומת תה, כולל הכנת חליטת תה, מיצוי ממס, זיקוק SAFE, ריכוז תמצית וניתוח על ידי GC-MS. הליך זה הוחל על שתי דגימות תה (תה ירוק ותה שחור), והתקבלו תוצאות איכותיות וכמותיות על ההרכב הנדיף של דגימות התה. שיטה זו יכולה לשמש לא רק לניתוח ארומה של סוגים שונים של דגימות תה, אלא גם למחקרים חושיים מולקולריים עליהם.

מבוא

תה הוא משקה מועדף על אנשים רבים בכל רחבי העולם 1,2. הארומה של התה היא קריטריון איכות, כמו גם גורם קביעת מחיר עבור עלי תה 3,4. לפיכך, ניתוח הרכב הארומה ותכולת התה הוא בעל משמעות רבה למחקרים חושיים מולקולריים ולבקרת האיכות של התה. כתוצאה מכך, ניתוח הרכב ארומה היה נושא חשוב במחקר התה בשנים האחרונות 5,6,7.

התוכן של רכיבי ארומה בתה הוא נמוך מאוד, כפי שהם בדרך כלל רק מהווים 0.01%-0.05% מהמשקל היבש של עלי תה8. יתר על כן, הכמות הגדולה של רכיבים בלתי נדיפים במטריצת הדגימה מפריעה באופן משמעותי לניתוח על ידי כרומטוגרפיית גז 9,10. לכן, הליך הכנת מדגם חיוני כדי לבודד את התרכובות הנדיפות בתה. השיקול המרכזי בשיטת הבידוד וההעשרה הוא מזעור הפרעות המטריצה, ובמקביל מקסום שימור פרופיל הריח המקורי של הדגימה.

אידוי טעמים בסיוע ממס (SAFE), שפותח במקור על ידי אנגל, בר ושיברל, הוא טכניקת זיקוק משופרת בוואקום גבוה המשמשת לבידוד תרכובות נדיפות ממטריצות מזון מורכבות11,12. מכלול זכוכית קומפקטי המחובר למשאבת ואקום גבוהה (בלחץ הפעלה אופייני של 5 x 10-3 Pa) יכול לאסוף ביעילות תרכובות נדיפות מתמציות ממס, מזונות שומניים ודגימות מימיות.

מאמר זה תיאר שיטה המשלבת את טכניקת SAFE עם מיצוי ממס כדי לבודד חומרים נדיפים מעירוי תה שחור, ואחריו ניתוח באמצעות GC-MS.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. הכנת התקן הפנימי ועירוי התה

  1. תמיסת מלאי: יש להמיס 10.0 מ"ג של פרקסילן-d10 (ראה טבלת חומרים) ב-10.0 מ"ל אתנול נטול מים להכנת תמיסת מלאי של 1,000 חל"מ בתקן הפנימי.
  2. פתרון עבודה: לדלל 1 מ"ל של תמיסת המלאי (שלב 1.1) ל 100 מ"ל עם מים טהורים כדי להכין פתרון עבודה של 10 ppm של התקן הפנימי.
    הערה: יש להכין את פתרון העבודה באותו יום של הניתוח.
  3. הכניסו 3 גרם עלי תה (גם לתה ירוק וגם לתה שחור, ראו טבלת חומרים) בצלוחית ארלנמאייר והוסיפו 150 מ"ל מים רותחים. מכסים את הבקבוק בפקק זכוכית.
  4. לאחר 5 דקות, סננו במהירות את חליטת התה דרך מסננת של 300 רשתות.
  5. לשטוף את עלי תה בילה פעמיים עם 30 מ"ל של מים, ולשלב את פתרון לשטוף עם חליטת תה.
  6. מצננים את חליטת התה לטמפרטורת החדר במהירות באמבט מי קרח.
  7. הוסף 1.00 מ"ל של פתרון עבודה (שלב 1.2) לתוך עירוי תה, ומערבבים אותם היטב.

2. זיקוק עירוי התה על ידי SAFE ומיצוי נוזלי-נוזלי של התזקיק

  1. הכן את מכלול SAFE לפי השלבים הבאים.
    1. התקן את מכלול SAFE (איור 1), וחבר את בקבוק הזיקוק בפינה השמאלית התחתונה (איור 1[3]) ואת בקבוק האיסוף בפינה הימנית התחתונה (איור 1[4]). חבר את צינור המים במחזור בחלק האחורי של מכלול זכוכית SAFE. התקינו את מלכודת הקור (איור 1[5]), וחברו את הצינור למשאבת הוואקום (ראו טבלת חומרים) בפינה הימנית העליונה של מכלול הזכוכית.
      הערה: בדוק את החיבור של צינור המים במחזור; ודא שהכניסה נכנסת למעלה והשקע יוצא מלמטה. השתמש במים שעברו דה-יוניזציה עבור הסירקולציה כדי למנוע מהסולם לחסום את הצינור הלבן במכלול SAFE, מה שיגרום לסירקולציה גרועה של המים הזורמים ולפיצוץ בסופו של דבר של מכלול SAFE. ניתן לערבב את תחתית הזיקוק (איור 1[3]) באמצעות מוט ערבוב כדי להקל על אידוי הדגימה.
    2. הגדר את הטמפרטורה של המים במחזור ל 50 ° C ואת זה של אמבט המים עבור בקבוק הדגימה ל 40 °C (75 °F). סגור את שסתום הוואקום (איור 1[2]).
  2. בצע את פעולת משאבת הוואקום.
    1. הפעל את משאבת הוואקום.
    2. בהדרגה להגדיל את המהירות למהירות מקסימלית של 100%.
      הערה: אם המהירות אינה מגיעה ל-100%, בדוק אם המערכת אטומה ואם יש שאריות ממס בתוך המערכת.
    3. לאחר הגעה לוואקום גבוה (רצוי 10-3 Pa)
      הערה: הוואקום ישתפר כאשר החנקן הנוזלי יתווסף למלכודת הקור.
  3. בצע זיקוק דגימה.
    1. הפעל את זרימת המים.
    2. הוסיפו חנקן נוזלי למלכודת הקרה כדי לכסות את החלק החיצוני של בקבוק האיסוף.
    3. שפכו את חליטת התה לתוך משפך הדגימה בפינה השמאלית העליונה (איור 1[1]), ואז כסו אותה בפקק זכוכית.
    4. הכניסו את הדגימה לבקבוק הזיקוק טיפתית. שלוט במהירות נפילת הדגימה כך שהוואקום יישמר בטווח הנכון של סביב 10-3 Pa.
      הערה: הוסף חנקן נוזלי במהלך התהליך כדי להבטיח שבקבוק האיסוף הנכון תמיד שקוע בחנקן נוזלי. נסו להימנע מהיווצרות עיבוי במלכודת הקרה.
  4. כבו את משאבת הוואקום לאחר השלמת הזיקוק.
    1. לחץ על מתג ההפעלה . כאשר "STOP" מהבהב, הקש על מקש Enter כדי לאשר.
    2. נתק את כבל החשמל כאשר מהירות המשאבה המולקולרית יורדת ל- "0".
      הערה: הפעל מחדש רק כאשר המהירות יורדת ל- "0".
  5. שחזור המערכת ללחץ אטמוספרי.
    1. הסירו את פקק הטחינה שמעל בקבוק הדגימה.
    2. פתח את הברגת הידית של שסתום הוואקום באיטיות כדי להחזיר את המערכת ללחץ אטמוספרי.
  6. הורידו את בקבוק האיסוף עם הדגימה.
    1. הסר את החנקן הנוזלי מחוץ לבקבוק האיסוף לאחר החזרת המערכת ללחץ אטמוספרי.
    2. פתחו את בקבוק האיסוף באיטיות. הורידו את בקבוק האיסוף עם הדגימה בזהירות.
    3. סגור את המים הזורמים.
  7. ביצוע מיצוי נוזלי-נוזלי של תזקיק SAFE.
    1. תנו לתזקיק SAFE בבקבוק להתחמם לטמפרטורת החדר.
    2. חלצו את התזקיק SAFE שלוש פעמים עם 50 מ"ל של דיכלורומתאן (ראו טבלת חומרים).
    3. ערבבו את שכבות הדיכלורומתאן. יבשו את התמצית עם נתרן גופרתי נטול מים (ראו טבלת חומרים).
      הערה: נתרן גופרתי נטול מים בממס נחשב יבש מספיק כאשר הוא כבר לא צמנטי ויכול לזרום בחופשיות.
    4. רכזים את התמצית לכ-2 מ"ל באמצעות זרם חנקן עדין.
    5. מעבירים לבקבוקון דגימה של 1-2 מ"ל, ומתרכזים עוד יותר ל-200 מיקרוליטר באמצעות זרם חנקן עדין.

3. ניתוח GC-MS ועיבוד נתונים

  1. נתחו את תרכיזי הארומה שהוכנו בפרוטוקול סעיף 2 באמצעות מערכת GC-MS (איור 2) המצוידת בעמודי נימי סיליקה מאוחים (ראו טבלת חומרים).
  2. השתמש בהליום כגז מוביל במהירות ליניארית של 40 ס"מ לשנייה.
  3. יש להזריק 3 μL של התרכיז במצב הזרקה מפוצלת.
  4. הגדר את תוכנית טמפרטורת תנור GC: (1) החזק ב- 40 ° C למשך 5 דקות; (2) להגדיל ל-200°C ב-5°C לדקה; (3) להגדיל ל-280°C ב-10°C/min; (4) להחזיק בטמפרטורה של 280°C למשך 10 דקות.
  5. הפעל את גלאי סלקטיבי המסה במצב EI חיובי13 עם טווח סריקת מסה בין 30 m/z ל- 350 m/z ב- 70 eV.
  6. נטרל את נתוני GC-MS באמצעות Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System (AMDIS, ראה טבלת חומרים).
  7. התאם ואשר את הנתונים לאחר deconvolution באמצעות NIST (המכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה) 17 תוכנית חיפוש ספקטרומטר מסה3.
  8. חשב את מדד השמירה של תרכובות14 בהתבסס על התוצאה של קבוצה של n-אלקנים (C5-C25, ראה טבלת חומרים) באותם תנאי GC.
  9. זהה את פסגות GC באמצעות ספריית ספקטרומטריית המסות של NIST ומסד הנתונים של אינדקס השמירה בהתבסס על התאמה בו זמנית של אינדקסי המסה והשמירה.
  10. חשב את הריכוז של כל רכיב נדיף במדגם SAFE ביחס לתקן הפנימי באמצעות אזור השיא TIC (כרומטוגרפיית יונים כוללת).
  11. חזור על הניתוח שלוש פעמים, החל הכנת חליטת תה.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

ההליך האנליטי המתואר לעיל מומחש בסעיף זה באמצעות הדוגמה של ניתוח ארומה של דגימות תה שחור ותה ירוק.

כרומטוגרמה מייצגת של GC-MS מוצגת באיור 3. איור 3A מראה קבוצה של n-אלקנים, ואיור 3B מראה את הפרופיל של תקן פנימי. תוצאות ההערכה של התמציות מדגימות התה הירוק והתה השחור מוצגות באיור 3C ובאיור 3D, בהתאמה. על-ידי ניתוח התקנים הפנימיים, ניתן לזהות שיא סו...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

מאמר זה מתאר שיטה יעילה לניתוח תרכובות נדיפות בחליטות תה באמצעות ניתוח SAFE ו- GC-MS.

חליטות תה יש מטריצה מורכבת עם תוכן גבוה של רכיבים לא נדיפים. מספר שיטות תוארו בספרות לבידוד המרכיבים הנדיפים חליטות תה. שיטה נפוצה היא מיצוי זיקוק סימולטני (SDE)15,16. עם זאת, הוא אינו מתאים לניתוח ניחוחות תה מכיוון שיש להרתיח את עלי התה במים במשך כל תהליך הזיקוק/מיצוי, מה שגורם למרכיבי התה לעבור תגובה כימית ובכך מניב פרופיל ריח שונה מאוד מהמדגם המקור...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין מה לחשוף.

תודות

מחקר זה נתמך על ידי הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32002094, 32102444), מערכת המחקר החקלאי של סין של MOF ו- MARA (CARS-19), ופרויקט החדשנות של האקדמיה הסינית למדעי החקלאות (CAAS-ASTIP-TRI).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
תערובת אלקנים (C10-C25)ANPELCDAA-M-690035
תערובת אלקנים (C5-C10)ANPELCDAA-M-690037
AMDISהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיהגרסה 2.72גייטרסבורג, MD
איזון אנליטיOHAUSEX125DH
אתנול נטול מיםסינופארם
נתרן גופרתי נטול מיםאלאדין
תה שחורתה קיאנהההואנגשאן, מחוז אנהוי, סין
רכזBiotageTurboVap
מעבד נתוניםAgilentMassHunter
דיכלורומתאןTEDIA
GCAgilent7890B
GC עמודהAgilentDB-5MS
תה ירוקQianhe תהHuangshan, מחוז אנהוי, סין
MSAgilent5977B
p-Xylene-d10Sigma-Aldrich
SAFEGlasblä serei Bahr
מים טהורים במיוחד נטולי יוניםMiliporeMilli-Q
משאבת ואקוםEdwardsT-Station 85H

מקורות

  1. 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).
  2. 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).
  3. 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).
  4. Hong, X., et al. Characterization of the key aroma compounds in different aroma types of Chinese yellow tea. Foods. 12 (1), 27(2023).
  5. 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).
  6. Feng, Z., et al. Tea aroma formation from six model manufacturing processes. Food Chemistry. 285, 347-354 (2019).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. 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).
  13. Zou, C., et al. Zijuan tea- based kombucha: Physicochemical, sensorial, and antioxidant profile. Food Chemistry. 363, 130322(2021).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. 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).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. Wu, H. T., et al. Effects of three different withering treatments on the aroma of white tea. Foods. 11 (16), 2502(2022).
  24. 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).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

תגיות

SAFE
ניתוח ארומת תה המבוסס על העשרת אידוי טעמים בסיוע ממס
צור קשר
המלצה לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

2026 © זכויות יוצרים MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.