CN114689782A - 一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法 - Google Patents

一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于虾酱种类鉴别技术领域，具体涉及一种基于挥发物对虾酱进行分类的方法。本发明通过优化检测参数，采用HS‑GC‑IMS对不同种类虾酱进行检测，得到各样本的GC‑IMS数据，采用LAV处理软件、Reporter、Gallery plot、PCA插件和GC‑IMS Library Search分析数据；通过并对虾酱中特征风味成分进行提取分析，筛选更全面的特征区域，建立不同种类虾酱的指纹图谱信息库，对不同种类虾酱产品进行快速分类。相比于传统感官评定方法，本发明无需样品前处理，操作简便快捷、灵敏度高、准确性好；同时能够克服感官评定过程中主观性强的缺点，实现不同种类虾酱产品的快速、准确、客观区分。

Description

一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法
技术领域
本发明属于虾酱种类鉴别技术领域，具体涉及一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法。
背景技术
虾酱是中国沿海地区及东南亚地区常用的调味酱料，是由虾与盐混合磨成粘稠状后，经长时间的自发发酵而制成的一种传统发酵食品，因其具有独特的风味和营养特性，深受人们的喜爱。虾酱味较咸，一般制成罐装调味品后出售，但也有将虾酱干燥成块状制成味道更为浓郁的虾膏后进行出售。品质上乘的虾酱颜色紫红、呈黏稠状、气味鲜香、腥味较低、酱质感较为细腻、咸度适中、没有杂质。但传统虾酱由于制作原料种类不同，其风味也存在着一定差异。
一般来说，由大虾制作而成的虾酱由于其具有成本较高、腥味较低、风味鲜美等特点受到大多数消费者的喜爱，因而其价值较高。但为了降低成本，也存在添加毛虾或者采用大虾头发酵来冒充大虾酱的现象，且无法有效鉴别分类，造成大虾酱产品质量良莠不齐，严重扰乱虾酱市场。
目前传统的虾酱种类鉴别方法主要依靠感官分析，主观性较强，且没有建立特定的标准，缺乏量化依据；另外，专业感官评定人员培训周期长、成本高，且无法快速大批量鉴别。因此，找到一种快速鉴别虾酱种类的方法具有重要意义。
发明内容
本发明为了克服现有技术在虾酱种类鉴别上的缺陷，提供一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法。本发明利用GC-IMS技术对不同种类虾酱进行检测分析，为不同种类的虾酱区分建立比较全面的风味指纹信息，实现虾酱种类的快速准确鉴别。该方法无需样品前处理，具有操作简便快捷，灵敏度高，准确性好以及客观性高的优点，能够为虾酱种类鉴别和市场规范提供坚实的理论依据。
本发明的技术方案是：一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其包含如下步骤：
步骤1：采用顶空气相色谱-离子迁移谱联用仪(HS-GC-IMS)对不同种类虾酱进行检测，得到各样本的GC-IMS数据，采用Laboratory Analytical Viewer(LAV)处理软件、Reporter、 Gallery plot、动态主成分分析(PCA)插件和GC-IMS Library Search分析来自GC-IMS的数据，对所有信号峰进行筛选得到特征区域，基于此特征区域信息绘制不同种类虾酱样品的指纹图谱，建立不同种类虾酱的挥发性有机物的指纹图谱数据库；
进一步地，步骤1中所述HS-GC-IMS的测定条件为：
使用配备了自动采样器单元(PAL,Analytics AG,Zwingen,Switzerland)的GC-IMS设备对不同种类虾酱样品进行检测，GC采用FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱以分离挥发性成分并耦合到离子迁移谱。
优选的，所述FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱由94％甲基-5％苯基-1％乙烯基有机硅组成，长15m，内径0.32mm，膜厚0.25μm。
优选的，所述GC-IMS设备为
Figure BDA0003611891530000021
1H1-00128。
进一步地，优化HS-GC-IMS检测参数，优化后的检测参数如下：
准确称取不同种类虾酱样品1.0～2.0g至20mL顶空瓶中，并在45℃下孵育30min；随后，注射器80℃下以不分流进样模式将100μL顶空样品自动注入进样器。
将氮气用作载气，载气流程为：开始为2mL·min-1，持续2min，然后在8min内增加到15mL·min-1，10min内增加到100mL·min-1，最后10min内增加到150mL·min-1，总检测时间为30min；
分析物在40℃下洗脱分离，在含有6.5KeV氚电离源的IMS电离室中以正离子模式电离；将氮气用作IMS的漂移气体，流速为150mL·min-1，漂移管温度设置为45℃，IMS在环境压力下进行；所述氮气的纯度≥99.999％。
进一步地，步骤1中所述虾酱样品包括大虾酱、大虾虾头酱和毛虾酱；所述特征区域有 42个，鉴定出的挥发性有机物种类有23种。步骤2：采用GC-IMS检测待测虾酱得到挥发性有机物的指纹信息，并与步骤1建立的数据库进行比对，确定待测虾酱的种类。
优选的，步骤2中所述比对是GC-IMS谱图比对，具体是将待测虾酱样品和数据库中不同种各类虾酱样品的GC-IMS谱图比对分析后，确认待测虾酱种类。
优选的，步骤2中所述比对是指纹图谱比对，具体是在LAV软件中导入特征区域位置信息，将待测虾酱样品和数据库中不同种类虾酱的GC-IMS指纹信息共同绘制GalleryPlot图(指纹图谱)后进行比对分析，确认待测虾酱种类。
优选的，步骤2中所述比对是对待测虾酱样品和数据库中不同种类虾酱中挥发性有机物的相对含量进行主成分分析，绘制主成分得分图后进行比对分析，确认虾酱种类。
本发明的有益效果为：
本发明采用GC-IMS对不同种类虾酱产品进行鉴别区分，为不同种类的虾酱区分建立比较全面的风味指纹信息，实现了虾酱种类的快速准确鉴别，能够为虾酱种类鉴别和市场规范提供坚实的理论依据。
本发明无需样品前处理，操作简便快捷，灵敏度高，准确性好，同时能够克服感官评定过程中主观性强的缺点，实现了不同种类虾酱产品的快速、准确、客观区分，为虾酱产品的标准化提供数据支撑和理论依据。
附图说明
图1虾酱的挥发性风味成分特征区域位置信息图(样品来源CD)。
图2不同种类虾酱中挥发性风味成分的GC-IMS谱图(直接对比)。
图3不同种类虾酱中挥发性风味成分的GC-IMS谱图(差异对比)。
图4不同种类虾酱中挥发性风味成分的Gallery Plot图(指纹图谱)。
图5不同种类虾酱中挥发性风味成分的主成分分析图。
具体实施方式
为了更加全面地理解本发明，下面将结合实施例更加详细地对本发明进行描述，但是本发明不局限于以下实施例，因此实施例不对本发明作任何限定。
材料：三种虾酱分别为大虾酱(简记CD)、虾头酱(简记PTC)以及毛虾酱(简记MX)。
设备：使用Gesellschaft für Analytische Sensorysteme(GAS,Dortmund,Germany)的 GC-IMS设备(
Figure BDA0003611891530000031
1H1-00128)进行分析，该设备配备了自动采样器单元(PAL, Analytics AG,Zwingen,Switzerland)可以直接从顶空采样。
实施例1：
步骤1、采用GC-IMS检测三种虾酱样品的挥发性风味成分，为了分离检测到更多的挥发性物质，丰富指纹信息，得到尽可能多的信号峰的同时避免虾酱样品受热变性，需要优化 HS-GC-IMS检测参数，否则无法实现良好的检测。
优化后的检测参数如下：
GC采用FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱(由94％甲基-5％苯基-1％乙烯基有机硅组成，长 15m，内径0.32mm，膜厚0.25μm)以分离挥发性成分并耦合到离子迁移谱(IMS)。准确称取不同种类虾酱样品1.0g至20mL顶空瓶中，并在45℃下孵育30min。随后，注射器在 80℃下以不分流进样模式将100μL顶空样品自动注入进样器。
将氮气(纯度99.999％)用作载气，载气流程为：开始为2mL·min-1，持续2min，然后在8min内增加到15mL·min-1，10min内增加到100mL·min-1，最后10min内增加到150 mL·min-1，总检测时间为30min。
分析物在40℃下洗脱分离，在含有6.5KeV氚电离源的IMS电离室中以正离子模式电离。将氮气(纯度99.999％)用作IMS的漂移气体，流速为150mL·min-1，漂移管温度设置为45℃，IMS在环境压力下进行。
步骤2、数据处理方法如下：
Laboratory Analytical Viewer(LAV)处理软件、Reporter、Gallery plot、动态主成分分析(PCA) 插件和GC-IMS Library Search用于分析GC-IMS的数据。通过比对RI和GC-IMS库中的标准液的漂移时间，结合NIST数据库和IMS数据库定性挥发性化合物成分。采用LAV 2.2.1 软件选取特征区域并绘制指纹图谱。采用GC-IMS Libarary Search 1.0.3定性挥发性化合物。
步骤3、结果与分析
3.1不同种类虾酱中挥发性风味成分的GC-IMS谱图分析
不同种类虾酱中挥发性风味成分的GC-IMS谱图位置信息如图1所示，谱图中的点代表不同种类虾酱中的挥发性风味成分，颜色越深代表该种物质含量越高。检测出的主要风味成分如表1所示，共检测并定性出23种挥发物(包含单体与二聚体)，主要包括醛类、酮类、醇类、酮类、烃类和吡嗪类等。
由图2可知，不同种类虾酱样品中的挥发物种类及含量差异明显。采用差异对比模式可以更加明显地比对不同样品间的挥发物差异，选取其中一个样品的谱图(m0)作为参比，其他样品的谱图扣减参比。若二者挥发性有机物一致，则扣减后的背景为白色，而红色代表该物质的浓度高于参比，蓝色代表该物质的浓度低于参比。图3表明，不同种类虾酱样品挥发物产生了明显变化。
表1三种虾酱中主要风味成分
Figure BDA0003611891530000041
Figure BDA0003611891530000051
3.2不同种类虾酱中挥发性风味成分的Gallery Plot图(指纹图谱)分析
为了更清楚地展示风味成分的差异性，选取特征区域的所有峰进行了指纹图谱对比；不同种类虾酱中挥发性风味成分的Gallery Plot图(指纹图谱)如图4所示，图中横坐标为42 个特征区域信号峰，纵坐标为不同种类虾酱样品,CD1-3为大虾酱，PTC1-3为虾头酱，MX1-3 为毛虾酱。结果表明，不同种类虾酱产品种挥发物成分差异较大，如图4框中物质在大虾酱中含量较高，而在另外两种虾酱样品中含量低甚至不含有，因此，这几种物质是大虾酱中的特征挥发性风味成分。不同样品中特征挥发性风味成分的相对含量可作为区分不同种类虾酱样品的依据。
3.3不同种类虾酱中挥发性风味成分的主成分分析
PCA(Principal Component Analysis)用于降维并在较小的子特征空间中使用分类程序来说明不同种类虾酱样品之间的相关性，如图5可以直观显示出不同样品间的差异。PC1和PC2 方差贡献率分别为57％和37％，两个主成分总贡献率达94％，能较好反映原始数据中绝大部分信息，样本内部间重复性较好。PCA结果显示三种不同种类虾酱中的挥发性风味成分大致分为三个相对独立的区域，能够对虾酱种类进行良好的区分。
实施例2：
采用实施例1所述方法检测待测虾酱样品XJ-1，并用相同数据处理方法处理来自GC-IMS 的数据，将待测虾酱样品XJ-1和数据库中不同种各类虾酱样品的GC-IMS谱图比对分析后，结果表明待测样品XJ-1谱图信息与毛虾酱谱图信息接近，初步确认待测虾酱XJ-1为毛虾酱；在LAV软件中导入特征区域位置信息，将待测虾酱样品和数据库中不同种类虾酱的GC-IMS 指纹信息共同绘制Gallery Plot图(指纹图谱)后进行比对分析，结果表明，待测样品XJ-1 所检测到的挥发物中并未检测出图4框中物质，表明该虾酱样品不是大虾酱；待测样品XJ-1 所检测到的挥发物种类及含量的指纹信息与虾头酱的指纹信息相似度低，表明该虾酱不是虾头酱；待测样品XJ-1所检测到的挥发物种类及含量的指纹信息与图4中毛虾酱的指纹信息相似度极高，即表明该待测虾酱XJ-1为毛虾酱；基于特征区域挥发物的种类与含量对待测虾酱样品XJ-1和数据库中不同种类虾酱中挥发性物的相对含量进行主成分分析，绘制主成分得分图后进行比对分析，结果表明，待测样品XJ-1的主成分与大虾酱和虾头酱的主成分的距离较远，区分性良好，而与毛虾酱的主成分十分接近，可划分为同一区域，综上结果表明该种待测虾酱XJ-1种类为毛虾酱。通过本发明所述方法，实现了对虾酱种类的快速鉴别。
本发明通过参数优化，采用HS-GC-IMS分析了不同种类虾酱产品中挥发性风味成分的差异，建立了不同种类虾酱产品的风味指纹图谱，基于风味指纹信息实现虾酱种类的快速准确鉴别，为虾酱种类鉴别和市场规范提供坚实的理论依据。
说明：以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但是本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，包含如下步骤：
步骤1：采用顶空气相色谱-离子迁移谱联用仪对不同种类虾酱样品进行检测，得到各样本的GC-IMS数据，采用Laboratory Analytical Viewer处理软件、Reporter、Galleryplot、动态主成分分析插件和GC-IMS Library Search分析来自GC-IMS的数据，对所有信号峰进行筛选得到特征区域，基于此特征区域信息绘制不同种类虾酱样品的指纹图谱，建立不同种类虾酱的挥发性有机物的指纹图谱数据库；
步骤2：采用GC-IMS检测待测虾酱得到挥发性有机物的指纹信息，并与步骤1建立的数据库进行比对，确定待测虾酱的种类。
2.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，步骤1中所述HS-GC-IMS测定条件为：
使用配备了自动采样器单元的GC-IMS设备对不同种类虾酱样品进行检测，GC采用FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱以分离挥发性成分并耦合到离子迁移谱。
3.根据权利要求2所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，所述FS-SE-54-CB-1石英毛细管柱由94％甲基-5％苯基-1％乙烯基有机硅组成，长15m，内径0.32mm，膜厚0.25μm。
4.根据权利要求2所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，所述GC-IMS设备为
Figure FDA0003611891520000011
1H1-00128。
5.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，所述HS-GC-IMS检测参数如下：
准确称取不同种类虾酱样品1.0～2.0g至20mL顶空瓶中，并在45℃下孵育30min；随后，注射器80℃下以不分流进样模式将100μL顶空样品自动注入进样器。
将氮气用作载气，载气流程为：开始为2mL·min-1，持续2min，然后在8min内增加到15mL·min-1，10min内增加到100mL·min-1，最后10min内增加到150mL·min-1，总检测时间为30min；
分析物在40℃下洗脱分离，在含有6.5KeV氚电离源的IMS电离室中以正离子模式电离；将氮气用作IMS的漂移气体，流速为150mL·min-1，漂移管温度设置为45℃，IMS在环境压力下进行。
6.根据权利要求5所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，氮气的纯度≥99.999％。
7.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，步骤1中所述虾酱样品包括大虾酱、大虾虾头酱和毛虾酱；所述特征区域有42个，鉴定出的挥发性有机物种类有23种。
8.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，步骤2中所述比对是GC-IMS谱图比对，具体是将待测虾酱样品和数据库中不同种各类虾酱样品的GC-IMS谱图比对分析后，确认待测虾酱种类。
9.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，步骤2中所述比对是指纹图谱比对，具体是在LAV软件中导入特征区域位置信息，将待测虾酱样品和数据库中不同种类虾酱的GC-IMS指纹信息共同绘制Gallery Plot图后进行比对分析，确认待测虾酱种类。
10.根据权利要求1所述的基于挥发物对虾酱进行快速分类的方法，其特征在于，步骤2中所述比对是对待测虾酱样品和数据库中不同种类虾酱中挥发性有机物的相对含量进行主成分分析，绘制主成分得分图后进行比对分析，确认虾酱种类。
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