一种基于GC-IMS技术区分阿胶与其他动物源胶的方法和应用

一种基于gc
‑
ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法和应用
技术领域
1.本发明涉及阿胶真伪鉴别技术领域，具体为一种基于gc
‑
ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法和应用。


背景技术：

2.公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
3.长期以来，阿胶的关键材料是驴皮，驴皮来源于马科动物驴。阿胶属于少数疗效明确的传统中药之一。阿胶含有明胶、蛋白质、赖氨酸、组氨酸、精氨酸、苏氨酸和微量元素等多种有效成分，有耐缺氧、耐寒冷、抗疲劳、增加体内钙摄入量，促进造血等作用。一直以来，都被认为是一种养生和临床治疗的保健食品。
4.但是，近年来，驴皮资源短缺，阿胶生产企业为了解决原料紧缺问题及降低成本，采用牛皮胶、马皮胶和猪皮等低值皮替代驴皮胶，严重损害了消费者利益，干扰了市场秩序。采用红外、近红外、hplc等方法对阿胶进行鉴别，往往存在判断结果不准确，缺乏说服力等问题。目前已经报道的鉴别阿胶真伪比较常规的方法是pcr和特异性肽鉴别技术。
5.然而，发明人发现，提取特征肽，进行序列和结构的对比验证，检测方法复杂，耗时较长。尤其是，pcr和特异性肽鉴别技术都需要利用特定的方法对样品进行前处理，前处理过程非常复杂，并且还需要相应的标准肽。因此，开发一种检测方法更加简单、耗时短且准确度高的鉴别阿胶的方法至关重要。


技术实现要素：

6.为了解决现有技术存在的问题，本公开的目的是提供一种基于gc
‑
ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法和应用，该方法与现有技术相比，无需对样品进行前处理，无需进行萃取浓缩等处理，直接将样品粉碎处理即可直接进样检测，极大地节省了检测时间，并且准确度高。
7.具体地，本公开的技术方案如下所述：
8.在本公开的第一方面，本公开提供了一种基于gc
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ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法，包括：采用gc
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ims技术对经过破碎处理的待测样品进行检测。
9.在本公开的第二方面，本公开提供了一种基于gc
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ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法在鉴定阿胶真假方面的应用。
10.本公开中的一个或多个技术方案具有如下有益效果：
11.(1)、本公开首次利用气相色谱
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离子迁移谱(gc
‑
ims)技术区分阿胶与其他动物源胶，通过离子迁移谱与气相色谱联用，气相色谱的优势恰好与离子迁移谱的弱势相嵌合，使得各自发挥优点，取长补短，获得了一加一大于二的效果。
12.(2)、传统的用于阿胶真假的鉴别，需要对待检测样品进行繁琐的前处理过程，检
测过程复杂，耗时长。然而，利用gc
‑
ims鉴别阿胶真伪，不仅灵敏度更高、检测速度更快、分析成本更低，而且，对于待检测样品不需要任何化学试剂进行复杂的前处理，仅仅只需要将待检测样品粉碎即可直接进样。检测方法更加简单，极大的节省了时间和成本。
13.(3)、利用本申请的检测方法，灵敏度高(检出限达ppt)，检测速度快(25
‑
35分钟)，定性定量准确。
附图说明
14.构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
15.以下，结合附图来详细说明本公开的实施方案，其中：
16.图1：实施例1的样品中挥发性物质成分三维谱图；
17.图2：实施例1的样品中挥发性物质成分谱图(俯视图)；
18.图3：实施例1的样品中挥发性物质成分对比差异谱图；
19.图4：实施例1的样品gallery plot指纹谱图；
20.图5：实施例1的全部样品pca分析；
21.图6：实施例1的library search定性分析。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例，进一步阐述本公开。应理解，这些实施例仅用于说明本公开而不用于限制本公开的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
23.除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。本发明所使用的试剂或原料均可通过常规途径购买获得，如无特殊说明，本发明所使用的试剂或原料均按照本领域常规方式使用或者按照产品说明书使用。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。
24.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
25.正如背景技术所介绍的，目前鉴别阿胶的方法多为提取理论特征肽，进行序列和结构的对比验证，检测方法复杂，耗时较长。尤其是，pcr和特异性肽鉴别技术都需要利用特定的方法对样品进行前处理，前处理过程非常复杂，并且还需要相应的标准肽。为了提高阿胶鉴别的效率，节省时间和成本并提高准确度，本公开提供了一种基于gc
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ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法和应用。
26.在本公开的一种实施方式中，本公开提供了一种基于gc
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ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法，包括：采用gc
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ims技术对经过破碎处理的待测样品进行检测。
27.其中，待测样品可以为dhg(驴皮胶)、chg(牛皮胶)、hhg(马皮胶)或phg(猪皮胶)。
28.待测样品先经气相色谱预分离，控制分析物浓度并分离其中杂质，然后经过离子
迁移谱的再分离，实现真正意义上的二次分离，所得的保留时间和迁移时间可以准确的对分析物进行二维定性，通过了解离子迁移谱中的离子信号峰强度可以对分析物进行定量分析。经软件对数据处理后可快速获取痕量挥发性有机物的指纹图谱，结合分析物主成分进行样品分类，物质间差异性一目了然，对单一物质的定性定量简单易行，给予非常直观的分析结果。
29.在本公开的一种实施方式中，本公开提供了一种基于gc
‑
ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法，具体包括以下步骤：
30.(1)、称取待检测样品dhg(驴皮胶)、chg(牛皮胶)、hhg(马皮胶)和phg(猪皮胶)破碎处理，置于20ml顶空瓶中，孵育后经顶空进样，进行气相色谱
‑
离子迁移谱分析，得到各种样品的挥发性组分信息。
31.(2)、收集挥发性组分气相保留时间、离子迁移时间，绘制气相离子迁移色谱图并定性分析；
32.(3)、收集挥发性组分信号峰，生产各样品指纹图谱进行对比；
33.(4)、通过pca主成分分析来对样品进行相似度分析。
34.进一步地，步骤(1)中，所述破碎处理的方法包括组织捣碎机，磨粉机，破壁机等。
35.进一步地，步骤(1)中，所述待测样品的用量为1
‑
3g，优选的，为2g。
36.进一步地，步骤(1)中，将置于顶空瓶中的待测样品处于50
‑
70℃温度下孵育，优选的，孵育温度为60℃。
37.进一步地，步骤(1)中，所述孵育时间为10
‑
30min，优选的，为15min。
38.进一步地，步骤(1)中，所述进样量为400
‑
600μl，优选的，为500μl。
39.进一步地，步骤(1)中，采用气相色谱
‑
离子迁移谱分析，气相色谱条件为：色谱柱：mxt
‑
5 15m id:0.53mm；柱温50
‑
70℃；载气：n2；载气流速：0
‑
2min，2ml/min；2
‑
20min，100ml/min
40.最优选的，上述色谱柱柱温为60℃。
41.进一步地，采用气相色谱
‑
离子迁移谱分析中，离子迁移谱(ims)条件为：
42.迁移管温度为40
‑
50℃；载气/漂移气：n2；漂移气流速：140
‑
160ml/min。
43.优选的，所述迁移管温度为45℃。
44.优选的，所述漂移气流速为150ml/min。
45.进一步地，进样针温度为60
‑
70℃，优选的，进样针温度为65℃；进样量300
‑
600μl，优选的，进样量为500μl。
46.进一步地，步骤(1)中，气相色谱
‑
离子迁移谱测试时间为20
‑
40min，优选的，测试时间为30min。
47.进一步地，步骤(2)中，气相离子迁移色谱图并定性分析是通过内置的nist数据库和ims数据库可对物质进行定性分析。
48.进一步地，步骤(3)中，生产各样品指纹图谱是利用lav软件的gallery plot插件框选所有挥发性组分信号峰，形成各样品指纹图谱。
49.在本公开的一种实施方式中，本公开提供了一种基于gc
‑
ims技术区分阿胶与其他动物源胶的方法在鉴定阿胶真假方面的应用。
50.为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本公开的技术方案，以下将结合具
体的实施例详细说明本公开的技术方案。
51.实施例1
52.样品处理：样品dhg(驴皮胶)、chg(牛皮胶)、hhg(马皮胶)和phg(猪皮胶)破碎处理，分别称取2g样品，置于20ml顶空瓶中，60℃孵育15分钟后进样500ml。
53.分析仪器：风味分析仪
54.色谱条件：
55.色谱柱：mxt
‑
5 15m id:0.53mm；柱温：60℃；载气/漂移气n2；载气流速如下：
56.timee1e2r00:00,000150ml/min2ml/minrec02:00,000150ml/min2ml/min
‑
20:00,000150ml/min100ml/minstop
57.气相离子迁移色谱的条件是：
58.分析时间：20min；色谱柱类型：mxt
‑
5 15m id:0.53mm；柱温为60℃；漂移管温度为45℃，载气/漂移气：n2，漂移气流速：140
‑
160ml/min；进样针温度为65℃，进样量为500μl。
59.然后，进行数据分析：
60.基于气相
‑
离子迁移谱进行的检测使用仪器配套的分析软件包括lav(laboratory analytical viewer)和三款插件以及gc
×
ims library search，可以分别从不同角度进行样品分析。各个软件和插件的功能如下所示：
61.1)lav：用于查看分析谱图，图中每一个点代表一种挥发性有机物；对其建立标准曲线后可进行定量分析。
62.2)reporter插件：直接对比样品之间的谱图差异(二维俯视图和三维谱图)。
63.3)gallery plot插件：指纹谱图对比，直观且定量地比较不同样品之间的挥发性有机物差异。
64.4)dynamic pca插件：动态主成分分析，用于将样品聚类分析，以及快速确定未知样品的种类。
65.5)gc
×
ims library search：应用软件内置的nist数据库和ims数据库可对物质进行定性分析。
66.使用simca 14.1软件对分组的气相
‑
离子迁移谱的数据进一步进行多元统计分析，使用的多元统计分析方法有pca分析、opls
‑
da分析、pls
‑
da分析。对opls
‑
da分析结果进行200次的置信检验，多元统计分析中分离结果较好且置信检验结果较好的两组，以vip值>1为条件筛选出潜在差异代谢物，其中可以被定性的作为最终的差异性代谢物进行进一步的分析和解释。
67.软件能够自动生成样品挥发性物质的三维谱图(图1，保留时间，迁移时间和峰强度)及二维俯视图(图2和图3，保留时间和迁移时间)。从三维图中可以直观看出不同样品中的挥发性有机物差异，同时结合对应的二维俯视图，可以更明显体现挥发性物质的差异和变化。
68.结论：由图4可以对所有样品进行整体对比和分析，样本之间的挥发性物质组成差异非常明显且直观，例如辛酮、壬酮、癸酮等在chg样本中的相对含量远高于其它样本；己醛、庚醛、壬醛、丁醛等物质在dhg中的相对含量远高于其它样本；而hhg和phg则具有一定的
相似性，其挥发性组分的相对含量较为接近。
69.主成分分析(pca)分析：
70.如图5所示，可以看出样品之间的特征差异及聚类趋势，dhg距离其它样本最远，特征差异最为明显，hhg和phg则距离相对较近，特征具有一定的相似性。
71.gc
‑
ims分析技术可以明确区分驴皮阿胶与马皮、猪皮和牛皮胶。
72.样品中挥发性有机物定性分析
73.应用软件内置的nist数据库和ims数据库可对物质进行定性分析表1.已鉴定的阿胶与其他动物源胶特征性气味物质
74.驴皮胶中特异性代谢物
75.[0076][0077]
马皮胶中特异性代谢物
[0078]
[0079][0080]
猪皮胶中特异性代谢物
[0081][0082]
牛皮胶中特异性代谢物
[0083]
compound中文名称cas#formulamw2
‑
decanone2
‑
癸酮c693549c
10
h
20
o156.32
‑
nonanone
‑
m2
‑
壬酮c821556c9h
18
o142.22
‑
nonanone
‑
d2
‑
壬酮二聚体c821556c9h
18
o142.22
‑
octanone
‑
m2
‑
辛酮c111137c8h
16
o128.2benzaldehyde苯甲醛c100527c7h6o106.12
‑
octanone
‑
d2
‑
辛酮二聚体c111137c8h
16
o128.22
‑
heptanone2
‑
庚酮c110430c7h
14
o114.22
‑
hexanone
‑
d2
‑
己酮二聚体c591786c6h
12
o100.22
‑
hexanone
‑
m2
‑
己酮c591786c6h
12
o100.2propanoic acid丙酸c79094c3h6o274.1
[0084]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。