挥发性风味和香味化合物色谱分析的最新趋势之“采样技术”和“感官分析技术”

太长先看结论版本文摘自公众号：中外香料香精第一资讯挥发性风味和香味化合物色谱分析的最新趋势:2020年回顾https://mp.weixin.qq.com/s/wkK1B_oPeMWFi26JvQFTkw在本讨论了2020年最常用的用于研究挥发性风味和香味化合物的技术。- GC-MS 仍然是挥发性风味和香味化合物色谱分析的“黄金标准”。- HS-SPME 和 GC-O 分别是最常用的采样技术和感官分析技术。- SBSE 和 SPME 是研究中水溶性风味化合物分析重复性最好的技术。- 在2020年，GC-O的使用几乎全部在食品和饮料领域进行了报道，并延伸到环境分析和再生塑料的应用。GERSTEL提供全面的挥发性风味和香味化合物色谱分析解决方案，包括SPME、SPME-Arrow、TF-SPME、SBSE、HSSH、HS-HIT 和 GC-O 等，文章2.1.1 中提到的这些应用案例值得我们借鉴，并列出文章链接。挥发性有机化合物(VOCs)要么直接从样品中提取，要么从样品的顶空中提取：从样品中直接提取挥发性有机化合物可以使用多种不同的技术，包括水蒸汽蒸馏(SD)、同时蒸馏萃取(SDE)、溶剂辅助风味萃取(SAFE)、搅拌棒吸附萃取(SBSE)、直接浸没固相微萃取(DI-SPME)。顶空挥发物是通过无溶剂吸附萃取技术提取的，或者通过静态顶空取样，例如，使用顶空(HS) SPME或顶空吸附萃取(HSSE)(使用涂覆搅拌棒)，或者通过动态顶空取样。2.1.1 顶空取样技术的进展Liberto等人最近出版了一本书，全面介绍了所有不同的顶空采样技术。2020年，使用GC-MS分析顶空挥发性风味和香味化合物的主要是HS-SPME，特别是在食品分析和环境分析应用中。此外，还报告了 HS-SPME 取样方式的一些变化。一项值得注意的新兴技术是真空辅助(Vac) HS-SPME，该技术在真空下进行萃取，以改善对顶空亲和力低的半挥发性化合物的萃取，而无需使用高萃取温度。双纤维SPMESPME 的另一种变体是双纤维 SPME 技术(也称为双纤维SPME)，该技术用于分析中国传统干腌火腿中的挥发性化合物在这种方法中，只需将两根纤维同时暴露在相同的样品中，随后，在GC-MS分析之前，使用冷却注射系统 (CIS) 逐个从每根纤维中解吸挥发物并将其捕获。双纤维法对顶空挥发物的提取效率更高，覆盖范围更广，可用于区分三种不同等级的中国干腌火腿。https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2020.121994图片来源：https://doi.org/10.1016/j.jchromb.2020.121994SPME Arrow与 SBSE 相比，常规 SPME 中使用的萃取相体积不足是该技术的主要缺点之一。2015年推出的 SPME Arrow 具有更厚的萃取相，其萃取相体积是传统 SPME 的24倍。在最近的一篇评论中可以找到关于 SPME Arrow 技术的更详细的说明。在最近的一份使用该技术的报告中，开发了一种方法，用于定量GC-MS分析82种香气化合物，即酯类、醇类、脂肪酸、醛类、酮类、呋喃类、吡嗪类、硫化合物、酚类、萜烯类和内酯类，这些化合物存在于中国白酒的顶空中。https://doi.org/10.1016/j.chroma.2019.460584 采用新型SPME Arrow纤维(二乙烯基苯(DVB)/碳(CAR)，宽范围(WR)/聚二甲基硅氧烷(PDMS) 120 μm纤维)与常规SPME与DVB/CAR/PDMS 50/30 μm纤维进行了直接比较。使用两种技术检测到的挥发性化合物的数量没有显著差异，但SPME Arrow的灵敏度高于SPME。当然，这是意料之中的，因为SPME Arrow的萃取阶段体积更大。SBSE、HSSE、DHS、SPMEDiez-Simon等人38使用HSSE、SBSE、DHS和SPME对食品香料的顶空采样进行了比较，然后进行了GC-MS分析.https://doi.org/10.1016/j.chroma.2020.461191对这些技术的全面性和可重复性进行了评估。结果表明，使用SBSE可以检测到更多的成分。然而，SPME和DHS分别被证明是最适合提取倍半萜和单萜化合物的技术。因此，如果需要对各自的化合物类型进行有针对性的分析，这两种技术也将适用。SBSE和SPME是本研究中水溶性风味化合物分析重复性最好的技术。值得注意的是，这些结论是基于研究中分析的特定样品，即Maxagusto加工香料。此外，HSSE和SBSE使用涂覆PDMS的搅拌棒进行，而SPME纤维使用PDMS/DVB/CAR纤维，DHS提取中使用Tenax TA吸附剂。尽管如此，HSSE和DHS仍然提取出成分非常相似的挥发物混合物。 HSSE、SBSE、SPME 和 DHS 在风味化合物分析中的比较使用四种捕获技术对 Maxagusto G28 (A) 和 S99 (B) 的挥发性曲线进行主成分分析 (PCA) 图HSSE-GCxGC-TOFMSHSSE与GC×GC-time-of-flight质谱(TOFMS)结合使用的一个有趣的应用是确定人类“情绪体味”的化学指纹。https://doi.org/10.3390/metabo10030084这是通过研究不同情绪状态(即恐惧、快乐和中性)时人体汗液中化学物质的变化而实现的。研究人员在参与者的T恤内侧贴上吸水垫，收集汗液，并进行了一系列不同的实验，诱导不同的情绪状态。随后使用HSSE从护垫中提取汗液中存在的挥发性化合物。这是通过将汗水垫和涂有PDMS的搅拌棒放入玻璃瓶中来完成的，搅拌棒悬挂在瓶子的侧面(不接触垫)，使用附着在瓶子外面的磁铁。然后在60℃下提取2 h。挥发分被热解吸到GC入口，通过GC×GC-TOFMS进行分析。对数据进行多元统计分析，对恐惧与中性、快乐与中性、快乐与恐惧三种情绪状态模型进行检验。使用这种方法，可以清楚地区分恐惧状态和中性状态。尽管人们发现快乐状态的化学成分与其他状态有显著不同，但与中性状态和恐惧状态都有一些重叠。此外，可以确定与这些差异有关的化学物质的类别是线性醛、酮和酯，以及含有五环的环状化合物。基于每个汗液样本 1655 个峰面积总和的三个条件类别的箱线图测试人员的典型综合 GC GC TOF MS 等值线图示例，其中 x 轴表示第一维 rt 时间（以分钟为单位）（非极性柱），y 轴表示第二维 rt 时间（秒） （中极性柱）顶空热注射和捕集 HS-HIT顶空热注射和捕获(HS-HIT)是一种多顶空样品富集技术，其中顶空气体也直接注入仪器中。具体地说，使用顶空进样器将样品的多部分顶空气体注入热解吸装置(TDU)。TDU连接到CIS(冷却进样系统)，其中重复进样的挥发物在引入GC柱进行分析之前被捕获在Tenax TA吸附剂上。在最近的一项研究中，HS-HIT与静态顶空取样(SHS)、HS-SPME和HS-HIT-SPME进行了比较，用于分析韩国传统发酵蔬菜泡菜中的挥发性化合物。https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.110155 在优化的HS-HIT方法中，TDU和CIS的温度分别保持在250℃和-40℃，并将9个1 mL的样品顶空等分注入TDU。在SHS方法中，通过将单个1ml顶空气体注入在250°C不分流模式下运行的常规分流/不分流进样器中来分析顶空气体。HS-SPME分析也使用了分流/不分流进样系统，而HS-HIT-SPME分析使用了与HS-HIT分析相同的TDU和CIS系统，但是只进行了一次进样。发现HS-HIT技术可以检测到最多的化合物，并且基于所有检测成分的总峰面积，它也提供了最高的回收率。然而，虽然HS-HIT可以检测到更多的早期洗脱化合物，但HS-SPME可以检测到更多的后期洗脱化合物。由于其中一些化合物在HS-HIT中未被检测到，因此建议HS-HIT和HS-SPME作为互补技术一起使用。另一方面，由于在泡菜分析中感兴趣的硫化合物属于早期洗脱化合物，因此可以得出结论，HS-HIT本身应该是一种适用于这种应用的技术。通过静态顶空进样 (SHS)、顶空固相微萃取 (HS-SPME)、顶空热注射和捕集-固相微萃取 (HS-HIT-SPME) 以及顶空热注射和捕集（ HS-HIT）与气相色谱-质谱（GC-MS）。HS-HIT，CIS -40 °C，进样 9 次。2.1.3 气相色谱-嗅闻和电子感官仪器感官分析的“黄金标准”是GC-O，但使用的是人的鼻子。在2020年，GC-O的使用几乎全部在食品和饮料领域进行了报道，并在环境分析和再生塑料的背景下进行了讨论在最近的一篇综述中，详细描述了GC-O-MS在食品风味分析中的应用，而GC-O的原理和实践及其在食品分析中的应用在2020年出版的一本书章节中有介绍。https://doi.org/10.1039/9781788015752-00337GC-O使用 GERSTEL 的 ODP 在气相色谱-嗅闻 GC-O 领域查询谷歌学术的发表文章数据相关链接做做加法，提高灵敏度：连续热顶空捕集进样，分析康普茶中的风味挥发物小小Twister，萃取多面手动态顶空DHS在风味分析中的应用，与静态顶空，固相微萃取，以及SAFE萃取结果的对比GERSTEL “风味，香气和气味分析”整体解决方案：多种风味化合物萃取技术（LLE/HS/DHS/SPME/SBSE）+气相色谱-嗅闻-质谱联用技术（GC-O-MS）+Aroma Office 2D