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文獻解讀丨GC×GC-MS結合化學計量學測定草魚不同部位揮發性化合物

來源:島津企業管理(中國)有限公司   2024年07月01日 14:15  

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GC×GC-MS結合化學計量學 | 測定草魚不同部位揮發性化合物

Doi: 10.1016/j.fbio.2023.103403

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研究背景

 

淡水魚的香氣是富含多種揮發性分子的混合物,具有令人不悅的泥土氣味。這些揮發性分子來源于各種生化反應。因此,人們對魚的氣味研究越來越感興趣。

 

目前,用于闡明非靶向香氣特征的常用分析技術是GC-MS。然而,由于生物樣品的復雜性,可能含有成百上千種揮發性成分。傳統的一維GC-MS由于其分離能力不足,可能會出現共洗脫等問題。為了識別重疊峰,引入了全二維氣相色譜質譜(GC×GC-MS)聯用技術。GC×GC-MS由于具有優越的分離能力和更高的峰容量,能夠生成大量的數據,這對處理和分析氣相色譜數據提出了巨大的挑戰。對于有針對的靶向研究,質譜解卷積工具足以使研究人員從所需化合物中有效地提取信息。相比之下,在無針對的非靶向研究中,研究者缺乏關于樣品成分和相關化合物的先覺知識。因此,先進的數據處理工具對于處理GC×GC-MS數據是非常重要的。

 

本研究改進并建立了一種檢測草魚揮發性化合物的新方法。采用具有高分辨率的GC×GC-MS完全分離揮發性化合物,使用基于Matlab編寫的腳本、PCA、OPLS-DA等化學計量學方法對揮發性成分進行大規模、非靶向的研究,鑒定出了用于區分草魚不同部位的51種關鍵揮發性候選物。

 

方法和結論

 

采用GCMS-TQ8050全二維氣相色譜質譜系統,配備AOC-5000注射器、雙級環型單調制器:DB-5MS色譜柱1(30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)和BPX-1色譜柱2 (2.5 m × 0.1 mm × 0.1 μm),系統由Cycle Composer軟件控制。配備65 μm PDMS/DVB(poly-dimethylsiloxane-divinylbenzene)萃取頭的AOC-5000注射器自動執行HS-SPME過程。將色譜圖數據文件加載到GC image軟件中進行處理,生成省S/N值小于100的blob表,該表包含如化合物ID、化合物名稱、兩根色譜柱的保留時間和RI、峰面積、blob體積等信息。由于不同樣品的相同化合物在blob表中的ID是不同的,因此編寫了基于Matlab的腳本來自動比較不同樣品的相同物質。一個化合物種類最多的blob表被用作模板,其他blob表與其比較,以生成包含不同樣品的相同化合物的矩陣。該矩陣被提交給Malab和SIMCA分別進行PCA和OPLS-DA分析,利用VIP值找出區分草魚不同部位的關鍵揮發性成分(圖1)。

 

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1. 技術路線

 

2比較了來自相同樣品的兩個色譜圖,其是使用相同儀器獲得的。圖2a顯示了GC×GC曲線,圖2b是1D GC(冷噴涂裝置關閉,其他條件相同)。圖2a的相應強度是圖2b的3倍以上,這意味著GC×GC-MS比常規GC-MS更靈敏。

 

圖表, 條形圖

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2. 相同樣品的GC×GC (a)和1D GC (b)的 TIC色譜圖

 

3展示了某一草魚樣品的GC×GC-MS指紋圖譜(a: 1D-GC, b: GC×GC, c: 3D-GC)。可以看出,色譜柱1出現了峰重疊等現象,許多blob均在色譜柱2上分離。此外,在GC箱溫度程序中,加熱速度非常慢(2 ℃/min),這意味著這些重疊峰很難通過優化色譜柱來分離。

 

由此得出結論,相對于傳統一維GC-MS,島津的GC×GC-MS(GCMS-TP8050)能夠檢測出更多的揮發性化合物。以圖2b為例,共檢測出8749個blob,當S/N>50時有3042個blob,當S/N>100時有1469個blob。顯然,一維GC是不能分離這么多峰的。

 

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3. 某一背肉樣品的1D-GC (a), GC×GC (b), 3D-GC (c) 指紋圖譜

 

1展示了體積最大的前100種揮發性化合物,包括8種醇、7種醛、3種酮、33種烷烴、7種烯烴、21種酯、2種吡啶、1種酸、1種和17種其他化合物。其中,63種首次在草魚中發現,44種首次在魚和相關魚制品中鑒定。

 

1. 體積最大的前100種揮發性化合物(部分)

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2展示了51種關鍵揮發性候選物,這些化合物被認為是區分草魚不同部位的最有影響的變量。熱圖(圖4)表明大多數化合物濃度較低,這表明化合物濃度越高,不代表其區分草魚各部分的能力就越強。文獻調研表明,51種關鍵揮發性候選物除了可能來自于魚或魚產品,也可能來自于植物、殺蟲劑、環境污染物等。

 

2. 51種關鍵揮發性候選物(部分)

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4. 51種揮發性候選物的熱圖

 

文獻題目

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

 

使用儀器

島津GCMS-TQ8050全二維氣相色譜質譜聯用儀(GC×GC-MS)

島津AOC系列多功能自動進樣器

 

作者

趙國強, … , 江勇*等 江西科技師范大學

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

 

圖片包含 圖形用戶界面

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