我一直想对茶叶中复杂的化学成分充满兴趣。实验室有同事需要测量生物气溶胶样品（如孢子、真菌等），借助这次协助其调试维护质谱仪器的机会，开展了一项课外探索：使用高分辨率质谱方法，探索不同类型茶叶在分子层面是否具有可辨识的特征。
本次尝试使用非靶向直接注入分析，结合Orbitrap与TOF两台质谱，评估我构建的分析流程在实际复杂样品中的表现。
1. 实验设计
我总共设计了两组测量任务：
任务 A：不同国家与产区的茶叶对比
包括中国绿茶、日本绿茶、印度红茶、斯里兰卡红茶等，卢旺达红茶等，探究不同类型/产地茶叶能否通过质谱分析呈现差异。任务 B：西湖龙井的“档次分辨”挑战
对比杭州核心产区与非核心产区龙井（价格不同）以及其他地区的”挂牌”龙井的分子组成差异。该部分实验已完成，尚未分析其数据，未来会专文介绍。
茶叶样品相比大气污染物自然采集更有意思。我个人从老家带来几种安徽产的绿茶，为了扩大样品量，向同事们借茶，并前往Lenzburg的茶叶商店It’s tea time购买红茶。最终我收集到的茶叶样品包括：
- 中国绿茶：安徽池州绿茶、四川雅安绿茶
- 日本绿茶：两款产地不同的煎茶
- 斯里兰卡绿茶
红茶系列： - 中国祁门红茶
- 印度大吉岭红茶（Margaret’s Hope）
- 越南红茶（Golden Tippy）
- 斯里兰卡红茶（Nuwara Eliya）
- 卢旺达红茶（Rukeri）
经由预实验，确定称量质量，并尽可能模拟真实制作茶汤过程，即将茶叶浸泡于热水中提取成分，再进行超声、过滤等环节后，提取至于塑料小瓶中，通过实验室内的气溶胶喷雾发生器直接进行质谱测量。
2. 简单结果分析
后续文章我会专门介绍如何提取Orbitrap检测到的分子信息。此处借助Orbitrap 120K的高分辨率，可以比较不同茶叶的可检测分子组分。例如，下图展示了两种绿茶样品中可被检测出的分子式的 Venn 图。从图中可以看出，尽管两者存在一定的共有成分（约 1100 个化合物），但它们各自仍具有显著的差异性。
接下来，我们探讨“洗茶”是否会显著改变茶汤的化学组成。以同一款绿茶为例，我设计了两个处理方式：(1)样品1直接用 60°C 热水浸泡；(2)样品2在相同温度下浸泡10分钟后更换新的热水再次提取。
结果表明，两者的质谱图基本一致。这表明，在目前的检测条件下（主要分析水溶性物质），“洗茶”对水溶性风味成分的整体影响不大。这些风味成分主要包括糖类、小分子有机酸和其他极性较强的物质。
需要指出的是，目前我的水溶性成分质谱检测并不适用于检测低极性或疏水性的农残成分，这类物质的提取效率较低，未在本实验中定量评估。因此，不能据此断言“洗茶无效”。从常识来看，洗茶过程有效去除茶叶表面附着的尘埃等物理杂质，我觉得还是有效的，也没有导致风味物质损失。
下图分别给出了被检测的几类绿茶与红茶的质谱信息（已扣除实验背景），结合有关文献，有效检测出的茶叶特征组分如下表所示：
| m/z | Formula | 中文名称 | English Name | Note |
|---|---|---|---|---|
| 140.06853 | C5H11NO2-Na⁺ | 缬氨酸 | Valine | 氨基酸 |
| 158.08109 | C7H11NO3-H⁺ | 甘氨酸衍生物 | Tiglylglycine | 氨基酸衍生物 |
| 175.10800 | C7H14N2O3-H⁺ | 茶氨酸 | Theanine | 茶叶中重要氨基酸成分之一 |
| 197.09180 | C9H12N2O3-H⁺ | 3-氨基-L-酪氨酸 | 3-Amino-L-tyrosine | 酪氨酸衍生物 |
| 203.05258 | C6H12O6-Na⁺ | 葡萄糖 | Glucose | 单糖 |
| 215.05261 | C7H12O6-Na⁺ | 奎宁酸 | Quinic acid | 植物代谢产物 |
| 217.06955 | C8H10N4O2-Na⁺ | 咖啡因 | Caffeine | 茶叶中的典型生物碱成分 |
| 219.07156 | C7H13N2O3-Na⁺ | L-茶氨酸 | Theanine | 又称谷氨酰乙胺，是茶鲜味的主要来源，占游离氨基酸50%以上 |
| 313.06851 | C15H14O6-Na⁺ | 儿茶素 | Catechin | 多酚类抗氧化成分 |
| 329.09976 | C16H18O6-Na⁺ | 升麻素 | Cimifugin | 中草药活性成分，具有抗炎活性 |
| 335.09497 | C11H20O10-Na⁺ | 接骨木二糖 | Sambubiose | 多糖类 |
| 365.10501 | C12H22O11-Na⁺ | 蔗糖 | Sucrose | 常见双糖 |
| 329.09976 | C16H18O6-Na⁺ | 升麻素 | Cimifugin | 中草药活性成分，具有抗炎活性 |
一些粗浅的发现：
红茶中的咖啡因含量显著高于多数绿茶样品，平均为其两倍左右，仅日本煎茶的含量可与之接近。在水溶性成分中，咖啡因占比常达10%，因此红茶的提神效果更为明显。
日本煎茶中的咖啡因含量（8–9%）高于其他产地的绿茶，在某种程度上接近红茶水平。
绿茶中氨基酸类成分含量普遍较高，应是其“鲜味”的来源，而红茶中糖类物质则相对更丰富，尤其是葡萄糖(C6H12O6)含量远高于绿茶，是谱图中最高的信号成分之一。
以上仅为个人在日常实验空档所做的技术性探索，目的在于测试EESI-Orbitrap对非大气环境样品的非靶向检测能。后续如果有机会，我还希望继续扩展不同产地、品种、处理方式（如洗茶、水温等）等对茶叶化学成分的影响研究。
欢迎交流与讨论！
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