指纹图谱技术在香梨鉴定中的使用

指纹图谱技术在香梨鉴定中的使用
【摘要】目的：探究指纹图谱技术在香梨鉴定中的使用效果。

方法：将采于
新疆、西藏、海南三地的香梨果，经LAV及相关插件和GC-IMS定性软件分析得
出样品中挥发性有机物差异谱图，建立匹配矩阵，利用SPSS23.0对物质行定性
分析。

结果：香梨果中，其挥发性香气物质离子迁移图谱、不同产地香梨果中的
挥发性香气物质指纹图谱、不同产地香梨果的主要分析、不同产地香梨果相似性
分析。

结论：在香梨鉴定中指纹图谱技术的使用价值突出，可作为有效诊断方法
加以推广。

兵团科技创新人才计划项目2021CB015
【关键词】指纹图谱技术；香梨；鉴定
香梨原产于中国新疆库尔勒，具有极高的食用价值和药用价值。

以库尔勒香
梨为例，具有色泽悦目、味甜爽滑、香气浓郁、皮薄肉细、酥脆爽口、汁多渣少、落地即碎、入口即化、耐久贮藏、营养丰富等特点。

香梨在全国广受欢迎，比之
其他品种的梨在价格上更高；但受世界经济利益驱使，不同果品的品质差异，极
有可能对其品牌战略造成一定的损害。

在新的技术手段研发中，基于新的香梨鉴
定技术的应用，对提高果实的风味特性及其成熟度，以在激烈的市场竞争中立于
不败之地。

指纹图谱技术应用中，因离子迁移谱GC-IMS（环境气体分析仪）技术，因其稳定性好，无需真空，无须前处理，灵敏度高的优势，融合了气相色谱技术、离子迁移谱的集成优势，且灵敏度更高；技术应用后，能在固体和液体样本顶部
空间检测挥发性有机化合物中，为香梨果产地鉴别及溯源等提供有效依据。

现就
指纹图谱技术在香梨鉴定中的使用情况阐述如下：
1、鉴定目的
为克服现有分析方法的缺陷，为香梨果提供一种快速、有效的产地区分方法。

通过应用离子迁移谱GC-IMS（环境气体分析仪）技术对不同产地香梨果中复杂香
气物质进行采集和痕量分析，为梨果的产地区分提供较为全面的指纹信息，实现
不同产地梨果的快速、准确产地区分，为梨果产地鉴别及溯源提供理论依据和数
据支持。

1.
鉴定方法
联合技术对不同产地梨果进行检测，得到GC-IMS样本数据，并通过仪器自
带的分析软件及gc×imslibrarysearchsoftware定性软件对GC-IMS样本数据进
行统计分析，得到各产地梨果的挥发性香气成分的GC-IMS指纹图谱，建立GC-
IMS指纹图谱的数据库；对待测梨果样品进行检测，获得挥发性香气成分的GC-IMS指纹图谱。

为确认梨果产地，取待测梨果和数据库中各产地梨果的GC-IMS指
纹图谱进行比对分析确认梨果产地；提取待测梨果和数据库中各产地梨果的GC-IMS指纹图谱的离子峰图，共同绘制galleryplot图进行比对分析确认梨果产地；对待测梨果和数据库中各产地梨果挥发性香气物质的相对含量进行主成分分析；
根据梨果主成分得分共同绘制散点图进行比对来确认梨果产地；对待测梨果和数
据库中各产地梨果挥发性香气物质的相对含量进行r语言分析，得到香气物质匹
配矩阵图，根据不同产地香梨果的相似性来确认梨果产地。

3、测定条件
静态顶空法气相色谱(HS-GC)技术：经Nist质谱数据库检索和文献对照，共
确定香梨21种成分，能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物(糖)、钠、维生素、膳
食纤维等营养素。

ims：流速:1.0mL·min~(-1)，ELSD-2000检测器，漂移管温度:45℃，气体:
空气，流速:2.3L·min；载气流速为 2 .8L· min- 1。

采用香梨，其挥发性香气物质的种类有25种。

4、预期有益效果
通过对梨果芳香物质全谱信息分析，比较全面挖掘梨果挥发性芳香物质信息，在主成分分析的基础上，引入r语言矩阵相似度分析进行验证分析，双重验证保
证分析结果的准确度，建立基于香气物质指纹图谱的梨果产地区分方法；不经样
品前处理条件下，可较为全面、快速、准确的测定梨果香气成分，可高效区分梨
果产地，实现了梨果产地的识别分析。

鉴定后，以其简单、快速、准确，高分离度、准确度与辨识度高，可实现梨果的产地的辨别，对于保护梨果区域品牌、促
进梨果优质生产具有重要意义。

hs-GC-IMS方法及测定条件确保了各香气物质之间良好的分离度以及不同产
地梨果的区分度，以为香梨大数据甄别、产地溯源等提供借鉴。

5、实施方式
5.1材料与设备
香梨果分别采于新疆、西藏、海南三地。

设备：由德国g.a.s公司海能控股公司，系统采用Laboratoy Analytical Viewer(LAV)公司生产的系统，HS-GC-MS顶空气相质谱联用仪。

5.2数据处理
经LAV及相关插件和GC-IMS定性软件分析得出样品中挥发性有机物差异谱图，建立匹配矩阵，利用SPSS23.0对物质行定性分析，并以r语言软件进行相
似度分析。

6、结果
6.1香梨果挥发性香气物质离子迁移图谱
香梨中挥发性香气成分的GC-IMS指纹图谱，气相保留时间、横坐标为漂移
时间。

整个谱图即代表了样品的顶空成分，香梨中共鉴定挥发性香气物质25种，以酯类、醇类、醛类及酮类物质共11种。

6.2不同产地香梨果中的挥发性香气物质指纹图谱
3地香梨果的GC-IMS三维指纹图谱，可清晰看到新疆梨果与其他两地差异较
为明显，有些物质虽具有相同保留时间和漂移时间，但累积含量上差异明显。

基
于lav软件的galleryplot插件筛选出具有明显变化规律的香梨果中香气物质的离子峰图，3地香梨果种共有香气物质25种，但含量不同。

6.3不同产地香梨果的主成分分析
3地香梨果的各主成分的特征值、方差贡献率、累积方差贡献率特征值>1的共3个主成分；新疆为其主贡献方，其总方差99.71％的贡献率，既往累计贡献率86.27％、36.45％、27.36％；3个主成分的信息证实了香梨果的突出功效。

借助电子鼻的技术手段可获得香梨的香气成分种类和含量数据，按照一定的规则对该类数据进行处理，可绘制出香梨的香气指纹图谱。

香气指纹图谱是一种可直观表征香梨不同香气成分物质含量图表。

6.4不同产地香梨果相似性分析
通过hs-GC-IMS指纹特征谱图的应用，可结合香梨的细微特征成分，以都达到精确辨识3地香梨。

当匹配度>80％时，基于香梨香气特征指纹、其他样品间的差异相似性更高。

7结论
通过hs-GC-IMS可精确辨识香梨果的产区，精确表征香梨的香气成分差异和风味特征，为人们准确识别香梨的身份，还能以指纹图谱细微特征成分分析；对香梨的香气指纹图谱进行分级分析，不仅可以识别其产地，也可更细化地识别其品牌及其成熟期等更加细微的差异。

建立基于香气指纹信息的香梨果产地区分方法，为大数据溯源提供可行性借鉴。

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作者简介：楚勇，男，汉族，籍贯山东，1975-，大专，工程师，研究方向：食品安全、生产质量控制。