CN112213426A - 一种基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,采集银杏米酒样品置于顶空进样瓶中,获得顶空气体;将顶空气体进行气相离子迁移分析测定,得到不同样品风味化合物的响应强度数据,通过数据进行比对分析,制定挥发性物质的指纹信息图谱;采用比较法提取指纹信息图谱上的特征值区域,选择谱图特征区域;利用PCA数据处理软件对特征区域的物质峰强度数据进行正交变换和降维,分析银杏米酒样品发酵时间中挥发性香气物质。本发明方法样品无需富集浓缩,通过直接顶空进样的方式可快速检测米酒中的挥发性有机物,并可利用多变量分析工具,进行深入分析,灵敏度高,检测速度快。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于气相离子迁移谱的银杏米酒挥发性成分快速分析方法,属于化学分析技术领域。
背景技术
银杏米酒是以银杏和糯米为原料,接种酿酒酵母和非酿酒酵母进行液态发酵制得。在发酵过程中,酒醅中的微生物将原料中的糖转化为酒精及其他代谢产物,并引起酒醅环境的变化,同时使酒在发酵过程中产生风味物质。银杏米酒的品质受风味物质的影响很大,对银杏米酒发酵过程中的风味物质研究有助于揭示银杏米酒的风味特征,进而为调控发酵过程、改善银杏米酒品质提供参考。
目前,常见米酒的挥发性风味及风味成分分析方法有感官评价、GC-MS和电子鼻等。感官评价主观性强且耗费大量时间、鉴定结果易变;GC-MS方法主要用于测定米酒样品的挥发性化合物种类与含量,所得实验结果精确,但是仪器操作过程复杂,分析时间长,不利于样品的快速分析,且需要花费大量人力和物力;现有技术中也有用电子鼻进行鉴定,但是存在乙醇和水的干扰,检测的精密度和鉴别正确率较差。
当前虽有关于应用气相离子迁移谱(GC-IMS)检测酒中挥发性物质的研究,但经文献检索,未见基于气相离子迁移谱的银杏米酒挥发性成分快速分析方法的研究或报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种银杏米酒挥发性成分的快速分析方法。
为了解决上述技术问题,本发明提供了一种基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1):采集银杏米酒样品,于4℃冰箱保存,备用;
步骤2):将步骤1)得到的样品置于顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;
步骤3):将步骤2)所得的顶空气体进行气相离子迁移(GC-IMS)分析测定,得到不同样品风味化合物的响应强度数据,通过数据进行比对分析,并制定银杏米酒挥发性物质的指纹信息图谱,得到指纹信息图谱;
步骤4):采用比较法提取步骤3)获得的指纹信息图谱上的特征值区域,选择不同银杏米酒之间物质颜色变化明显或峰强度差异大的谱图特征区域;
步骤5):利用PCA数据处理软件对步骤4)所选的全部特征区域的物质峰强度数据进行正交变换和降维,分析银杏米酒样品发酵时间中挥发性香气物质。
优选地,所述步骤2)中孵育的时间为15min。
其中,VOCal:用于查看分析谱图和数据的定性定量,应用软件内置的NIST数据库和IMS数据库可对物质进行定性分析,图中每一个点代表一种挥发性有机物;
Reporter插件:直接对比样品之间的谱图差异,包括三维谱图、二维俯视图和差异谱图;
Gallery Plot插件:指纹信息图谱对比,直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异;
Dynamic PCA插件:动态主成分分析,用于将样品聚类分析,以及快速确定未知样品的种类。
优选地,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,自动顶空进样单元的分析条件是:进样体积100μL,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
优选地,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,气相-离子迁移谱单元的分析条件是:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX 30m-0.53mm-1靘、柱温80℃、载气/漂移气N2和IMS温度45℃。
优选地,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,气相色谱条件是:载气流量0-2min、2mL/min,2-10min、10mL/min,10-20min、100mL/min,20-30min、100mL/min,漂移气流量为150mL/min。即如下表所示:
优选地,所述步骤4)中的特征值区域指用不同标识标出的三种物质,分别是随发酵时间延长含量降低、随发酵时间延长含量升高、在银杏米酒发酵的指定阶段含量最高。
更优选地,所述随发酵时间延长含量降低的物质为异丁醛和辛酸乙酯;随发酵时间延长含量升高的物质为2-戊酮、丙酮、乙酸、1-丁醇、1-己醇、1-丙醇和丙醛。
更优选地,所述在银杏米酒发酵的指定阶段含量最高的物质为:银杏米酒发酵过程中己酸乙酯在发酵到24h时含量最高,4-甲基-2-戊酮和乙酸乙酯在发酵到48h时含量最高,丁酸乙酯在发酵到24h和60h时含量最高,乙酸丙酯在发酵0h和48h时含量最高,乙酸异丁酯、丙酸乙酯和乙酸异戊酯在发酵到24h和48h时含量最高。
优选地,所述步骤5)中利用PCA数据处理软件分析不同发酵时间银杏米酒的风味,发酵到60h时,其风味与未发酵样品差异最大。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明采用气相离子迁移技术(GC-IMS)是一种新型的用于分析、识别和检测关键特征挥发性成份的技术,样品无需富集浓缩,通过直接顶空进样的方式可快速检测米酒中的挥发性有机物,所得的分析结果是样品的三维谱图(样品指纹图),并可利用多变量分析工具进一步深入分析;该技术具有灵敏度高,检测速度快等特点。且具有仪器内部储存器储存数据与外部网络共享等优势,运用便利。
附图说明
图1为不同发酵时间银杏米酒中挥发性有机物的GC-IMS谱图;其中,CGW为未发酵样品,LGW为发酵24h的样品,DGW为发酵48h的样品,NGW为发酵60h的样品;
图2为不同发酵时间银杏米酒中挥发性有机物的Gallery Plot图(指纹信息图谱);其中,CGW为未发酵样品,LGW为发酵24h的样品,DGW为发酵48h的样品,NGW为发酵60h的样品;
图3为不同发酵时间米酒的PCA(主成分分析)图;其中,CGW为未发酵样品,LGW为发酵24h的样品,DGW为发酵48h的样品,NGW为发酵60h的样品。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂,兹以优选实施例,并配合附图作详细说明如下。
实施例1
取未发酵银杏米酒样品,于4℃冰箱保存,备用;将样品置于20mL的顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育15min,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;进一步地,将顶空气体进气相色谱离子迁移谱(GC-FAIMS2020),检测条件为:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX30m-0.53mm-1靘、柱温80℃,载气/漂移气N2,IMS温度45℃,载气流量0-2min,2mL/min,2-10min,10mL/min,10-20min,100mL/min,20-30min,100mL/min,漂移气流量为150mL/min,进样体积100靗,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
此方法所得测得未发酵的银杏米酒的特征指纹峰,特征化合物为丁酸乙酯、乙酸丙酯、2-戊酮和2-甲基丙醛等。
实施例2
取发酵时间24h的银杏米酒样品,于4℃冰箱保存,备用;将样品置于20mL的顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育15min,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;进一步地,将顶空气体进气相色谱离子迁移谱(GC-FAIMS2020),检测条件为:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX30m-0.53mm-1靘、柱温80℃,载气/漂移气N2,IMS温度45℃,载气流量0-2min,2mL/min,2-10min,10mL/min,10-20min,100mL/min,20-30min,100mL/min,漂移气流量为150mL/min,进样体积100靗,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
此方法所得测得发酵24h的银杏米酒的特征指纹峰,特征化合物为己酸乙酯、丁酸乙酯、丙酮、乙酸异丁酯、丙酸乙酯和乙酸异戊酯。
实施例3
取发酵时间48h的银杏米酒样品,于4℃冰箱保存,备用;将样品置于20mL的顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育15min,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;进一步地,将顶空气体进气相色谱离子迁移谱(GC-FAIMS2020),检测条件为:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX30m-0.53mm-1靘、柱温80℃,载气/漂移气N2,IMS温度45℃,载气流量0-2min,2mL/min,2-10min,10mL/min,10-20min,100mL/min,20-30min,100mL/min,漂移气流量为150mL/min,进样体积100靗,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
此方法所得测得发酵48h的银杏米酒的特征指纹峰,特征化合物为4-甲基-2-戊酮、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸异丁酯、丙酸乙酯和乙酸异戊酯。
实施例4
一种基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,具体步骤为:
取发酵时间60h的银杏米酒样品,于4℃冰箱保存,备用;将样品置于20mL的顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育15min,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;进一步地,将顶空气体进气相色谱离子迁移谱(GC-FAIMS2020),检测条件为:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX30m-0.53mm-1靘、柱温80℃,载气/漂移气N2,IMS温度45℃,载气流量0-2min,2mL/min,2-10min,10mL/min,10-20min,100mL/min,20-30min,100mL/min,漂移气流量为150mL/min,进样体积100靗,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
此方法所得测得发酵60h的银杏米酒的特征指纹峰,大约有29种左右,特征化合物为丁酸乙酯、2-戊酮、丙酮、1-丁醇、1-己醇和1-丙醇。
此外,采用Gallery Plot插件对上述实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的指纹信息进行比较分析,直观地比较不同样品之间的挥发性有机物差异,即随发酵时间延长的变化异丁醛和辛酸乙酯大幅下降,2-戊酮、丙酮、乙酸、1-丁醇、1-己醇、1-丙醇和丙醛随发酵时间延长含量升高。己酸乙酯在发酵到24h时含量最高,4-甲基-2-戊酮和乙酸乙酯在发酵到48h时含量最高,丁酸乙酯在发酵到24h和60h时含量最高,乙酸丙酯在发酵0h和48h时含量最高,乙酸异丁酯、丙酸乙酯和乙酸异戊酯在发酵到24h和48h时含量最高。
采用Dynamic PCA插件对上述实施例1、实施例2、实施例3和实施例4的指纹信息进行动态主成分分析,结果表明通过气相离子迁移谱法能快速将银杏米酒发酵过程中不同时间挥发性香气物质区分开,且不同发酵时间米酒的风味存在较大差异,发酵24-48h时酯类含量较高,发酵到60h时醇类和酮类含量较高。
Claims (10)
1.一种基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤1):采集银杏米酒样品,冷藏保存,备用;
步骤2):将步骤1)得到的样品置于顶空进样瓶中密封,并在45℃孵育,使得银杏米酒的挥发性气体扩散到进样瓶的顶部空间,从而获得顶空气体;
步骤3):将步骤2)所得的顶空气体进行气相离子迁移分析测定,得到不同样品风味化合物的响应强度数据,通过数据进行比对分析,并制定银杏米酒挥发性物质的指纹信息图谱,得到指纹信息图谱;
步骤4):采用比较法提取步骤3)获得的指纹信息图谱上的特征值区域,选择不同银杏米酒之间物质颜色变化明显或峰强度差异大的谱图特征区域;
步骤5):利用PCA数据处理软件对步骤4)所选的全部特征区域的物质峰强度数据进行正交变换和降维,分析银杏米酒样品发酵时间中挥发性香气物质。
2.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤2)中孵育的时间为15min。
3.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法采用的仪器是气相色谱离子迁移谱联用仪、G.A.S.和Flavour风味分析仪中的至少一种,配套的分析软件包括VOCal和以下三款插件中的至少一种,分别从不同角度进行样品分析:
其中,VOCal:用于查看分析谱图和数据的定性定量,应用软件内置的NIST数据库和IMS数据库可对物质进行定性分析,图中每一个点代表一种挥发性有机物;
Reporter插件:直接对比样品之间的谱图差异,包括三维谱图、二维俯视图和差异谱图;
Gallery Plot插件:指纹信息图谱对比,直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异;
Dynamic PCA插件:动态主成分分析,用于将样品聚类分析,以及快速确定未知样品的种类。
4.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,自动顶空进样单元的分析条件是:进样体积100μL,进样针温度85℃,孵化转速500rpm。
5.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,气相-离子迁移谱单元的分析条件是:分析时间30min、色谱柱类型MXT-WAX 30m-0.53mm-1靘、柱温80℃、载气/漂移气N2和IMS温度45℃。
6.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤3)中气相离子迁移的分析方法中,气相色谱条件是:载气流量0-2min、2mL/min,2-10min、10mL/min,10-20min、100mL/min,20-30min、100mL/min,漂移气流量为150mL/min。
7.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤4)中的特征值区域指用不同标识标出的三种物质,分别是随发酵时间延长含量降低、随发酵时间延长含量升高、在银杏米酒发酵的指定阶段含量最高。
8.如权利要求7所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述随发酵时间延长含量降低的物质为异丁醛和辛酸乙酯;随发酵时间延长含量升高的物质为2-戊酮、丙酮、乙酸、1-丁醇、1-己醇、1-丙醇和丙醛。
9.如权利要求7所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述在银杏米酒发酵的指定阶段含量最高的物质为:银杏米酒发酵过程中己酸乙酯在发酵到24h时含量最高,4-甲基-2-戊酮和乙酸乙酯在发酵到48h时含量最高,丁酸乙酯在发酵到24h和60h时含量最高,乙酸丙酯在发酵0h和48h时含量最高,乙酸异丁酯、丙酸乙酯和乙酸异戊酯在发酵到24h和48h时含量最高。
10.如权利要求1所述的基于气相离子迁移谱分析银杏米酒挥发性成分的方法,其特征在于,所述步骤5)中利用PCA数据处理软件分析不同发酵时间银杏米酒的风味,发酵到60h时,其风味与未发酵样品差异最大。
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