一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法。通过将杜仲皮及其发酵产物不同样品进行气相‑离子迁移谱的分析检测，根据迁移速率、保留时间和相对离子峰强度进行三维定性分析，建立指纹图谱，能够直观比较杜仲皮及其发酵产物不同样品之间的差异，同时根据不同样品的特征信息，选取谱图中特征区域，定性识别特征挥发性成分，进一步利用数据预处理方法和化学计量学手段，实现样品的快速分类。本方法无需对样品进行复杂的前处理过程，操作简单，特征区域完全可视化，在准确高效识别杜仲皮及其发酵产物中的特征挥发性成分等方面具有广阔的应用前景，对于杜仲资源的高值化利用与可持续开发具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法
本专利技术属于快速分析检测领域，具体涉及一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法。
技术介绍
杜仲(EucommiaulmiodesOliv.)为杜仲科杜仲属落叶乔木，是我国传统的滋补药材，在我国分布范围广泛。其中杜仲皮富含木脂素类、环烯醚萜类和黄酮类等化合物，具有调节血压、降血糖、降血脂和增强免疫等活性作用，久服具有“轻身耐老”的功效。杜仲皮在保健食品、药品和化妆品等行业也被广泛应用。近些年，杜仲皮的化学成分组成、生物学活性功效以及产品开发等被广泛关注，但是关于其挥发性成分的组成以及相对含量报道相对较少，包括经过生物发酵之后的杜仲皮样品。杜仲皮的组织结构复杂，质地较硬，富含杜仲胶，而且由于采剥方式的特殊性，所以适宜的预处理方式对于杜仲皮的高效利用也是非常重要的。生物转化是一种绿色且最具有潜力的开发新资源的方法，通过微生物代谢活动，植物资源中的活性成分组成与含量会发生明显变化，同时也可能会产生新型化合物。同时挥发性成分也会发生类似变化，挥发性成分组成以及含量的变化会直接影响样品甚至产品的口感与风味，而这些指标又是天然植物资源非常重要的特征。挥发性成分除了直接影响样品感官以外，它还可以作为样品鉴别、质量评价和标准制定的重要指标。所以关于开展特征挥发性成分组成与含量的研究具有重要的意义。离子迁移谱(IMS)技术一种快速、灵敏且便携的分析方法，被广泛应用于风味物质、药物、危险爆炸物品以及化学试剂的分析检测。与其他分析方法相比，离子迁移谱还具有设备简单、成本低、易于操作、可实现高通量分析检测与结果分析且更容易适应实时监测等优点，目前在食品、药品化妆品行业也被广泛应用。虽然IMS有许多优点，但对于复杂样品，特别是食品和农产品中的复杂系统，分析特征通常是有限的。所以将气相色谱与离子迁移谱联用，能够实现互补效果，并且克服仪器单独使用存在的限制，达到满意的分析结果。GC-IMS的分析原理是：首先通过GC分离复杂的混合样品，然后作为单一组分进入IMS反应区，并在电离区中形成相应的产物离子。产物离子可以通过离子门脉冲作用进入迁移区并通过二维分离，然后依次到达法拉第盘后检测分离的产物离子，从而能够达到较好的分离效果。目前关于利用气相离子迁移谱分析杜仲皮及其发酵产物的研究鲜有报道。常用的分析技术，如气相色谱质谱联用、毛细管和电感耦合等离子质谱，可以对样品挥发性成分定性或定量分析，但是仪器操作过程复杂、待测样品需要前处理、分析周期较长，不便于样品的快速分析。但是气相离子迁移谱分析过程中，无需样品前处理，能够实现样品的快速分析，并建立相应的指纹图谱，可以对特征成分定性分析或者直观的分析不同样品特征挥发性成分组成及相对含量的差异；另外结合化学计量学方法，也可实现对不同样品的快速分类。因此探索一种快速简便且高效的杜仲皮及其发酵产物挥发性成分的分析方法是很有必要的。
技术实现思路
针对现有技术存在的一些不足，本专利技术的目的在于提供一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法。本专利技术采取的技术方案如下：一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法，包括以下步骤：(1)分别制备新鲜杜仲皮、预处理杜仲皮和杜仲皮发酵产物的待测样品；(2)对待测样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，收集迁移速率、保留时间和相对离子峰强度的数据，根据迁移速率、保留时间和相对离子峰强度建立指纹图谱；(3)通过比较法提取不同样品指纹图谱中的特征区域，采用气相离子迁移色谱仪数据库软件对不同样品特征挥发性成分进行定性分析；(4)采用化学计量学方法建立分类模型，对不同样品全部特征区域对应挥发性成分离子峰信号相对强度数据进行正交变换和降维，实现对不同样品的快速分类。优选，所述的杜仲皮于每年6～7月份采收。通常为气温25～30℃，空气相对湿度70～80％的高温多湿季节，且在阴天进行杜仲皮采剥效果最佳。剥皮方式一般为：部分剥皮和环状剥皮，剥皮深度均以不伤内皮层(形成层)为宜，剥皮之后需用塑料薄膜覆盖剥皮部位。所述的新鲜杜仲皮待测样品的制备步骤为：将新鲜采剥的杜仲皮用超纯水清洗，再将样品分割为小块，经干燥、粉碎，过40～60目筛，得到新鲜杜仲皮粉末样品，即为新鲜杜仲皮待测样品。所述的预处理杜仲皮待测样品的制备步骤为：将采剥的杜仲皮用开水浇烫清洗，然后展开，置于通风、避雨处的平整的稻草垫中，将杜仲皮紧密重叠，用重物将其压实压平，四周用稻草围紧，使其“发汗”，待内皮变为紫褐色，取出后晒干，刮去粗皮，将杜仲皮切割为2.0cm×2.0cm的小块杜仲皮，然后干燥，将充分干燥的小块杜仲皮在室温条件下利用粉碎机进行粉碎，过40～60目筛，得到预处理杜仲皮粉末样品，即为预处理杜仲皮待测样品。所述的杜仲皮发酵产物待测样品的制备步骤为：将预处理杜仲皮粉末与食用菌(灵芝、灰树花和猴头菇等)或微生物菌种共同发酵，得到发酵产物，将发酵产物干燥、粉碎、过40-60目筛，得到杜仲皮发酵产物待测样品。优选，步骤(2)中对待测样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析的条件为：顶空进样量为1.0～5.0g，顶空进样瓶体积为20-40mL，顶空加热温度为70～95℃，平衡时间为10～30min；气相离子色谱仪为G.A.S.公司的仪器参数为：色谱柱类型为FS-SE-54-CB-115mID:0.53mm，柱温40℃，IMS温度为45℃，载气/飘移气为N2(99.999％)，进样体积为300～500μL，进样温度为85～95℃，分析时间为30min，其中载气流量变化程序在0～30min范围内做适当的调整，载气流量在2mL/min～150mL/min范围内选择合适的载气流量值，目的是使样品在气相离子迁移谱分析过程中达到最佳的分离效果。优选，步骤(3)中通过比较法提取不同样品指纹图谱中的特征区域，具体是根据不同样品的特征挥发性成分在指纹图谱中颜色差异的变化或离子峰信号相对强度，分析不同样品中挥发性成分谱图中对应颜色变化明显或离子峰信号相对强度差异大的谱图特征区域。优选，步骤(3)中采用气相离子迁移色谱仪数据库软件对不同样品特征挥发性成分进行定性分析，具体是根据GC×IMSLibrarySearch软件内置的NIST2014气相保留指数数据库与G.A.S.的IMS迁移时间数据库进行二维定性，对不同样品的特征挥发性化合物进行定性分析。优选，步骤(4)中采用化学计量学方法建立分类模型是采用主成分分析法建立分类模型，在建模之前需要对指纹谱图的迁移速率、保留时间和相对离子峰强度数据进行预处理，将上述数据导入LAV软件，利用标准偏差选项进行数据过滤，然后进行归一化，归一化选择中位数标准化，再采用对数数据转化，最后采用全距尺度化处理后，运用主成分分析法建立分类模型。本专利技术的有益效果为：采用一种气相离子迁移谱分析技术并结合化学计量学分析方法，直接对杜仲皮及其不同样品进行有效快速的无本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：/n(1)分别制备新鲜杜仲皮、预处理杜仲皮和杜仲皮发酵产物的待测样品；/n(2)对待测样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，收集迁移速率、保留时间和相对离子峰强度的数据，根据迁移速率、保留时间和相对离子峰强度建立指纹图谱；/n(3)通过比较法提取不同样品指纹图谱中的特征区域，采用气相离子迁移色谱仪数据库软件对不同样品特征挥发性成分进行定性分析；/n(4)采用化学计量学方法建立分类模型，对不同样品全部特征区域对应挥发性成分离子峰信号相对强度数据进行正交变换和降维，实现对不同样品的快速分类。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)分别制备新鲜杜仲皮、预处理杜仲皮和杜仲皮发酵产物的待测样品；
(2)对待测样品进行顶空-气相色谱-离子迁移谱分析，收集迁移速率、保留时间和相对离子峰强度的数据，根据迁移速率、保留时间和相对离子峰强度建立指纹图谱；
(3)通过比较法提取不同样品指纹图谱中的特征区域，采用气相离子迁移色谱仪数据库软件对不同样品特征挥发性成分进行定性分析；
(4)采用化学计量学方法建立分类模型，对不同样品全部特征区域对应挥发性成分离子峰信号相对强度数据进行正交变换和降维，实现对不同样品的快速分类。


2.根据权利要求1所述的基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法，其特征在于，所述的新鲜杜仲皮待测样品的制备步骤为：将新鲜采剥的杜仲皮用超纯水清洗，再将样品分割为小块，经干燥、粉碎，过40～60目筛，得到新鲜杜仲皮粉末样品，即为新鲜杜仲皮待测样品；
所述的预处理杜仲皮待测样品的制备步骤为：将采剥的杜仲皮用开水浇烫清洗，然后展开，置于通风、避雨处的平整的稻草垫中，将杜仲皮紧密重叠，用重物将其压实压平，四周用稻草围紧，使其“发汗”，待内皮变为紫褐色，取出后晒干，刮去粗皮，将杜仲皮切割成小块，干燥，将充分干燥的小块杜仲皮在室温条件下利用粉碎机进行粉碎，过40～60目筛，得到预处理杜仲皮粉末样品，即为预处理杜仲皮待测样品；
所述的杜仲皮发酵产物待测样品的制备步骤为：将预处理杜仲皮粉末与食用菌或微生物菌种共同发酵，得到发酵产物，将发酵产物干燥、粉碎、过40～60目筛，得到杜仲皮发酵产物待测样品。


3.根据权利要求2所述的基于气相离子迁移谱快速分析杜仲皮及其发酵产物中挥发性成分的方法，其特征在于，所述的杜仲皮于每年6～7月份采收，采用部分剥皮或环状剥皮的方式进行剥皮，剥皮深度均以不伤内皮层为宜。


4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志宏，彭密军，杨秋玲，邱昱，张命龙，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东;44