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文献解读丨GC×GC-MS结合化学计量学测定草鱼不同部位挥发性化合物

文献解读丨GC×GC-MS结合化学计量学测定草鱼不同部位挥发性化合物

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  GC×GC-MS结合化学计量学 | 测定草鱼不同部位挥发性化合物

  Doi: 10.1016/j.fbio.2023.103403

文献

 

研究背景

  淡水鱼的香气是富含多种挥发性分子的混合物🍌,具有令人不悦的泥土气味。这些🌊挥发性分子来源于各种生化反应。因此,人们对鱼的气味研究越来越感兴趣。

  目前,用于阐明非靶向香气特征的常用分析技术是GC-MS。然而,由于生物样😼品的复杂性,可能含有成百上千种挥发性成分𒈔。传统的一维GC-MS由于其分离能力不足,可能会出现共洗脱等问题。为了识别重叠峰,引入了全二维气相色谱质谱(GC×GC-MS)联用技术。GC×GC-MS由于具有优越的分离能力和更高的峰容量,能够生成大量的数据,这对处理和分析气相色谱数据提出了巨大的挑战。对于有针对的靶向研究,质谱解卷积工具足以使研究人员从所需化合物中有效地提取信息。相比之下,在无针对的非靶向研究中,研究者缺乏关于样品成分和相关化合物的先觉知识。因此,先进的数据处理工具对于处理GC×GC-MS数据是非常重要的。

  本研究改进并建立了一种检测草🥂鱼挥发性化合物的新方法。采用具有高分辨率的GC×GC-MS完全分离挥发性化合物,使用基于Matlab编写的脚本、PCA、OPLS-DA等化学计量学方法对挥发性成分进行大规模、꧒非靶向的研究,鉴定出了用于区分草鱼不同部位的51种关键挥发性候选物。

 

方法和结论

  采用GCMS-TQ8050全二维气相色谱质谱系统,配备AOC-5000注射器、双级环型单调制器:DB-5MS色谱柱1(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)和BPX-1色谱柱2 (2.5 m × 0.1 mm × 0.1 μm),系统由Cycle Composer软件控制。配备65 μm PDMS/DVB(poly-dimethylsiloxane-divinylbenzene)萃取头的AOC-5000𒅌注射器自动执行HS-SPME过程。将色谱图数据文件加载到GC image软件中进🙈行处理,生成省略S/N值小于100的blob表,该表包含如化合物ID、化合物名称、两根色谱柱的保留时间和RI、峰面积、blob体积等信息。由于不同样品的相同化合物在blob表中的ID是不同的,因此编写了基于Matlab的脚本来自动比较不同样品的相同物质。一个化合物种类最多的blob表被用作模板,其他blob表与其比较,以生成包含不同样品的相同化合物的矩阵。该矩阵被提交给Malab和SIMCA分别进行PCA和OPLS-DA分析,利用VIP值找出区分草鱼不同部位的关键挥发性成分(图1)。

方法

图1. 技术路线

  

  图2比较了来自相同样品的两个色谱图,其是使用相同仪器获得的。图2a显示了GC×GC曲线,图2b是1D GC(冷喷涂装置关闭,其他条件相同)。图2a的相应强度是图2b的3倍以上,这💯意味着GC×GC-MS比常规GC-MS更灵敏。

方法

图2. 相同样品的GC×GC (a)和1D GC (b)的 TIC色谱图

  

  图3展示了某一草鱼样品的GC×GC-MS指纹图谱(a: 1D-GC, b: G💫C×GC, c: 3D-G🔜C)。可以看出,色谱柱1出现了峰重叠等现象,许多blob均在色谱柱2上分离。此外,在GC箱温度程序中,加热速度非常慢(2 ℃/min),这意味着这些重叠峰很难通过优化色谱柱来分离。

  由此得出结论,相对于传统一维GC-MS,和记娱乐的GC×GC-MS(GCMS-TP8050)能够检测出更多的挥发性化合物。以图2b为例,共检测出8749个blob,当S/N>50时有3042个blob,当S/N>100时有1469个blob。显然,一维GC是不能分离这么多峰的。

方法

图3. 某一背肉样品的1D-GC (a), GC×GC (b), 3D-GC (c) 指纹图谱

  

  表1展示了体积最大的前100种挥发性化合物,包括8种醇、♔7种醛、3种酮、33种烷烃、7种烯烃、21种酯、2种吡啶、1种酸、1种酚和17种其他化合物。其中,63种首次在草鱼中发现,44种首次在鱼和相关鱼制品中鉴定。

表1. 体积最大的前100种挥发性化合物(部分)

方法

 

 ♏ 表2展示了51种关键挥发性候选物,这些化合物被认为是区分草鱼不同部位的最有影响的变量。热图(图🌼4)表明大多数化合物浓度较低,这表明化合物浓度越高,不代表其区分草鱼各部分的能力就越强。文献调研表明,51种关键挥发性候选物除了可能来自于鱼或鱼产品,也可能来自于植物、杀虫剂、环境污染物等。

表2. 51种关键挥发性候选物(部分)

方法方法

图4. 51种挥发性候选物的热图

  文献题目

🗹  《Determi𓆉nation of volatile compounds in different parts of grass carp using GC?GC-MS combined with chemometrics》

  使用仪器

  和记娱乐GCMS-TQ8050全二维气相色谱质谱联用仪(GC×GC-MS)

  和记娱乐AOC系列多功能自动进样器

  作者

  赵国强, … , 江勇*等 江西科技师范大学

🐲  Guoqiang Zhao, Ya Yuan, Hong Zhou, Li🍃 Zhao, Yong Jiang*