CN109709221A - 一种基于gc-ms的发酵醋液中异味物质的查找分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于GC‑MS的酿造醋液中异味物质的查找分析方法；利用GC‑MS现代分析技术与感官嗅闻法结合，利用主成分分析方法对数据谱图进行分段降维，对发酵食品中异味物质进行判别和分析，弥补了感官嗅闻的缺陷，不仅建立了一套科学、系统、快速的酿造食醋中异味物质的查找分析方法，可在众多构成酿造食醋风味物质群体中快速锁定具有异味特征的信号群，根据信号群对发酵各个工艺点进行追溯，寻找产生异味物质的来源，提高关键工艺控制点的高效性、准确性；还可辅助降低发酿造食醋在生产过程中的品质风险，有针对性的预防或降低异味类风味物质的产生。
Description
技术领域
本发明涉及异味物质的分析检测领域，尤其涉及一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法。
背景技术
发酵食品是指人们利用有益微生物加工制造的一类食品，具有独特的风味，如酸奶、干酪、酒酿、泡菜、酱油、食醋、豆豉、黄酒、啤酒、葡萄酒等。这类食品在生产制作过程中易受环境因素影响，形成风味物质机理也较为复杂，尤其是多菌种共同发酵的传统酿造食品，如镇江香醋、山西老陈醋、白酒、低盐固态酱油等等，在发酵过程中受外界环境影响较为明显，控制不当极容易产生异味，影响产品品质。
由于构成发酵醋液的风味物质种类、数量多达数百种，极其复杂，目前针对其异味类物质分析及查找还没有专门的方法体系，只是盲目的工艺控制或依靠酿造经验降低产生异味的风险。而查找异味物质可以有针对性的追溯其产生源头，从而明确生产过程中关键控制点的调整或改进，以达到提高发酵类食品品质，防范异味产生的作用。因此建立合理、科学、可行的异味物质查找方法具有十分重要的意义。
气相色谱-质谱联用法(GC-MS)集采样、萃取、浓缩、进样于一体，以其灵敏度高、分析速度快、操作简单等优点广泛应用于对乳制品、茶叶、酒类、咖啡等食品香气成分分析以及农药残留分析、有害物质检测等方面；但是目前尚无将其用来进行发酵醋液的异味物质进行检测的有效方式，原因是构成发酵醋液的风味物质种类、数量多达数百种，极其复杂，在进行后续的数据分析时，很难快速对异味物质进行明确的定位和分析。
若能利用GC-MS的分析检测技术对发酵醋液进行异味物质的检测和快速分析定位，将会从源头上对异味物质进行追溯，从而明确生产过程中关键控制点的调整和改进，对提高发酵产品风味意义非凡。
发明内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法；系统，科学，快速，对发酵产品的风味控制生产方法得到了有效的指导。
技术方案：为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，包括如下步骤：
(1)预处理：分别取待测发酵醋液样品以及同规格正常风味合格发酵醋液样品采用固相微萃取技术进行GC-MS检测的预处理；
(2)采用GC-MS检测技术对经过预处理的待测发酵醋液样品以及同规格正常风味合格发酵醋液样品分别进行检测，得到异常物质色谱图和正常风味发酵醋液的谱图，将这两部分谱图的原始数据进行主成分分析降维后对比，降维前先对原始数据进行等横坐标分成两段，分别进行降维后对应对比，如不能区分开，可将原始数据分成三段再进行降维后逐一相应对比分析，直到有明显区分为止即主成分贡献率大于90％且主成分间保留原始信息量差距大于80％，表明差别显著，区分效果理想；
(3)利用NIST.14匹配分析方法，对其进行匹配，得到相应物质后购买其标准品，进行梯度稀释5000倍、1万倍、10万倍、50万被、100万倍、150万倍、200万倍稀释，通过感官评价员嗅闻并与异味米醋进行对比，判断其中异味风味的相似性，并确定其阈值；
(4)针对相似度高的几个异味物质即挥发性成分i，以相对气味活度值为依据评价这几个异味物质对样品总体香气的贡献，相对气味活度值英文全称为relative odoractivity value，简称为ROAV，具体计算方法如下：
ROAVi＝100*(Cri/Crmax)*(Tmax/Ti)
式中：Cri为挥发性成分i的相对浓度，％；Crmax为OAV值最高的挥发性成分的相对浓度(％)，Ti为挥发性成分i的感觉阈值，mg/kg；Tmax为OAV值最高的挥发性成分的感觉阈值mg/kg；
其中OAV为气味活度值，评价各化合物对样品总体风味的贡献，其计算公式为OAV＝C/T，其中C为物质浓度；T为感觉阈值；
ROAV越大，该挥发性成分对样品总体香气的贡献也越大，ROAV≥1的物质为所分析样品的主体香气成分，而0.1≤ROAV＜1的物质对样品总体香气也具有比较重要的贡献；
(5)根据步骤(4)计算得到的各挥发性成分i的ROAV值，选取数据段中ROAV值低于1且相对较高的几种挥发性成分作为主要的异味物质，至此查找异味物质工作结束。
更为优选的，所述GC-MS检测时的预处理方法为：将5mL待测发酵液态样品放入15mL固相微萃取样品瓶中，加入1.6g固体氯化钠，盖上盖子，放入42-45℃恒温水浴中备用。
更为优选的，所述固相微萃取技术的工作参数为：萃取头与气相色谱的进样口一起250℃老化30min；将SPME萃取头通过瓶盖插入到样品中的顶空部分，推出纤维头，顶空吸附40min。
更为优选的，所述GC-MS检测分析条件为：采用HP-5MS色谱柱，19091S-413，30m×0.25mm，0.25μm；色谱条件：柱流量0.8mL/min，进样口温度250℃，分流比20:1，柱温35℃保持5min，再以3℃/min升至100℃，再以4℃/min升至230℃，保留5min；质谱条件：接口温度250℃，全扫描，扫描区域14～500u；电离方式EI，电离电压70eV，温度230℃；质量分析器：四极杆，温度150℃。
更为优选的，步骤(5)中异味物质的确定依据为0.3≤ROAVi＜1。
有益效果：本发明提供的一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法；具有以下优点：
1)建立了一套科学、系统、快速的发酵类食品中异味物质的查找分析方法，可在众多构成发酵类食品风味的物质群体中快速锁定产生异味的主要物质组成，提高关键工艺控制点的高效性、准确性。
2)本方法中采用图谱数据分段降维，缩小异味物质信号排查范围，提高找到异味物质的精度。
3)本发明的查找分析方法体系是建立在现有分析方法的基础上结合数理统计学技术，科学的对异味物质进行筛查和锁定，具有很强的可行性。
4)可辅助降低发酵醋液在生产过程中的品质风险，有针对性的预防或降低发酵醋液生产过程中异味类风味物质的产生。
附图说明
图1为本发明实施例1样品A的GC-MS检测分析得到的异常物质色谱图；
图2为本发明实施例1对照样品B的GC-MS检测分析得到的正常风味发酵醋液色谱图；
图3为本发明对比例1整体GC-MS谱图原始数据进行主成分分析图；
图4为本发明实施例1对GC-MS谱图原始数据进行分段降维处理后其中区分度较好的一段进行主成分分析图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明：
实施例1：
一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，以固态发酵粮食醋为例，分别选取具有较轻异味的食醋与正常风味的食醋进行分析，具体步骤如下：
(1)预处理：取待测有异味的固态发酵粮食醋作为样品A以及同规格合格正常风味食醋作为对照样品B，A、B的平行样分别为15个，分别进行GC-MS检测的前处理：取5mL样品放入15mL固相微萃取样品瓶中，加入1.6g固体氯化钠，盖上盖子，放入42-45℃恒温水浴中备用；其中固相微萃取技术的工作参数为：萃取头与气相色谱的进样口一起250℃老化30min；将SPME萃取头通过瓶盖插入到样品中的顶空部分，推出纤维头，顶空吸附40min；
(2)采用GC-MS检测技术对经过预处理的待测发酵醋液样品以及同规格正常风味合格发酵醋液样品分别进行检测；GC-MS检测条件为：采用HP-5MS色谱柱(19091S-413，30m×0.25mm，0.25μm)；色谱条件：柱流量0.8mL/min，进样口温度250℃，分流比20:1，柱温35℃保持5min，再以3℃/min升至100℃，再以4℃/min升至230℃，保留5min。质谱条件：接口温度250℃，全扫描，扫描区域14～500u；电离方式EI，电离电压70eV，温度230℃；质量分析器：四极杆，温度150℃；
检测结果如图1、图2所示；具体得到异常物质色谱图如图1所示，正常风味发酵醋液色谱图如图2所示，将这两部分色谱图的原始数据进行主成分分析降维后对比，降维前先对原始数据进行等横坐标分成两段，分别进行降维后对应对比，得到主成分贡献率为95％，且主成分间保留原始信息量差距大于85％，表明差别显著，区分效果理想如图4所示；
(3)利用NIST.14匹配分析方法，对其进行匹配，得到相应物质后购买其标准品，进行梯度稀释5000倍、1万倍、10万倍、50万被、100万倍、150万倍、200万倍稀释，通过感官评价员嗅闻并与异味米醋进行对比，判断其中异味风味的相似性，并确定其感觉阈值；
(4)针对相似度高的几个异味物质即挥发性成分i，以相对气味活度值为依据评价这几个异味物质对样品总体香气的贡献，相对气味活度值英文全称为relative odoractivity value，简称为ROAV，具体计算方法如下：
ROAVi＝100*(Cri/Crmax)*(Tmax/Ti)
式中：Cri为挥发性成分i的相对浓度，％；Crmax为OAV值最高的挥发性成分的相对浓度(％)，Ti为挥发性成分i的感觉阈值，mg/kg；Tmax为OAV值最高的挥发性成分的感觉阈值mg/kg；
其中OAV为气味活度值，评价各化合物对样品总体风味的贡献，其计算公式为OAV＝C/T，其中C为物质浓度；T为感觉阈值；
ROAV越大，该挥发性成分对样品总体香气的贡献也越大，ROAV≥1的物质为所分析样品的主体香气成分，而0.1≤ROAV＜1的物质对样品总体香气也具有比较重要的贡献；
(5)选取数据段中0.3≤ROAVi＜1的几种物质作为主要的异味物质，至此查找异味物质工作结束；得到主要的异味物质为：1-甲基-4-(1-甲基乙烯基)环己烯、3-甲基丁酸、(3H)-呋喃酮。
对比例1：
其余分析方法与实施例1相同，不同之处在步骤(2)将图1，图2两个色谱图的原始数据进行整体的主成分分析降维，而并未进行分段降维处理，如图3所示，其分析结果较实施例1中的分段降维分析方法来说区分度差很多，得到主成分贡献率为75％，且主成分间保留原始信息量差距小于8％；不便于进行异味物质的快速定位分析。
由此可见，本发明一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法；可在众多构成发酵类食品风味的物质群体中快速锁定产生异味的主要物质组成，提高关键工艺控制点的高效性、准确性；图谱数据分段降维分析方法的采用，可以缩小异味物质信号排查范围，提高异味物质的查找精度；采用本发明的分析方法在发酵醋液的生产过程中进行辅助，可有效降低发酵醋液在生产过程中的品质风险，有针对性的预防或降低发酵醋液生产过程中异味类风味物质的产生。
应当指出，以上具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
Claims (5)
1.一种基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)预处理：分别取待测发酵醋液样品以及同规格正常风味合格发酵醋液样品采用固相微萃取技术进行GC-MS检测的预处理；
(2)采用GC-MS检测技术对经过预处理的待测发酵醋液样品以及同规格正常风味合格发酵醋液样品分别进行检测，得到异常物质色谱图和正常风味发酵醋液的谱图，将这两部分谱图的原始数据进行主成分分析降维后对比，降维前先对原始数据进行等横坐标分成两段，分别进行降维后对应对比，如不能区分开，可将原始数据分成三段再进行降维后逐一相应对比分析，直到有明显区分为止即主成分贡献率大于90％且主成分间保留原始信息量差距大于80％，表明差别显著，区分效果理想；
(3)利用NIST.14匹配分析方法，对其进行匹配，得到相应物质后购买其标准品，进行梯度稀释5000倍、1万倍、10万倍、50万被、100万倍、150万倍、200万倍稀释，通过感官评价员嗅闻并与异味米醋进行对比，判断其中异味风味的相似性，并确定其阈值；
(4)针对相似度高的几个异味物质即挥发性成分i，以相对气味活度值为依据评价这几个异味物质对样品总体香气的贡献，相对气味活度值英文全称为relative odor activityvalue，简称为ROAV，具体计算方法如下：
ROAVi＝100*(Cri/Crmax)*(Tmax/Ti)
式中：Cri为挥发性成分i的相对浓度，％；Crmax为OAV值最高的挥发性成分的相对浓度(％)，Ti为挥发性成分i的感觉阈值，mg/kg；Tmax为OAV值最高的挥发性成分的感觉阈值mg/kg；
其中OAV为气味活度值，评价各化合物对样品总体风味的贡献，其计算公式为OAV＝C/T，其中C为物质浓度；T为感觉阈值；
ROAV越大，该挥发性成分对样品总体香气的贡献也越大，ROAV≥1的物质为所分析样品的主体香气成分，而0.1≤ROAV＜1的物质对样品总体香气也具有比较重要的贡献；
(5)根据步骤(4)计算得到的各挥发性成分i的ROAV值，选取数据段中ROAV值低于1且相对较高的几种挥发性成分作为主要的异味物质，至此查找异味物质工作结束。
2.根据权利要求1所述的基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，其特征在于：所述GC-MS检测时的预处理方法为：将5mL样品放入15mL固相微萃取样品瓶中，加入1.6g固体氯化钠，盖上盖子，放入42-45℃恒温水浴中备用。
3.根据权利要求1所述的基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，其特征在于：所述固相微萃取技术的工作参数为：萃取头与气相色谱的进样口一起250℃老化30min；将SPME萃取头通过瓶盖插入到样品中的顶空部分，推出纤维头，顶空吸附40min。
4.根据权利要求1所述的基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，其特征在于：所述GC-MS检测分析条件为：采用HP-5MS色谱柱，19091S-413，30m×0.25mm，0.25μm；色谱条件：柱流量0.8mL/min，进样口温度250℃，分流比20:1，柱温35℃保持5min，再以3℃/min升至100℃，再以4℃/min升至230℃，保留5min；质谱条件：接口温度250℃，全扫描，扫描区域14～500u；电离方式EI，电离电压70eV，温度230℃；质量分析器：四极杆，温度150℃。
5.根据权利要求1所述的基于GC-MS的发酵醋液中异味物质的查找分析方法，其特征在于：步骤(5)中异味物质的确定依据为0.3≤ROAVi＜1。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190503 |
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