Yöntem makalesi

Solvent Destekli Aroma Buharlaştırma Zenginleştirmesine Dayalı Çay Aroması Analizi

4.2K görüntüleme

⸱

DOI:

10.3791/65522

⸱

26 Mayıs 2023

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

Bu makalede

Özet

Burada, solvent destekli aroma buharlaştırma ve solvent ekstraksiyonu ve ardından her tür çay örneğine uygulanabilen gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi kullanılarak çay ekstraktlarının uçucu bileşenlerini zenginleştirmek ve analiz etmek için bir yöntem sunulmaktadır.

Özet

Çay aroması, çay kalitesinde önemli bir faktördür, ancak çay ekstraktının uçucu bileşenlerinin karmaşıklığı, düşük konsantrasyonu, çeşitliliği ve değişkenliği nedeniyle analiz edilmesi zordur. Bu çalışma, solvent destekli aroma buharlaştırma (SAFE) ve solvent ekstraksiyonu ve ardından gaz kromatografisi-kütle spektrometrisi (GC-MS) kullanılarak koku koruma ile çay ekstraktının uçucu bileşenlerinin elde edilmesi ve analiz edilmesi için bir yöntem sunmaktadır. SAFE, uçucu bileşikleri herhangi bir uçucu olmayan girişim olmaksızın karmaşık gıda matrislerinden izole edebilen yüksek vakumlu bir damıtma tekniğidir. Bu makalede, çay infüzyon hazırlama, çözücü ekstraksiyonu, SAFE damıtma, ekstrakt konsantrasyonu ve GC-MS ile analiz dahil olmak üzere çay aroması analizi için eksiksiz bir adım adım prosedür sunulmaktadır. Bu prosedür iki çay örneğine (yeşil çay ve siyah çay) uygulanmış ve çay örneklerinin uçucu bileşimi hakkında kalitatif ve kantitatif sonuçlar elde edilmiştir. Bu yöntem, sadece çeşitli çay örneklerinin aroma analizi için değil, aynı zamanda bunlar üzerinde moleküler duyusal çalışmalar için de kullanılabilir.

Giriş

Çay, tüm dünyada birçok insanın tercih ettiği bir içecektir 1,2. Çayın aroması, çay yaprakları için fiyat belirleyici bir faktör olduğu kadar bir kalite kriteridir 3,4. Bu nedenle, çayın aroma bileşiminin ve içeriğinin analizi, moleküler duyusal çalışmalar ve çayın kalite kontrolü için büyük önem taşımaktadır. Sonuç olarak, aroma kompozisyon analizi son yıllarda çay araştırmalarında önemli bir konu olmuştur 5,6,7.

Çaydaki aroma bileşenlerinin içeriği çok düşüktür, çünkü bunlar genellikle çay yapraklarının kuru ağırlığının sadece% 0.01 -% 0.05'ini oluşturur8. Ayrıca, numune matrisindeki büyük miktarda uçucu olmayan bileşen, gaz kromatografisi 9,10 ile yapılan analize önemli ölçüde müdahale eder. Bu nedenle, çaydaki uçucu bileşikleri izole etmek için bir numune hazırlama prosedürü gereklidir. İzolasyon ve zenginleştirme yönteminde göz önünde bulundurulması gereken en önemli husus, matris girişimini en aza indirmek ve aynı zamanda numunenin orijinal koku profilinin korunmasını en üst düzeye çıkarmaktır.

Orijinal olarak Engel, Bahr ve Schieberle tarafından geliştirilen solvent destekli lezzet buharlaştırma (SAFE), uçucu bileşikleri karmaşık gıda matrislerinden izole etmek için kullanılan geliştirilmiş bir yüksek vakumlu damıtma tekniğidir11,12. Yüksek vakumlu bir pompaya (5 x 10−3 Pa'lık tipik bir çalışma basıncı altında) bağlı kompakt bir cam düzenek, solvent ekstraktlarından, yağlı gıdalardan ve sulu numunelerden uçucu bileşikleri verimli bir şekilde toplayabilir.

Bu makale, bir siyah çay infüzyonundan uçucu maddeleri izole etmek için SAFE tekniğini çözücü ekstraksiyonu ile birleştiren bir yöntemi ve ardından GC-MS kullanılarak analizi açıklayan bir yöntemi açıklamıştır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. İç standardın hazırlanması ve çay infüzyonu

  1. Stok çözeltisi: Dahili standardın 1.000 ppm'lik bir stok çözeltisini hazırlamak için 10.0 mg paraksilen-d10'u ( Malzeme Tablosuna bakınız) 10.0 mL susuz etanol içinde çözün.
  2. Çalışma çözeltisi: Dahili standardın 10 ppm'lik bir çalışma çözeltisini hazırlamak için 1 mL stok çözeltisini (adım 1.1) 100 mL'ye saf suyla seyreltin.
    NOT: Çalışma solüsyonu analizle aynı gün hazırlanmalıdır.
  3. 3 g çay yaprağını (hem yeşil çay hem de siyah çay için, Malzeme Tablosuna bakın) bir Erlenmeyer şişesine koyun ve 150 mL kaynar su ekleyin. Şişeyi bir cam tıpa ile örtün.
  4. 5 dakika sonra, çay infüzyonunu 300 gözenekli bir elekten hızla süzün.
  5. Kullanılmış çay yapraklarını iki kez 30 mL su ile yıkayın ve yıkama solüsyonunu çay infüzyonu ile birleştirin.
  6. Çay infüzyonunu buzlu su banyosunda hızlı bir şekilde oda sıcaklığına soğutun.
  7. Çay infüzyonuna 1.00 mL çalışma solüsyonu (adım 1.2) ekleyin ve iyice karıştırın.

2. Çay infüzyonunun SAFE ve distilatın sıvı-sıvı ekstraksiyonu ile damıtılması

  1. Aşağıdaki adımları izleyerek SAFE montajını hazırlayın.
    1. SAFE tertibatını kurun (Şekil 1) ve sol alttaki damıtma şişesini (Şekil 1[3]) ve sağ alttaki toplama şişesini (Şekil 1[4]) bağlayın. Sirkülasyon su borusunu SAFE cam tertibatının arkasına bağlayın. Soğuk sifonu takın (Şekil 1[5]) ve boruyu cam tertibatın sağ üst köşesindeki vakum pompasına (Malzeme Tablosuna bakın) bağlayın.
      NOT: Sirkülasyon su borusunun bağlantısını kontrol edin; Girişin üstten girdiğinden ve çıkışın alttan çıktığından emin olun. Kirecin SAFE tertibatındaki beyaz boruyu tıkamasını önlemek için sirkülasyon için deiyonize su kullanın, bu da sirkülasyon suyunun zayıf sirkülasyonuna ve sonunda SAFE tertibatının patlamasına neden olur. Damıtma tabanı (Şekil 1[3]), numunenin buharlaşmasını kolaylaştırmak için bir karıştırma çubuğu ile karıştırılabilir.
    2. Sirkülasyon suyunun sıcaklığını 50 °C'ye ve numune şişesi için su banyosunun sıcaklığını 40 °C'ye ayarlayın. Vakum valfini kapatın (Şekil 1[2]).
  2. Vakum pompası işlemini gerçekleştirin.
    1. Vakum pompasını açın.
    2. Hızı kademeli olarak maksimum %100 hıza yükseltin.
      NOT: Hız %100'e ulaşmazsa, sistemin hava geçirmez olup olmadığını ve sistem içinde solvent kalıntısı olup olmadığını kontrol edin.
    3. Yüksek vakuma ulaştıktan sonra (tercihen 10-3 Pa)
      NOT: Soğuk tuzağa sıvı nitrojen eklendiğinde vakum iyileşecektir.
  3. Numune damıtma işlemi gerçekleştirin.
    1. Su sirkülasyonunu başlatın.
    2. Toplama şişesinin dışını kaplamak için soğuk tuzağa sıvı nitrojen ekleyin.
    3. Çay infüzyonunu sol üstteki numune hunisine dökün (Şekil 1[1]) ve ardından bir cam tıpa ile örtün.
    4. Numuneyi damla damla damıtma şişesine sokun. Vakum yaklaşık 10−3 Pa'lık uygun aralıkta tutulacak şekilde numune düşürme hızını kontrol edin.
      NOT: Doğru toplama şişesinin her zaman sıvı nitrojene batırıldığından emin olmak için işlem sırasında sıvı nitrojen ekleyin. Soğuk tuzakta yoğuşma oluşumunu önlemeye çalışın.
  4. Damıtma tamamlandıktan sonra vakum pompasını kapatın.
    1. Güç düğmesine basın. "STOP" yanıp söndüğünde, onaylamak için Enter tuşuna basın.
    2. Moleküler pompanın hızı "0"a düştüğünde güç kablosunu prizden çekin.
      NOT: Yalnızca hız "0"a düştüğünde yeniden başlatın.
  5. Sistemi atmosferik basınca geri yükleyin.
    1. Numune alma şişesinin üzerindeki öğütme tapasını çıkarın.
    2. Sistemi atmosfer basıncına geri döndürmek için vakum valfinin düğmesini yavaşça sökün.
  6. Toplama şişesini numuneyle birlikte alın.
    1. Sistemi atmosfer basıncına geri kazandıktan sonra toplama şişesinin dışındaki sıvı nitrojeni çıkarın.
    2. Toplama şişesini yavaşça sökün. Toplama şişesini numuneyle dikkatlice indirin.
    3. Dolaşan suyu kapatın.
  7. SAFE distilatın sıvı-sıvı ekstraksiyonunu gerçekleştirin.
    1. Şişedeki SAFE distilatını oda sıcaklığına kadar ısıtın.
    2. SAFE distilatı 50 mL diklorometan ile üç kez ekstrakte edin (Malzeme Tablosuna bakınız).
    3. Diklorometan katmanlarını birleştirin. Ekstraktı susuz sodyum sülfat ile kurutun ( Malzeme Tablosuna bakın).
      NOT: Çözücüdeki susuz sodyum sülfat, artık çimentolanmadığında ve serbestçe akabildiğinde yeterince kuru kabul edilir.
    4. Hafif bir nitrojen akışı kullanarak ekstraktı yaklaşık 2 mL'ye konsantre edin.
    5. 1-2 mL'lik bir numune şişesine aktarın ve hafif bir nitrojen akışı kullanarak 200 μL'ye konsantre edin.

3. GC-MS analizi ve veri işleme

  1. Protokol bölüm 2'de hazırlanan aroma konsantrelerini, erimiş silika kılcal kolonlarla donatılmış bir GC-MS sistemi (Şekil 2) kullanarak analiz edin (Malzeme Tablosuna bakınız).
  2. Helyumu taşıyıcı gaz olarak 40 cm/s doğrusal hızla kullanın.
  3. Bölünmez enjeksiyon modunda 3 μL konsantre enjekte edin.
  4. GC fırın sıcaklık programını ayarlayın: (1) 40 °C'de 5 dakika tutun; (2) 5 °C / dk'da 200 ° C'ye yükseltme; (3) 10 °C / dk'da 280 ° C'ye yükseltin; (4) 280 °C'de 10 dakika tutun.
  5. Kütle seçici dedektörü,13 eV'de 30 m/z ila 350 m/z arasında bir kütle tarama aralığı ile pozitif EI modunda 70'te çalıştırın.
  6. Otomatik Kütle Spektral Evrişim ve Tanımlama Sistemini (AMDIS, Malzeme Tablosuna bakın) kullanarak GC-MS verilerini evrişimden çıkarın.
  7. NIST (Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü) 17 kütle spektrometresi arama programını kullanarak evrişimden sonra verileri eşleştirin ve nitelendirin3.
  8. Aynı GC koşulları altında bir dizi n-alkan'ın (C5-C25, Malzeme Tablosuna bakınız) sonucuna dayalı olarak bileşiklerin14 tutma indeksini hesaplayın.
  9. NIST kütle spektrometrisi kitaplığını ve kütle ve tutma indekslerinin eşzamanlı eşleşmesine dayalı tutma indeksi veritabanını kullanarak GC tepe noktalarını belirleyin.
  10. TIC (toplam iyon kromatografisi) tepe alanını kullanarak SAFE numunesindeki her bir uçucu bileşenin konsantrasyonunu dahili standarda göre hesaplayın.
  11. Çay infüzyon hazırlığından başlayarak analizi üç kez tekrarlayın.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yukarıda açıklanan analitik prosedür, siyah çay ve yeşil çay örneklerinin aroma analizi örneği kullanılarak bu bölümde gösterilmektedir.

Temsili bir GC-MS kromatogramı Şekil 3'te gösterilmiştir. Şekil 3A , bir dizi n-alkanı gösterir ve Şekil 3B , dahili bir standardın profilini gösterir. Yeşil çay ve siyah çay örneklerinden elde edilen ekstraktlar için değerlendirme sonuçları sırasıyla Şekil

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Bu makale, SAFE ve GC-MS analizi kullanılarak çay infüzyonlarındaki uçucu bileşikleri analiz etmek için etkili bir yöntemi açıklamaktadır.

Çay infüzyonları, yüksek miktarda uçucu olmayan bileşen içeren karmaşık bir matrise sahiptir. Literatürde uçucu bileşenleri çay infüzyonlarından izole etmek için çeşitli yöntemler tanımlanmıştır. Yaygın bir yöntem, eşzamanlı damıtma ekstraksiyonudur (SDE)15,16. Bununla birlikte, çay aromalarının ana...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.

Teşekkürler

Bu araştırma, Çin Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı (32002094, 32102444), MOF ve MARA'nın Çin Tarım Araştırma Sistemi (CARS-19) ve Çin Tarım Bilimleri Akademisi İnovasyon Projesi (CAAS-ASTIP-TRI) tarafından desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Alkan karışımı (C10-C25)ANPELCDAA-M-690035
Alkan karışımı (C5-C10)ANPELCDAA-M-690037
AMDISUlusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsüsürüm 2.72Gaithersburg, MD
Analitik teraziOHAUSEX125DH
Susuz etanolSinopharm
Susuz sodyum sülfataladdin
Siyah çayQianhe ÇayıHuangshan, Anhui eyaleti, Çin
YoğunlaştırıcıBiyotajTurboVap
Veri işlemcisiAgilentMassHunter
DiklorometanTEDIA
GCAgilent7890B
GC sütunuAgilentDB-5MS
Yeşil çayQianhe ÇayıHuangshan, Anhui eyaleti, Çin
MSAgilent5977B
p-Ksilen-d10Sigma-Aldrich
SAFEGlasbl ve auml; serei Bahr
Ultra saf deiyonize suMiliporeMilli-Q
Vakum pompasıEdwardsT-Station 85H

Kaynaklar

  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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

z c EkstraksiyonuSAFE Tekni iU ucu Bile iklerGaz KromatografisiK tle Spektrometresiay Demleme Haz rlAroma Zenginle tirmeDuyusal Analiz

İlgili makaleler