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茶叶中挥发性成分对映异构体研究进展

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-10-05
核心提示:茶叶香气是多种挥发性化合物以不同的浓度存在的混合体,是评价茶叶品质的重要因素之一。茶叶中多数挥发性化合物都具有一个或多个立体中心,存在香气特征与香气阈值迥异的对映异构体,其不同组成比例引发的致香效果对茶叶香气的形成有着重要的影响。
   茶叶香气是多种挥发性化合物以不同的浓度存在的混合体,是评价茶叶品质的重要因素之一。茶叶中多数挥发性化合物都具有一个或多个立体中心,存在香气特征与香气阈值迥异的对映异构体,其不同组成比例引发的致香效果对茶叶香气的形成有着重要的影响。
 
  来自中国农业科学院茶叶研究所的穆兵、吕海鹏和朱荫等人围绕近些年国内外关于茶树等植物或食品的挥发性成分对映异构体的研究,比较分析不同挥发性成分对映异构体的香型特性,阐述了手性挥发性成分的研究现状及分析方法,并对未来研究及发展趋势等进行展望,以期从对映异构体的角度更深层次了解茶叶香气品质的化学实质。
 
  1. 常见的重要挥发性成分对映异构体
 
  茶叶香气是衡量茶叶品质的重要因素,一直以来都是茶叶化学领域的研究重点。从主要碳链和母核来看,茶叶中挥发性成分基本组成可以分为脂肪类衍生物、芳香类衍生物、萜类衍生物及含氮、氧、硫化合物。其中单萜、倍半萜及酯类化合物等挥发性成分往往具有较低的香气阈值和宜人的香气,对成茶香气品质产生重要的影响。这些常见的挥发性化合物都具有1 个或多个立体中心,存在镜面对称的对映异构体,也称为手性化合物。挥发性化合物的立体构型对香气品质的影响很大,它们不同组成比例引发的致香效果也有所差异,而且这种差异极可能在较大程度上对茶叶香气的形成产生影响。
 
  2. 挥发性成分对映异构体研究现状
 
  2.1 茶叶中挥发性成分的对映异构体研究进展
 
  以往科研工作者对茶叶香气进行了大量的研究,研究内容主要集中在茶叶中挥发性化合物形成机理、影响因素和挥发性化合物的顺反结构上。然而,有关茶叶中挥发性化合物更深层次的对映结构研究还鲜有报道,究其原因,一方面茶叶中挥发性化合物繁多复杂,性质各异,与手性固定相的作用效果也各不相同,很难在一个色谱体系内将众多手性化合物分离;另一方面,茶叶中其他挥发性化合物的含量相对较低,有些甚至无法达到检测限,影响了分析效果。因此,茶叶中挥发性化合物的对映异构体研究具有一定的挑战性,亟需有效的手性分析方法来实现茶叶中多种香气化合物的对映异构体分离,从而为更深层次研究挥发性成分各对映异构体比例及含量对茶叶香气品质的具体影响提供技术支撑。
 
  2.2 茶叶中挥发性成分对映异构体在其他食品中的研究进展
 
  相比之下,茶叶中挥发性成分的手性分析在植物香气及食品香气化学领域已经得到了广泛研究并取得了突飞猛进的进展。
 
  值得关注的是,大量研究表明,食品或植物的类别、品种及产地等对挥发性成分对映异构体的比例及含量的影响十分显着,甚至主导的立体构型也可能截然相反。根据以上特性,挥发性成分的对映异构体分析技术已被初步应用于植物的产地判别、风味食品的真伪辨析及常规认证上。
 
  3. 挥发性成分对映异构体分析方法研究进展
 
  3.1 GC-MS技术
 
  GC-MS是一种高效的分离、分析技术,在工业、农业、国防、科学研究中都有广泛应用。由于采用气体作为流动相,样品在气相中传递速度快,因此样品组分在流动相和固定相之间可以瞬间达到平衡。且可选作固定相的物质很多,因此GC法是一个分析速度快、分离效率高的分离分析方法。近年来采用高灵敏选择性检测器,使得它又具有分析灵敏度高、应用范围广等优点。
 
  3.2 MDGC技术
 
  由于茶叶的香气成分繁多复杂,采用普通的一维GC获得的谱图干扰比较严重,往往难以对感兴趣的手性组分进行准确的定性与定量。采用多维GC方法,用非手性柱对香气成分进行预分离,仅将感兴趣的手性组分切割后,进入手性分析柱进一步分离,这样既消除了其他组分的干扰,又避免了高沸点组分进入手性柱对其造成污染,由此可见,多维GC将是复杂基体中手性组分定性分析与定量测定的理想方法。
 
  目前MDGC是手性挥发性成分研究的主流分析手段,本综述中所介绍的植物及食品中挥发性成分的手性分析大部分是采用该方法,均取得了较好的实验结果。
 
  3.3 GC×GC技术
 
  由于GC×GC的灵敏度和峰容量有着绝对的优势,且所有组分都参与第二维色谱柱的分离,因此尤其适用于复杂体系中痕量组分的定性定量分析。目前采用GC×GC技术分离手性挥发性成分的报道还相对较少,主要是因为分析成本较为昂贵,且工作量大,受其他组分干扰的可能性也较大。
 
  3.4 3 种分析技术的比较
 
  3 种分析手段都有各自的优点及可能的局限性。GC-MS技术在检测分析领域得到了广泛的应用,但随着化学科学的不断进步,分析要求也日益提升,GC-MS的缺点逐渐暴露,其中包括灵敏度较低、峰容量较小和检测时间过长等,限制了手性分析研究的发展。尽管如此,从经济性和操作性等方面来说,GC-MS依然起着重要的作用。
 
  MDGC技术的灵活性高,可以选择感兴趣的组分进行手性拆分,然而只能在某一相对狭窄的预先检测所确定的时间段内进行低效二次分离,成百上千次中心切割分离效果可能只相当于GC×GC的一次进样,分离出的手性萜类化合物存在与一维GC类似的峰重叠现象,同样无法实现目标物的精确定性定量。
 
  虽然在同一个挥发性化合物的手性分离效果上,GC-MS、MDGC及GC×GC分析结果相差较小,但是GC×GC技术在灵敏度和峰容量上有着绝对的优势,第二维极性色谱柱可将第一维非极性的手性色谱柱无法分离的组分充分分离。
 
  3 种分析方法都有各自的优势和不足,在实际样品的分析中应依照具体的分析目标及要求来考察与确定。值得注意的是,以往的文献报道中虽都有3 种分析方法的应用,但在后两者的检测器选择上较多地选用氢火焰离子化检测器。
 
 
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