基于頂空氣相色譜離子遷移譜技術的生咖啡豆快速鑒別方法
更新時間：2021-03-17 瀏覽次數：1565
現磨咖啡是茜草科（Rubiaceae）現磨咖啡屬（Coffea），亞熱帶藤本植物，三大飲料之一，也是我國關鍵亞熱帶農作物之一。雖然我國已變成世界咖啡生產制造強國、貿易強國和消費強國之一，并維持持續增長的發展趨勢，但還存有育種方式不一樣、種植變異多種多樣摻雜及其形狀了解不夠等眾多難題，這種差別對咖啡豆產品質量有明顯危害?，F階段，有關不一樣咖啡豆口味層面的科學研究關鍵集中化在蛋糕烘焙咖啡豆，如對咖啡豆蛋糕烘焙全過程中香味物質以及變化趨勢的科學研究?，F階段，咖啡豆揮發性化學成分分析關鍵選用氣象色譜儀-質譜分析聯使用方法及其電子鼻法。這種傳統式檢驗方式存有實際操作繁雜、用時長及數據統計分析專業能力強等難題。氣象色譜儀-正離子轉移譜（GC-IMS）技術性是近年來發生的一種新的氣象色譜儀分離出來和無損檢測技術。近些年，GC-IMS在食品類口味、食品類發等腰行業也是有運用，少見其運用于生咖啡豆的報導。
昆明市理工學院材料分析測試研究所和云南材料分析測試管理中心的杜萍、我國咖啡工程項目研究所的陳亞佳*和武漢市工程大學自然環境綠色生態與微生物工程學校的楊芳*等以云南省不一樣種類的生咖啡豆為樣品，選用頂空進樣器-GC-IMS（HS-GC-IMS）對19種生咖啡豆的揮發性成份開展收集和剖析。創建不一樣種類生咖啡豆揮發性口味物質指紋圖譜，依據揮發性成份數據信息差異性分析，對不一樣種類生咖啡豆開展區別，為咖啡豆高質量歸類鑒別、原產地追朔、品質管理流程與評價方法出示了一定參照根據和理論基礎。
生咖啡豆HS-GC-IMS譜圖剖析
選用HS-GC-IMS對19個云南省生咖啡豆開展揮發性成份差異分析，如圖所示1所顯示，全部譜圖意味著了樣品頂上空全部揮發性成份。因為樣品總數多，選擇象征性樣品，圖1中只表明了序號815（C.arabica cv.Typica）、816（C.dewevrei cv.Excelsa）及LYL11（C.arabica）。能夠看得出，HS-GC-IMS對咖啡豆繁雜的揮發性成份開展GC基本分離出來，不一樣保存期排出的成分以汽態分子結構的方式進到IMS電離室，與逆方的飄移氣分子結構產生撞擊，因為成分正離子在品質、撞擊橫截面和電荷數等要素上的差別開展了二次分離出來。根據獲得正離子飄移時間和正離子峰抗壓強度可各自對各成分開展判定和定性分析。每一個點意味著一種揮發性成份。
圖2中濃度值同樣的物質色調相抵為乳白色。樣品中的深藍色地區表明該物質濃度值小于對照品樣品，深藍色越長，表明濃度值越低；被對照品樣品中的鮮紅色地區表明該物質濃度值高過對照品樣品，鮮紅色越長，表明濃度值越高。從圖2能夠看得出，3種生咖啡豆揮發性成份的濃度值和類型差別非常大，以選定峰為比如圖2紅圈所示，在3個樣品中峰高的轉變十分明顯，即便是歸屬于同一原種小粒種現磨咖啡的815和LYL11，口味物質差別也很大。
生咖啡豆的HS-GC-IMS譜圖定性研究
依據揮發性成份GC保存期和正離子轉移時間對生咖啡豆揮發性成分開展定性研究，從19個生咖啡豆樣品選擇序號LY11的生咖啡豆樣品，總共檢驗出137種有機化學成分，根據內嵌的NIST2014液相保存指數值數據庫查詢與IMS轉移時間數據庫查詢開展二維判定，因為該數據庫查詢在食品類口味剖析行業正處在拓展和健全中，因而明確了42種揮發性物質的成分。生咖啡豆的HS-GC-IMS譜圖較為剖析
為便捷迅速地比照不一樣樣品間揮發性有機化合物的差別，FlavourSpec®系統軟件內置LAV手機軟件內嵌的GalleryPlot軟件，選擇有顯著差別及變化趨勢的正離子峰轉化成指紋圖譜。從圖3能夠看得出，鮮紅色圈中是特點指紋識別峰的表述，在其中序號LYL-11阿拉比卡小粒種、序號816粒大種和序號799～815阿拉比卡小粒種的各種植變異3類別差別顯著，而序號799～815阿拉比卡小粒種的各種植變異中間揮發性成份的差別相對性較小，也許兩者之間種植變異系列產品相關，尚需進一步科學研究。
因為樣品總數多，數據量大，只選擇序號816粒大種、序號LYL11阿拉比卡小粒種及其序號801、805、809、810、815的阿拉比卡小粒種的種植變異開展揮發性成分的差異分析。如圖4所顯示，全部指紋圖譜中從上向下先后為801、805、809、810、815、816和LYL-11的檢測樣品：鮮紅色框中的揮發性物質分別是樣品801、809、810、815中含量較高的物質，各自為801樣品中的丁酸乙酯、3-甲基丁酮等；809樣品中的戊酸乙酯等；815樣品中的乙酸丙酯等；805樣品中沒有含量較高的特點物質；810樣品中有未評定出的含量較高的特點物質，但因為現階段手機軟件內嵌的NIST2014液相保存指數值數據庫查詢與G.A.S.的IMS轉移時間數據庫查詢二維判定數據庫查詢還不夠健全。翠綠色框中的揮發性物質則分別是816和LYL-11中含量較高的揮發性物質，816樣品中含量較高的物質2-羥基丁酸甲酯、1-戊醇、反-2-庚烯醛、5-羥基-2-呋喃乙醇、己酸、丁酸、3-羥基丁醇、異戊醇、丙醇和等保等；LYL-11樣品中的含量較高的物質2,6-二甲基吡嗪、3-甲硫基丙醛和2-羥基吡嗪等揮發性成份。橘色框中的物質則為好多個樣品都帶有且含量相仿的揮發性物質，異丁醛、2-苯乙醇、2,3-戊二酮和2,3-丁二酮等。淡黃色框中的物質，如三羥基吡嗪、等保、戊酸乙酯、戊醛等揮發性成份，是在LYL-11樣品中含量較低，在別的6個樣品中含量均較高的成分。主成分分析法（PCA）
依據HS-GC-IMS獲得不一樣種類生咖啡豆的指紋圖譜（圖4），能大概區別生咖啡豆的幾個種類，并明確揮發性成份差別，但GC-IMS的二維圖形界面表述（圖1）會存有一定主觀性認知能力的危害，因而選用PCA方式進一步剖析，使不一樣種類間的特點差別數據可視化。根據FlavourSpec®食品類口味檢測儀內嵌的PCA分類模型，對19個生咖啡豆樣品的判定及未判定的所有揮發性化學物質各自開展剖析，主成份1和主成份2的標準差增長率各自為23%和19%。19個生咖啡豆的樣品GC-IMS譜呈顯著的地區遍布特性，序號799～815阿拉比卡小粒種的不一樣種植變異在PCA中相對性集中化在一定地區，與序號LYL-11阿拉比卡小粒種和序號816粒大種有顯著間隔。這一結果表明選用HS-GC-IMS方式，融合PCA，可合理區別阿拉比卡小粒種的不一樣種植變異、阿拉比卡小粒種及816粒大種。因而，HS-GC-IMS技術性可對不一樣種類生咖啡豆開展區別，從而挑選等級分類，該方式具備迅速、高質量等優勢。殊不知，因為樣品總數比較有限，下一步可擴張樣品種類、栽種地區及樣版總數，為創建生咖啡豆迅速、高質量歸類出示有效的方法。結 論
為進一步推動小動物源食品科學的發展趨勢，推動產業鏈的技術革新，更強的確保人們身心健康和提升生活質量，北京食品科學院和數控機床雜志期刊在取得成功舉辦“2019年小動物源食品科學與人們身心健康性討論會（寧波市）”的基本上，將與青海大學農牧業學校于2020年6月20-21日在西寧市一同舉行“2020年小動物源食品科學與人們身心健康性討論會”。討論會湊合肉、水產品、蛋禽、奶制品等小動物源食品科學基礎研究、智能化生產加工技術性，儲藏、冷藏及運送，產品質量與無損檢測技術，營養成分及口味化學成分分析，副產品開發利用，法律法規、政策法規及發展趨勢現行政策等層面的重特大理論基礎研究進行深入分析，溝通交流和參考國外經驗，為眾多食品類科研工作者和經營者出示新的構思，指出發展前景。
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