Bestimmung von Aminosäuren in grünem Tee

Automatische Pretreatment-Funktionen der Prominence-i Plus-Geräte von Shimadzu erleichtern die Derivatisierung

  • Abb. 1: Kompaktes Prominence-i Plus-Gerät von Shimadzu. Das Gerät lässt sich mit einem Fluoreszenzdetektor erweitern. (© Shimadzu Deutschland GmbH)Abb. 1: Kompaktes Prominence-i Plus-Gerät von Shimadzu. Das Gerät lässt sich mit einem Fluoreszenzdetektor erweitern. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
  • Abb. 1: Kompaktes Prominence-i Plus-Gerät von Shimadzu. Das Gerät lässt sich mit einem Fluoreszenzdetektor erweitern. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
  • Abb. 2: Ablaufschema der automatischen Vorsäulenderivatisierung auf der Prominence-i von Shimadzu. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
  • Abb. 3: Chromatogramme von Sencha- und Hojicha-Tee-Extrakten. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
  • Abb. 4: Extraktion von Sencha-Tee bei verschiedenen Temperaturen. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
  • Abb. 5: Extraktion von Hojicha-Tee bei verschiedenen Temperaturen. (© Shimadzu Deutschland GmbH)
Aminosäuren spielen im grünen Tee eine wichtige Rolle – hinsichtlich seines Geschmacks sowie seiner Wirkung auf Körper und Gesundheit. Um bei diesem Naturprodukt eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen, müssen Geschmack, Geruch und Inhaltsstoffe ständig überprüft werden. Mit Vorsäulen-Derivatisierung und HPLC-Fluoreszenzdetektion lassen sich die Aminosäuren nachweisen. Pretreatment-Funktionen automatisieren viele manuelle Arbeitsschritte vor dem Analysenstart.

Teearten

Die Teepflanze Camellia sinensis ist Ausgangsprodukt für viele Teearten: schwarzer, weißer und grüner sowie Oolong-Tee. Frische Teeblätter sind nicht lange lagerfähig. Deshalb werden sie direkt nach der Ernte verarbeitet. Aus fermentierten Teeblättern entsteht der schwarze Tee. Der Oolong-Tee ist halbfermentiert, während beim grünen Tee die Fermentation unterbleibt; die Blätter werden gewelkt und getrocknet. Für den minimal-fermentierten weißen Tee werden jene Blattknospen geerntet, die von einem weißen Flaum umgeben sind.

Die Inhaltsstoffe von grünem Tee

Vor allem dem grünen Tee werden viele positive gesundheitliche Effekte zugeschrieben; Vitamine, Mineralstoffe, Spurenelemente und Coffein lassen sich in ihm nachweisen. Außerdem enthält er einen hohen Anteil an Polyphenolen, wie z. B. Flavonoide (vor allem Catechine). Sie bestimmen maßgeblich das Teearoma. 
Im grünen Tee spielen außerdem Aminosäuren eine wichtige Rolle. Diese Stoffgruppe schmeckt süßlich und hebt den bitteren Geschmack der Flavonoide teilweise auf. Während das Coffein eine anregende Wirkung hat, wird der Aminosäure Theanin eine entspannende Wirkung nachgesagt. Theanin ist aber auch für die Geschmackswahrnehmung „Umami“ im Tee verantwortlich.

Sie macht den Hauptanteil der Aminosäuren im grünen Tee aus. γ-Aminobuttersäure (GABA), die ebenfalls in geringen Mengen in grünem Tee zu finden ist, wird eine Blutdrucksenkung nachgesagt. 

Je nach Anbaugebiet, Klima, Erntezeit und Verarbeitung der Teeblätter ist der Gehalt an Inhaltsstoffen sehr unterschiedlich. Um eine gleichbleibende Qualität sicherzustellen, müssen Geschmack, Geruch und Inhaltsstoffe ständig überprüft werden. Häufig werden Tees gemischt, um Schwankungen auszugleichen.

Automatisierte Analyse von Aminosäuren des grünen Tees

Der vorliegende Artikel konzentriert sich auf die Analyse von vier Aminosäuren im Sencha und Hojicha Tee: die Umami-Komponenten Theanin und Glutaminsäure (Glu) sowie die Aminosäuren Arginin (Arg) und γ-Aminobuttersäure (GABA). Sie wurden mittels Vorsäulen-Derivatisierung mit OPA-Reagenz (Ortho-Phthaldialdehyd) und HPLC-Fluoreszenzdetektion analysiert. 
Durch Pretreatment-Funktionen lassen sich viele manuelle Arbeitsschritte vor dem Analysenstart automatisieren. Mit Hilfe der „Co-Injektions“-Funktion der Prominence-i Plus (einer kompakten HPLC-Anlage von Shimadzu, die sich hervorragend für den Einsatz in der Routine­analytik eignet) können Proben aus mehreren Vials in einer festgelegten Reihenfolge entnommen werden; zusätzlich kann noch gemischt und eine Standzeit eingestellt werden. Dadurch ist es möglich, dass die Derivatisierung der Analyten direkt in der Injektionsnadel stattfindet. Hierdurch werden keine zusätzlichen Vials für das Vermischen benötigt und die Proben- und Reagenzvolumina können auf ein Minimum reduziert werden. Zusätzlich lassen sich hohe Sensitivitäten erzielen, da die komplette derivatisierte Probe auf die Säule aufgetragen wird. Die benutzerfreundliche grafische Oberfläche der Labsolutions Software bietet hierbei eine einfache Bedienung.
Abbildung 1 zeigt ein kompaktes Prominence-i-Plus Gerät während Abbildung 2 die genaue Abfolge der Vorgänge schematisch darstellt.

Extraktion der Komponenten

Bei der Extraktion der Komponenten wurden unterschiedliche Extraktions-Wassertemperaturen getestet, wobei jeweils 50 ml warmes Wasser von 20 °C, 40 °C, 60 °C, 80 °C oder 95 °C auf 1 g Tee gegeben wurden, mit einer Ziehzeit von 30 Sekunden. Anschließend wurde die Sencha-Probe zehnfach und die Hojicha-Probe fünffach verdünnt und mittels Vorsäulenderivatisierung auf der Prominence-i Plus analysiert, die durch einen Fluoreszenzdetektor erweitert wurde. Die Konzentrationen wurden über Kalibrationskurven von Standards bestimmt. 
In Abbildung 3 sind beispielhafte Chromatogramme von Komponenten aus dem Sencha- und Hojicha-Tee zu sehen, bei einer Extrak­tionstemperatur von 95 °C. In Abbildung 4 und 5 werden die Ergebnisse der Extraktionen von Sencha-und Hojicha-Tee bei unterschiedlichen Temperaturen gezeigt. 
Die vier analysierten Aminosäuren konnten in allen Extrakten nachgewiesen werden. Sencha-Tee hat in der Regel einen stärkeren Umami-Geschmack; das bestätigten auch die Messergebnisse. So wiesen die Sencha-Extrakte einen höheren Gehalt der Umami-Komponenten Theanin und Glutaminsäure auf als die Hojicha-Extrakte. Die Menge an Umami-Komponenten war in den Messungen bei 95 °C am höchsten.

Fazit

Mit Hilfe von Vorsäulen-Derivatisierung und HPLC-Fluoreszenzdetektion ließen sich die vier verschiedenen Aminosäuren im Tee nachweisen. Die Derivatisierung ließ sich durch die Co-Injektions-Pretreatment-Funktionen der Prominence-i Plus von Shimadzu automatisieren.

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