气相色谱-离子迁移谱技术在食品真实性鉴别中的应用研究进展

气相色谱-离子迁移谱是一种灵敏的检测、鉴别和监测不同基质中痕量物质的分析技术,能够通过气相色谱和离子迁移谱对分析物质进行二次快速分离和高精准定性。由于气相色谱-离子迁移谱具有环保、使用便捷、操作简单及适用于工业大量连续检测等优点,近年来逐渐成为食品真实性鉴别的热门分析技术。本文主要介绍气相色谱-离子迁移谱的类型、结构、工作原理和分析方法,重点综述其在食品真实性鉴别中的应用,以期为食品真实性问题的解决提供理论参考。

电子舌和气相色谱-离子迁移谱技术分析炖煮时间对松茸鸡汤风味的影响

以雅江鲜松茸为试验材料,采用电子舌和气相色谱-离子迁移谱技术,使用主成分、正交偏最小二乘法判别分析,结合相对气味活度值分析炖煮时间对松茸鸡汤风味的影响。结果表明:鲜松茸对鸡汤滋味贡献很大,电子舌鲜味强度值从2.1提高到8.0。采用GC-IMS方法共检出45种化合物,加入松茸后醛类含量从47.88%下降到21.13%,由ROAV值(128.08)确认3-甲基-1-丁醇是松茸鸡汤的关键化合物。其中,伞花烃、3-辛醇、正辛醇是松茸鸡汤的特征化合物,使松茸鸡汤呈现独特的汽油味、苔藓清香、坚果香味、蘑菇气味和金属气味。炖煮5 min后,鸡汤中松茸特征风味最明显,达到最佳食用效果。研究结果为雅江松茸鸡汤风味特征研究提供参考。

气相色谱-离子迁移谱技术在蜂蜜品质鉴评中的应用

蜂蜜具有丰富的营养成分和广泛的生物活性,但由于蜂蜜植物来源、地理来源、昆虫来源、成熟程度等的不同,蜂蜜在其内源成分和营养价值上表现出显著差异。挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)与蜂蜜的特征属性密切相关,可用于表征蜂蜜间的差异。气相色谱-离子迁移谱联用技术(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)是一种将气相色谱技术与离子迁移谱技术相结合用于VOCs测定的新技术。近年来,GC-IMS被逐步应用于蜂蜜蜂种鉴定、产地溯源、植物来源区分、掺假鉴别、成熟度区分等方面,并均取得了较好的效果,在蜂蜜品质鉴评方面表现出了较大的应用潜力。本文收集了目前的文献资料,综述了GC-IMS在蜂蜜品质分析鉴别方面的应用研究进展,提出未来可考虑从建立蜂蜜GC-IMS数据库、研发融合定量功能的GCIMS设备、开发基于GC-IMS的质量评价技术标准以及GC-IMS与其他风味检测技术联用等方面进行深入研究,以期为GC-IMS技术在蜂蜜的品质控制、风味研究、产品开发等方面提供参考。

基于气相色谱-离子迁移谱技术分析不同预处理技术对压榨山茶油风味的影响

旨在提升山茶油风味品质,采用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术分析微波、烘烤、蒸制3种预处理技术对压榨山茶油中挥发性成分的影响,并结合正交偏最小二乘判别分析(OPLSDA)、相对气味活度值(ROAV)和聚类分析比较不同预处理压榨山茶油挥发性成分的差异。结果表明:不同预处理压榨山茶油中共鉴定出40种挥发性成分,其中醛类18种(40.02%~51.88%)、醇类9种(10.99%~19.85%)、酮类6种(19.37%~27.35%)、酯类3种(4.21%~11.44%)、吡嗪类2种(1.25%~6.50%)、烃类1种(0.19%~0.32%)和酸类1种(0.35%~2.16%),其中微波预处理压榨山茶油的挥发性物质含量最高,其次为烘烤、蒸制的;OPLS-DA建立的模型能够有效地区分不同预处理压榨山茶油,并根据变量投影重要性(VIP)值大于1筛选出了10种特征挥发性成分,分别是2-甲基丁醛D、3-甲基丁醛D、2,3-戊二酮、乙酸甲酯、2-甲基吡嗪、丙酮、3-羟基-2-丁酮、顺-2-庚烯醛、正己醇、1-丁醇,其中前5种为关键风味成分(ROAV大于1);聚类分析表明不同预处理压榨山茶油的10种特征挥发性成分存在差异,分类结果与OPLS-DA分类基本一致。综上,不同预处理技术所得压榨山茶油的风味不同,可通过OPLS-DA和聚类分析进行区分。

气相色谱-离子迁移谱技术在茶叶领域应用的研究进展

茶叶是中国传统农业中重要的经济作物,具有悠久的历史和丰富的文化内涵,其在产地、贮藏时间、加工方式等方面的不同,决定了茶叶的品质、营养价值和市场定位。挥发性有机化合物(VOCs)是表征不同茶叶间差异性的重要指标。气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)技术作为一种新发展起来的无损检测技术,可在常压条件下实现对样品中VOCs的分析,用于表征样品间的差异。搜集了目前已有的文献资料,综述了GC-IMS技术在茶叶种类区分、等级鉴定、产地溯源、贮藏时间判定、加工过程中品质控制等方面的研究现状,分析存在的问题,并对GC-IMS技术在茶叶领域的应用前景进行了展望,以期为茶叶的风味研究、加工工艺优化、品质分析和质量监测提供参考。

电子鼻结合气相色谱-离子迁移谱联用技术分析松茸货架期间不同部位挥发性风味物质的变化

为探究松茸在货架期间不同部位(菌盖、菌柄)的气味轮廓及变化趋势,采用电子鼻与气相色谱离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术,结合主成分分析和聚类热图,对不同货架期松茸的挥发性风味物质的变化进行分析。结果表明,在松茸货架期间,菌柄和菌盖共检出48种挥发性物质,包括10种醛、6种醇、5种酮、4种含硫化合物、9种酯、2种酸、3种烯烃、其他类挥发性物质如杂环化合物等9种,以及15种未被识别,且菌柄中检出的挥发性物质种类比菌盖丰富。总体而言,松茸货架期间挥发性物质的种类和含量持续减少,菌盖中挥发性物质变化的拐点出现在货架24 h左右,而菌柄则分别在货架12 h和48 h左右出现拐点。电子鼻和GC-IMS联用可快速直观地对不同货架时间的松茸(盖、柄)挥发性物质进行差异分析,进而有助于判断松茸的新鲜度。

基于气相色谱-离子迁移谱和偏最小二乘判别分析技术分析酵母-藿香复合对罗非鱼脱腥效果的影响

为探究酵母-藿香复合液对罗非鱼脱腥效果的影响,通过单因素及响应面实验优化脱腥工艺,采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography ion mobility spectroscopy,GC-IMS)对脱腥前后罗非鱼肉挥发性成分进行鉴定,结合正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA)进行区分及差异分析。结果表明,在脱腥液质量浓度为2.1 g/100 mL,料液比为1∶3.09(g∶mL),浸泡时间为32 min条件下,腥度最低,感官评分最高。GC-IMS技术共检出22种挥发性物质,主要有醛类和醇类。经过脱腥后,醛类物质相对含量从50.64%降至40.82%,醇类物质从34.00%降至27.77%,根据气味阈值计算出相对气味活性值(relative odor activity value,ROAV)>1的物质有1-辛烯-3-醇、正己醇、庚醛、壬醛、辛醛、乙酸乙酯、乙酸己酯。通过OPLS-DA和变量投影重要性因子(variable importance in projection,VIP)筛选出5种关键腥味物质(VIP>1),分别是辛醛、壬醛、庚醛、1-辛烯-3-醇、正己醇,这些物质相互作用对罗非鱼腥味具有重要影响。

不同来源桂花挥发性成分分析:基于气相色谱-离子迁移谱技术

目的:对桂花的挥发性成分进行分析。方法:采用气相色谱-离子迁移谱技术,检测桂花中挥发性成分,并通过主成分分析与聚类分析对桂花进行分析。结果:桂花中检测到74个挥发性成分,并通过数据库比对定性鉴定出32个化合物,其中3-羟基丁酸乙酯、氧化芳樟醇、N,N-二甲基酰胺、甲基庚烯酮、2-乙基己醇、3-壬酮、2-庚酮、丁二酸二乙酯、水芹烯、乙酸乙酯、4-甲基-2-戊酮、反式-2-己烯醇、水杨酸丁酯、乙酸异戊酯为不同来源桂花中差异性较大的物质。结论:基于GC-IMS的挥发性成分分析可对不同来源的桂花进行区分,为桂花的质量监控提供参考。

气相色谱-离子迁移谱结合化学计量学分析对新会陈皮的鉴别

采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术对包括新会陈皮在内的10个产地陈皮的风味成分进行测定,运用主成分分析和偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA)方法对GC-IMS检出的75种风味成分进行分析,以建立新会陈皮的鉴别方法。结果表明,该方法可将新会陈皮与其他陈皮区分开,实现对新会陈皮的有效鉴别。同时,分析变量投影重要性可进一步筛选出20种对有效区分新会陈皮和其他产地陈皮发挥关键作用的特征标志物。本研究通过引入GC-IMS技术和PLSDA方法实现了新会陈皮与其他产地陈皮的准确鉴别,可为新会陈皮的国家地理标志产品保护和产地溯源提供新的技术参考。

基于气相色谱-离子迁移谱分析不同产地秋月梨品质差异

为探究不同产地秋月梨品质特征,对6个产地秋月梨果实品质指标进行测定,并利用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)测定其挥发性香气成分。结果显示,河南宁陵县秋月梨可滴定酸含量显著高于其他产地,部分产地秋月梨之间可溶性固形物含量、总黄酮与总酚存在显著差异(P<0.05)。6个产地秋月梨梨皮和梨肉中共鉴定出76种挥发性香气成分,其中酯类23种、醛类20种、醇类11种、酮类4种、烯烃类1种、酸类3种、其他类14种,梨皮中挥发性香气成分比梨肉中多24种。河北魏县检出特有挥发性香气成分乙酸异丁酯、丁酸甲酯和异戊醛。通过指纹图谱和相似度分析较好实现了不同产地秋月梨区分。该研究提供了不同产地秋月梨品质和挥发性香气信息,GC-IMS技术具有实现秋月梨产地区分和产地溯源的潜在应用前景。

基于顶空气相色谱-离子迁移谱的不同品种香稻米快速鉴别方法

采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术原理,分析“牡育稻78号”、“牡科稻5号”、“牡科稻7号”3种香稻米中挥发性成分的组成,结合主成分分析(principal component analysis,PCA)进行统计分析。结果发现:辛醛单体、辛醛二聚体、6-甲基-5-庚烯-2-酮在“牡科稻5号”中含量最少,在其它样品中差异不大;罗勒烯、柠檬烯单体、柠檬烯二聚体在“牡育稻78号”中含量最多;乙醇、二甲基-1-丁醇在“牡科稻7号”中含量最多。主成分分析表明,不同品种香稻米挥发性气味成分在气相色谱-离子迁移谱上呈现出一定差异,两个主成分累计贡献率达到84%,说明基于GC-IMS技术可以实现不同品种香稻米的区分。

基于固相微萃取-气相色谱-质谱联用和气相色谱-离子迁移谱分析不同等级郫县豆瓣煸炒后风味特征差异

为研究不同等级郫县豆瓣煸炒后风味差异,采用固相微萃取-气相色谱-质谱联用(solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,SPME-GC-MS)和GC-离子迁移谱(GC-ion mobility spectrometry,GCIMS)技术,使用主成分分析、正交偏最小二乘判别分析(orthogonal partial least squares discrimination analysis,OPLS-DA),结合气味活性值(odor activity value,OAV)确定关键化合物。结果表明:SPME-GC-MS鉴定出88种化合物,包含醛类15种、醇类11种、酯类17种、酮类13种、酸类5种、烯烃类5种、烷烃类6种、杂环类7种、苯酚类2种、醚类及其他化合物7种,其中34种为共有化合物;GC-IMS鉴定出57种化合物,并经OPLS-DA得到变量投影重要性值大于1的16种关键化合物;OAV结果表明,丁酸乙酯使特级豆瓣呈现苹果香,异戊醛带来麦芽香,异戊酸乙酯使一级豆瓣呈现果香,3-甲硫基丙醛带来烤土豆香和酱香,异丁酸乙酯使二级豆瓣呈现果香,异戊醛、异丁醛带来麦芽香,最终确定煸炒后豆瓣整体呈现果香、酒香、麦芽香、酸香、草香、可可香、杏仁香及酱香。研究结果可用于判定煸炒后豆瓣香气特征,并为感官定量描述法前期设计感官属性描述词汇提供参考依据。

电子鼻结合气相色谱-离子迁移谱法鉴别不同干燥方式的膳食虾肉复合果蔬棒风味变化

目的 探究真空冷冻干燥及热风干燥处理膳食虾肉复合果蔬棒的风味变化。方法 采用电子鼻定性分析两种干燥方式下的复合果蔬棒的区别,并利结合气相色谱-离子迁移谱法(gaschromatography-ionmobility spectrometry, GC-IMS)定量分析两种干燥方式样品的区别。结果 通过电子鼻数据结果分析新鲜样品与两种干燥方式获得的样品存在明显区别,GC-IMS结果检测得到62种挥发性风味物质。其中在经过热风干燥的膳食虾肉复合果蔬棒中正丁醇、苯甲醇、3-呋喃甲醇等醇类物质的含量比冷冻干燥的含量高;酯类中的戊酸丁酯、庚酸甲酯等热风干燥较冷冻干燥含量多,而部分酮类化合物在干燥过后的含量有所降低。结论 经过冷冻干燥后的样品在保持原有样品的形态颜色等优于热风干燥,从电子鼻以及GC-IMS的结果获得热风干燥的愉快型风味物质含量增加,本研究结果可作为今后膳食虾肉复合果蔬棒以及类似相关的复合产品的深加工方式选择和开发提供理论依据。

气相色谱-离子迁移谱结合多元统计学分析不同包装对香椿粉品质的影响

为延长真空冷冻干燥香椿粉的货架期,分别采用聚乙烯(polyethylene,PE)密封袋、铝箔密封袋、复合真空袋、铝箔真空袋对香椿粉进行包装,在(55±1)℃高温、(40±3)%相对湿度条件下进行加速实验,研究香椿粉贮藏期间感官、水分、色泽、风味成分及菌落总数的变化。结果表明:随着贮藏时间延长,采用PE密封包装贮藏的香椿粉吸潮、褐变严重,菌落总数显著上升;而铝箔真空包装贮藏的香椿粉中水分含量、色泽及菌落总数未发生明显变化;不同包装贮藏的香椿粉中共鉴定出56种挥发性化合物,包括醇类13种、醛类11种、酸类3种、萜烯类3种、酮类7种、酯类9种、醚类1种、含硫类2种、烷烃类3种、杂环类4种;挥发性化合物的主成分分析表明,不同包装贮藏的香椿粉样品可显著区分;通过正交偏最小二乘判别分析,结合变量投影重要性(variable importance in projection,VIP),共筛选出14种差异挥发性化合物(VIP>1),其聚类热图也可对不同包装贮藏样品进行较好分类。以铝箔真空包装形式效果最佳,铝箔密封、复合真空包装次之,PE密封包装的香椿粉水分、色泽、风味及微生物品质变化最大。

基于气相色谱-离子迁移谱不同轮次酱香型白酒挥发性风味物质分析

该研究使用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)技术,结合多元统计学方法,对酱香型白酒制作过程中8个轮次酒的挥发性化合物进行分析。结果表明,从8个轮次酒中共定性出19种酯类、8种醛类、7种醇类、6种酮类和1种呋喃类。不同轮次酒中挥发性化合物组成及含量具有明显差异,整体可分为4个聚类:一和二轮次、三和四轮次、五和六轮次、七和八轮次,导致各聚类差异的主要物质有14种。相对气味活度值(relative odor activity value,ROAV)分析发现,不同聚类中共有12种关键风味化合物,依次为己酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、戊酸乙酯、丙醛、丁酸乙酯、乙酸戊酯、异丁酸乙酯、辛酸乙酯、3-甲基丁醛、乙酸异戊酯、2-正丁基呋喃和丁酸丙酯,其中己酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯和戊酸乙酯ROAV>50,对酒体风味贡献最为突出。综合分析发现,该研究中五、六轮次基酒风味最佳,其次为三、四轮次。

气相色谱-离子迁移谱检测畜禽有机废物堆肥中的挥发性硫化合物

采用气相色谱-离子迁移谱技术,建立了检测畜禽有机废物堆肥中挥发性硫化合物-甲硫醚、乙硫醚、二甲基二硫醚和二硫化碳的方法。样品经除氨后用采气袋收集,经MXT-1气相色谱填充柱分离,采用正、负两种模式,在优化的载气流量和系统温度条件下进行检测。结果表明,4种挥发性硫化合物在各自线性范围内均表现出良好的线性关系(R^(2)>0.99);检出限为0.008~0.097 mg/m^(3),回收率为85%~116%,相对标准偏差(Relative Standard Deviation,RSD)为1.13%~8.42%。该方法无需浓缩富集等预处理,仅采用气袋就可完成堆肥恶臭气体的收集,检测灵敏、响应快速,可用于堆肥气体中挥发性硫化合物的现场监测。

基于气相色谱-离子迁移谱法分析不同种类功能性油脂中挥发性成分

采用气相色谱-离子迁移谱联用(GC-IMS)技术对菜籽油、牡丹籽油、核桃油、胡麻油、文冠果油、紫苏油、橄榄油等7种功能性油脂中挥发性成分差异进行了对比分析。结果显示,7种功能性油脂共检出46种挥发性成分(成分的单体、二聚体和三聚体仅计算1次),包括10种醛类、9种酯类、8种醇类、7种酮类、5种酸类、2种烯类、5种杂环类;构建挥发性成分指纹图谱,确定了不同功能性油脂中的特征挥发性成分,7种功能性油脂中挥发性成分种类及相对含量差异明显;根据这些挥发性成分差异,利用特征成分指纹图谱和PCA谱图,可很好地区分7种功能性油脂。

基于气相色谱-离子迁移谱技术的隔年东北酸菜风味鉴别研究

为探索一种隔年东北酸菜的快速鉴别方法,该研究采用气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectroscopy,GC-IMS)技术分析比较了隔年酸菜和当年酸菜的挥发性特异气味成分。结果表明,2组酸菜中共鉴定出22种挥发性风味化合物,包括酯类、酮类、醇类、酸类等。指纹图谱显示2组样品风味物质的种类和含量均存在明显差异,主要表现为在当年酸菜中挥发性风味物质的种类更为丰富,包括二甲基二硫化物、乙酸乙酯、丁酸乙酯、3-甲基丁酸乙酯、丁酸甲酯、2,3-丁二酮、丙酮、丁酸、乙醇等;而在隔年酸菜中上述风味物大量减少或消失,仅乙酸乙酯和乙醇的信号强度有所增加,并生成了大量的乙酸丙酯、正丙醇、丙酸乙酯、丁酮等特征风味化合物。通过风味物质的主成分分析,当年与隔年酸菜样品分别占据了2个相对独立的空间,并得到了准确区分。因此,应用GC-IMS结合主成分分析的方法可实现隔年酸菜的快速鉴别。

采用气相色谱-离子迁移谱技术检测黄酒风味物质

为实现黄酒中挥发性风味物质的快速无损检测,本研究采用气相色谱-离子迁移谱(Gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)联用技术结合化学计量学方法对不同酒龄黄酒中的挥发性风味物质进行了研究。黄酒样本的GC-IMS图片库显示,不同酒龄黄酒的挥发性风味物质浓度存在显著差异。采用差谱法从谱图中筛选出33个特征峰,利用其中13个数据库可查询到对应物质的特征峰进行黄酒的风味成分分析。以33个特征峰峰高作为变量,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)进行降维,前6个主成分累计贡献率为95%,可以有效区分各组样本。分别采用线性判别(Linear Discriminant Analysis,LDA)、K-最近邻分类算法(K-Nearest Neighbor,KNN)建立酒龄判别模型。结果显示,LDA方法得到的训练集和预测集识别率分别为95%和90%,KNN的判别效果较好,训练集和预测集的识别率均达到100%。这说明,GC-IMS可以有效应用于黄酒挥发性风味物质的检测,在食品风味物质分析等领域具有广阔的应用前景。

基于顶空-气相色谱-离子迁移谱技术判定生鲜鸡肉货架期

货架期是评估生鲜鸡肉新鲜度的关键指标,目前基于气相色谱-离子迁移质谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术评估货架期的分析方法比较缺乏。该研究将屠宰场生产线上宰杀的新鲜鸡肉置于4℃冷藏柜贮藏,分别测定贮藏0~6 d下生鲜鸡肉的pH值、质构和色差、菌落总数和挥发性盐基氮值。结果表明,生鲜鸡肉4℃贮藏货架期不超过4 d。在此基础上采用顶空-气相色谱-离子迁移谱(headspace-gas chromatography-ion mobility spectrometry,HS-GC-IMS)技术结合化学计量学进行风味成分分析,建立生鲜鸡肉货架期指纹图谱。运用HS-GC-IMS技术共鉴定出45种挥发性风味化合物,2-丁酮、2-己醇、反-2-辛烯醛、戊醛是生鲜鸡肉在0 d阶段的主要特征风味物质。在产品超过货架期(4 d)后,二甲基三硫醚、二甲基二硫醚和3-甲基丁酸等成为主要特征挥发性物质,这些化合物主要是生鲜鸡肉腐败变质产生,可以作为判定生鲜鸡肉货架期标记物。基于GC-IMS技术建立的生鲜鸡肉货架期指纹图谱可以为生产公司提供新的技术参数。