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結合電子鼻,、GC-MS,、GC-IMS和化學計量學探究花椒果實生長不同階段的揮發(fā)性特征

檢測樣品:花椒果實

檢測項目:揮發(fā)性特征

方案概述:為了探究不同發(fā)育階段的花椒揮發(fā)性特征,本研究分別利用電子鼻,、氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)和氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用儀(GC-IMS)檢測了揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的動態(tài)變化。結果顯示,,萜烯,、醇類、酯類和醛類在花椒的香氣形成中發(fā)揮了重要作用,。

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更新時間2025年01月06日

上傳企業(yè)北京盈盛恒泰科技有限責任公司

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國外文獻導讀

November 2024

Volume 195

Combining with E-nose , GC-MS , GC-IMS and chemometrics to explore volatile characteristics during the different stages of Zanthoxylum bungeanum maxim fruits


西北農林科技大學林學院

結合電子鼻,、GC-MS、GC-IMS和化學計量學探究花椒果實生長不同階段的揮發(fā)性特征(IF:7.0)




為了探究不同發(fā)育階段的花椒揮發(fā)性特征,,本研究分別利用電子鼻,、氣相色譜-質譜聯(lián)用儀(GC-MS)和氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用儀(GC-IMS)檢測了揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的動態(tài)變化。結果顯示,,萜烯,、醇類、酯類和醛類在花椒的香氣形成中發(fā)揮了重要作用,。同時,,這些VOCs在花椒的五個生長階段中也表現(xiàn)出較高的豐度水平。通過分析氣味活性值(OAV)和相對氣味活性值(ROAV),,37種VOCs被確認為重要的香氣化合物,。其中,β-月桂烯和芳樟醇是最關鍵的香氣化合物,。多因素分析表明,,GC-MS和GC-IMS的結合使用是更優(yōu)的策略,能夠全面闡明揮發(fā)性特征,。利用上述結合的VOCs數(shù)據(jù)集,,通過加權相關網(wǎng)絡分析,我們在花椒的五個生長階段中最終鑒定出6個正相關模塊和32種關鍵VOCs,。


研究亮點

1,、花椒的關鍵揮發(fā)性物質包括萜烯、醇類,、酯類和醛類,。

2、GC-MS和GC-IMS技術結合使用,,有效區(qū)分了花椒的揮發(fā)性物質特征,。

3、在花椒的五個生長階段中,,共檢測到37種具有顯著OAV或ROAV的揮發(fā)性物質,。

4,、確定了6個與花椒生長階段正相關的模塊。

5,、鑒定出32種關鍵揮發(fā)性物質作為花椒生長階段的生物標志物,。

實驗設計

檢測設備


德國AIRSENSE電子鼻(型號:PEN 3)采用MOS傳感器陣列技術,結合數(shù)學分析方法,,通過監(jiān)測樣品揮發(fā)的氣體可快速對樣品進行定性判斷和定量預測,,在食品、藥品的質量檢驗,、新品研發(fā),、競品分析、科學研究等領域被廣泛應用,。


實驗結果


為了探究花椒在不同發(fā)育階段的整體香氣特性,,首先采用德國AIRSENSE電子鼻分析比較了花椒五個不同發(fā)育階段(綠色(G,2020年5月11日),、微紅(SR,,2020年5月30日)、淺紅(LR,,2020年6月19日),、紅色(R,2020年7月9日)到深紅色(DR,,2020年7月29日))的香氣差異,。如圖1A所示,對硫化物和萜烯敏感的W1W傳感器,、對有機硫化物和芳香組分敏感的W2W傳感器、對氮氧化物敏感的W5S傳感器,、對醇類,、醛類和酮類敏感的W2S傳感器以及對短鏈烷烴敏感的W1S傳感器在所有檢測樣本中均顯示出相對較高的響應。這表明硫化物,、萜烯,、氮氧化物、有機硫化物和芳香化合物的高豐度水平可能存在于花椒的所有發(fā)育階段,。類似的結果也在不同品種的花椒以及干燥的花椒產品中被報道,。此外,W1S和W2S傳感器響應值的變化表明,,短鏈烷烴,、醇類、醛類和酮類的含量從生長初期(SR)到生長中期(LR)增加,,然后在最后三個階段(LR,、R和DR)保持穩(wěn)定,。根據(jù)W5S的響應值,氮氧化物的含量在前四個階段(G,、SR,、LR和R)保持穩(wěn)定,并在最后一個階段(DR)達到峰值,。與W5S不同,,硫化物、萜烯,、有機硫化物和芳香組分(W1W和W2W)的含量在生長中期(LR)最低,,但在其余四個階段(G、DR,、R和DR)保持相對較高水平(見圖1B),。

圖1 展示了電子鼻響應數(shù)據(jù)的雷達圖、主成分分析(PCA)

和柱狀圖(A,,雷達圖,;B,PCA,;C,,敏感傳感器的響應值)

不同的字母表示在0.05水平上的差異顯著性。

根據(jù)先前的研究報告,,特別是,,萜烯通常被認為是花椒(Z. bungeanum)中主要的香氣化合物,這與所有檢測樣本中較高的W1W值相一致,。正如圖1C所示,,基于電子鼻數(shù)據(jù)集的主成分分析(PCA)模型能夠有效地區(qū)分不同階段的樣本。然而,,在5個測試樣本中有4個樣本的W1W值未被觀察到顯著差異,。可以推測,,除了萜烯之外,,其他化合物也可能在花椒成熟期間的香氣形成中發(fā)揮重要作用。例如,,許多醇類(如芳樟醇,、香葉醇)和醛類(如癸醛、香茅醛)也被認定為花椒中的關鍵揮發(fā)性有機化合物(VOCs),。因此,,我們進一步進行了固相微萃取-氣相色譜/質譜聯(lián)用(HS-SPME-GC/MS)和氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用(GC-IMS)分析,以探究花椒在五個生長階段的VOCs特征。


實驗結論


通過電子鼻,、氣相色譜-質譜聯(lián)用(GC-MS)和氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用(GC-IMS)技術,,我們分別探究了不同生長階段的花椒揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的特性。電子鼻分析結果顯示,,除了萜烯類化合物外,,其他類型的VOCs也對花椒的香氣有顯著貢獻。在經過多次多變量統(tǒng)計分析后,,我們在GC-MS和GC-IMS數(shù)據(jù)集中觀察到了不同的揮發(fā)性特征,。其中,萜烯類化合物是GC-MS檢測中的主要VOCs,。相反,,在GC-IMS分析中,醇類,、酯類和醛類是重要的組成部分,,這些VOCs含量的差異是不同生長階段花椒揮發(fā)性特征不同的主要原因。根據(jù)氣味活性值(OAV)和相對氣味活性值(ROAV)的分析,,共鑒定出37種重要的香氣物質,。主成分分析(MFA)表明,GC-MS和GC-IMS的結合使用能夠更全面地探索花椒的揮發(fā)性特征,。利用GC-MS和GC-IMS的聯(lián)合數(shù)據(jù)集,,我們構建了加權共表達網(wǎng)絡分析(WCNA)模型。在五個不同生長階段的花椒中,,我們成功鑒定出6個顯著正相關的模塊和32種關鍵關鍵VOCs,。這些鑒定出的VOCs可以被認為是區(qū)分不同花椒樣本的潛在生物標志物。




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