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HeraclesⅡ超快速气相电子鼻对金银花粉末质量的鉴别研究
发布日期:2024-04-15
        金银花的药用和保健价值高,市场存在的金银花商品形式有2种,即原药材与粉末形式。金银花采收过程中,作为非目标商品的“完全开花金银花”可能通过粉碎的方式,掺入金银花粉中。“完全开花金银花”的有效成分与“未开花金银花”存在一定差异,但打粉后失去外观鉴别特征,较难通过简单方法对粉末中掺入“完全开花金银花”进行有效判别。
        HeraclesⅡ超快速气相电子鼻作为一种新型的气味分析仪器,具有检测灵敏和分析时间极短等优势,可将气相所得色谱峰作为传感器,其替代了传统传感器型电子鼻中有限的传感信号,可以得出更多的化合物信号,同时,将保留时间换算成Kovats保留指数,经正构烷烃校准后,通过AroChembase数据库进行定性分析,能得出可能化合物及相对应的感官描述信息,有利于进一步深入研究其性质。同时,可以此为基础进行化学计量学分析,建立主成分分析、判别因子分析等模型,达到对供试品鉴别的目的。本研究采用HeraclesⅡ超快速气相电子鼻对金银花粉末质量进行鉴别。
        材料与方法
        材料
        金银花(未开花干花、完全开花干花);HeraclesⅡ超快速气相电子鼻。
        方法
        供试品制备
        未开花与完全开花金银花打粉,过4号筛,取过筛后的未开花与完全开花金银花粉末调配为总量为1g待测样品,充分震荡混匀,具体调配比例见表1,并以此分组。
表1 金银花粉末待测样品

        试验参数
        金银花粉末样品使用HeraclesⅡ超快速气相色谱电子鼻进行检测分析,具体实验参数见表2。
表2 金银花粉末气味检测参数

        结果
        金银花粉末气味分析
        HeraclesⅡ超快速气相色谱电子鼻具有两根极性存在差异的色谱柱,即MXT-5(低极性)和MXT-1701(中极性),扣去空白参考后,各比例金银花粉末色谱图见图1,2。不同比例金银花粉末色谱图中的色谱峰位置基本未发生变化,说明其基于气味的定性较为类似,将保留时间转换为Kovats保留指数后,经AroChembase数据库得出定性结果,见表3。


表3 金银花粉末中可能化合物及感官描述信息

        结合图1,2及表3可知,金银花粉末中的可能化合物中,代表己醛气味的谱峰强度较强,且随完全开花金银花粉末的掺入比例增加而逐级降低,表明其可能为鉴别金银花粉末质量的关键因素。
        金银花粉末质量鉴别
        主成分分析
        PCA是将所得的数据进行降维,提取几个特征值较大能反映样本信息变量的因子进行线性分类,以得到具有不同气味区域和簇的描述性图表。在经过超快速气相电子鼻检测得到不同调配比例金银花粉末的色谱峰面积以及峰数量后,筛选出区分能力强(>0.900)且峰面积较大(range>1000)分离效果较好的色谱峰作为传感器,进行PCA分析,得出主成分1与主成分2累计贡献率88.815%,能够较好地反映所测样品中气味信息。识别指数91,说明超快速气相电子鼻可有效区分不同调配比例金银花粉末,见图3。此外,10%~20%,20%~30%,50%~60%,80%~90%,90%~100%间区分较为困难。据此,可将不同调配比例金银花粉末可分为6类,即①0;②10%,20%,30%;③40%;④50%,60%;⑤70%;⑥80%,90%,100%。

        判别因子分析
        DFA是在主成分分析的基础上,缩短组内样品间距离,增大组间差距。因此,本研究以主成分分析中所采用的传感器,进行判别因子分析,结果见图4。由此可知,各调配比例的金银花粉末可通过超快速气相电子鼻进行快速鉴别,而且区分效果较好,所得趋势及结果与主成分分析基本相同,使PCA结果得到进一步验证。
        浓度量化(CQ)
        浓度量化建模采用的方法为偏最小二乘法(PLS),可使色谱图数据与浓度值间建立线性关系,起到对未知样品浓度进行预测的作用。本实验中采用预先调配的金银花粉末,将掺入完全开花粉末比例设为浓度,即浓度量化建模中的因变量,以所测得气相色谱图数据作为自变量,进行浓度量化建模。为实现较好的鉴别结果,将PCA及DFA组间区分较为良好的0,40%,70%完全开花金银花粉末掺入比例作为节点,并将0,40%,70%浓度分别设为1,3,5,进行浓度量化建模,所得结果见图5,相关系数为0.9718。建模后,将10%,20%,30%,50%,60%,80%,90%,100%的原始色谱数据进行投影验证,可得到较好的浓度预测结果,模型良好。另外,根据此模型,可实现基于掺入完全开花金银花粉末比例的质量分级,即浓度预测结果小于3,为金银花粉末中掺入完全开花粉末量低于40%,列为一等;浓度预测结果不低于3且小于5,为金银花粉末中掺入完全开花粉末量在40%~70%,列为二等;浓度预测结果不低于5,为金银花粉末中掺入完全开花粉末量不低于70%,列为三等。

        结论
        采用HeraclesⅡ超快速气相电子鼻对不同调配比例金银花粉末样品的色谱数据进行采集,分析后得出,各调配比例金银花粉末的可能成分及感官描述信息基本相同,仅含量存在一定差别。同时,得出己醛气味可能为判别金银花粉末质量的关键因素。此外,通过PCA,DFA,实现了打粉后掺入完全开花金银花比例的快速识别,而且2种模型起到了相互验证的作用。在采用浓度量化建模后,还实现了基于完全开花金银花掺入比例的粉末质量分级。综前所述,HeraclesⅡ超快速气相电子鼻分析可以作为一种快速鉴别金银花粉末质量的方法。
来源:感官科学与评定,转载请注明来源。
参考文献:武文奇,毛怡宁,李虹,等.Heracles Ⅱ超快速气相电子鼻对金银花粉末质量的鉴别研究[J].中国中药杂志,2019,44(23):5129-5133.
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