液相色谱质谱联用技术在茶叶品质检测中的应用

［收稿日期］　２０１５－０７－２３；２０１５－１２－１２修回　［作者简介］　胡　燕（１９８２－），女，工程师，博士，从事茶叶资源开发与利用及茶叶检测等工作。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｊｘｃｌｃ＠１２６．ｃｏｍ［文章编号］１００１－３６０１（２０１６）０１－００３９－０１４８－０５液相色谱－质谱联用技术在茶叶品质检测中的应用胡燕１，２（１．国家茶叶产品质量监督检验中心（四川）筹，四川雅安６２５０００；２．四川省雅安市产品质量监督检验所，四川雅安６２５０００） ［摘　要］茶叶是一种复杂的混合物体系，由于基体复杂，在色谱分析中会造成较大的杂质干扰。

液相色谱－质谱联用技术（ＬＣ－ＭＳ）具有高分离能力、高灵敏度和高选择性，是混合物中化学成分定性和定量分析的有力工具。

为ＬＣ－ＭＳ在茶叶鉴别和质量控制上的应用提供参考，对ＬＣ－ＭＳ的基本原理和近年来ＬＣ－ＭＳ技术在茶叶生化成分分析、农药残留检测等方面的应用进行综述，并对ＬＣ－ＭＳ技术在茶叶领域未来的研究方向进行了展望。

［关键词］液相色谱－质谱联用技术；茶叶；化学成分分析；茶多酚；质量控制［中图分类号］Ｓ５７１．１；ＴＳ２０７．３［文献标识码］ＡＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ　ｏｆ　ＬＣ－ＭＳ　ｉｎ　Ｔｅａ　ＤｅｔｅｃｔｉｏｎＨＵ　Ｙａｎ１，２（１．Ｎａｔｉｏｎａｌ　Ｔｅａ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　Ｑｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｃｅｎｔｅｒ（Ｓｉｃｈｕａｎ），Ｙａ’ａｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ６２５０００；２．ＰｒｏｄｕｃｔＱｕａｌｉｔｙ　Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｉｃｈｕａｎ，Ｙａ’ａｎ，Ｓｉｃｈｕａｎ６２５０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｅａ　ｉｓ　ａ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｉｘｔｕｒｅ．Ｔｅａ　ｈａｓ　ｔｈｅ　ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ　ｏｆ　ｍａｔｒｉｘ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｔｒｉｘ　ｗｉｌｌ　ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｃｈｒｏｍａｔｏｇｒａｐｈｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ．Ｔｈｅ　ＬＣ－ＭＳ　ｈａｓ　ｂｅｃｏｍｅ　ａ　ｐｏｗｅｒｆｕｌ　ｔｏｏｌ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｑｕａｌｉｔａｔｉｖｅ　ａｎｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｖａｒｉｏｕｓ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｉｎ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ｍｉｘｔｕｒｅｓ　ｏｗｉｎｇ　ｔｏ　ｉｔｓ　ｈｉｇｈ　ｓｅｐａｒａｔｉｎｇｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈ　ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ，ａｎｄ　ｈｉｇｈ　ｓｐｅｃｉｆｉｃｉｔｙ．Ｒｅｖｉｅｗｅｄ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｓ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ　ｏｆ　ＬＣ－ＭＳ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆＬＣ－ＭＳ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　ｔｅａ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｏｆｐｅｓｔｉｃｉｄｅ　ｒｅｓｉｄｕｅ　ｉｎ　ｒｅｃｅｎｔ　ｙｅａｒｓ．Ａｎｄ　ｔｈｅ　ｆｕｒｔｈｅｒ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ　ａｂｏｕｔ　ＬＣ－ＭＳ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｉｎ　ｔｅａ　ｆｉｅｌｄ　ｗｅｒｅｐｒｏｐｏｓｅｄ．ＬＣ－ＭＳ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｃａｎ　ｓｕｐｐｌｙ　ａ　ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｍｅｔｈｏｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｅａ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＬＣ－ＭＳ；ｔｅａ；ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ａｎａｌｙｓｉｓ；ｔｅａ　ｐｏｌｙｐｈｅｎｏｌ；ｑｕａｌｉｔｙ　ｃｏｎｔｒｏｌ 茶叶是人们日常生活中的重要饮品之一，是一种复杂的混合物体系，其品质优劣主要由茶叶中所含生化成分的种类、含量及比例决定。

高效液相色谱（ＨＰＬＣ）是茶叶中生化成分分析最常用的仪器之一，但其对未知成分所能提供的结构信息有限。

液相色谱－质谱联用技术（ＬＣ－ＭＳ）既具有液相色谱对复杂样品较强的分离能力，又具有质谱的高灵敏度、高选择性［１］，能提供化合物的分子量和更多的结构信息，所得总离子流色谱图的特征性强，在缺乏标准品的情况下也可实现对茶叶中化学成分的定性分析，尤其适用于分析混合样品中含量少、不易分离得到或分离中容易丢失的组分，还具有分析极性大、挥发性差、热不稳定等类型化合物和大分子化合物的能力，弥补了气相色谱－质谱联用技术（ＧＣ－ＭＳ）在分析样品上的局限性。

ＬＣ－ＭＳ现已广泛运用于食品、药品中的成分研究［２－６］，茶叶中某些生化成分的结构复杂、性质相似，在茶叶中的含量较低，将ＬＣ－ＭＳ应用于茶叶中多种生化成分的定性和定量分析，一级质谱能给出化合物的准分子离子峰，结合多级质谱功能可获得丰富的化合物碎片信息，从而能推断化合物结构，确认目标化合物。

为ＬＣ－ＭＳ在茶叶品质鉴别和质量控制上的应用提供参考，笔者对ＬＣ－ＭＳ在茶叶研究中的应用进行了综述。

１ＬＣ－ＭＳ概述ＬＣ－ＭＳ以液相色谱作为分离系统，用质谱系统进行检测，液相色谱和质谱通过接口技术相结合，能同时对复杂样品中的成分进行定性和定量分析。

１．１接口技术接口的主要作用是将流动相溶剂和样品气化，驱除流动相溶剂，完成样品分子的电离。

目前，ＬＣ－ＭＳ较常用的接口技术有热喷雾（ＴＳＰ）、等离子体喷雾（ＰＳＰ）、粒子束（ＬＩＮＣ）、大气压电离（ＡＰＩ）和动态快原子轰击（ＦＡＢ）等，其中最常用的是ＡＰＩ，它是一种常压电离技术，主要包括２种模式：电喷雾电离（ＥＳＩ）和大气压化学电离（ＡＰＣＩ）［７］。

ＥＳＩ是一种软电离方式，通常没有碎片离子峰，只有整体分子峰，容易形成多电荷离子，适合分析极性强的大分子有机化合物；ＡＰＣＩ也是很软的电离，样品先形成雾，然后电晕放电针对其放电，样品在高压电弧中被　贵州农业科学　２０１６，４４（１）：１４８～１５２　Ｇｕｉｚｈｏｕ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ电离后去溶剂化形成离子。

ＡＰＣＩ适应高流量的梯度洗脱／高低水溶液变换的流动相，主要产生单电荷离子，更适合分析非极性或极性较小的化合物。

１．２质量分析器质量分析器是质谱仪的核心，从质量分析器角度可将质谱划分为四极杆、离子阱、飞行时间质谱等，不同类型质量分析器的功能、应用范围、原理等均有所不同［８］。

四极杆质量分析器（Ｑ）是由４个大小一致的带电金属杆以正方形方式排列，可形成一电场，对选择离子分析具有较高的灵敏度；当样品离子通过时，离子按质荷比大小进行分离，在特定的电场振幅和频率条件下，只有相应的离子才能到达检测器。

Ｑ的灵敏度一般比离子阱高１～２个数量级，因此更适用于微量或痕量成分的定量分析。

离子阱质量分析器（ＴＲＡＰ）是由２个端盖电极和位于其间的类似四极杆的环电极构成，端盖电极施加直流电压或接地，环电极施加射频电压（ＲＦ），通过施加适当电压可以形成１个势能阱（离子阱）；ＴＲＡＰ根据ＲＦ的大小可捕获某一质量范围的离子并把离子聚集到阱内，通过改变电参数把阱内离子逐个释放到达检测器。

对于一级质谱的选择离子检测或串联质谱的多反应监测，ＴＲＡＰ以其离子能被短暂地陷留在三维的射频场内为特点，离子损失小，利用率高，灵敏度高。

离子阱质谱具有多级质谱功能，对于解析化合物结构更为有利，但是ＴＲＡＰ的质量准确度和分辨率不及Ｑ。

飞行时间质量分析器（ＴＯＦ）是应用不同质荷比离子的飞行速度不同，离子飞行通过相同的路径到达检测器的时间不同而获得质量分离，各种离子的飞行时间与质荷比的平方根成正比；ＴＯＦ常与基质辅助激光解析电离源（ＭＡＬＤＩ）联用，ＴＯＦ的扫描速度快，具有较大的质量分析范围和较高的质量分辨率，尤其适合对生物大分子进行分析。

１．３串联质谱技术质谱仪的不同质量分析器各有优势，在实际应用中常将不同的质量分析器串联使用，串联质谱可获取丰富的样品结构信息，提高定量分析的可靠性。

１．３．１三重四级杆串联（ＱＱＱ）目前，ＱＱＱ在液相色谱的串联质谱中应用较为广泛。

串联四级杆中的Ｑ１或Ｑ３可单独进行全扫描或选择离子扫描（ＳＩＭ模式），当串联四级杆配合使用时，可实现子离子扫描、母离子扫描、中性丢失扫描、多反应监测（ＭＲＭ）等。

ＱＱＱ的局限性在于Ｑ没有足够的质量准确度，不能给出母离子和子离子的元素组成，当用于结构鉴定时，同分异构体可能产生结构不同但质量相同的母离子，容易导致子离子谱的重叠。

１．３．２四级杆与离子阱串联（Ｑ－ＴＲＡＰ）ＱＱＱ质谱的Ｑ３由离子阱取代即Ｑ－ＴＲＡＰ串联质谱技术。

ＴＲＡＰ对离子有富集作用，Ｑ－ＴＲＡＰ既拥有ＱＱＱ稳定的定量能力，又具有ＴＲＡＰ优越的定性功能，适合对未知化合物进行定性和定量分析。

１．３．３四级杆与飞行时间分析器串联（ＱｑＴＯＦ）ＱＱＱ的Ｑ３由ＴＯＦ取代即ＱｑＴＯＦ串联质谱技术。

ＱｑＴＯＦ在生物大分子研究中被广泛应用，可给出母离子和子离子的准确质量，但只有当母离子不受元素组成相同的离子干扰时才能用子离子的准确质量测定进行结构解析。

２ＬＣ－ＭＳ技术应用于茶叶的生化成分测定 茶叶中的多种生化成分如生物碱、多酚类化合物等均适合用ＨＰＬＣ进行分析，但有些微量、痕量成分和无紫外吸收的化合物在用ＨＰＬＣ分析时可能被忽略，而ＬＣ－ＭＳ可检测到皮克级物质，并可获得化合物的分子量和部分结构信息，在缺少标准品的情况下也可进行定性分析。

２．１生物碱茶叶中的生物碱以嘌呤类为主，主要包括咖啡碱（ＣＡＦ）、可可碱和茶叶碱，其中ＣＡＦ是茶叶中含量最多的生物碱，是构成茶叶滋味的重要物质之一。

高晴晴［９］应用ＬＣ－ＭＳ从印度大吉岭红茶中检测到ＣＡＦ。

王虹等［１０］通过ＥＳＩ－ＴＯＦ／ＭＳ在线分析获得质谱信息，结合相关文献和数据库，从茶叶水提物中鉴别出茶叶碱和ＣＡＦ。

倪倩等［１１］用ＬＣ－ＭＳ对生熟普洱茶中ＣＡＦ进行定性和定量分析。

王睿等［１２］用ＬＣ－ＭＳ鉴定了下关生沱茶和熟沱茶中的ＣＡＦ。

卢嘉丽［１３］对英红１号、英红９号和祁门茶树的芽叶进行分析，鉴定出ＣＡＦ和可可碱。

龚加顺等［１４］利用ＨＰＬＣ－ＥＳＩ－ＭＳ／ＭＳ鉴定了紫娟晒青绿茶中的３种生物碱。

２．２茶多酚与儿茶素茶多酚又名茶单宁、茶鞣质，是茶叶中３０多种多酚类化合物的总称，主要由儿茶素、类黄酮、酚酸和花青素４类物质组成［１５］，以儿茶素类为主的黄烷醇类化合物是茶多酚的主体。

儿茶素类可分为表儿茶素没食子酸酯（ＥＣＧ）、表没食子儿茶素没食子酸酯（ＥＧＣＧ）、没食子儿茶素没食子酸酯（ＧＣＧ）、儿茶素没食子酸酯（ＣＧ）等酯型儿茶素和儿茶素（Ｃ）、儿茶素没食子酸（ＧＣ）、表儿茶素（ＥＣ）、表没食子儿茶素（ＥＧＣ）等非酯型儿茶素［１６］。

没食子酸（ＧＡ，化学名３，４，５－三羟基苯甲酸）又称五倍子酸，是可水解单宁的组成部分，在茶叶中ＧＡ是茶多酚的重要组成单元，常以酯的形式连接在儿茶素的３位羟基上，形成一系列的酯型儿茶素衍生物。