气相色谱-离子迁移谱技术在动植物源食品产地溯源中的应用

食品产地溯源技术对于有效开展食品原产地追溯、保护地方品牌和特色产品具有重要的意义。我国已建立了包括“中国农产品地理标志”在内的多个食品安全标准体系。随着时间的推移,国内外对食品产地判别的需求日益增加,挥发性有机化合物(volatile organic compounds,VOCs)特征与食品产地密切相关,可用于表征不同产品同种食品间的差异。气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术是近年来发展起来的用于VOCs测定的新技术,具有分离效果好、检测速度快、灵敏度高优点,有潜力成为有效的产地溯源技术手段。本文介绍了GC-IMS技术的工作原理和特点,总结了近年来GC-IMS技术在动植物源食品产地溯源中的应用进展,探讨了GC-IMS技术未来的发展方向,以期为GC-IMS技术在食品产地溯源中应用的持续拓展提供技术参考。

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。

高场不对称波形离子迁移谱技术实验研究

介绍了一种新型的环境检测技术—基于高场非对称波形离子迁移谱技术(FAIMS,High-field Asymmetric Waveform Ion Mobility Spectrometry)。采用微加工工艺自制的FAIMS器件,以乙醇和丙酮混合物样品为实验对象,搭建实验平台并通过实验方法研究了FAIMS技术原理。实验研究结果表明,在保持载气流量和高场非对称波形电源参数不变的情况下,选择合适的直流扫描电压的值,可以从样品离子中成功地分离出乙醇离子。实验结果很好地验证了FAIMS技术的正确性。

离子迁移质谱技术及其在脂质分析中的应用

脂质在细胞和生物组织中发挥着重要作用,传统的脂质组学分析方法虽可以实现脂质鉴定,但脂质结构的多样性和相似性仍为脂质组学研究中全脂质分析提出了巨大的挑战。离子迁移谱是根据离子在缓冲气体或电力场中的迁移特性对其进行分离的技术,将离子迁移谱与传统脂质分析方法联用不仅有助于复杂脂质的分离,同时还可对脂质异构体进行分析鉴定,提高脂质分析的分辨率和选择性。该文主要对不同离子迁移质谱技术及其在脂质分析中的应用进行综述,并对其未来发展方向进行了展望。

基于气相离子迁移谱技术的不同产地乌龙茶挥发性物质分析

为实现不同产地乌龙茶中挥发性风味物质的快速检测,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我国4个不同产地的29个乌龙茶样品的挥发性物质进行了研究。不同产地乌龙茶样本的IMS图谱显示,挥发性物质含量存在显著差异。呈柑橘香的柠檬烯在广东乌龙茶中含量较高;闽南地区乌龙茶中具有青草香特征成分的庚醛、己醛、3-辛酮含量明显高于其他产地的乌龙茶;台湾地区乌龙茶中具有果香气特征成分的2-己酮、丙酸、γ-丁内酯、正己醛等含量较高;闽北地区乌龙茶中具有烘烤香呈香特性的反-2,4-庚二烯醛、对乙基苯酚、5-甲基糠醛含量较高。采用差谱法从谱图中筛选出43种挥发性化合物,以峰值强度作为变量,通过主成分分析(principal component analysis,PCA)进行降维,能对不同产地乌龙茶进行区分,其中PC1的贡献率为54.2%,PC2的贡献率为19.4%,累计贡献率为73.6%;使用偏最小二乘判别分析(partial least squares discriminant analysis,PLS-DA),其中PC1的贡献率为54.2%,PC2的贡献率为19.3%,累计贡献率为73.5%,各产地乌龙茶区分效果较好;使用线性判别分析(linear discriminant analysis,LDA),LDA判别率为100%,可以有效判别不同产地乌龙茶。表明GC-IMS技术可以有效应用于乌龙茶挥发性物质的检测及产地的快速区分。

顶空气相离子迁移谱技术对不同产地水蜜桃的气味指纹分析

基于顶空气相离子迁移谱技术(headspace-gas chromatography-ion mobility spectroscopy,HS-GC-IMS)分析北京平谷、山西运城、江苏阳山、浙江杭州、四川都江堰5个产地水蜜桃气味指纹图谱,采用主成分分析法(principal component analysis,PCA)和匹配矩阵,分析其挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)气味指纹图谱差异。结果表明,5个不同产地水蜜桃中都含有乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸戊酯和乙酸异戊酯等大量酯类物质,多数挥发性有机物种类相同,但含量存在较大差异。运城水蜜桃比其他4种水蜜桃的特异性挥发有机物多,己醛、1-己醇和1-丙醇等含量明显高于其他4种。乙酸丙酯、乙酸异戊酯、3-甲基-1-丁醇乙酸酯等为阳山水蜜桃特异性挥发性有机物;乙酸戊酯在杭州水蜜桃中含量高于其他4种。阳山与都江堰水蜜桃虽都为白凤,但两者风味差异明显。通过PCA和匹配矩阵图分析,可很好地区分5个不同产地水蜜桃气味差异。顶空气相离子迁移谱技术可快速区分不同产地水蜜桃挥发性有机物差异,为水蜜桃挥发性气味评价、产地鉴别提供一定参考数据。

基于顶空气相色谱-离子迁移谱与电子鼻技术快速检测宁夏滩羊肉中掺假鸭肉

为实现掺假宁夏滩羊肉的准确快速检测,按照不同比例将鸭肉混入滩羊肉中制备掺假肉。基于顶空气相色谱-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)及电子鼻结合统计学方法对掺假肉样进行快速检测。通过GC-IMS采集掺假肉气味图谱,利用主成分分析和相似度差异分析对掺假肉进行分析;采用线性判别法分析电子鼻传感器响应值,后采用多元线性回归建立电子鼻响应值与鸭肉掺假比例的定量模型。结果表明:通过GC-IMS气味图谱可直观看出掺假不同比例鸭肉的滩羊肉中挥发性有机物差异,但对于掺假比例相近的样品区分度不明显;采用线性判别分析可很好区分掺假不同比例鸭肉的滩羊肉;采用多元线性回归分析,以鸭肉掺假比例及电子鼻传感器响应值进行拟合,得到回归方程决定系数为R2=0.9671,拟合度高,实际测定值与预测值具有较好的相关性。GC-IMS技术、电子鼻结合统计学方法可以对掺入不同比例鸭肉的滩羊肉进行鉴别。

离子迁移谱技术快速识别地沟油

离子迁移谱技术是一项比较成熟的检测技术，已成功地应用于可挥发性有机物（VOC）和化学战剂（CWA）测量。但将离子迁移谱技术应用到”地沟油“的检测鉴别领域尚未见报道。

离子迁移谱及其联用技术在食品检测中的应用

离子迁移谱(Ion Mobility Spectrometry,IMS)技术是一种利用不同离子漂移时间的差别来进行物质分析的技术,它具有体积小、结构简单、检测速度快、灵敏度高等特点。近年来,IMS在毒品、爆炸物、化学战剂检测,食品检测,环境检测,化工分析,临床诊断等领域应用广泛。本文对IMS技术的原理及其联用技术进行了阐述,并对IMS及其联用技术在食品非法添加、风味分析、储藏保鲜方面的最新研究成果进行了归纳总结,对IMS及其联用技术在食品现场检测的应用方面作出了展望。

离子迁移谱技术及其在食品检测中的应用

离子迁移谱技术是一种灵敏度较高、检测快速的微量化学物质分析技术，近些年来该技术在生物医药分析、环境监测以及食品检测等领域中得到了广泛地应用。食品安全对于食品企业以及社会公众生命健康都有着巨大的影响，提高食品检测的准确性可以有效避免问题食品流入市场。目前离子迁移谱技术在食品的加工控制、贮藏检测、风味物质成分分析以及有害物质检测等方面发挥着重要的作用。

GA/T 841-2021《基于离子迁移谱技术的痕量毒品/炸药探测仪通用技术要求》标准解读

解读了在防爆安检及缉毒领域广泛使用的基于离子迁移谱技术的痕量探测仪技术标准GA/T 841-2021《基于离子迁移谱技术的痕量毒品/炸药探测仪通用技术要求》,通过标准修订前后的对比分析,为读者更快、更全面理解和掌握标准提供参考。

气相-离子迁移谱结合化学计量学方法快速区分不同年份酿造白酒

目的:建立了气相色谱-离子迁移谱(Gas chromatography-ion mobility spectroscopy, GC-IMS)技术结合化学计量学分析快速区分不同年份酱香型白酒的方法。方法:采用GC-IMS技术对多批次不同年份的酱香型酿造白酒样本中挥发性有机物进行分析,通过对比挥发性有机物含量差异快速生成指纹图谱,并通过PCA-CA分析实现样本的快速区分。结果:将白酒中检测到的化合物峰利用NIST 2014气相保留指数数据库与IMS迁移时间数据库进行准确的二维定性后共鉴别出包含单体和二聚体在内的共53个挥发性有机物。挥发性有机物指纹图谱对比结果显示不同年份样本中所含化合物的种类和含量差异较大,采用PCA分析可以实现不同年份原酒和老熟酒的正确区分,采用主成分分析-聚类分析(Principal component analysis-cluster analysis, PCA-CA)处理结果进一步明确了区分结果的准确性。结论:该方法直观、快速、准确,为酿造白酒的年份区分提供了方法和技术支持。

气相色谱-离子迁移谱仪在香水领域的应用

本文主要介绍气相色谱-离子迁移谱技术在香水配方分析等方面的应用。经过香水中挥发性组分分析实验和香精油样品项空组分比较分析实验对苹果一肉桂香油、丁香花香油、椰子油、橘油、百里香、香草油等样品进行探究，发现气相色谱-离子迁移谱技术无需任何样品前处理就可以进行香油样品分析，信号图像显示，香味组分检测表现出高重复性。该技术无需任何系统学习和监控，自动相似度分析软件可以对香油样品进行明确的鉴定和分类，可以满足香油混合调配、商品控制和品质监控等方面分析任务的需求。

基于气相色谱-离子迁移谱联用技术对不同发酵黏豆包面坯气味特征的判别分析

为探明不同发酵方式对黏豆包面坯挥发性风味的差异性影响,筛选并区分不同样品的关键特征性香气成分。采用气相色谱-离子迁移谱联用技术(Gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)检测自然发酵和纯种发酵黏豆包面坯中的挥发性风味化合物,利用正交偏最小二乘法判别分析(Orthogonal projections to latent structures discriminant analysis,OPLS-DA)筛选出能够区分自然发酵和纯种发酵黏豆包生熟面坯样品中的关键挥发物。利用GC-IMS技术,从各样品中共检测出79种挥发性化合物,筛选出31种关键特征性挥发物(VIP>1),经聚类分析,探明了不同发酵方式黏豆包面坯的香气特征。基于OPLS-DA和聚类分析的结果,可对不同发酵方式的黏豆包进行有效区分。

基于IMS技术的多功能爆炸物/毒品探测仪的研制

介绍了多功能爆炸物/毒品探测仪的设计与实现。该仪器采用IMS(Ion Mobility Spectrometry)技术,实现阴、阳离子双模式的定性分析,用于安检场合的对常见毒品和爆炸物的探测。

基于UPLC-MS/MS和GC-IMS技术分析采前套袋与未套袋油㮈果实品质差异

采用超高效液相色谱-串联质谱(ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry,UPLC-MS/MS)和气相-离子迁移谱(gas chromatography-ion mobility spectrometry,GC-IMS)技术结合多元统计分析方法,分析采前套袋对油㮈果实代谢产物、代谢途径以及挥发性成分的影响。结果表明,采前套袋后油㮈果皮和果肉着黄色。基于UPLC-MS/MS技术鉴定到604个油㮈果实代谢物,采前套袋改变果实代谢特征和代谢途径,筛选出显著差异代谢物58个,上调物质22个,下调物质36个;其中,与滋味相关的糖类和有机酸等物质含量差异不显著,而与滋味相关的氨基酸部分差异显著。基于GC-IMS技术鉴定到油㮈果实含有醛类14种、酯类5种、醇类4种、酮类3种和其他1种共27个挥发性物质,多数酯类物质在未套袋果实中含量较高,多数醇类物质在套袋果实中含量较高。采前套袋与未套袋油㮈果实挥发性成分具有不同的指纹图谱。基于中药数据库和已鉴定代谢物查询到199个活性成分,根据筛选标准得到37个关键活性成分,其中,采前套袋果实的槲皮素含量下调。由此说明,采前套袋可提高油㮈果实外观品质,对果实滋味、香气和功效成分等部分有影响。

IMS迁移管内电场分布的均匀性对仪器分辨率的影响

分辨率是判断离子迁移谱检测仪(IMS)性能优劣的重要指标.其中,离子门初始电压脉冲宽度和离子的扩散效应是影响IMS分辨率的主要因素.通过分析离子门开门时间和迁移管温度的变化与分辨率之间的关系,研究了迁移管内电场分布的均匀性对分辨率的重要影响,对于所使用的仪器,拟合所得的电场不均匀性参数ε大致等于0.1.根据讨论结果可以认为,在IMS仪器中电场分布的不均匀所造成的仪器分辨率降低不能忽略.

基于GC-IMS技术分析留兰香薄荷及其饲喂草鱼的挥发性组分

为了区分留兰香薄荷茎叶饲喂草鱼与对照草鱼肌肉挥发性组分的不同,作者以鱼-花(薄荷)共生闭环系统中的新鲜留兰香薄荷(Mentha spicata L.)茎叶按鱼体质量的10%配合常规饲料饲喂草鱼,利用气相色谱-离子迁移谱技术测定留兰香薄荷及薄荷饲喂草鱼、对照草鱼的挥发性有机物(Volatile organic compounds,VOCs)指纹图谱,并进行定性分析。研究发现,在留兰香薄荷茎叶中可检测到VOCs 129种,可定性的以醇、酮和醛类为主的VOCs有30种,其中叶片中含量相对较多;在薄荷饲喂草鱼和对照草鱼中检测到VOCs 83种,能定性出45种;由指纹图谱结合定性分析发现,薄荷饲喂草鱼中双戊烯、苯乙醇、芳樟醇等含量比对照草鱼的高,而具有臭味的邻甲酚以及海水味、腥臭味的反式-2-戊烯醛含量大幅降低,且检测到留兰香薄荷VOCs中有6种芳樟醇、异戊醛向其饲喂草鱼中转移明显,使原有的2-甲基丁酸乙酯、2-乙基呋喃的含量大幅降低;进一步通过主成分分析证实,薄荷饲喂草鱼与对照草鱼之间VOCs差异显著,可以各自聚为一类。结果表明,留兰香薄荷叶片中VOCs的含量远高于茎;薄荷饲喂草鱼VOCs的含量远高于对照草鱼,且留兰香薄荷中的具有木香、花香特征的芳樟醇及苹果香、桃子香特点的异戊醛向其饲喂的草鱼中发生转移,含量提升;而使原有影响草鱼风味的一些腥臭味物质如邻甲酚、反式-2-戊烯醛等降低,这为科学定向利用药食兼用薄荷属植物,改善水产品挥发性风味物质提供理论依据。

食品挥发性化合物的提取与分析技术

香气、滋味和外观是食品感官的三个重要指标。食品中的香气即挥发性风味物质的分析可分为感官评价和仪器分析。主观感官评价和客观仪器分析相结合可以更好地解释食品风味化学成分与感官体验之间的关系,从而了解某种香气的呈香机理。本文主要介绍了目前使用较为广泛和新兴的食品风味物质分离提取技术及分析鉴定方法,概述了每种方法的原理、优缺点及应用领域,并对现代高新技术应用于食品风味物质分析的未来前景进行了展望,旨在为食品加工过程中分析鉴定挥发性风味化合物的变化及其机理提供参考,为开发新型食品、研究香精香料及控制食品中挥发性有害成分提供科学依据。

基于GC-IMS联用技术分析不同干燥方式对香椿挥发性成分的影响

为研究不同干燥方式对香椿外观、挥发性成分的种类和含量的影响,以新鲜香椿为研究对象,利用气相色谱-离子迁移谱(GC-IMS)联用技术结合主成分分析对新鲜香椿、不同方式(真空微波干燥、热泵干燥、真空冷冻干燥)干燥香椿样品及其复水后样品的挥发性成分变化进行比较分析。结果表明:经真空冷冻干燥的香椿样品色泽诱人,收缩率较低,复水性最低;不同干燥香椿样品中共鉴定出40种挥发性成分,不同干燥香椿复水样品中共鉴定出44种挥发性成分;以新鲜香椿为对照,真空冷冻干燥香椿复水样品保留成分较多,且新产生的化合物最多,而真空微波干燥香椿复水样品保留成分最少;主成分分析很好地实现了不同干燥香椿及其复水样品的区分,其中真空微波干燥样品与热泵干燥样品风味较为接近。综合分析可知,真空冷冻干燥方式比较有利于香椿风味的保存及恢复,是香椿加工产品适宜的干燥方式。