ИДЕНТИФИКАЦИЯ И ХРОМАТОГРАФИЧЕСКОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОАКТИВНЫХ КОМПОНЕНТОВ В ОБРАЗЦАХ РАСТВОРИМОГО КОФЕ

This work is devoted to the identification of chlorogenic acids and their lactones as well as to the determination of the main isomers of these acids and caffeine in the instant coffee samples by HPLC-UV-MS. The features of HPLC determination of bioactive components (alkaloids and phenolic compounds) in coffee are discussed. The conditions for chromatographic separation of the main phenolic compounds - isomers of chlorogenic acids (CGA) and their derivatives, as well as for the caffeine in instant coffee, are selected. As a result of these studies the major components corresponding to the main isomers of caffeoylquinic acids (CQA) - 5-caffeoylquinic acid (5-CQA), 3-caffeoylquinic acid (3-CQA) and caffeine were identified. Using the literature data and the results of HPLC-UV-MS analysis the isomers of caffeoylquinic acids, feruloylquinic acids (FQA) and dicaffeoylquinic acids (diCQA) and some of their lactones were identified in the test samples of instant coffee. The components with m/z values of their deprotonated ions, which correspond to the coumaroylquinic, caffeoylferuloylquinic acids (CFQA) and some conjugates of cinnamic acid and tryptophan derivatives, were found. The content of 5-CQA, 3-CQA and caffeine in thirteen analyzed samples of instant coffee was determined and varied in the ranges of 3.4-11.6, 5.3-23.0 and 23.5-42.4 mg/g respectively. It was shown that the content of CGA in instant coffee can be an effective indicator of the quality of the product.Keywords: HPLC-UV-MS, isomers of chlorogenic acids, lactones of chlorogenic acids, caffeine, instant coffeeDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.3.008 E.A. Tishchenko, T.G. Tsiupko, V.V. Milevskaia, А.Z. Temerdashev Kuban State University, Stavropolskaia ul., 149, Krasnodar, 350040,Russia FederationРабота посвящена идентификации хлорогеновых кислот и их лактонов, а также определению основных изомеров этих кислот и кофеина в растворимом кофе методом ВЭЖХ-УФ-МС. Обсуждены особенности ВЭЖХ определения биоактивных компонентов (алкалоидов и фенольных соединений) в кофе. Выбраны условия хроматографического разделения основных фенольных соединений – изомеров хлорогеновых кислот (ХГК) и их производных, а также кофеина в растворимом кофе. В результате проведенных исследований идентифицированы мажорные компоненты, соответствующие основным изомерам кофеилхинных кислот (КХК) – 5-О-кофеилхинной (5-О-КХК), 3-О- кофеилхинной (3-О-КХК) и кофеину. С использованием литературных данных и результатов ВЭЖХ-УФ-МС анализа в испытуемых образцах растворимого кофе идентифицированы изомеры кофеилхинных, ферулоилхинных (ФХК) и дикофеилхинных (диКХК) кислот, а также некоторые их лактоны. Обнаружены компоненты со значениями m/z их депротонированных ионов, которые соответствуют кумароилхинной, ферулоил-кофеилхинным кислотам и некоторым конъюгатам производных коричной кислоты и триптофана. Определено содержание 5-О-КХК, 3-О-КХК и кофеина в тринадцати проанализированных образцах растворимого кофе, которое варьируется в диапазонах  3.4-11.6, 5.3-23.0 и 23.5-42.4 мг/г соответственно. Показано, что содержание ХГК в растворимом кофе может являться эффективным показателем качества данного продукта.Ключевые слова: ВЭЖХ-УФ-МС, изомеры хлорогеновых кислот, лактоны хлорогеновых кислот, кофеин, растворимый кофеDOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2017.21.3.00

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ГАЛЛОВОЙ КИСЛОТЫ, КАТЕХИНА, ЭПИКАТЕХИНА И КОФЕИНА В ЭКСТРАКТАХ ЧЕРНОГО ЧАЯ

Catechins, contained in tea, exhibit biological activity with its antioxidant, anticarcinogenic and antimutagenic properties. Catechins and other individual substances contained in the tea extract can be detected using the chromatographic method (HPLC) or the capillary electrophoresis (CE). Taking into account the composition of the tea, the extractability, stability and biological activity of its components, and the opportunity of their simultaneous determination,  Catechin (CT), Epicatechin (ECT), Gallic acid (GC) and caffeine (CF) were chosen as the indicator substances. These substances were extracted with hot water, separated in gradient elution conditions and determined by diode-array detector in UV-spectra. Direct quantitative determination of CT and ECT at 210 nm, GC and CF at 270 nm is possible if the analyte content in the extract is above 1 µg/ml. The developed method provides a complete separation of analytes, absence of foreign substances influences and the precision of the results (sr 7 %). The duration of the analysis of one sample was about 1.5 hours. The accuracy of the results was confirmed by the "added-found" method. The resulting data is consistent with the results of the analysis of the same samples by CE. According to the developed method the extracts of 14 black tea samples, which differed according to the type of tea plants and trade names, were analyzed. For all samples the analytes’ contents found reduced in a CF GC ECT CT sequence. The average content of “macrocomponents” (GC and CF) in the extracts of different samples was rather close. The content of “microcomponents” (ECT, as well CT) differed significantly more (4-5 times), and this cannot be explained by the random errors in the analysis.  The content of CT and ECT in different samples was correlated. The greatly varying ECT (or CT) content in the extract from one sample to the other may be a new indicator of the quality of black tea and more informative than the commonly used integrated indicators.  In conclusion, the significance of the obtained results and the perspectives of their practical application were discussed.Key words: HPLC, phenolic compounds, catechins, black tea, analysis of tea, quality measures, identification of quality measures.(Russian) DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.4.011 Tsypko T.G., Mareeva D.O., Milevskaia V.V., Temerdashev A.Z.Federal State Educational Institution Kuban State University, Krasnodar, Russian Federation Катехины, входящие в состав чая, проявляют биологическую активность, обуславливая его антиоксидантные, антиканцерогенные и антимутагенные свойства. Содержания катехинов и других индивидуальных соединений в чайном экстракте находят хроматографическим методом (ВЭЖХ) или методом капиллярного электрофореза (КЭ). Учитывая состав чая, экстрагируемость, устойчивость и биологическую активность его компонентов, а также возможность их раздельного определения, в качестве индикаторных соединений выбрали катехин (КТ), эпикатехин (ЭКТ), галловую кислоту (ГК) и кофеин (КФ). Эти соединения экстрагировали горячей водой, разделяли в режиме градиентного элюирования и определяли методом ВЭЖХ с диодно-матричным детектором в УФ-области.  Прямое количественное определение КТ и ЭКТ при 210 нм, а ГК и КФ при 270 нм возможно, если содержания аналитов в экстракте выше 1 мкг/мл. Методика обеспечивает полное разделение аналитов, отсутствие влияния посторонних веществ и прецизионность результатов (sr 7 %). Длительность анализа одной пробы около 1.5 ч. Правильность результатов подтверждена методом «введено-найдено». Полученные данные согласуются с результатами анализа тех же проб методом КЭ. По разработанной методике проанализированы экстракты 42  образцов черного чая (14 торговых наименований, различающихся по типу чайного растения).  Для всех образцов найденные содержания аналитов  снижаются в ряду  КФ ГК ЭКТ КТ.  Усредненные содержания «макрокомпонентов» (КФ и ГК) в экстрактах из разных образцов довольно близки. Значительно сильнее (в 4-5 раз) различаются содержания «микрокомпонентов» (ЭКТ, а также КТ), что нельзя объяснить случайными погрешностями анализа. Содержания КТ и ЭКТ в разных образцах достоверно закоррелированы. Сильно меняющееся от образцу к образцу содержание ЭКТ (или КТ) в экстракте может быть новым показателем качества черного чая, более информативным, чем обычно применяемые интегральные показатели. Охарактеризованы значимость полученных результатов и перспективы их практического использования.Ключевые слова: ВЭЖХ, фенольные соединения, катехины, черный чай, анализ чая, показатели качества, выбор показателей. DOI: http://dx.doi.org/10.15826/analitika.2015.19.4.01

HPLC determination and estimation of gallic acid, catechin, caffeine and epicatechin content in black tea extracts

Катехины, входящие в состав чая, проявляют биологическую активность, обуславливая его антиоксидантные, антиканцерогенные и антимутагенные свойства. Содержания катехинов и других индивидуальных соединений в чайном экстракте находят хроматографическим методом (ВЭЖХ) или методом капиллярного электрофореза (КЭ). Учитывая состав чая, экстрагируемость, устойчивость и биологическую активность его компонентов, а также возможность их раздельного определения, в качестве индикаторных соединений выбрали катехин (КТ), эпикатехин (ЭКТ), галловую кислоту (ГК) и кофеин (КФ). Эти соединения экстрагировали горячей водой, разделяли в режиме градиентного элюирования и определяли методом ВЭЖХ с диодно-матричным детектором в УФ-области. Прямое количественное определение КТ и ЭКТ при 210 нм, а ГК и КФ при 270 нм возможно, если содержания аналитов в экстракте выше 1 мкг/мл. Методика обеспечивает полное разделение аналитов, отсутствие влияния посторонних веществ и прецизионность результатов ( s r < 7 %). Длительность анализа одной пробы около 1.5 ч. Правильность результатов подтверждена методом «введено-найдено». Полученные данные согласуются с результатами анализа тех же проб методом КЭ. По разработанной методике проанализированы экстракты 42 образцов черного чая (14 торговых наименований, различающихся по типу чайного растения). Для всех образцов найденные содержания аналитов снижаются в ряду КФ > ГК > ЭКТ > КТ. Усредненные содержания «макрокомпонентов» (КФ и ГК) в экстрактах из разных образцов довольно близки. Значительно сильнее (в 4-5 раз) различаются содержания «микрокомпонентов» (ЭКТ, а также КТ), что нельзя объяснить случайными погрешностями анализа. Содержания КТ и ЭКТ в разных образцах достоверно закоррелированы. Сильно меняющееся от образцу к образцу содержание ЭКТ (или КТ) в экстракте может быть новым показателем качества черного чая, более информативным, чем обычно применяемые интегральные показатели. Охарактеризованы значимость полученных результатов и перспективы их практического использования.Catechins, contained in tea, exhibit biological activity with its antioxidant, anticarcinogenic and antimutagenic properties. Catechins and other individual substances contained in the tea extract can be detected using the chromatographic method (HPLC) or the capillary electrophoresis (CE). Taking into account the composition of the tea, the extractability, stability and biological activity of its components, and the opportunity of their simultaneous determination, Catechin (CT), Epicatechin (ECT), Gallic acid (GC) and caffeine (CF) were chosen as the indicator substances. These substances were extracted with hot water, separated in gradient elution conditions and determined by diode-array detector in UV-spectra. Direct quantitative determination of CT and ECT at 210 nm, GC and CF at 270 nm is possible if the analyte content in the extract is above 1 µg/ml. The developed method provides a complete separation of analytes, absence of foreign substances influences and the precision of the results ( s r < 7 %). The duration of the analysis of one sample was about 1.5 hours. The accuracy of the results was confirmed by the "added-found" method. The resulting data is consistent with the results of the analysis of the same samples by CE. According to the developed method the extracts of 14 black tea samples, which differed according to the type of tea plants and trade names, were analyzed. For all samples the analytes’ contents found reduced in a CF > GC > ECT > CT sequence. The average content of “macrocomponents” (GC and CF) in the extracts of different samples was rather close. The content of “microcomponents” (ECT, as well CT) differed significantly more (4-5 times), and this cannot be explained by the random errors in the analysis. The content of CT and ECT in different samples was correlated. The greatly varying ECT (or CT) content in the extract from one sample to the other may be a new indicator of the quality of black tea and more informative than the commonly used integrated indicators. In conclusion, the significance of the obtained results and the perspectives of their practical application were discussed

Identification and chromatographic determination of bioactive components in the instant coffee samples

This work is devoted to the identification of chlorogenic acids and their lactones as well as to the determination of the main isomers of these acids and caffeine in the instant coffee samples by HPLC-UV-MS. The features of HPLC determination of bioactive components (alkaloids and phenolic compounds) in coffee are discussed. The conditions for chromatographic separation of the main phenolic compounds - isomers of chlorogenic acids (CGA) and their derivatives, as well as for the caffeine in instant coffee, are selected. As a result of these studies the major components corresponding to the main isomers of caffeoylquinic acids (CQA) - 5-caffeoylquinic acid (5-CQA), 3-caffeoylquinic acid (3-CQA) and caffeine were identified. Using the literature data and the results of HPLC-UV-MS analysis the isomers of caffeoylquinic acids, feruloylquinic acids (FQA) and dicaffeoylquinic acids (diCQA) and some of their lactones were identified in the test samples of instant coffee. The components with m/z values of their deprotonated ions, which correspond to the coumaroylquinic, caffeoylferuloylquinic acids (CFQA) and some conjugates of cinnamic acid and tryptophan derivatives, were found. The content of 5-CQA, 3-CQA and caffeine in thirteen analyzed samples of instant coffee was determined and varied in the ranges of 3.4-11.6, 5.3-23.0 and 23.5-42.4 mg/g respectively. It was shown that the content of CGA in instant coffee can be an effective indicator of the quality of the product.Работа посвящена идентификации хлорогеновых кислот и их лактонов, а также определению основных изомеров этих кислот и кофеина в растворимом кофе методом ВЭЖХ-УФ-МС. Обсуждены особенности ВЭЖХ определения биоактивных компонентов (алкалоидов и фенольных соединений) в кофе. Выбраны условия хроматографического разделения основных фенольных соединений – изомеров хлорогеновых кислот (ХГК) и их производных, а также кофеина в растворимом кофе. В результате проведенных исследований идентифицированы мажорные компоненты, соответствующие основным изомерам кофеилхинных кислот (КХК) – 5-О-кофеилхинной (5-О-КХК), 3-О-кофеилхинной (3-О-КХК) и кофеину. С использованием литературных данных и результатов ВЭЖХ-УФ-МС анализа в испытуемых образцах растворимого кофе идентифицированы изомеры кофеилхинных, ферулоилхинных (ФХК) и дикофеилхинных (диКХК) кислот, а также некоторые их лактоны. Обнаружены компоненты со значениями m/z их депротонированных ионов, которые соответствуют кумароилхинной, ферулоил-кофеилхинным кислотам и некоторым конъюгатам производных коричной кислоты и триптофана. Определено содержание 5-О-КХК, 3-О-КХК и кофеина в тринадцати проанализированных образцах растворимого кофе, которое варьируется в диапазонах 3.4-11.6, 5.3-23.0 и 23.5-42.4 мг/г соответственно. Показано, что содержание ХГК в растворимом кофе может являться эффективным показателем качества данного продукта.This work was financially supported by RFBR (grant 17-03-01254) with the use of the scientific equipment of «Environmental Analysis Center» of the Kuban State University, unique identifier RFMEFI59317X0008