不同萃取頭對分析普洱熟茶揮發(fā)性成分的影響

張文杰，劉聰，鄭婷婷，趙苗苗，馬莉，嚴亮，2

（1.普洱茶研究院，云南普洱665000；2.滇西應用技術大學普洱茶學院，云南普洱665000）

普洱茶以其“越陳越香”的獨特品質獲得了茶中能喝“古董”的美譽[1]，國內外已有大量科研工作者從不同方面對普洱茶香氣進行了研究[2-5]。茶葉中的香氣物質含量低微、組分復雜、易揮發(fā)、不穩(wěn)定，在提取過程中由于受外界條件的影響，因而不能正確的反映茶葉本身的香氣特征[6]。因此對茶葉香氣成分提取方法的選擇就顯得至關重要，它直接關系到對香氣的分析結果。

頂空固相微萃?。╤eadspace solid－phase microextraction，HS－SPME）具有簡單、快速、靈敏度高、選擇性好的優(yōu)點[7]，可快速分析出茶葉香氣物質的組成，已廣泛應用于綠茶[8]、烏龍茶[9]、紅茶[10]和普洱茶[11]的香氣成分分析。雖然目前采用HS－SPME為前處理技術對普洱熟茶香氣研究的報道較多，但對HS－SPME萃取頭的考察都以萃取物質總峰面積進行萃取頭的篩選，對不同萃取頭萃取結果詳細對比分析的研究尚未見報道。本研究利用頂空固相微萃取結合氣相色譜－質譜聯(lián)用（headspace solid－phase microextraction－gas chro

matography－mass spectrometry，HS－SPME－GC－MS）方法，分析普洱茶香氣成分，通過比較100 μm PDMS、65 μm PDMS－DVB、75 μm CAR/PDMS、70 μm CW/DVB、85 μm PA 和 50/30 μm DVB/CAR/PDMS 6 種不同的萃取頭在萃取普洱茶揮發(fā)性成分的種類、數(shù)量及萃取量上的異同，旨在為普洱茶不同種類香氣成分的進一步研究和分析打下基礎。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

普洱熟茶樣品（大益7572，2015年生產）：普洱市大益普洱茶專營店，使用前粉碎并通過2.0 mm圓孔篩；氯化鉀（分析純）：天津市化學試劑一廠，使用前120℃烘 2 h；C8－C32正構烷烴混標（500 mg/L，溶于氯仿中）：美國AccuStandard公司。

1.2 儀器與設備

7890A－5975C氣相色譜－質譜聯(lián)用儀、HP－5MS石英毛細管色譜柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）：美國Agilent 公 司；100 μm PDMS、85 μm PA、75 μm CAR/PDMS、70 μm CW/DVB、65 μm PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/PDMS固相微萃取萃取頭、固相微萃取裝置、手動進樣手柄：美國Supelco公司；IT－09A型恒溫磁力攪拌器：上海一恒科學儀器有限公司；YP1200型電子天平：上海精科電子有限公司。

1.3 方法

1.3.1 頂空固相微萃取

取普洱茶熟粉6.0 g放入置于100 mL頂空瓶中，放入轉子，加入7.2 g KCl，沖入煮沸的蒸餾水24 mL，立即密封頂空瓶。將樣品瓶置于加熱的磁力攪拌器上，60℃水浴、400 r/min條件下平衡10 min，將手動固相微萃取（solid－phase microextraction，SPME）裝置直接插入樣品瓶中，推出萃取頭[分別考察100 μm PDMS、85 μm PA、75 μm CAR/PDMS、70 μm CW/DVB、65 μm PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/PDMS 6 種萃取頭（使用之前按說明書條件進行老化：PDMS 250℃老化0.5 h；PA 300℃老化 2 h；CAR/PDMS 300℃老化 1 h；CW/DVB 220℃老化 0.5 h；PDMS/DVB 250℃老化0.5 h；DVB/CAR/PDMS 270 ℃老化 1 h）]，吸附 60 min，然后將手動SPME裝置插入氣相色譜（gas chromatography，GC）進樣口，250℃解吸附3.5 min，同時啟動儀器收集數(shù)據(jù)。

1.3.2 儀器條件

氣相色譜條件：進樣方式：手動進樣；色譜柱：HP－5MS石英毛細管柱（30 m×0.25 mm，0.25 μm）；升溫程序：初始溫度50℃，保持5 min，以3℃/min升溫至125℃，保持5 min，然后以2℃/min升溫至180℃，保持3 min，再以5℃/min升溫至250℃，總運行時間為79.5 min；載氣：高純氦氣（≥99.999%），流速1.0 mL/min；進樣口溫度260℃；進樣模式：無分流進樣。

質譜條件：離子源為EI源，電子能量70 eV；接口溫度為280℃；離子源溫度為230℃；四極桿溫度為150℃；發(fā)射電流為34.6 A；掃描方式：全掃描；質量掃描范圍：35 aum～450 aum；溶劑延遲時間：3 min。

1.3.3 保留指數(shù)測定

取正構烷烴混標，按1.3.2節(jié)條件進行氣相色譜－質譜（gas chromatography－mass spectrometry，GC－MS）分析（進樣量1 μL），記錄每個烷烴出峰的保留時間，采用下式計算各揮發(fā)性組分的保留指數(shù)（retention index，RI）：

式中：tx、tn和tn+1分別為被分析組分和碳原子數(shù)處于 n、n＋1 之間的烷烴（tn＜tx＜tn＋1＝流出峰保留時間，min）。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用質譜自帶的NIST 08譜庫檢索定性分析，同時將計算出來的保留指數(shù)（RI）與文獻[12－14]報道中使用HP－5MS色譜柱測得的RI進行對比，以質譜（mass spectrometry，MS）相似度和RI接近度最高的化學結構為最佳鑒定結果，文獻中查閱不到化合物RI的仍以MS匹配度為判定標準。揮發(fā)性成分的含量以總峰面積表示。

2 結果與分析

2.1 6種萃取頭對普洱熟茶中揮發(fā)性成分GC－MS分析

HS－SPME萃取頭涂層根據(jù)極性可分為極性和非極性，涂層親和力的大小遵循“相似相溶原理”。萃取頭涂層的種類和性質在揮發(fā)性成分萃取過程中起決定作用[15]。因此，選擇合適涂層的萃取頭是提高分析萃取效率和靈敏度的關鍵，對被測組分能否被有效的萃取并對檢測信號強度起著關鍵性的作用。試驗對6種不同涂層萃取頭進行考察，結果見圖1和表1。

圖1 不同涂層萃取頭萃取普洱熟茶揮發(fā)性物質總離子流圖Fig.1 The total chromatogram of volatile compounds in extracts from ripened Pu-erh tea by different fibers

表1 不同萃取頭萃取普洱熟茶揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Table 1 Results of GC-MS analysis of the volatile compounds of ripened Pu-erh tea captured by different fibers

續(xù)表1 不同萃取頭萃取普洱熟茶揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Continue table 1 Results of GC-MS analysis of the volatile compounds of ripened Pu-erh tea captured by different fibers

續(xù)表1 不同萃取頭萃取普洱熟茶揮發(fā)性成分GC-MS分析結果Continue table 1 Results of GC-MS analysis of the volatile compounds of ripened Pu-erh tea captured by different fibers

6種萃取頭共檢測到83種物質，其中醇類化合物10種，醛類化合物8種，甲氧基苯類化合物9種，碳氫類化合物30種，酮類化合物10種，酯類化合物8種，含氮類化合物5種，酚類化合物2種，酸類化合物1種。

2.2 6種萃取頭基于有效檢出峰數(shù)與峰面積的萃取效果分析

6種萃取頭萃取物質，GC-MS分析揮發(fā)性物質的種類和含量如圖2、圖3。

圖2 6個萃取頭萃取到普洱熟茶有效揮發(fā)性物質數(shù)量Fig.2 Six fibers captured the total number of volatile compounds of ripened Pu-erh tea

圖3 6個萃取頭萃取到普洱熟茶有效揮發(fā)性物質總峰面積Fig.3 Six fibers captured total peak area of volatile compounds of ripened Pu-erh tea

采用100 μm PDMS萃取頭共鑒定出38種化合物，其中醇類化合物6種，醛類化合物1種，甲氧基苯類化合物6種，碳氫類化合物15種，酮類化合物5種，酯類化合物2種，含氮類化合物1種，酚類化合物1種，酸類化合物1種。100 μm PDMS萃取頭檢測出的化合物數(shù)量較少，且含量（總峰面積）也較低，它僅對酸類、酚類化合物萃取效率較高。采用85 μm PA萃取頭共鑒定出36種化合物，其中醇類化合物7種，醛類化合物3種，甲氧基苯類化合物7種，碳氫類化合物8種，酮類化合物3種，酯類化合物4種，含氮類化合物2種，酚類化合物2種，酸類化合物未檢出。85 μm PA萃取頭檢測出的化合物數(shù)量最少，且含量也較低。采用75 μm CAR/PDMS萃取頭共鑒定出72種化合物，其中醇類化合物8種，醛類化合物8種，甲氧基苯類化合物9種，碳氫類化合物28種，酮類化合物7種，酯類化合物6種，含氮類化合物5種，酚類化合物1種，酸類化合物未檢出。75 μm CAR/PDMS萃取頭檢測出的化合物數(shù)量最多，且含量也最高。該萃取頭對醇類、酯類、酮類、碳氫類、醛類、甲氧基苯類和含氮類均表現(xiàn)出了較高的萃取效率，該結果與Du等[13]的研究結果一致。采用70 μm CW/DVB萃取頭共鑒定出42種化合物，其中醇類化合物6種，醛類化合物3種，甲氧基苯類化合物8種，碳氫類化合物17種，酮類化合物3種，酯類化合物1種，含氮類化合物2種，酚類化合物2種，酸類化合物未檢出。70 μm CW/DVB萃取頭檢測出的化合物數(shù)量相對較少，但含量相對較高，僅次于75 μm CAR/PDMS和 50/30 μm DVB/CAR/PDMS。該萃取頭對碳氫類表現(xiàn)出了較高的萃取效率。采用65 μm PDMS/DVB萃取頭共鑒定出51種化合物，其中醇類化合物7種，醛類化合物4種，甲氧基苯類化合物8種，碳氫類化合物22種，酮類化合物4種，酯類化合物3種，含氮類化合物2種，酚類化合物1種，酸類化合物未檢出。65 μm PDMS/DVB萃取頭檢測出的化合物數(shù)量相對較多，但含量相對較低。該萃取頭萃取結果與Lv等[12]的研究不一致。采用50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭共鑒定出57種化合物，其中醇類化合物6種，醛類化合物5種，甲氧基苯類化合物9種，碳氫類化合物21種，酮類化合物7種，酯類化合物3種，含氮類化合物4種，酚類化合物2種，酸類化合物未檢出。50/30 μm DVB/CAR/PDMS萃取頭檢測出的化合物數(shù)量相對較多，含量也相對較高，僅次于75 μm CAR/PDMS。

比較6個萃取頭萃取物質，數(shù)量方面，對醇類化合物萃取數(shù)量最多是75 μm CAR/PDMS，其次為85 μm PA和65 μm PDMS/DVB；對醛類化合物萃取數(shù)量最多的是 75 μm CAR/PDMS，其次為 50/30 DVB/CAR/PDMS，100 μm PDMS萃取數(shù)量最少；對甲氧基苯類化合物萃取數(shù)量最多的為75 μm CAR/PDMS和50/30 DVB/CAR/PDMS，其次為 65 μm PDMS/DVB 和 70 μm CW/DBV，100 μm PDMS萃取數(shù)量最少；對碳氫類化合物萃取數(shù)量最多的是75 μm CAR/PDMS，其次為65 μm PDMS/DVB 和 50/30 DVB/CAR/PDMS，85 μm PA 萃取數(shù)量最少；對酮類化合物萃取數(shù)量最多的是75 μm CAR/PDMS和50/30 DVB/CAR/PDMS，其次為100 μm PDMS，85 μm PA 和 70 μm CW/DBV 萃取數(shù)量最少；對酯類化合物萃取數(shù)量最多的是75 μm CAR/PDMS，其次為85 μm PA，70 μm CW/DBV萃取數(shù)量最少；對含氮類化合物萃取數(shù)量最多的是75 μm CAR/PDMS，其次為 50/30 DVB/CAR/PDMS，100 μm PDMS 萃取數(shù)量最少；對酚類化合物萃取數(shù)量最多的是85 μm PA，50/30 DVB/CAR/PDMS 和 70 μm CW/DBV；對酸類化合物萃取數(shù)量最多的是100 μm PDMS，其它萃取頭均未萃取到。含量方面，75 μm CAR/PDMS對醇類、酯類、酮類、碳氫類、醛類、甲氧基苯類和含氮類均表現(xiàn)出了最高的萃取效率，100 μm PDMS對酸類和酚類表現(xiàn)出了最高的萃取效率。該結果可能是因為75 μm CAR/PDMS由碳分子篩和聚二甲基硅氧烷復合材料制成，該萃取頭微孔比例較高，更適合富集痕量揮發(fā)性成分。

3 結論

本試驗采用 100μm PDMS、85μm PA、75μm CAR/PDMS、70 μm CW/DVB、65 μm PDMS/DVB、50/30 μm DVB/CAR/PDMS 6種萃取頭對普洱熟茶揮發(fā)性成分進行萃取，GC－MS分析共檢測出83種物質，其中醇類化合物10種，醛類化合物8種，甲氧基苯類化合物9種，碳氫類化合物30種，酮類化合物10種，酯類化合物8種，含氮類化合物5種，酚類化合物2種，酸類化合物1種。通過對6種萃取頭對普洱熟茶萃取效果的比較，發(fā)現(xiàn)75 μm CAR/PDMS無論從萃取化合物數(shù)量還是含量方面，明顯優(yōu)于其它5種萃取頭。同時試驗發(fā)現(xiàn)，采用HS－SPME技術對高沸點化合物的萃取效果較差，因此，深入分析普洱熟茶揮發(fā)性香氣成分HSSPME可與其他前處理方法相結合。