Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Theearoma-analyse op basis van oplosmiddelondersteunde smaakverdampingsverrijking

4.2K weergaven

⸱

DOI:

10.3791/65522

⸱

26 mei 2023

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

In dit artikel

Samenvatting

Hier wordt een methode gepresenteerd voor het verrijken en analyseren van de vluchtige componenten van thee-extracten met behulp van oplosmiddelondersteunde smaakverdamping en oplosmiddelextractie gevolgd door gaschromatografie-massaspectrometrie, die kan worden toegepast op alle soorten theemonsters.

Samenvatting

Theearoma is een belangrijke factor in de theekwaliteit, maar het is een uitdaging om te analyseren vanwege de complexiteit, lage concentratie, diversiteit en labiliteit van de vluchtige componenten van thee-extract. Deze studie presenteert een methode voor het verkrijgen en analyseren van de vluchtige componenten van thee-extract met geurbehoud met behulp van solvent-ondersteunde smaakverdamping (SAFE) en oplosmiddelextractie gevolgd door gaschromatografie-massaspectrometrie (GC-MS). SAFE is een hoogvacuümdestillatietechniek die vluchtige stoffen uit complexe voedselmatrices kan isoleren zonder enige niet-vluchtige interferentie. Een volledige stapsgewijze procedure voor theearoma-analyse wordt in dit artikel gepresenteerd, inclusief het thee-infusiepreparaat, oplosmiddelextractie, SAFE-destillatie, extractconcentratie en analyse door GC-MS. Deze procedure werd toegepast op twee theemonsters (groene thee en zwarte thee) en zowel kwalitatieve als kwantitatieve resultaten over de vluchtige samenstelling van de theemonsters werden verkregen. Deze methode kan niet alleen worden gebruikt voor de aroma-analyse van verschillende soorten theemonsters, maar ook voor moleculaire sensorische studies erop.

Inleiding

Thee is een favoriete drank van veel mensen over de hele wereld 1,2. Het aroma van de thee is een kwaliteitscriterium en een prijsbepalende factor voor theebladeren 3,4. De analyse van de aromasamenstelling en het gehalte aan thee is dus van groot belang voor moleculaire sensorische studies en de kwaliteitscontrole van thee. Als gevolg hiervan is aromasamenstellingsanalyse de afgelopen jaren een belangrijk onderwerp geweest in theeonderzoek 5,6,7.

Het gehalte aan aromacomponenten in thee is erg laag, omdat ze over het algemeen slechts 0,01% -0,05% van het droge gewicht van de theebladeren uitmaken8. Bovendien interfereert de grote hoeveelheid niet-vluchtige componenten in de monstermatrix aanzienlijk met de analyse door gaschromatografie 9,10. Daarom is een monstervoorbereidingsprocedure essentieel om de vluchtige stoffen in thee te isoleren. De belangrijkste overweging voor de isolatie- en verrijkingsmethode is het minimaliseren van de matrixinterferentie en tegelijkertijd het maximaliseren van het behoud van het oorspronkelijke geurprofiel van het monster.

Oplosmiddelondersteunde smaakverdamping (SAFE), oorspronkelijk ontwikkeld door Engel, Bahr en Schieberle, is een verbeterde hoogvacuümdestillatietechniek die wordt gebruikt om vluchtige stoffen te isoleren uit complexe voedselmatrixen11,12. Een compacte glazen assemblage aangesloten op een hoogvacuümpomp (onder een typische bedrijfsdruk van 5 x 10−3 Pa) kan efficiënt vluchtige stoffen verzamelen uit oplosmiddelextracten, oliehoudende voedingsmiddelen en waterige monsters.

Dit artikel beschreef een methode die de SAFE-techniek combineert met oplosmiddelextractie om vluchtige stoffen uit een zwarte thee-infusie te isoleren, gevolgd door analyse met GC-MS.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

1. Bereiding van de interne standaard en thee-infusie

  1. Stamoplossing: Los 10,0 mg paraxyleen-d10 (zie materiaaltabel) op in 10,0 ml watervrije ethanol om een stamoplossing van 1.000 ppm van de interne standaard te bereiden.
  2. Werkoplossing: Verdun 1 ml van de stamoplossing (stap 1.1) tot 100 ml met zuiver water om een werkoplossing van 10 ppm van de interne standaard te bereiden.
    OPMERKING: De werkoplossing moet op dezelfde dag als de analyse worden bereid.
  3. Doe 3 g theebladeren (zowel voor groene thee als zwarte thee, zie Materiaaltabel) in een erlenmeyer en voeg 150 ml kokend water toe. Dek de kolf af met een glazen stop.
  4. Filter na 5 minuten snel de thee-infusie door een zeef met 300 mazen.
  5. Was de gebruikte theebladeren twee keer met 30 ml water en combineer de wasoplossing met de thee-infusie.
  6. Koel de thee-infusie snel af tot kamertemperatuur in een ijswaterbad.
  7. Voeg 1,00 ml werkoplossing (stap 1.2) toe aan de thee-infusie en meng ze goed.

2. Destillatie van de thee-infusie door SAFE en vloeistof-vloeistofextractie van het destillaat

  1. Bereid de SAFE-montage voor volgens de onderstaande stappen.
    1. Installeer de SAFE-assemblage (figuur 1) en sluit de destillatiefles linksonder (figuur 1[3]) en de opvangfles rechtsonder aan (figuur 1[4]). Sluit de circulerende waterbuis aan de achterzijde van de SAFE-glasassemblage aan. Installeer de koudeval (figuur 1[5]) en sluit de buis aan op de vacuümpomp (zie materiaaltabel) rechtsboven in de glazen samenstelling.
      OPMERKING: Controleer de aansluiting van de circulerende waterbuis; Zorg ervoor dat de inlaat aan de bovenkant komt en de uitlaat aan de onderkant. Gebruik gedeïoniseerd water voor de circulatie om te voorkomen dat de weegschaal de witte buis in de SAFE-assemblage blokkeert, wat zou resulteren in een slechte circulatie van het circulerende water en de uiteindelijke explosie van de SAFE-assemblage. De destillatiebodem (figuur 1[3]) kan worden geroerd door een roerstaaf om de verdamping van het monster te vergemakkelijken.
    2. Stel de temperatuur van het circulerende water in op 50 °C en die van het waterbad voor de monsterkolf op 40 °C. Sluit de vacuümklep (figuur 1[2]).
  2. Voer de werking van de vacuümpomp uit.
    1. Schakel de vacuümpomp in.
    2. Verhoog de snelheid geleidelijk tot de maximale snelheid van 100%.
      OPMERKING: Als de snelheid niet 100% bereikt, controleer dan of het systeem luchtdicht is en of er oplosmiddelresten in het systeem zitten.
    3. Na het bereiken van een hoog vacuüm (bij voorkeur 10-3 Pa)
      OPMERKING: Het vacuüm zal verbeteren wanneer de vloeibare stikstof aan de koudeval wordt toegevoegd.
  3. Voer de destillatie van het monster uit.
    1. Start de watercirculatie.
    2. Voeg vloeibare stikstof toe aan de koudeval om de buitenkant van de opvangfles te bedekken.
    3. Giet de thee-infusie in de monstertrechter linksboven (figuur 1[1]) en bedek deze vervolgens met een glazen stop.
    4. Breng het monster druppelsgewijs in de destillatiekolf. Controleer de druppelsnelheid van het monster zodat het vacuüm in het juiste bereik van ongeveer 10−3 Pa wordt gehouden.
      OPMERKING: Voeg tijdens het proces vloeibare stikstof toe om ervoor te zorgen dat de juiste opvangfles altijd wordt ondergedompeld in vloeibare stikstof. Probeer condensaatvorming in de koudeval te voorkomen.
  4. Schakel de vacuümpomp uit nadat de destillatie is voltooid.
    1. Druk op de aan/uit-schakelaar . Wanneer "STOP" knippert, drukt u op de Enter-toets om te bevestigen.
    2. Koppel het netsnoer los wanneer de snelheid van de moleculaire pomp afneemt tot "0".
      OPMERKING: Start alleen opnieuw op als de snelheid daalt tot "0".
  5. Herstel het systeem naar atmosferische druk.
    1. Verwijder de maalplug boven de bemonsteringsfles.
    2. Schroef de knop van de vacuümklep langzaam los om het systeem weer onder atmosferische druk te brengen.
  6. Haal de opvangfles met het monster naar beneden.
    1. Verwijder de vloeibare stikstof buiten de opvangfles nadat u het systeem hebt teruggewonnen tot atmosferische druk.
    2. Schroef de opvangfles langzaam los. Haal de opvangfles met het monster voorzichtig naar beneden.
    3. Sluit het circulerende water.
  7. Voer vloeistof-vloeistofextractie van het SAFE-destillaat uit.
    1. Laat het SAFE-destillaat in de fles opwarmen tot kamertemperatuur.
    2. Extraheer het SAFE-destillaat driemaal met 50 ml dichloormethaan (zie materiaaltabel).
    3. Combineer de dichloormethaanlagen. Droog het extract met watervrij natriumsulfaat (zie de materiaaltabel).
      OPMERKING: Het watervrije natriumsulfaat in het oplosmiddel wordt als droog genoeg beschouwd wanneer het niet langer is gecementeerd en vrij kan stromen.
    4. Concentreer het extract tot ongeveer 2 ml met behulp van een zachte stikstofstroom.
    5. Breng over in een monsterflacon van 1-2 ml en concentreer verder tot 200 μL met behulp van een zachte stikstofstroom.

3. GC-MS analyse en gegevensverwerking

  1. Analyseer de aromaconcentraten bereid in protocolsectie 2 met behulp van een GC-MS-systeem (figuur 2) uitgerust met gesmolten silica capillaire kolommen (zie de tabel met materialen).
  2. Gebruik helium als dragergas met een lineaire snelheid van 40 cm/s.
  3. Injecteer 3 μL van het concentraat in splitless injectiemodus.
  4. Stel het GC-oventemperatuurprogramma in: (1) houd het gedurende 5 minuten op 40 °C; (2) verhogen tot 200 °C bij 5 °C/min; (3) verhogen tot 280 °C bij 10 °C/min; (4) gedurende 10 minuten bij 280 °C houden.
  5. Gebruik de massaselectieve detector in positieve EI-modus13 met een massascanbereik van 30 m/z tot 350 m/z bij 70 eV.
  6. Deconvolueer de GC-MS-gegevens met behulp van het Automated Mass Spectral Deconvolution and Identification System (AMDIS, zie de materiaaltabel).
  7. Match en kwalificeer de gegevens na deconvolutie met behulp van het NIST (National Institute of Standards and Technology) 17 massaspectrometer zoekprogramma3.
  8. Bereken de retentie-index van de verbindingen14 op basis van het resultaat van een set n-alkanen (C5-C25, zie de tabel met materialen) onder dezelfde GC-omstandigheden.
  9. Identificeer de GC-pieken met behulp van de NIST-massaspectrometriebibliotheek en de retentie-indexdatabase op basis van de gelijktijdige matching van de massa- en retentie-indexen.
  10. Bereken de concentratie van elke vluchtige component in het SAFE-monster ten opzichte van de interne standaard met behulp van het TIC-piekgebied (total ion chromatography).
  11. Herhaal de analyse drie keer, te beginnen met de thee-infusiebereiding.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

De hierboven beschreven analyseprocedure wordt in deze sectie geïllustreerd aan de hand van het voorbeeld van de aromaanalyse van monsters van zwarte thee en groene thee.

Een representatief GC-MS chromatogram is weergegeven in figuur 3. Figuur 3A toont een verzameling n-alkanen en figuur 3B toont het profiel van een interne standaard. De evaluatieresultaten voor de extracten van de monsters van groene the...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

Dit artikel beschrijft een efficiënte methode voor het analyseren van vluchtige stoffen in thee-infusies met behulp van SAFE- en GC-MS-analyse.

Thee-infusies hebben een complexe matrix met een hoog gehalte aan niet-vluchtige componenten. In de literatuur zijn verschillende methoden beschreven voor het isoleren van de vluchtige componenten uit thee-infusies. Een veelgebruikte methode is gelijktijdige destillatie-extractie (SDE)15,16. He...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben niets te onthullen.

Dankbetuigingen

Dit onderzoek werd ondersteund door de National Natural Science Foundation of China (32002094, 32102444), het China Agriculture Research System van MOF en MARA (CARS-19) en het Innovation Project for Chinese Academy of Agricultural Sciences (CAAS-ASTIP-TRI).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
Alkane mix (C10-C25)ANPELCDAA-M-690035
Alkane mix (C5-C10)ANPELCDAA-M-690037
AMDISNational Institute of Standards and Technologyversion 2.72Gaithersburg, MD
Analytical balanceOHAUSEX125DH
Anhydrous ethanolSinopharm
Anhydrous sodium sulfatealaddin
Black teaQianhe TeaHuangshan, Anhui provincie, China
ConcentratorBiotageTurboVap
Data processorAgilentMassHunter
DichloromethaneTEDIA
GCAgilent7890B
GC columnAgilentDB-5MS
Green teaQianhe TeaHuangshan, Anhui provincie, China
MSAgilent5977B
p-Xylene-d10Sigma-Aldrich
SAFEGlasblääserei Bahr
Ultra-pure deionized waterMiliporeMilli-Q
Vacuum pumpEdwardsT-Station 85H

Referenties

  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).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Trefwoorden

OplosmiddelextractieSAFE techniekvluchtige verbindingengaschromatografiemassaspectrometriebereiding van thee infusiearoma verrijkingsensorische analyse
Theearoma-analyse op basis van oplosmiddelondersteunde smaakverdampingsverrijking
Neem contact met ons op
Aanbevelen aan bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleid

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.