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HS-SPME-GC-MS结合 Heracles NEO 超快速气相电子鼻分析太子参不同加工品的挥发性成分
发布日期:2024-11-01
       太子参药材加工方式有直接晒干和略烫后晒干,本实验利用顶空固相微萃取-气相色谱-质谱(HS-SPME-GC-MS)对包括略烫后晒干品在内的太子参不同加工品的挥发性成分进行鉴定和比较,采用正交偏最小二乘-判别分析(OPLS-DA)筛选出略烫后晒干品与其他加工品之间气味差异的主要成分。另外,凭借Heracles NEO超快速气相电子鼻结合数理统计方法,建立基于气味特征的快速识别模型对略烫后晒干品进行鉴别。
表1 加工方法及编号信息
        太子参不同加工品的性状差异
         不同加工品的表面和断面特征见图1,5类加工品的外形没有较大的差异,而略烫后晒干品的断面以深黄色为主,其他加工品的断面为黄白色至浅黄色。
图1 不同加工品的表面和断面特征
        HS-SPME-GC-MS分析
        成分鉴定
        不同加工品的总离子流图见图2。成分鉴定结果显示,从阴干品、直接晒干品、低温烘干品、高温烘干品、略烫后晒干品5种加工品总共鉴定出46种挥发性成分,分别鉴定出40、42、42、41、29种成分,共有挥发性成分16种。
图2 不同加工品的挥发性成分总离子流图
        绘制聚类热图以呈现不同加工品挥发性成分整体特征的异同(图3)。热图显示,5类太子参加工品中,略烫后晒干品LT1~LT6单独聚为一类,高温烘干品GW1~GW4单独聚为一类,低温烘干品DW1~DW5单独聚为一类,阴干品YG1~YG3、直接晒干品SG3聚为一类,直接晒干品SG1、SG3~SG5聚为一类,结果说明略烫后晒干品、高温烘干品、低温烘干品之间的挥发性成分差异较大,而直接晒干品与阴干品较为相似。
图3 不同加工品的气味成分聚类分析热图
        略烫后晒干品与其他加工品的气味差异分析
        利用OPLS-DA将该加工品与市场主流的阴干品、直接晒干品、低温烘干品、高温烘干品分别进行比较并进行置换检验,确认4组比较分析均未出现过拟合,将变量重要性投影(VIP)大于1的成分视为主要差异成分。得分散点图见图4,置换检验图见图5,VIP图见图6。
图4 略烫后晒干品与其他加工品的OPLS-DA得分散点图
图5 略烫后晒干品与其他加工品的置换检验图
图6 略烫后晒干品与其他加工品的VIP图
图7 略烫后晒干品与其他加工品的挥发性成分主要差异
        综合分析,略烫后晒干品较其他市场主流加工品,土臭素、2-正戊基呋喃、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、1-辛烯-3-醇、3-辛烯-2-酮这5种“特异气味”成分得到了较好地祛除或降低,丙位己内酯、正戊基丁内酯这2种内酯类成分未被检测到,萘、柠檬烯、麦芽酚这些具有芳香特性的挥发性成分得到了提升或保留。
        Heracles NEO超快速气相电子鼻分析
        主成分分析(PCA)
        输出弱极性柱与中极性柱的Heracles NEO超快速气相色谱图(图8),利用AlphaSoft软件自动对齐色谱峰,筛选出判别能力大于0.850的特征峰,总共得到15组可用于比较分析的色谱峰,将峰面积数据分别视作不同传感器的响应值,进行归一化处理,对23批次样品进行PCA。结果(图9)显示,PCA1与PCA2之和大于80%,直接晒干品、阴干品、低温烘干品3组加工品的距离较近,略烫后晒干品单独位于一个象限并且与其余4组加工品的距离均较远,这与本课题组产地调研所得出的“略烫后晒干品与其他加工品的气味具有明显差异”的结论契合。
图8 不同加工品的Heracles NEO超快速气相色谱图
图9 不同加工品的Heracles NEO超快速气相电子鼻响应的PCA结果
        软独立建模分析
        采用AlphaSoft软件自带的软独立建模分析工具对23批次太子参不同加工品进行分析,将略烫后晒干品作为参照物,初步建立一种用于快速识别这类加工品的模型(图10)。结果显示,略烫后晒干品与其他4组加工品能够完全分开,直接晒干品、阴干品、低温烘干品、高温烘干品均落在参照区间外,交叉验证得分接近100,表明该模型有效,即通过Heracles NEO超快速气相电子鼻能够实现这类加工品与其余市场主流加工品的快速区分。
图10 以略烫后晒干品为参照物的软独立建模分析结果
        AromChembase数据库定性分析
        AromChembase数据库收集了超过14万种挥发性化合物的名称、色谱柱保留指数等信息,并且约2000种成分具有气味描述,常被应用于食品、香精香料、法医学、石化等领域中的气味识别和定性。
消费者与患者的评价也显示,直接以太子参粉末为原料的部分中成药,具有令人不适的土腥味和霉味,这类气味也常被误认为由产品变质引起。将太子参不同加工品挥发性成分的CAS号在该数据库中检索,然后以“土的、腥味、霉味、农药”作为关键词从结果中检索,结果(表3)显示,有31种成分具有气味描述,其中庚醛(农药)、反式-2-庚烯醛(土的,农药)、1-辛烯-3-醇(土的)、2-正戊基呋喃(大豆腥味,土的)、3-辛烯-2-酮(土的)、2-乙酰基吡咯(霉味)、3-乙基-2,5-二甲基吡嗪(土的,霉味)、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪(土的)、土臭素(土的,霉味)这9种成分可能为太子参“特异气味”的主要来源。
表3 AromChembase数据库检索出的气味成分
         本实验对比了太子参不同加工品的性状,经沸水略烫后晒干的太子参药材的断面特征与其他加工品均有较大差异。基于HS-SPME-GC-MS鉴定并比较了不同加工品的挥发性成分差异,阴干品与直接晒干品较为相似,而略烫后晒干品、高温烘干品、低温烘干品这3组加工品差异较大。与其他市场主流加工品相比,经略烫加工处理后晒干的药材气味得到了较好的改善,其物质基础体现在:以土臭素、2-正戊基呋喃、2-异丙基-3-甲氧基吡嗪、1-辛烯-3-醇、3-辛烯-2-酮为代表的“特异气味”得到了减轻,丙位己内酯、正戊基丁内酯未被检测到,而以萘、麦芽酚、柠檬烯为代表的芳香类成分得到提升或保留。另外,略烫后晒干品与其他市场主流加工品之间的气味差异能够通过Heracles NEO超快速电子鼻分析来体现而被快速识别区分。
        来源:感官科学与评定,转载请注明来源。
        参考文献:刘自强,胡培,韩童童,等.顶空固相微萃取-气相色谱-质谱结合Heracles NEO超快速气相电子鼻分析太子参不同加工品的挥发性成分[J].中草药,2024,55(20):6874-6888.
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