粽子還沒(méi)剝開(kāi),GC-IMS已經(jīng)看穿了一切
GC-IMS
端午節(jié)要到了。街頭巷尾粽葉飄香,“咸粽黨”和“甜粽黨”的年度battle又要拉開(kāi)帷幕。

咸黨高舉蛋黃五花肉大旗,甜黨死磕豆沙蜜棗不松口。但吵歸吵,兩邊都有一個(gè)默契:基礎(chǔ)材料——糯米,它的品質(zhì)不好,一切也白搭。
糯米,是谷物家族里的“老熟人”。玉米、小麥、高粱、糙米……都是咱餐桌上的主食擔(dān)當(dāng)。這家人,表面看著平平無(wú)奇,內(nèi)里全是細(xì)節(jié)。產(chǎn)地不同、年份不同、加工方式不同,做出來(lái)的口感、香氣就能差好幾倍。
這時(shí)候,光靠鼻子可不夠——GC-IMS這位“氣味福爾摩斯”就該登場(chǎng)了。

GC-IMS在谷物食品香氣物質(zhì)分析中的應(yīng)用

香氣、滋味、外觀,是評(píng)判食品好壞的三大金剛。其中香氣最玄學(xué)——你說(shuō)它重要吧,它看不見(jiàn)摸不著;你說(shuō)它不重要吧,一鍋飯有沒(méi)有“飯味”,它說(shuō)了算。問(wèn)題來(lái)了:這縷香氣到底是誰(shuí)貢獻(xiàn)的?答案是揮發(fā)性有機(jī)化合物——它們才是幕后真正的主角。
感官分析說(shuō)白了就是“找人聞”,缺點(diǎn)很明顯:主觀、不穩(wěn)定、還容易鼻子麻。于是有了儀器分析,包括氣相色譜-質(zhì)譜、氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜以及電子鼻等。
基于GC-IMS所形成的化合物二維、三維譜圖, 可實(shí)現(xiàn)不同樣品之間香氣成分的可視化對(duì)比,從而能夠更為清晰地比較樣品之間的差異。
孫嘉卿等探究不同處理方式下玉米揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn),酯類化合物在鮮玉米中含量最高,經(jīng)過(guò)漂洗、速凍等處理后均出現(xiàn)明顯降低。而辛醛、壬醛等醛類物質(zhì)經(jīng)過(guò)蒸煮處理后較鮮玉米而言,含量卻明顯增加。
許諾等比較不同蒸煮時(shí)間下高粱米樣品中香氣成分的動(dòng)態(tài)變化。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在蒸煮40~60 min時(shí), 高粱米香氣物質(zhì)中庚醛、丁酸丁酯的含量達(dá)到較高水平。GC-IMS 技術(shù)成功應(yīng)用于谷物蒸煮過(guò)程揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的分析,可為蒸煮時(shí)間的合理選擇提供重要依據(jù)。
李朋亮等比較糙小米發(fā)芽前后風(fēng)味物質(zhì)的不同, 研究表明,發(fā)芽后樣品中絕大多數(shù)醛類物質(zhì)含量增加,而酯類含量整體呈降低趨勢(shì)。這些化合物的變化,有助于糙小米風(fēng)味品質(zhì)的改善,為其合理化加工與應(yīng)用提供數(shù)據(jù)支撐。
孫興榮等通過(guò)GC-IMS對(duì)不同顏色稻米蒸煮前后的揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行分析。結(jié)果表明,蒸煮后稻米的香氣化合物的種類明顯增加,特別是醛類、醇類物質(zhì)更豐富,這可能歸因于脂質(zhì)氧化過(guò)程中物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。
GC-IMS在谷物食品產(chǎn)地溯源中的應(yīng)用

谷物的質(zhì)量和價(jià)格,很多時(shí)候跟它的“老家”牢牢綁定——五常大米、京山橋米、羅定稻米,頂著產(chǎn)地光環(huán)。食品標(biāo)簽上寫(xiě)明了來(lái)源,既是給商品定價(jià)的底氣,也是給消費(fèi)者知情權(quán)的交代。但市面上同一品種、不同等級(jí)的產(chǎn)品混在一起,光靠看可分辨不出來(lái)——這時(shí)候,產(chǎn)地溯源就不是花活,而是剛需。
通過(guò)檢測(cè)樣品中揮發(fā)性物質(zhì)的類型, 構(gòu)建不同等級(jí)原料的風(fēng)味化合物數(shù)據(jù)庫(kù),GC-IMS技術(shù)應(yīng)用于復(fù)雜多樣的樣品成分分析具有突出優(yōu)勢(shì)。
卞景陽(yáng)等選取黑龍江省不同地市的香稻米為實(shí)驗(yàn)原料,采用GC-IMS技術(shù)成功篩選出區(qū)分不同產(chǎn)地樣品的特征風(fēng)味物質(zhì),這為稻米的產(chǎn)地溯源提供了一種簡(jiǎn)便、快捷、可行的檢測(cè)手段。
王濟(jì)世對(duì)不同產(chǎn)地4種稻米(稻花香、龍粳、綏粳、墾稻)的風(fēng)味物質(zhì)進(jìn)行解析,通過(guò) GC-IMS 技術(shù)共鑒定出化合物32種,結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)方法,不同產(chǎn)地樣品得以很好區(qū)分。
閆文芝等以河套產(chǎn)春小麥、河南產(chǎn)冬小麥和河北產(chǎn)冬小麥為實(shí)驗(yàn)原料,通過(guò)GC-IMS技術(shù)分析其香氣成分的特性,實(shí)現(xiàn)了不同時(shí)期和不同產(chǎn)地小麥差異的區(qū)分。
GC-IMS在谷物食品貯藏過(guò)程品質(zhì)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

谷物的“人設(shè)崩塌”,往往從儲(chǔ)存開(kāi)始。采收之后,溫濕度一旦拿捏不好,微生物就組團(tuán)來(lái)蹭飯——更麻煩的是,它們還會(huì)留下“毒物紀(jì)念品”,比如大名鼎鼎的黃曲霉毒素。這玩意兒不光對(duì)人體和動(dòng)物下狠手,還給農(nóng)民的錢(qián)包狠狠放血。所以,趕在霉菌開(kāi)派對(duì)之前早點(diǎn)識(shí)別、及時(shí)處理,既保安全,也少虧錢(qián)。
GC-IMS技術(shù)的應(yīng)用,可為谷物食品品質(zhì)劣變的快速評(píng)估和早期預(yù)警提供技術(shù)指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐,從而保障谷物食品安全、可食用性。
LI 等將GC-IMS技術(shù)用于檢測(cè)和分析受黃曲霉菌污染的玉米粒在不同時(shí)期的特征揮發(fā)性有機(jī)化合物, 成功構(gòu)建了化合物的特征指紋圖譜和熱圖,從而實(shí)現(xiàn)原料受污染過(guò)程直觀變化的監(jiān)測(cè)。
谷航等以市售散裝大米為實(shí)驗(yàn)原料,測(cè)定3種常見(jiàn)霉菌單獨(dú)侵染后,32 h內(nèi)樣品揮發(fā)性化合物變化。結(jié)果表明,根據(jù)檢測(cè)樣品中化合物含量動(dòng)態(tài)變化,可將大米霉變時(shí)期劃分為4個(gè)階段,根據(jù)不同階段大米的品質(zhì),為大米霉變?cè)缙诒O(jiān)測(cè)提供重要數(shù)據(jù)支撐。
秦瑤等采用GC-IMS技術(shù)對(duì)不同程度霉變小麥樣品進(jìn)行風(fēng)味成分測(cè)定,并結(jié)合寬度學(xué)習(xí)模型進(jìn)行樣品分類,有助于提高小麥品質(zhì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的可靠性。
趙卿宇等研究遼星大米儲(chǔ)藏期間品質(zhì)變化情況,并對(duì)其測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)方程擬合。結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著儲(chǔ)藏時(shí)間延長(zhǎng),以醛類、酮類為主的不良風(fēng)味物質(zhì)明顯增加,使得大米品質(zhì)發(fā)生改變。
王熠瑤等比較不同包裝方式下糙米儲(chǔ)藏過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的變化,結(jié)果發(fā)現(xiàn),隨著儲(chǔ)藏時(shí)間增加,以乙酸乙酯、乙酸丁酯等為代表的酯類明顯減少,而以辛醛、庚醛等為代表的醛類逐漸增加。
GC-IMS 在谷物食品精深加工中的應(yīng)用

谷物這家人,出了田間地頭就各奔前程——玉米、高粱、小麥們有的進(jìn)了蒸鍋?zhàn)兂绅z頭,有的下了酒曲釀成白酒,還有的跳進(jìn)醋缸、鉆進(jìn)飲料瓶。原料制作工藝的差異,賦予了產(chǎn)品不同的特性。
通過(guò)GC-IMS 技術(shù)對(duì)谷物食品加工過(guò)程中品質(zhì)變化情況進(jìn)行分析,有利于谷物資源的合理開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品的品質(zhì)保證。
楊曉璇等通過(guò)GC-IMS技術(shù)對(duì)山東、山西、廣東等地的食醋香氣成分進(jìn)行比較分析,并結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)手段,實(shí)現(xiàn)了山西產(chǎn)食醋與江蘇產(chǎn)食醋樣品之間的區(qū)分。
李鳳林等比較進(jìn)口、自產(chǎn)不同類型精釀啤酒的香氣成分差異,GC-IMS結(jié)合多元統(tǒng)計(jì)學(xué)手段實(shí)現(xiàn)了不同類型樣品的有效區(qū)分,為啤酒品質(zhì)的改善提供研究基礎(chǔ)。
張佳麗等研究不同雜糧和添加量對(duì)饅頭成品中香氣組成的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),雜糧饅頭中酯類、醛類和醇類化合物較為豐富。特別是,隨著添加量的增加,饅頭中揮發(fā)性有機(jī)化合物的種類和含量呈增加趨勢(shì)。
閆瑞宇等通過(guò)GC-IMS技術(shù)比較蕎麥酸乳與市售、自制酸乳之間風(fēng)味差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn),3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-戊基呋喃為蕎麥酸乳中特有香氣成分。
陳虎等對(duì)藜麥酒、高粱酒風(fēng)味成分進(jìn)行解析,并比較不同原料釀造谷物酒的差異。研究表明,藜麥酒中風(fēng)味物質(zhì)的種類高于高粱酒,以酯類、醇類最為豐富。
占成等比較不同香型釀造白酒香氣成分的差異,結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同香型白酒特征風(fēng)味物質(zhì)有較大差異, 其中,醬香型白酒以3-羥基-2-丁酮、二丙基二硫、糠醛為代表,且與其他香型白酒樣品能夠明顯區(qū)分。
周容以不同年份兼香型白酒為實(shí)驗(yàn)原料,通過(guò)GC-IMS技術(shù)探究其風(fēng)味物質(zhì)之間的差異,旨在揭示兼香型白酒風(fēng)味物質(zhì)形成機(jī)制,為白酒品質(zhì)提升提供理論研究基礎(chǔ)。
GC-IMS技術(shù)因無(wú)需樣品前處理、檢測(cè)速度快、靈敏度高和穩(wěn)定性好等優(yōu)勢(shì),而作為一種新興技術(shù)在食品分析領(lǐng)域迅速發(fā)展。同時(shí),該技術(shù)將GC和IMS結(jié)合使用,有助于提高分辨復(fù)雜基質(zhì)的分離能力。此外,該技術(shù)的檢測(cè)結(jié)果包含大量數(shù)據(jù),分析過(guò)程中可適當(dāng)運(yùn)用化學(xué)計(jì)量學(xué)手段進(jìn)行協(xié)同處理,從而提高結(jié)論的可靠性、嚴(yán)謹(jǐn)性。
谷物食品在日常生活中消費(fèi)量巨大,消費(fèi)者也對(duì)于其營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和食用安全性提出更高的要求。將GC-IMS技術(shù)運(yùn)用于谷物食品的新鮮度檢測(cè)、品質(zhì)評(píng)價(jià)、產(chǎn)品開(kāi)發(fā)等方面具有重要的實(shí)踐意義,并取得了顯著的成效。
未來(lái)應(yīng)擴(kuò)展GC-IMS儀器的化合物數(shù)據(jù)庫(kù), 并聯(lián)合其他分析檢測(cè)技術(shù),為谷物食品附加值提高和產(chǎn)品質(zhì)量控制提供有力技術(shù)保障。
文章摘自:
胡航偉 , 程晶晶,等.氣相離子遷移譜技術(shù)在谷物食品中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J]. 食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào), 2024, 15(5): 253?259.
看到這兒,再回頭看端午節(jié)的粽子——從原料產(chǎn)地到貯藏保鮮,從蒸煮火候到發(fā)酵轉(zhuǎn)化……GC-IMS能替咱研究得明明白白??孔V~
端午安康,吃粽快樂(lè)~

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