花椒作物在我國很多地區(qū)都有種植，花椒的揮發(fā)油是花椒香氣的主要來源，也是反映花椒香氣的主要指標(biāo)，花椒中揮發(fā)油的含量及組成成分不僅受到花椒品種、產(chǎn)地環(huán)境因子（如產(chǎn)地氣候、雨量、日照時(shí)間、土質(zhì)等）的影響，還受到提取加工方法、提取部位和采收時(shí)期等外在因素的影響。

       超快速氣相電子鼻技術(shù)具有分析速度快、靈敏度高和檢測費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。超快速氣相電子鼻將雙快速氣相色譜檢測與基于多變量統(tǒng)計(jì)的強(qiáng)大數(shù)據(jù)處理和感官及化學(xué)表征（Arochembase）的可選模塊相結(jié)合，利用超快速氣相電子鼻技術(shù)，解析不同品種花椒及花椒提取物揮發(fā)性化合物，通過主成分分析建立產(chǎn)品有效判別模型，同時(shí)解析花椒物質(zhì)構(gòu)成。

       材料與方法

       材料與試劑

       不同產(chǎn)地花椒原料、花椒精油產(chǎn)品、花椒油產(chǎn)品、nC6-nC16標(biāo)準(zhǔn)溶液。

       儀器與設(shè)備

       超快速氣相電子鼻；零空氣發(fā)生器；氫氣發(fā)生器；20mL頂空進(jìn)樣瓶，電子天平。

       方法

       樣品制備

       花椒：取0.2g花椒顆粒于20mL頂空進(jìn)樣瓶中，迅速加蓋密封檢測，設(shè)置3個(gè)平行樣品，降低檢測誤差。

       花椒精油：將花椒精油搖晃均勻后，取20uL于20mL頂空進(jìn)樣瓶中，加蓋密封檢測，每個(gè)樣品設(shè)置3個(gè)平行樣。

       花椒油：將花椒油搖晃均勻后，使用電子天平稱取0.1g于20mL頂空進(jìn)樣瓶中，加蓋密封檢測，設(shè)置3個(gè)平行樣品。

       檢測參數(shù)

       花椒原料：樣品量0.2g，進(jìn)樣體積500uL，孵化溫度80℃，孵化時(shí)間20min，50℃恒溫30s，1℃/s速率升溫至80℃恒溫30s，3℃/s速率升溫至125℃恒溫10s，3℃/s速率升溫至250℃恒溫11s。

       花椒精油：取樣量100μL，捕集溫度40℃，孵化溫度60℃，孵化時(shí)間10min，載氣流量30mL/min；進(jìn)樣量1000uL，進(jìn)樣口溫度200℃，閥溫度為250℃；FID溫度260℃，升溫程序：初始溫度45℃，保持35s，1.0℃/s升至70℃，保持30s，0.5℃/s升至140℃，3.0℃/s升至250℃，保持21s，采集時(shí)間共計(jì)288s。

花椒油：取樣量0.1g，捕集溫度40℃，孵化溫度60℃，孵化時(shí)間20min，載氣流量30mL/min；進(jìn)樣量500uL，進(jìn)樣口溫度200℃，閥溫度為260℃，F(xiàn)ID溫度為260℃，升溫程序：初始溫度50℃，保持30s，1.0℃/s升至85℃，保持30s，1.0℃/s升至125℃，保持10s，3.0℃/s升至250℃，保持10s，采集時(shí)間共計(jì)197s。

       檢測設(shè)置

       將裝有樣品的頂空小瓶按照順序依次放入樣品盤，每3個(gè)平行樣品后面放入一個(gè)空瓶，目的是為了消除樣品帶來的信號(hào)干擾，選擇程序進(jìn)行樣品分析。

       數(shù)據(jù)處理

       使用Heracles超快速氣相電子鼻自帶軟件Alphasoft進(jìn)行樣品數(shù)據(jù)處理，明確揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)種類與含量。

       物質(zhì)定性和定量

       利用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6-nC16）進(jìn)行校準(zhǔn)，進(jìn)行保留時(shí)間與保留參數(shù)之間的轉(zhuǎn)換，利用超快速氣相電子鼻自帶數(shù)據(jù)庫AroChembase數(shù)據(jù)庫對(duì)樣品中的成分進(jìn)行定性分析，采用峰面積歸一法對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行定量分析，確定各香氣成分相對(duì)含量。

       結(jié)果與分析

       指紋圖譜分析及物質(zhì)定性

       采用正構(gòu)烷烴標(biāo)準(zhǔn)溶液（nC6-nC16）對(duì)檢測方法進(jìn)行校準(zhǔn)，結(jié)合超快速氣相電子鼻自帶AroChembase數(shù)據(jù)庫對(duì)樣品中主要揮發(fā)性成分進(jìn)行定性分析，推測得到匹配度高的化合物。

       通過對(duì)比色譜圖（圖1）發(fā)現(xiàn)，樣品間的出峰時(shí)間及出峰位置基本一致，峰面積間存在差異，說明樣品中揮發(fā)性成分的種類基本一致，含量上存在略微差異。

                                                       

                                                                                                                                      圖1 武都紅花椒、金陽青花椒原料指紋圖譜

       青花椒原料中共分析出11種含量較高成分，紅花椒原料中共分析出13種含量較高成分，乙酸芳樟酯與乙酸香葉酯在青花椒中未曾檢測出。通過計(jì)算，可知青、紅花椒不僅成分種類上有差異，各成分含量上同樣差異明顯。除1R-（+）-α-蒎烯、1，8桉葉素、乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯外，其他成分均是青花椒中含量較紅花椒高。其中，青紅花椒原料中芳樟醇含量差別最大，差異最為明顯，D-檸檬烯含量差別較大，但相對(duì)偏差不大，推斷不是造成青紅花椒風(fēng)味不同的主要差異。乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯僅存在于紅花椒原料中，由此可利用花椒原料產(chǎn)品中芳樟醇、乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯含量區(qū)分花椒原料種類。

                                                                                      表1 武都紅花椒、金陽青花椒原料特征化合物相對(duì)含量與峰面積差異

                                                            

    

       青花椒精油中共分析出11種含量較高成分，紅花椒精油中共分析出13種含量較高成分，乙酸芳樟酯與乙酸香葉酯在青花椒中未曾檢測出，與原料表現(xiàn)一致。

通過計(jì)算峰面積差值和含量偏差可知，乙酸芳樟酯等酯類物質(zhì)僅存在于紅花椒中。1R-（+）-α-蒎烯、月桂烯、D-檸檬烯、1，8桉葉素在紅花椒精油中含量較高，其他組分在青花椒精油中含量較高，和原料情況不一致，可能和提取工藝有關(guān)。其中芳樟醇含量差別最大，差異最為明顯，乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯僅存在于紅花椒精油產(chǎn)品中，由此可利用花椒精油產(chǎn)品中檜烯、β-蒎烯、芳樟醇含量和乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯等酯類物質(zhì)存在與否來區(qū)分花椒精油種類。

                                                        

                                                                                                              圖2 武都紅花椒精油、金陽青花椒精油指紋圖譜

                                                                                          表2 武都紅花椒精油、金陽青花椒精油特征化合物相對(duì)含量與峰面積差異

                                                                

          

       
        青花椒油中共分析出11種含量較高成分，紅花椒油中共分析出13種含量較高成分，乙酸芳樟酯與乙酸香葉酯在青花椒油中未曾檢測出。

       通過計(jì)算峰面積差值和含量偏差可知，乙酸芳樟酯等酯類物質(zhì)僅存在于紅花椒油中，與精油情況一致，青紅花椒油中芳樟醇含量差別最大，差異最為明顯，乙酸芳樟酯僅存在于紅花椒原料中，由此可利用花椒精油產(chǎn)品中檜烯、β-蒎烯、芳樟醇含量和乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯等酯類物質(zhì)存在與否來區(qū)分花椒精油種類。

對(duì)青紅花椒原料及花椒提取物進(jìn)行指紋圖譜與物質(zhì)定性分析，青紅花椒在成分種類上有差異，紅花椒成分較青花椒復(fù)雜，主要體現(xiàn)在乙酸芳樟酯、乙酸香葉酯等酯類和醛類物質(zhì)上；青紅花椒各成分相對(duì)含量上差異明顯，其中芳樟醇、檜烯差異最為明顯，D-檸檬烯含量差別大，但差異貢獻(xiàn)度不大；芳樟醇、乙酸芳樟酯等成分可用來鑒別青紅花椒產(chǎn)品類別，且電子鼻分析速度快，可大大節(jié)約成本。

                                                                     

                                                                                                                                圖3 武都紅花椒油、金陽青花椒油指紋圖譜

                                                                                                          表3 武都紅花椒油、金陽青花椒油特征化合物相對(duì)含量與峰面積差異

                                                                           
                                                                           

                                                                                            
       主成分分析

       主成分分析（PCA）是一種常見的多元統(tǒng)計(jì)方法，主要通過將采集的多指標(biāo)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換與降維，使用線性分類處理降維的特征向量，盡可能捕集數(shù)據(jù)集間最大差異，從整體層面上直觀地展示樣品分布。對(duì)花椒原料、花椒精油、花椒油進(jìn)行主成分分析，由圖4原料主成分分析可以看出，兩種花椒原料之間存在顯著差異，現(xiàn)有數(shù)據(jù)可對(duì)未知產(chǎn)地的原料進(jìn)行產(chǎn)地區(qū)分，前提是原料來自兩個(gè)產(chǎn)地。后續(xù)可收集其余產(chǎn)地花椒原料，積累大量數(shù)據(jù)，建立原料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中采購、生產(chǎn)、銷售提供指導(dǎo)性建議。

                                                                              

                                                                                                                  圖4 武都紅花椒、金陽青花椒原料主成分分析

       對(duì)6類花椒精油樣品進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖5所示，PC1與PC2相加大于91.38%，代表被檢測樣品中絕大部分信息，說明實(shí)驗(yàn)的花椒精油樣品成分存在差異，呈現(xiàn)不同類型風(fēng)味，主成分分析能對(duì)不同種類花椒精油進(jìn)行識(shí)別與區(qū)分。

                                                                            

                                                                                                                    圖5 不同品種花椒精油樣品主成分分析

        對(duì)四類花椒油樣品進(jìn)行PCA分析，結(jié)果如圖6所示，PC1方差貢獻(xiàn)率為89.896%，PC2的方差貢獻(xiàn)率為0.953%，兩者累計(jì)方差為90.849%，主成分顯示樣品中絕大部分信息，說明實(shí)驗(yàn)的花椒油樣品成分存在差異，呈現(xiàn)不同類型風(fēng)味，主成分分析能對(duì)不同種類花椒油進(jìn)行識(shí)別與區(qū)分。

                                                                              

                                                                                                                            圖6 不同品種花椒油樣品主成分分析

         結(jié)論

        利用超快速氣相電子鼻技術(shù)，解析不同產(chǎn)地花椒及花椒提取物指紋圖譜，明確花椒及花椒提取物揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)，芳樟醇、乙酸芳樟酯等成分可用來鑒別青紅花椒產(chǎn)品類別，且電子鼻分析速度快，可大大節(jié)約成本，利用超快速氣相電子鼻技術(shù)可識(shí)別花椒中的關(guān)鍵香氣成分，為花椒品種篩選、產(chǎn)地識(shí)別和深加工提供理論依據(jù)。

        來源：感官科學(xué)與評(píng)定，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明來源。文章封面及配圖來源：創(chuàng)客貼會(huì)員。

        參考文獻(xiàn)：張玉涵,蔣云聰,魏占姣等.基于超快速氣相電子鼻構(gòu)建不同品種花椒和花椒提取物指紋圖譜庫及應(yīng)用研究[J].中國食品添加劑,2022,33(09):226-233.DOI:10.19804/j.issn1006-2513.2022.09.031.

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