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申请/专利权人：山西农业大学

摘要：本发明属指纹图谱的构建技术领域，提供一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法及应用。用离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱，以有机酸为变量做主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，用聚类分析验证其结果可靠性。用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分做指纹图谱的构建，共检测出挥发性香气成分45种，采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证。该方法操作简便，实用性强，准确率高，可应用于山西老陈醋陈酿年份的鉴定。

主权项：1.一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：采用离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱，以有机酸为变量进行主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性；采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱的构建，挥发性香气成分45种，18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，同样采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证；离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱的具体方法为：取山西老陈醋1000μL，用超纯水定容至10mL，取样品1000μL用0.22μm微孔滤膜过滤，采用离子色谱等度洗脱程序实现样品中有机酸的分离，外标法对8种有机酸进行精确定量；采用主成分分析及聚类分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别；所述8种有机酸包括：草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸及琥珀酸；所述离子色谱流动相为20mmolLNaOH溶液，离子色谱流速为0.8mLmin，等度洗脱，离子色谱进样量为20μL；采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱构建的方法为：取山西老陈醋3mL置于15mL样品瓶中，加入10μL内标4-甲基-2-戊醇，40℃顶空吸附20min，解吸附5min；采用顶空固相微萃取技术萃取山西老陈醋挥发性香气成分，采用气相色谱梯度升温方式分离样品中的挥发性香气成分，质谱进行全扫描模式对各成分的特征离子进行识别，与标准品数据库进行比对，定性化合物，并以直接内标法精确定量；数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行；香气成分由谱库初步鉴定，后结合化合物的保留指数定性；定量采用直接内标法，并对不同陈酿年份山西老陈醋进行主成分分析；气相色谱的升温程序为：起始温度：40℃，以3℃min升温至120℃，保持5min，再以10℃min升温至270℃，保持10min，质谱的扫描范围为33~450amu。

全文数据：山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法及应用技术领域本发明涉及指纹图谱构建技术领域，具体涉及一种山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法及应用。基于离子色谱-电化学检测器技术构建了不同陈酿年份山西老陈醋的主要的8种有机酸指纹图谱，同时采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋挥发性香气成分指纹图谱的构建与检测，共检测出18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证。背景技术山西老陈醋的传统陈酿工艺称为“夏伏晒,冬捞冰”，在这一特殊工艺下，老陈醋水分大量蒸发，其比重、浓度、黏稠度、可溶性固形物以及不挥发酸、总糖、还原糖、总酯、氨基酸态氮等质量指标均处于较高水平。山西老陈醋在陈酿期间主要有下列变化。氧化反应，醋中的醇类物质继续进行氧化，生成酸类及醛类物质，这也是山西老陈醋酸度增长的原因之一；酯化反应，在陈酿中酸类与醇类继续生成酯类物质，使得酯类物质含量增高，且各酯类物质比例不断变化，色香突出，口味柔和，品质极佳。随着陈酿的进行，醋中的糖份和氨基酸结合，这种反应称为美拉德反应，一方面生成大量的类黑精，增强老陈醋的功能性，另一方面生成杂环类香气成分，使得老陈醋陈香细腻。目前主要是以酸度作为山西老陈醋的陈酿年份的鉴别依据，但山西老陈醋成分复杂，仅靠酸度或简单的感官，难以真正的鉴定出山西老陈醋的陈酿年份，造成市场的混乱。采用离子色谱和气相色谱质谱联用技术分别建立不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸和挥发性香气成分指纹图谱，可更加系统、整体地对山西老陈醋陈酿年份的鉴别。发明内容本发明的目的在于提供一种山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法及应用。采用离子色谱及气相色谱质谱联用技术对山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分分别构建指纹图谱，建立一种快速、准确地对山西老陈醋陈酿年份进行鉴别的方法。本发明的技术方案如下：一种山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，采用离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱，以有机酸为变量进行主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性。同时采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱的构建，挥发性香气成分45种，18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，同样采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证。离子色谱对山西老陈醋中8种有机酸构建指纹图谱的具体方法为：取山西老陈醋1000μL，用超纯水定容至10mL，取样品1000μL用0.22μm微孔滤膜过滤，采用离子色谱等度洗脱程序实现样品中有机酸的分离，外标法对8种有机酸进行精确定量；采用主成分分析及聚类分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别。所述8种有机酸包括：草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸及琥珀酸，混合标准溶液的浓度见表1。表1有机酸标准溶液浓度所述离子色谱流动相为20mmolLNaOH溶液，离子色谱流速为0.8mLmin，等度洗脱，离子色谱进样量为20μL。标准工作曲线的建立：对不同浓度的标准品进样检测，记录对应的峰面积值（Area），以考察其检测浓度相关性，并以有机酸浓度对面积做线性回归，具体如表2所示，8种有机酸的相关系数均高于0.99，证明各有机酸标准曲线建立成功，可进行定量山西老陈醋的有机酸含量。表2有机酸线性关系考察为了验证不同陈酿年份山西老陈醋指纹图谱的可靠性，每种年份准备5个不同品牌样品进行指纹图谱的构建，并采用主成分分析观察不同陈酿年份样品的分布情况，以及同一陈酿年份样品间的聚集状态，并且采用聚类分析对主成分分析结果加以验证。由主成分分析得知，各陈酿年份老陈醋样可明显区分开来，相同陈酿年份的不同品牌山西老陈醋相距较近，说明各陈酿年份样品的指纹图谱具有可靠性，且各年份间相距较远，说明不同陈酿年份的山西老陈醋有机酸含量具有差异性，该指纹图谱可作为山西老陈醋陈酿年份鉴别依据。通过聚类分析验证主成分分析的可靠性，各陈酿年份分别聚类，证明样品可靠，模型成立。本发明构建的不同陈酿年份山西老陈醋的挥发性香气成分指纹图谱，可定性45种挥发性香气成分，包括：18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，能较为全面反映山西老陈醋的化学成分和品质特性。采用主成分分析及聚类分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，建立了一种快速、方便、并能有效地对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别的方法。采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱构建的方法为：取山西老陈醋3mL置于15mL样品瓶中，加入10μL内标4-甲基-2-戊醇，40℃顶空吸附20min，解吸附5min；采用顶空固相微萃取技术萃取山西老陈醋挥发性香气成分，采用气相色谱梯度升温方式分离样品中的挥发性香气成分，质谱进行全扫描模式对各成分的特征离子进行识别，与标准品数据库进行比对，定性化合物，并以直接内标法精确定量；数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行；香气成分由谱库初步鉴定，后结合化合物的保留指数定性；定量采用直接内标法，并对不同陈酿年份山西老陈醋进行主成分分析。气相色谱的升温程序为：起始温度：40℃，以3℃min升温至120℃，保持5min，再以10℃min升温至270℃，保持10min，质谱的扫描范围为33~450amu。采用所述方法构建的指纹图谱在山西老陈醋陈酿年份鉴定中的应用。由主成分分析得知，各陈酿年份老陈醋样可明显区分开来，相同陈酿年份的不同品牌山西老陈醋相距较近，说明各陈酿年份样品的指纹图谱具有可靠性，且各年份间相距较远，说明不同陈酿年份的山西老陈醋挥发性香气成分含量具有差异性，该指纹图谱可作为山西老陈醋陈酿年份鉴别依据。通过聚类分析验证主成分分析的可靠性，各陈酿年份分别聚类，证明样品可靠，模型成立。附图说明图1有机酸标准品色谱图；图2不同陈酿年份山西老陈醋有机酸指纹图谱对比；图3不同陈酿年份山西老陈醋有机酸主成分分析图；图4不同陈酿年份山西老陈醋有机酸聚类分析图；图5不同陈酿年份山西老陈醋挥发性香气成分指纹图谱；图6不同陈酿年份山西老陈醋挥发香气成分主成分分析图；图7不同陈酿年份山西老陈醋挥发性香气成分聚类分析图。具体实施方式下面通过具体的实施例对本发明的技术方案作进一步说明。实施例1：不同陈酿年份山西老陈醋有机酸指纹图谱的构建和验证基于离子色谱对不同陈酿年份的山西老陈醋有机酸指纹图谱进行构建，收集陈酿年份为1年、3年、5年、6年、8年和10年山西老陈醋，每种陈酿年份选取5个不同品牌山西老陈醋，共计30个样品，山西老陈醋样品信息见表3。对山西老陈醋样品稀释后进样，采用离子色谱等度洗脱程序实现样品中有机酸的分离，外标法对8种有机酸进行精确定量。表3山西老陈醋样品信息上述的山西老陈醋前处理方法为：取山西老陈醋1000μL，用超纯水定容至10mL，0.22μm微孔滤膜过滤后进样。上述的离子色谱（戴安ICS-3000）条件为：流速：0.8mLmin；柱温：30℃；进样量：20μL；色谱柱：IonPacAG11-HC，4×50mm；流动相：20mmolLNaOH溶液，等度洗脱，每次进样完成后，系统前平衡5min后再次进样。上述的8种有机酸的标准工作曲线建立方法为：准确配置有机酸标准溶液，用去离子水溶解获得有机酸混合标准溶液，8种有机酸浓度分别为：草酸（0.3gL）、酒石酸（0.5gL）、丙酮酸（1.25gL）、苹果酸（0.5gL）、乳酸（5gL）、乙酸（10gL）、柠檬酸（0.5gL）、琥珀酸（1gL）。对不同浓度的有机酸混合标准溶液进样检测，记录不同浓度下各有机酸对应的峰面积值（Area），以考察其检测浓度相关性，有机酸标准品色谱图如图1所示，各有机酸标准品的峰型良好，峰分离度高，可用于定性山西老陈醋样品中的有机酸。所构建的不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸指纹图谱（图2），能同时对8种有机酸进行精确定量，包括：草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸、琥珀酸。通过所述方法构建的有机酸指纹图谱，可快速准确地获取待测山西老陈醋中有机酸的含量信息，并根据有机酸的浓度进行年份的鉴别，为了验证不同陈酿年份山西老陈醋指纹图谱的可靠性，每种年份准备5个不同品牌样品进行指纹图谱的构建，并采用主成分分析观察不同陈酿年份样品的分布情况，以及同一陈酿年份样品间的聚集状态，并且采用聚类分析对主成分分析结果加以验证。以不同陈酿年份的山西老陈醋作为样品，将指纹图谱内8种有机酸进行外标法定量，后导入SIMCA-P13.0Umetrics，UlIlea，Sweden软件进行主成分分析。最后采用离差平均和法ward对数据进行标准化处理，SIMCA-P13.0进行聚类分析，对主成分分析结果进行验证。以有机酸为变量，不同陈酿年份山西老陈醋主成分分析结果如图3所示，各陈酿年份老陈醋样可明显区分开来，相同陈酿年份的不同品牌样品相距较近，说明各陈酿年份样品的指纹图谱具有可靠性，且各年份间相距较远，说明不同陈酿年份的山西老陈醋有机酸含量具有差异性，该指纹图谱可作为山西老陈醋陈酿年份鉴别依据。不同陈酿年份山西老陈醋聚类分析如图4所示，聚类分析中横轴为样品编号，纵轴为差异值，差异值越高表示两组样品间相似度越低，各陈酿年份分别聚类，证明样品可靠，模型成立。实施例2：不同陈酿年份山西老陈醋挥发性香气成分指纹图谱的构建和验证基于气相色谱质谱联用技术构建山西老陈醋的挥发性香气成分指纹图谱，采用顶空固相微萃取技术萃取山西老陈醋挥发性香气成分，采用气相色谱梯度升温方式分离样品中的挥发性香气成分，质谱进行全扫描模式对各成分的特征离子进行识别，与标准品数据库进行比对，定性化合物，并以直接内标法精确定量。上述的山西老陈醋前处理方法为：取山西老陈醋3mL，加入10μL内标4-甲基-2-戊醇，40℃顶空吸附20min，后置于GC-MS的气相色谱进样口进行解吸附5min。上述的气相色谱（ThermoFisherTrace1300）条件为：色谱条件为：色谱柱：HP-5-MS色谱柱（30m×0.25mm×0.25μm）；载气：氦气；流速：1mLmin；不分流进样；升温程序：起始温度：40℃，以3℃min升温至120℃，保持5min，再以10℃min升温至270℃，保持10min。上述的质谱（ThermoFisherTraceISQ）条件为：离子源温度：280℃；传输线温度：280℃；电离方式：EI＋；电子能量：70eV；扫描范围：33~450amu。上述的挥发性香气成分定性定量方法为：数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行。香气成分由谱库初步鉴定，后结合化合物的保留指数定性。定量采用直接内标法，选择4-甲基-2-戊醇为内标，计算公式为：各香气成分的含量=各组分的峰面积内标样的峰面积×内标样的质量浓度。构建的不同陈酿年份山西老陈醋的挥发性香气成分指纹图谱（图5），同时定量45种挥发性香气成分，包括：18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，能较为全面反映山西老陈醋的香气成分种类和含量特征。为了验证不同陈酿年份山西老陈醋指纹图谱的可靠性，每种年份准备5个不同品牌样品进行指纹图谱的构建，并采用主成分分析观察不同陈酿年份样品的分布情况，以及同一陈酿年份样品间的聚集状态，并且采用聚类分析对主成分分析结果加以验证。以不同陈酿年份的山西老陈醋作为样品，将指纹图谱内各成分进行定量，对定量后的数据在Excel中进行面积归一化后导入SIMCA-P13.0Umetrics，UlIlea，Sweden软件进行主成分分析。最后采用离差平均和法ward对数据进行标准化处理，SIMCA-P13.0进行聚类分析，对主成分分析结果进行验证。由不同陈酿年份山西老陈醋主成分分析图（图6）可见，同一陈酿年份样品组内聚集度良好，说明样品选取合理可靠，具有代表性。不同陈酿年份的山西老陈醋可明显区分开来，各年份间相距较远，说明不同陈酿年份的山西老陈醋挥发性香气成分的种类及含量具有差异性，可作为鉴别依据。以挥发性香气成分为变量，不同陈酿年份山西老陈醋的聚类分析如图7所示，不同陈酿年份山西老陈醋样品分别聚类，证明样品可靠，模型成立。采用主成分分析及聚类分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，建立了一种快速、方便、并能有效地对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别的方法。

权利要求：1.一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：采用离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱，以有机酸为变量进行主成分分析，鉴别不同陈酿年份山西老陈醋，采用聚类分析验证其结果可靠性；采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱的构建，挥发性香气成分45种，18种酯类、3种挥发性酸类、5种醇类、8种呋喃类化合物及11种杂环类化合物，同样采用主成分分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别，聚类分析进行验证。2.根据权利要求1所述的一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：离子色谱对山西老陈醋中主要的8种有机酸构建指纹图谱的具体方法为：取山西老陈醋1000μL，用超纯水定容至10mL，取样品1000μL用0.22μm微孔滤膜过滤，采用离子色谱等度洗脱程序实现样品中有机酸的分离，外标法对8种有机酸进行精确定量；采用主成分分析及聚类分析对不同陈酿年份山西老陈醋进行鉴别。3.根据权利要求1或2所述的一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：所述8种有机酸包括：草酸、酒石酸、丙酮酸、苹果酸、乳酸、乙酸、柠檬酸及琥珀酸。4.根据权利要求1或2所述的一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：所述离子色谱流动相为20mmolLNaOH溶液，离子色谱流速为0.8mLmin，等度洗脱，离子色谱进样量为20μL。5.根据权利要求1所述的一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：采用气相色谱质谱联用技术对不同陈酿年份山西老陈醋中挥发性香气成分进行指纹图谱构建的方法为：取山西老陈醋3mL置于15mL样品瓶中，加入10μL内标4-甲基-2-戊醇，40℃顶空吸附20min，解吸附5min；采用顶空固相微萃取技术萃取山西老陈醋挥发性香气成分，采用气相色谱梯度升温方式分离样品中的挥发性香气成分，质谱进行全扫描模式对各成分的特征离子进行识别，与标准品数据库进行比对，定性化合物，并以直接内标法精确定量；数据收集用HP化学工作站软件对照NIST库进行；香气成分由谱库初步鉴定，后结合化合物的保留指数定性；定量采用直接内标法，并对不同陈酿年份山西老陈醋进行主成分分析。6.根据权利要求5所述的一种不同陈酿年份山西老陈醋的有机酸及挥发性香气成分指纹图谱的构建方法，其特征在于：气相色谱的升温程序为：起始温度：40℃，以3℃min升温至120℃，保持5min，再以10℃min升温至270℃，保持10min，质谱的扫描范围为33~450amu。7.如权利要求1所述的构建方法构建的指纹图谱在山西老陈醋陈酿年份鉴定和质量控制中的应用。

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