液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在茶葉品質(zhì)檢測中的應(yīng)用

胡 燕

(1.國家茶葉產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(四川)籌， 四川 雅安 625000； 2.四川省雅安市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所， 四川 雅安 625000)

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)在茶葉品質(zhì)檢測中的應(yīng)用

胡 燕1，2

(1.國家茶葉產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心(四川)籌， 四川 雅安 625000； 2.四川省雅安市產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)所， 四川 雅安 625000)

茶葉是一種復(fù)雜的混合物體系，由于基體復(fù)雜，在色譜分析中會造成較大的雜質(zhì)干擾。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)具有高分離能力、高靈敏度和高選擇性，是混合物中化學(xué)成分定性和定量分析的有力工具。為LC-MS在茶葉鑒別和質(zhì)量控制上的應(yīng)用提供參考，對LC-MS的基本原理和近年來LC-MS技術(shù)在茶葉生化成分分析、農(nóng)藥殘留檢測等方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述，并對LC-MS技術(shù)在茶葉領(lǐng)域未來的研究方向進(jìn)行了展望。

液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)； 茶葉； 化學(xué)成分分析； 茶多酚； 質(zhì)量控制

茶葉是人們?nèi)粘Ｉ钪械闹匾嬈分?，是一種復(fù)雜的混合物體系，其品質(zhì)優(yōu)劣主要由茶葉中所含生化成分的種類、含量及比例決定。高效液相色譜(HPLC)是茶葉中生化成分分析最常用的儀器之一，但其對未知成分所能提供的結(jié)構(gòu)信息有限。液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS)既具有液相色譜對復(fù)雜樣品較強(qiáng)的分離能力，又具有質(zhì)譜的高靈敏度、高選擇性[1]，能提供化合物的分子量和更多的結(jié)構(gòu)信息，所得總離子流色譜圖的特征性強(qiáng)，在缺乏標(biāo)準(zhǔn)品的情況下也可實(shí)現(xiàn)對茶葉中化學(xué)成分的定性分析，尤其適用于分析混合樣品中含量少、不易分離得到或分離中容易丟失的組分，還具有分析極性大、揮發(fā)性差、熱不穩(wěn)定等類型化合物和大分子化合物的能力，彌補(bǔ)了氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(GC-MS)在分析樣品上的局限性。LC-MS現(xiàn)已廣泛運(yùn)用于食品、藥品中的成分研究[2-6]，茶葉中某些生化成分的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、性質(zhì)相似，在茶葉中的含量較低，將LC-MS應(yīng)用于茶葉中多種生化成分的定性和定量分析，一級質(zhì)譜能給出化合物的準(zhǔn)分子離子峰，結(jié)合多級質(zhì)譜功能可獲得豐富的化合物碎片信息，從而能推斷化合物結(jié)構(gòu)，確認(rèn)目標(biāo)化合物。為LC-MS在茶葉品質(zhì)鑒別和質(zhì)量控制上的應(yīng)用提供參考，筆者對LC-MS在茶葉研究中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 LC-MS概述

LC-MS以液相色譜作為分離系統(tǒng)，用質(zhì)譜系統(tǒng)進(jìn)行檢測，液相色譜和質(zhì)譜通過接口技術(shù)相結(jié)合，能同時(shí)對復(fù)雜樣品中的成分進(jìn)行定性和定量分析。

1.1 接口技術(shù)

接口的主要作用是將流動相溶劑和樣品氣化，驅(qū)除流動相溶劑，完成樣品分子的電離。目前，LC-MS較常用的接口技術(shù)有熱噴霧(TSP)、等離子體噴霧(PSP)、粒子束(LINC)、大氣壓電離(API)和動態(tài)快原子轟擊(FAB)等，其中最常用的是API，它是一種常壓電離技術(shù)，主要包括2種模式：電噴霧電離(ESI)和大氣壓化學(xué)電離(APCI)[7]。ESI是一種軟電離方式，通常沒有碎片離子峰，只有整體分子峰，容易形成多電荷離子，適合分析極性強(qiáng)的大分子有機(jī)化合物；APCI也是很軟的電離，樣品先形成霧，然后電暈放電針對其放電，樣品在高壓電弧中被電離后去溶劑化形成離子。APCI適應(yīng)高流量的梯度洗脫/高低水溶液變換的流動相，主要產(chǎn)生單電荷離子，更適合分析非極性或極性較小的化合物。

1.2 質(zhì)量分析器

質(zhì)量分析器是質(zhì)譜儀的核心，從質(zhì)量分析器角度可將質(zhì)譜劃分為四極桿、離子阱、飛行時(shí)間質(zhì)譜等，不同類型質(zhì)量分析器的功能、應(yīng)用范圍、原理等均有所不同[8]。

四極桿質(zhì)量分析器(Q)是由4個大小一致的帶電金屬桿以正方形方式排列，可形成一電場，對選擇離子分析具有較高的靈敏度；當(dāng)樣品離子通過時(shí)，離子按質(zhì)荷比大小進(jìn)行分離，在特定的電場振幅和頻率條件下，只有相應(yīng)的離子才能到達(dá)檢測器。Q的靈敏度一般比離子阱高1～2個數(shù)量級，因此更適用于微量或痕量成分的定量分析。

離子阱質(zhì)量分析器(TRAP)是由2個端蓋電極和位于其間的類似四極桿的環(huán)電極構(gòu)成，端蓋電極施加直流電壓或接地，環(huán)電極施加射頻電壓(RF)，通過施加適當(dāng)電壓可以形成1個勢能阱(離子阱)；TRAP根據(jù)RF的大小可捕獲某一質(zhì)量范圍的離子并把離子聚集到阱內(nèi)，通過改變電參數(shù)把阱內(nèi)離子逐個釋放到達(dá)檢測器。對于一級質(zhì)譜的選擇離子檢測或串聯(lián)質(zhì)譜的多反應(yīng)監(jiān)測，TRAP以其離子能被短暫地陷留在三維的射頻場內(nèi)為特點(diǎn)，離子損失小，利用率高，靈敏度高。離子阱質(zhì)譜具有多級質(zhì)譜功能，對于解析化合物結(jié)構(gòu)更為有利，但是TRAP的質(zhì)量準(zhǔn)確度和分辨率不及Q。

飛行時(shí)間質(zhì)量分析器(TOF)是應(yīng)用不同質(zhì)荷比離子的飛行速度不同，離子飛行通過相同的路徑到達(dá)檢測器的時(shí)間不同而獲得質(zhì)量分離，各種離子的飛行時(shí)間與質(zhì)荷比的平方根成正比；TOF常與基質(zhì)輔助激光解析電離源(MALDI)聯(lián)用，TOF的掃描速度快，具有較大的質(zhì)量分析范圍和較高的質(zhì)量分辨率，尤其適合對生物大分子進(jìn)行分析。

1.3 串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)

質(zhì)譜儀的不同質(zhì)量分析器各有優(yōu)勢，在實(shí)際應(yīng)用中常將不同的質(zhì)量分析器串聯(lián)使用，串聯(lián)質(zhì)譜可獲取豐富的樣品結(jié)構(gòu)信息，提高定量分析的可靠性。

1.3.1 三重四級桿串聯(lián)(QQQ) 目前，QQQ在液相色譜的串聯(lián)質(zhì)譜中應(yīng)用較為廣泛。串聯(lián)四級桿中的Q1或Q3可單獨(dú)進(jìn)行全掃描或選擇離子掃描(SIM模式)，當(dāng)串聯(lián)四級桿配合使用時(shí)，可實(shí)現(xiàn)子離子掃描、母離子掃描、中性丟失掃描、多反應(yīng)監(jiān)測(MRM)等。QQQ的局限性在于Q沒有足夠的質(zhì)量準(zhǔn)確度，不能給出母離子和子離子的元素組成，當(dāng)用于結(jié)構(gòu)鑒定時(shí)，同分異構(gòu)體可能產(chǎn)生結(jié)構(gòu)不同但質(zhì)量相同的母離子，容易導(dǎo)致子離子譜的重疊。

1.3.2 四級桿與離子阱串聯(lián)(Q-TRAP) QQQ質(zhì)譜的Q3由離子阱取代即Q-TRAP串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)。TRAP對離子有富集作用，Q-TRAP既擁有QQQ穩(wěn)定的定量能力，又具有TRAP優(yōu)越的定性功能，適合對未知化合物進(jìn)行定性和定量分析。

1.3.3 四級桿與飛行時(shí)間分析器串聯(lián)(QqTOF) QQQ的Q3由TOF取代即QqTOF串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)。QqTOF在生物大分子研究中被廣泛應(yīng)用，可給出母離子和子離子的準(zhǔn)確質(zhì)量，但只有當(dāng)母離子不受元素組成相同的離子干擾時(shí)才能用子離子的準(zhǔn)確質(zhì)量測定進(jìn)行結(jié)構(gòu)解析。

2 LC-MS技術(shù)應(yīng)用于茶葉的生化成分測定

茶葉中的多種生化成分如生物堿、多酚類化合物等均適合用HPLC進(jìn)行分析，但有些微量、痕量成分和無紫外吸收的化合物在用HPLC分析時(shí)可能被忽略，而LC-MS可檢測到皮克級物質(zhì)，并可獲得化合物的分子量和部分結(jié)構(gòu)信息，在缺少標(biāo)準(zhǔn)品的情況下也可進(jìn)行定性分析。

2.1 生物堿

茶葉中的生物堿以嘌呤類為主，主要包括咖啡堿(CAF)、可可堿和茶葉堿，其中CAF是茶葉中含量最多的生物堿，是構(gòu)成茶葉滋味的重要物質(zhì)之一。高晴晴[9]應(yīng)用LC-MS從印度大吉嶺紅茶中檢測到CAF。王虹等[10]通過ESI-TOF/MS在線分析獲得質(zhì)譜信息，結(jié)合相關(guān)文獻(xiàn)和數(shù)據(jù)庫，從茶葉水提物中鑒別出茶葉堿和CAF。倪倩等[11]用LC-MS對生熟普洱茶中CAF進(jìn)行定性和定量分析。王睿等[12]用LC-MS鑒定了下關(guān)生沱茶和熟沱茶中的CAF。盧嘉麗[13]對英紅1號、英紅9號和祁門茶樹的芽葉進(jìn)行分析，鑒定出CAF和可可堿。龔加順等[14]利用HPLC-ESI-MS/MS鑒定了紫娟曬青綠茶中的3種生物堿。

2.2 茶多酚與兒茶素

茶多酚又名茶單寧、茶鞣質(zhì)，是茶葉中30多種多酚類化合物的總稱，主要由兒茶素、類黃酮、酚酸和花青素4類物質(zhì)組成[15]，以兒茶素類為主的黃烷醇類化合物是茶多酚的主體。兒茶素類可分為表兒茶素沒食子酸酯(ECG)、表沒食子兒茶素沒食子酸酯(EGCG)、沒食子兒茶素沒食子酸酯(GCG)、兒茶素沒食子酸酯(CG)等酯型兒茶素和兒茶素(C)、兒茶素沒食子酸(GC)、表兒茶素(EC)、表沒食子兒茶素(EGC)等非酯型兒茶素[16]。沒食子酸(GA，化學(xué)名3,4,5-三羥基苯甲酸)又稱五倍子酸，是可水解單寧的組成部分，在茶葉中GA是茶多酚的重要組成單元，常以酯的形式連接在兒茶素的3位羥基上，形成一系列的酯型兒茶素衍生物。苗愛清等[17]采用HPLC-MS/MS對以白葉單樅茶為原料生產(chǎn)的紅碎茶、烏龍茶、黑茶進(jìn)行分析，推定出多種兒茶素類化合物。盧嘉麗等采用HPLC-DAD/MS/MS對白葉單樅和黃觀音芽葉中的茶多酚進(jìn)行了定性、定量比較分析[18]，對英紅1號、英紅9號和祁門茶樹的芽葉進(jìn)行分析，鑒定出7種兒茶素類化合物和2種非兒茶素類茶多酚[13]。楊子銀等[19]用LC-MS對茶花多酚類物質(zhì)進(jìn)行了鑒定。趙恂等[20]建立了茶多酚的HPLC指紋圖譜檢測方法，并對主要成分峰進(jìn)行了LC-MS/MS鑒定。聶志銀等[21]利用LC-MS/MS對酯型兒茶素水解酶反應(yīng)體系中的產(chǎn)物進(jìn)行了鑒定。黃靜[16]以茶多酚粗品為原料，對分離純化后的產(chǎn)品ECG和EGCG采用LC-MS進(jìn)行了鑒定。尚巖巖[22]用LC-MS/MS分析了茶多酚及其代謝產(chǎn)物在雞血和雞糞中的變化。于京波[23]，José G Napolitano等[24]采用LC-MS對綠茶中兒茶素進(jìn)行了研究。楊成對等[25]采用LC-UV-MS/MS對綠茶、茉莉花茶、苦丁茶和人參茶中的茶多酚成分進(jìn)行了定性和定量分析。蔡明瑛等[26]利用LC-MS鑒定了烏龍茶水浸提物中的兒茶素。李秋莎等[27]用LC-MS/MS測定了大鼠血漿中茶多酚的4種兒茶素類抗氧化活性成分。Pelillo M等[28]利用HPLC對綠茶中的兒茶素進(jìn)行檢測，采用紫外檢測器和質(zhì)譜進(jìn)行了雙重定量分析。高晴晴[9]應(yīng)用LC-MS從印度大吉嶺紅茶中檢測到EC、EGCG、ECG等常見的兒茶素組分。倪倩等[11]采用LC-MS對生熟普洱茶中的GA、GC、EGC、C、EC、EGCG、ECG等成分進(jìn)行了定性和定量分析。東方等[29]用LC-MS對普洱茶萃取組分中的多酚類物質(zhì)進(jìn)行了鑒定。馬蓉[30]對青磚茶乙酸乙酯層和正丁醇層分離樣品進(jìn)行LC-MS分析，鑒定了GA、EGCG、GCG、ECG等組分。康海寧等[31]對不同種類的33種茶葉樣品進(jìn)行測定，采用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)保留時(shí)間和電噴霧飛行時(shí)間質(zhì)譜(ESI-TOF-MS)雙重定性，鑒定了GC、EGC、EGCG、EC、ECG等兒茶素組分。王睿等[12]用LC-MS鑒定了下關(guān)生沱茶和熟沱茶中的GA、EGC、EC、EGCG等成分。龔加順等[14]利用HPLC-ESI-MS/MS鑒定了紫娟曬青綠茶中的24種黃酮和8種酚類組分。呂海鵬等[32]用LC-MS從普洱茶乙酸乙酯提取物E8組分中鑒定出5個黃酮類化合物。

2.3 氨基酸

茶葉中的氨基酸以游離態(tài)和結(jié)合態(tài)2種形式存在，是決定茶葉滋味的主要成分之一。目前，已鑒定的游離氨基酸有26種，含量較高的有茶氨酸、谷氨酸、精氨酸、絲氨酸等[33]，其中茶氨酸是茶樹中特有的氨基酸。王虹等[10]用ESI-TOF/MS從茶葉水提物中鑒別出茶氨酸和色氨酸。王秀梅[34]采用LC-MS對祁門紅茶進(jìn)行定性分析，鑒定出環(huán)水楊酰胺、甘氨酰-L-纈氨酸等5種氨基酸。朱小蘭等[35]利用LC-MS對茶葉中茶氨酸進(jìn)行了測定。

2.4 色素

茶葉中的色素可分為脂溶性色素和水溶性色素，脂溶性色素主要有葉綠素、葉黃素和胡蘿卜素等，這類色素對于茶葉的葉底色澤有較大影響；水溶性色素主要是類黃酮、花青素以及茶黃素(TF)、茶紅素(TR)、茶褐素(TB)等茶多酚的氧化產(chǎn)物，這類色素決定著茶湯的顏色。蘇亞倫等[36]用LC-MS從祁門紅茶中分離得到TF、茶黃素A、茶黃素B和茶黃素雙沒食子酸酯這4種抗氧化成分的分子離子峰。王秀梅[34]通過LC-MS對祁紅進(jìn)行定性分析，鑒定出4種TF。侯冬巖等[37]用LC-MS對正山小種紅茶中的TF進(jìn)行了定性和定量分析。高晴晴[9]應(yīng)用LC-MS從印度大吉嶺紅茶中檢測到TF及其他低聚物。朱旗等[38]采用HPLC在普洱茶和茯磚茶中未檢測到TF和TFA(茶黃酸)等成分，但用LC-MS能進(jìn)行檢測。楊新河[39]采用UPLC-Q-TOF-MS對普洱茶中的水溶性色素進(jìn)行了分析。龔加順等[14]利用HPLC-ESI-MS/MS鑒定出紫娟曬青綠茶的14種花色素苷呈色成分。王睿等[12]用LC-MS鑒定了下關(guān)生沱茶和熟沱茶中的葉黃素。Karl Fraser等[40]用HPLC-MS/MS對茶葉中的原花青素進(jìn)行了分析。

2.5 碳水化合物與茶多糖

碳水化合物又稱糖類化合物，在茶葉中含量很高，但大部分為水不溶性多糖類化合物，可溶性糖類的數(shù)量較少，主要為葡萄糖、果糖、甘露糖、半乳糖、木糖等單糖[41]及麥芽糖、蔗糖、乳糖等雙糖，是茶湯甜味的主要成分。王秀梅[34]采用LC-MS對祁門紅茶進(jìn)行定性分析，鑒定出雙丙酮葡萄糖、二丙酮-D-半乳糖等4種糖類。葉茂[42]采用UPLC/Q-TOF-MS在普洱茶、紅茶和綠茶中檢測到葡萄糖、甘露糖、蔗糖。

3 LC-MS技術(shù)應(yīng)用于茶葉的農(nóng)藥殘留檢測

茶樹生長喜歡濕熱的環(huán)境，因此導(dǎo)致茶樹病蟲害常有發(fā)生，不合理噴施化學(xué)農(nóng)藥防治茶樹病蟲害易導(dǎo)致茶葉農(nóng)藥殘留超標(biāo)。歐盟、日本對進(jìn)口茶葉都制定了非?？量痰霓r(nóng)藥殘留限量(MRL)標(biāo)準(zhǔn)，影響了我國茶葉的出口貿(mào)易。因此，亟需改進(jìn)茶葉中多種農(nóng)藥殘留的快速檢測方法，加大對我國茶葉中農(nóng)藥殘留的監(jiān)測力度。

過去對茶葉中農(nóng)藥殘留的檢測一般采用氣相色譜法(GC)和氣相色譜/質(zhì)譜法(GC-MS)，但茶葉中所含的成分復(fù)雜，而農(nóng)藥殘留常需進(jìn)行痕量分析，部分農(nóng)藥無法直接氣化，分析難度較大。LC-MS技術(shù)作為復(fù)雜基質(zhì)中微量、痕量物質(zhì)分離、富集和測定的有效方法，是茶葉中農(nóng)藥殘留分析理想的檢測手段之一。張新忠等用UPLC-MS/MS測定了茶葉、茶湯和土壤中的氟環(huán)唑、茚蟲威和苯醚甲環(huán)唑殘留[43]，并對3種農(nóng)藥的質(zhì)譜裂解和基質(zhì)效應(yīng)進(jìn)行了研究[44]。陳紅平等建立了綠茶、烏龍茶、紅茶和普洱茶中8種氨基甲酸酯和2種煙堿類農(nóng)藥殘留的UPLC-MS/MS檢測方法[45]，并用LC-MS測定了茶葉中苦參堿的殘留量[46]。王敏[47]建立了復(fù)合固相萃取-高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用-同位素內(nèi)標(biāo)同時(shí)測定茶葉中32種有機(jī)磷農(nóng)藥殘留的方法。

4 小結(jié)與展望

影響茶葉品質(zhì)的因素較多，不同的地理環(huán)境、栽培技術(shù)和加工方法等對同品種茶葉的影響也十分明顯。過去對茶葉質(zhì)量的評價(jià)主要是測定某些主要指標(biāo)成分的含量并結(jié)合感官審評，將化學(xué)指紋圖譜技術(shù)應(yīng)用于茶葉檢測能較好地體現(xiàn)茶葉的復(fù)雜性和整體性，為茶葉的品質(zhì)鑒定提供更全面、更具特征化的信息。LC-MS技術(shù)的應(yīng)用彌補(bǔ)了紫外檢測的不足，建立不同類別茶葉的LC-MS指紋圖譜能更真實(shí)地反映茶葉樣品的實(shí)際情況，能提供化合物的分子量和更多的結(jié)構(gòu)信息，所得總離子流色譜圖的特征性強(qiáng)，在缺乏標(biāo)準(zhǔn)品的情況下也可實(shí)現(xiàn)對茶葉中化學(xué)成分的定性分析。

LC-MS技術(shù)在對茶葉的鑒別和質(zhì)量控制中具有較大的應(yīng)用潛力，但儀器價(jià)格昂貴，普及程度較低，質(zhì)譜圖的解析對專業(yè)人員的技術(shù)要求高。今后，隨著LC-MS的普及，LC-MS技術(shù)將在茶葉生化成分的定性和定量分析、未知組分的結(jié)構(gòu)鑒定、茶葉質(zhì)量安全檢測和指紋圖譜等方面的研究中得到廣泛應(yīng)用，可加強(qiáng)以下方面的研究：1) 闡明茶葉中各種生化成分的質(zhì)譜裂解規(guī)律。2) 獲取茶葉中生化成分更多的信息，建立不同類別茶葉中生化成分的LC-MS圖譜庫。3) 與化學(xué)計(jì)量學(xué)方法相結(jié)合，通過建立更完整、詳細(xì)的茶葉LC-MS指紋圖譜庫，從整體上對不同產(chǎn)地、不同類別茶葉質(zhì)量作出更準(zhǔn)確的評價(jià)。

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(責(zé)任編輯： 馮 衛(wèi))

Applications of LC-MS in Tea Detection

HU Yan1,2

(1.NationalTeaProductsQualitySupervisionandInspectionCenter(Sichuan)，Ya’an,Sichuan625000; 2.ProductQualitySupervisionandInspectionInstituteofSichuan,Ya’an，Sichuan625000，China)

Tea is a complex mixture. Tea has the complexity of matrix，and the matrix will interfere the process of chromatographic analysis. The LC-MS has become a powerful tool in the qualitative and quantitative analysis of various chemical components in complex mixtures owing to its high separating power，high sensitivity，and high specificity. Reviewed the basis principles of LC-MS and the application of LC-MS technique in the research of tea，such as the analysis of chemical components and the detection of pesticide residue in recent years. And the further developments about LC-MS technique in tea field were proposed. LC-MS technique can supply a reference method to the identification and quality control of tea.

LC-MS; tea; chemical component analysis; tea polyphenol; quality control

2015-07-23； 2015-12-12修回

胡 燕(1982-)，女，工程師，博士，從事茶葉資源開發(fā)與利用及茶葉檢測等工作。E-mail：fjxclc@126.com

1001-3601(2016)01-0039-0148-05

S571.1； TS207.3

A