ניתוח ארומת תה המבוסס על העשרת אידוי טעמים בסיוע ממס

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 מורכבות^11,12. 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.

Protocol

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.

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 התמצ...

Discussion

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...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Alkane mix (C10-C25)	ANPEL	CDAA-M-690035
Alkane mix (C5-C10)	ANPEL	CDAA-M-690037
AMDIS	National Institute of Standards and Technology	version 2.72	Gaithersburg, MD
Analytical balance	OHAUS	EX125DH
Anhydrous ethanol	Sinopharm
Anhydrous sodium sulfate	aladdin
Black tea	Qianhe Tea		Huangshan, Anhui province, China
Concentrator	Biotage	TurboVap
Data processor	Agilent	MassHunter
Dichloromethane	TEDIA
GC	Agilent	7890B
GC column	Agilent	DB-5MS
Green tea	Qianhe Tea		Huangshan, Anhui province, China
MS	Agilent	5977B
p-Xylene-d10	Sigma-Aldrich
SAFE	Glasbläserei Bahr
Ultra-pure deionized water	Milipore	Milli-Q
Vacuum pump	Edwards	T-Station 85H