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文章鉴读|河南省农业科学院 王赵改研究员:基于GC-IMS和GC-MS技术结合化学计量法分析干燥方式对香椿挥发性成分的影响

文章鉴读|河南省农业科学院 王赵改研究员:基于GC-IMS和GC-MS技术结合化学计量法分析干燥方式对香椿挥发性成分的影响 食品工业科技编辑部
2025-05-23
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河南省农业科学院农产品加工研究中心,河南工业大学粮油食品学院
张乐,魏依馨,史冠莹,蒋鹏飞,赵丽丽,王继红,张少南,王赵改重点研究不同干燥方式(热风、微波真空、热泵、真空冷冻)对香椿挥发性成分的影响,通过GC-MS和GC-IMS技术结合化学计量法分析,旨在找到最优干燥方法以减少风味物质损失,为香椿加工提供理论依据。


摘要为研究干燥方式对香椿挥发性风味物质的影响,利用气相色谱-离子迁移谱技术(gaschromatography-ionmobility spectrometry,GC-IMS)和气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)、相  对香气活性值(relative odor activity value,ROAV)对真空冷冻干燥、热泵干燥、热风干燥、微波真空干燥的香椿样品进行挥发性成分分析,并进一步结合化学计量方法主成分分析(principal component analysis,PCA)和偏最小二乘判别分析(partial least squares-discriminant analysis,PLS-DA),探究样品间挥发性成分的差异性。结果表明,通  过GC-IMS检测 到78个峰,鉴定出59种化合物。通过GC-MS鉴定 出94种挥发性化合物,主要挥发性成分是硫化物、烯烃类和醛类。经过干燥后总挥发性化合物的含量显著降低。通过ROAV法确定  了(E,Z)-二-1-丙烯 基二硫化物、2-巯基 -3,4-二甲基  -2,3-二氢噻吩、正己醛、2-己烯醛、丁香酚等为香椿样品中关键香气化合物。PCA和PLS-DA结果表明,不同干燥方式的样品与新鲜样品有明显的分离,彼此之间也有明显的区别。鲜样和真空冷冻干燥样品为一组,其他3个干燥香椿样品为一组。根据变量投影重要性(variable importance in projection,VIP)得分共筛选出10种( VIP>1)标志挥发性化合物。干燥方式对香椿风味特性影响显著,真空冷冻干燥组与鲜样最为接近,考虑实际应用热泵干燥为香椿最适宜的脱水方式。本研究为热加工过程中风味品质控制提供一定的理论参考。     


PART.01
结果

通过GC-IMS和GC-MS技术分析了不同干燥方式对香椿挥发性成分的影响。研究发现,干燥处理显著改变了香椿中挥发性化合物的种类和浓度,特别是含硫化合物和烯烃类化合物。PCA分析显示不同干燥方式的样品在挥发性成分上存在明显差异。此外,通过ROAV值评估了各挥发性化合物对香椿风味的贡献,发现某些化合物在不同干燥方式下的贡献度不同。PLS-DA模型进一步确认了这些差异,并识别出关键的挥发性化合物。

图  1   香椿样品图

Figure  1.   Photo of T. sinensis samples

注:A:鲜样(RAW);B:真空冷冻干燥(VFD);C:热泵干燥(HPD);D:热风干燥(HAD)E:微波干燥(MVD)。

图  2   不同干燥方式香椿挥发性有机化合物指纹图谱

Figure  2.   Fingerprints of volatile organic compounds in T. sinensis with different drying methods


图  3   不同干燥方式香椿样品挥发性化合物的PCA图

Figure  3.   PCA plots of volatile compounds in T. sinensis with different drying methods


图  4   不同干燥处理下香椿芽的挥发性化合物

Figure  4.   Volatile compounds in T. sinensis with different drying methods

注:A:化合物种类和个数;B:各类化合物占比;C:化合物含量。

图  5   PLS-DA计分图(A)和交叉验证结果图(B)

Figure  5.   PLS-DA score plots (A) and cross-validation result (B)

图  6   变量重要性投影得分

Figure  6.   VIP scores of volatile compounds

表  1   4种干燥方式的工艺条件和参数

Table  1   Process conditions and parameters of four drying methods

表  2   香椿样品中挥发性有机物的GC-IMS鉴定结果

Table  2   Identification of volatile organic compounds in T. sinensis samples by GC-IMS

表  3   不同干燥方式下香椿香气成分GC-MS分析结果

Table  3   GC-MS analysis results of volatile compounds of T. sinensis under different drying methods

注:−表示未检测到该物质;MS表示NIST14谱库定性;RI表示计算保留指数与文献保留指数对比定性。

表  4   香椿中挥发性化合物的ROAV

Table  4   ROAV of volatile compounds in T. sinensis

注:−表示未检测到该物质;风味描述来自网http://www.thegoodscentscompany.com/search2.html。


PART.02

结论

总结了使用GC-IMS和GC-MS技术结合化学计量学方法分析不同干燥方式对香椿挥发性成分的影响。研究发现,干燥处理导致总挥发性化合物和特征香气成分含量显著降低,真空冷冻干燥和热泵干燥在保留特征含硫化合物方面表现较好。烯烃类化合物在干燥后占比显著增加,且是香椿中种类最多的挥发性成分。PCA和PLS-DA分析显示不同干燥样品与新鲜样品有明显分离,真空冷冻干燥样品与鲜样最为相似。综合考虑,热泵干燥是香椿最适合的脱水方式。此外,GC-MS和GC-IMS技术结合扩大了挥发性成分的检测范围,为香椿风味分析提供了技术支持。

引用本文张乐,魏依馨,史冠莹,等.  基于GC-IMS和GC-MS技术结合化学计量法分析干燥方式对香椿挥发性成分的影响[J]. 食品工业科技,2024,45(11):222−234. doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2023070120.


CitationZHANG Le, WEI Yixin, SHI Guanying, et al. Analysis of the Effect of Drying Methods on Volatile Components of Toona sinensis Based on GC-IMS and GC-MS Combined with Chemometrics[J]. Science and Technology of Food Industry, 2024, 45(11): 222−234. (in Chinese with English abstract). doi:  10.13386/j.issn1002-0306.2023070120.


基金项目中原科技创新领军人才项目(234200510004);河南省科技攻关项目(232102110128,232102110153);河南省农业科学院新兴学科发展专项(2023XK06)。


图片

通信作者简介


王赵改,女,中共党员,博士,研究员,河南省农业科学院农产品加工研究中心特色室主任,美国路易斯安那州立大学访问学者。荣获“河南省学术技术带头人”、“中原科技创新领军人才”、“享受河南省政府特殊津贴人员”、“河南省科技创新杰出青年”、“河南省优秀青年科技专家”等荣誉称号。兼任椿树国家创新联盟常务副理事长、河南省草莓协会副理事长、河南省食品科学技术学会理事、河南省农产品加工与贮藏工程学会理事、河南省农学会理事。主要从事香辛植物的贮藏加工与风味物质提取利用等研发工作。先后主持国家自然科学基金、科技部国际援外项目、中国工程院项目、中原科技创新领军人才、河南省科技创新杰出青年等项目34项,出版著作4部,发表论文70余篇,授权专利17项,荣获河南省科技进步二等奖2项,全国农产品加工十大科技创新推广成果奖1项,河南省第三届自然科学学术三等奖1项。国家科技部“特色农业星创天地”平台负责人、河南省发改委“河南省香辛作物功能成分制备工程研究中心” 平台负责人。



(以上信息来自河南省农业科学院农产品加工研究中心官网)


本文内容由《食品工业科技》官网www.spgykj.com AI自动生成,欢迎点击阅读原文,获取原文进一步深读。




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