氣相離子遷移譜分析市售燕盞揮發(fā)性物質(zhì)成分

潘柯伊,杜方敏,陳述文,張卓耘,王乾蕾,陳 念,高向陽,*

(1.中山市食品藥品檢驗(yàn)所,廣東中山 528437;2.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品學(xué)院,廣東省功能食品活性物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣東廣州 510642;3.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院健康產(chǎn)業(yè)學(xué)院,廣東中山 528436)

在中國,燕窩自明代以來一直被視為傳統(tǒng)名貴食品之一,它是指雨燕目雨燕科金絲燕屬的幾種金絲燕攝食的昆蟲、海藻、銀魚等物經(jīng)消化后,分泌出來的唾液與羽絨等混合筑成的巢窩[1]。主要產(chǎn)自印尼、馬來西亞、泰國和越南等東南亞國家。中醫(yī)認(rèn)為燕窩具有“養(yǎng)陰潤燥、益氣補(bǔ)中、治虛損、咳痰喘、咳血、久痢”[2]的效用。

不同品種的燕窩由不同品種的金絲燕所產(chǎn),主要包括官燕窩、毛燕窩和草燕窩,且其品質(zhì)、價(jià)格等差異甚大。燕盞為燕窩原料采摘后經(jīng)簡單除雜處理所得的船形的燕窩。由于燕窩具有較高的營養(yǎng)和保健價(jià)值,市場對燕窩的需求日益增加。目前市場上“以次充好”(將豬皮,銀耳等廉價(jià)品對摻入燕窩)的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,國內(nèi)外現(xiàn)有燕窩質(zhì)量評價(jià)方法包括性狀、理化鑒別方法具有較強(qiáng)的主觀性[3-4];已采用的儀器分析法主要有紅外光譜法[5]、氣相色譜法[6-7]、高效液相法[8]、電泳分析法[9]、熒光定量PCR[10]和分子生物學(xué)方法[11-12]等都有各自的局限性而難以推廣應(yīng)用,因此我國目前對于燕窩的質(zhì)量評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)仍不完善。物質(zhì)氣味與物質(zhì)基礎(chǔ)直接關(guān)聯(lián),目前有研究者利用監(jiān)測特定揮發(fā)性物質(zhì)來控制產(chǎn)品生產(chǎn)和評價(jià)品質(zhì),比如啤酒[13]、葡萄酒[14]和肉制品[15]等(監(jiān)測肉制品中三甲基胺來評價(jià)其腐爛程度),但目前關(guān)于燕窩中揮發(fā)性物質(zhì)成分的研究甚少。

近年來,一種基于氣相色譜(gas chromatography,GC)和離子遷移譜(ion mobility spectrometry,IMS)的聯(lián)用技術(shù)逐漸應(yīng)用在食品上,其中主要集中于評價(jià)酒[16]、茶葉[17]、植物油[18]等產(chǎn)品品質(zhì)評價(jià)等方面以及最近涉獵的中藥材鑒定方面[19-20],具有高分辨率、高靈敏度、分析高效、操作簡便等特點(diǎn),但尚未見在燕窩揮發(fā)性物質(zhì)研究方面的報(bào)道。

本研究利用氣相離子遷移色譜技術(shù),對市場上收集的燕盞進(jìn)行揮發(fā)性成分的比較分析,研究燕盞揮發(fā)性特征物質(zhì),為完善燕盞品質(zhì)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和真?zhèn)舞b定提供新思路和可參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

燕盞 中山市各大連鎖藥店,分別編號1～8,其中3號燕盞(產(chǎn)地:馬來西亞;燕屋注冊號:D20049,批次:37_20161117092608654)色澤均勻,呈乳白色,表面可見原始纖維,經(jīng)中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物醫(yī)學(xué)系帥銀花高級工程師鑒定為雨燕科金絲燕屬動(dòng)物金絲燕的唾液與絨羽等混合凝結(jié)所筑成的巢窩;豬皮 市場作為陰性對照品編號為9,樣品詳細(xì)信息如表1。

表1 樣品信息Table 1 Sample information

FlavourSpec?食品風(fēng)味分析與質(zhì)量控制系統(tǒng)(配有CTC自動(dòng)頂空進(jìn)樣瓶,Laboratory Analytical Viewer(LAV)分析軟件及GC×IMS Library Search Software) 德國G.A.S公司

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 樣品前處理 各樣品別取0.5 g于20 mL頂空進(jìn)樣瓶中。頂空進(jìn)樣條件:孵育時(shí)間20 min,孵育溫度60 ℃,進(jìn)樣針溫度65 ℃,進(jìn)樣量500 μL。

1.2.2 GC條件 色譜柱:FS-SE-54-CB-1 15m ID:0.53 mm,柱溫60 ℃,載氣/漂移氣:N2(純度>99.999%)載氣流速:0～2 min 2 mL/min,2～10 min 2～10 mL/min,10～20 min 10～80 mL/min,20～25 min 80～130 mL/min。

1.2.3 IMS條件 漂移管溫度45 ℃,漂移氣:N2(純度>99.999%),漂移氣流速:150 mL/min。

1.3 數(shù)據(jù)處理

通過儀器自帶軟件Reporter插件、Gallery Plot插件、動(dòng)態(tài)主成分分析PCA、GC×IMS Library Search等進(jìn)行分析以及軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫可對物質(zhì)進(jìn)行定性分析,并利用IBM SPSS Statistics22.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析和多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 燕盞特征性物質(zhì)分析

利用軟件內(nèi)置的NIST數(shù)據(jù)庫和IMS數(shù)據(jù)庫進(jìn)行匹配[21-22],鑒定到的物質(zhì)信息如表2所示,其中包括醇類物質(zhì)9種,醛類物8種,酮類物質(zhì)6種,酯類物質(zhì)3種,其他物質(zhì)3種,共29種揮發(fā)性化合物。

表2 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)相對含量(%)Table 2 Composition of volatile component fingerprints of different bird’s nest samples and pig skin samples(%)

利用SPSS軟件對燕盞樣品和豬皮樣品的揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行方差分析和多重比較分析,結(jié)果顯示7個(gè)燕盞樣品中苯甲醛含量均較高(平均含量10.54%),1-壬醇(0.07%)、二甲基三硫(0.36%)、戊醛(0.06%)、2-丁酮(0.05%)、2-己酮(0.05%)含量均較低。燕盞與豬皮中揮發(fā)性物質(zhì)相比,醇類和醛類有極顯著差異(P<0.01),酯類和酮類有顯著差異(P<0.05)。其中醇類中正己醇(燕盞平均含量:1.41%,豬皮中含量:0.18%)、正丁醇(2.17%,0.17%)、乙醇(7.35%,0.17%)、1-戊醇(0.46%,0.15%)有極顯著差異(P<0.01),3-呋喃甲醇(0.15%,0.06%)有顯著差異(P<0.05);醛類中己醛(1.16%,0.14%)、壬醛(0.92%,0.14%)、苯甲醛(10.54%,0.15%)有極顯著差異(P<0.01),苯乙醛(0.58%,1.48%)有顯著差異(P<0.05);酮類中2-丁酮(0.05%,0.23%)、丙酮(3.23%,0.2%)有極顯著差異(P<0.01),苯乙酮(0.25%,0.12%)、2-己酮(0.05%,0.11%)有顯著差異(P<0.05),酯類中g(shù)amma-丁內(nèi)酯(0.49%,3.12%)有極顯著差異(P<0.01);其他物質(zhì)中愈創(chuàng)木酚(0.24%,0.05%)有顯著差異(P<0.05)。

2.2 不同燕盞樣品揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜

利用FlavourSpec?系統(tǒng)自帶的LAV軟件內(nèi)置的Gallery Plot插件框選所有揮發(fā)性物質(zhì)信號峰[23],形成各樣品指紋圖譜進(jìn)行對比,如圖1所示(圖中每一行代表一個(gè)樣品中選取的全部信號峰,圖中每一列代表同一揮發(fā)性物質(zhì)在不同樣品中的信號峰)。

指紋譜圖中從上到下依次是1～8號燕盞和9號豬皮樣品,每個(gè)樣品兩個(gè)平行,顏色越深說明該揮發(fā)性物質(zhì)含量越高。由圖1可以明顯看出7個(gè)燕盞樣品與3號正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)組成較為相似,其中苯甲醛含量均較高,1-壬醇、二甲基三硫、戊醛、2-丁酮、2-己酮等物質(zhì)含量均較低;8個(gè)燕盞樣品和豬皮樣品揮發(fā)性物質(zhì)組成存在一定的差異性,其中燕窩中苯甲醛平均含量為豬皮中含量的70倍,豬皮中2-丁酮含量為燕盞平均含量的4.6倍。

圖1 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)指紋圖譜比較Fig.1 Comparison of volatile component fingerprints of different bird’s nest samples and pig skin samples注:A和B分別為指紋圖譜前半部分和后半部分,縱坐標(biāo)為樣品編號1～9(同表1),橫坐標(biāo)為揮發(fā)性物質(zhì)名稱,編碼表示該物質(zhì)在數(shù)據(jù)庫中未匹配。

2.3 相似度分析

燕盞和豬皮樣品都含有其特有的揮發(fā)性化合物,樣品組間呈現(xiàn)出差異性。根據(jù)各樣品的揮發(fā)性物質(zhì)種類和濃度進(jìn)行相似度分析(見表3)。

從表3可以看出,各組內(nèi)相似度平均達(dá)到94%,7個(gè)燕盞樣品和3號正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)相似度平均分別為89%,豬皮和正品燕盞揮發(fā)性物質(zhì)組成相似度為52%,7個(gè)燕盞樣品與9號豬皮的揮發(fā)性物質(zhì)相似度平均為53%,相似度水平較低。

表3 不同燕盞樣品和對照品揮發(fā)性物質(zhì)相似度分析(%)Table 3 Smilarity analysis of volatile matter of different bird’s nest samples and control samples(%)

2.4 主成分分析

選取燕盞樣品和豬皮所有揮發(fā)性化合物的信號峰進(jìn)行PCA分析[24],以檢測樣品間揮發(fā)性物質(zhì)是否有顯著性差異[25],結(jié)果如圖2所示。

圖2 不同燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)的PCA分析Fig.2 PCA analysis of volatile matter ofdifferent bird’s nest samples and pig skin samples注:1～8燕盞樣品;9是豬皮樣品。

從PCA圖中可以看出兩個(gè)主成分貢獻(xiàn)值分別為32%和28%,每個(gè)樣品做了兩個(gè)平行,平行樣品兩兩聚到一起,說明實(shí)驗(yàn)平行效果好。正品燕盞3號與其他燕盞樣品聚在一處且與豬皮距離較遠(yuǎn),說明正品燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)組成上差異較大,可較好的區(qū)分開。這與指紋圖譜和相似度分析結(jié)果一致。

3 討論與結(jié)論

利用GC-IMS技術(shù)對比分析了市售燕盞和豬皮對照物的揮發(fā)性物質(zhì)組成,PCA結(jié)果顯示,正品燕盞與7個(gè)燕盞樣品聚在一起,且與豬皮樣品相距較遠(yuǎn)。揮發(fā)性物質(zhì)組成相似度分析表明,與正品燕盞相比,7個(gè)燕盞樣品與其相似度平均達(dá)到89%,豬皮與其相似度只有52%。SPSS分析表明燕盞中含量均較高的物質(zhì)為苯甲醛(10.54%),均較低的物質(zhì)有2-丁酮(0.05%),2-己酮(0.05%),且都與豬皮樣品有顯著性差異,其中燕盞中苯甲醛含量為豬皮70倍,而豬皮中2-丁酮含量為燕盞4.6倍。以上結(jié)果均表明燕盞樣品和豬皮揮發(fā)性物質(zhì)組成存在顯著性差異。

本研究根據(jù)燕盞常見摻假物、檢測方法對燕盞樣品破壞程度及便捷度程度分析,提出一種基于GC-IMS技術(shù)的快速無損判別方法。以上結(jié)果表明該方法通過分析燕盞和豬皮的揮發(fā)性物質(zhì)成分可以較好地將兩者區(qū)分開,在燕盞品質(zhì)評價(jià)和鑒別方面具有較高的可行性。后期會進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量,得到標(biāo)準(zhǔn)燕盞的氣相離子遷移色譜分析數(shù)據(jù),建立標(biāo)準(zhǔn)燕盞數(shù)據(jù)庫,并得到構(gòu)建燕盞真?zhèn)闻袆e的GC-IMS方法模型[26],為燕盞品質(zhì)評價(jià)、鑒別方法及標(biāo)準(zhǔn)的完善奠定基礎(chǔ)。