基于gc-ms和pca法的饼干香精香料的鉴别方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种饼干香精香料的鉴别方法，具体涉及基于GC-MS和PCA法的饼干 香精香料的鉴别方法。
【背景技术】
[0002] 香料是指适合人类消费的具有香气和/或香味的物质。相对分子质量一般小于 300,具有相当大的挥发性，一般不直接消费，而是配制成香精用于加香产品后间接消费。按 用途可将香料分为日用和食用两大类。能够用于调配食品用香精的香料称为食品用香料， 包括天然香味物质、天然等同香味物质和人造香味物质三类。
[0003] 在食品中使用食品用香料、香精的目的是使食品产生、改变或提高食品的风味。食 品用香料一般配制成食品用香精后用于食品加香，部分也可直接用于食品加香。食品用香 精、香料在各类食品中按生产需要适量使用，GB-2760中规定巴士杀菌乳、新鲜水果和蔬菜、 原粮、大米、部分婴幼儿配方食品和饮用纯净水等食品没有加香的必要，不得添加食品用香 精香料，法律、法规或国家食品安全标准另有明确规定者除外。该标准中还规定允许使用的 食品用天然香料名单（共400种物质）和允许使用的食品用合成香料名单（共1453种物 质）。
[0004] 在中国，食品香精香料生广中不允许使用GB-2760食品用香料名单之外的食品香 料。食品香料生产商、销售商和使用者都必须严格保证食品香料的质量，使用者必须保证在 允许的使用量范围内使用食品香料。
[0005] 食用香料香精质量控制一直是香料香精生产企业和食品生产企业高度关注的问 题。由于化学指纹图谱具有指纹特征分析、宏观推断分析等特点，故适合于分析复杂化学物 质组成的稳定性，可以成为香料香精质量评价的有效手段。指纹图谱能基本反映香料香精 的全貌，使其质量控制指标由原有的单一成分的测定上升为对整个内在品质的检测，实现 对香精香料内在质量的综合评价和全面控制。
[0006] 食品中每种香料在最终加香食品中的用量微乎其微，含量为mg/kg级别，由于食 品组成复杂，基质的物理形态范围广泛，对食品香精香料测定构成的干扰特别多。在食品香 精香料痕量的检测中，对样品进行提取、富集、浓缩等前处理技术已经成为进入仪器分析前 必不可少的步骤，它可以保证检测结果的准确性，减少对分离和检测仪器的污染，提高检测 效率等。目前，香精香料指纹图谱前处理方法主要有同时蒸馏萃取、固相微萃取、有机溶剂 萃取、超声辅助液液萃取、超临界流体萃取。前处理技术主要包括提取、富集和浓缩3个过 程。香精香料指纹图谱的仪器分析方法主要有气相色谱法、液相色谱法、紫外光谱法、红外 光谱法，各种仪器分析方法的研宄都较为成熟。香精香料指纹图谱一般常用的算法有改进 的Nei系数法、相关系数法、夹角余弦法、距离法，其算法一般都是直接引用中药指纹图谱 的算法，对香精香料指纹图谱算法进行独立研宄、比较性研宄、权重分配研宄及各算法的适 应性研宄较少。
[0007] 目前香精香料指纹图谱技术基本上还处在研宄阶段，还没有将其直接应用于饼干 生产方面的报道。因此，很有必要在现有技术的基础之上，研宄涉及一种操作便捷，能准确、 快速、全面鉴定饼干用香精香料的新方法。
【发明内容】
[0008] 为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供基于GC-MS和PCA法的 饼干香精香料的鉴别方法，能够快速、准确地鉴别饼干用香精香料。
[0009] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
[0010] 基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，包括以下步骤：
[0011] (1)对饼干样品进行前处理，依次包括提取、富集和浓缩三个过程；
[0012] (2)采集饼干样品的GC-MS谱图信息；
[0013] (3)分析GC-MS谱图信息，得出结果，包括以下步骤：
[0014] (a)对GC-MS谱图的成分依据WEILY和NIST标准质谱图库进行检索定性，采用面 积归一化法进行定量分析，提取样品组分的共有信息，用共有化学成分的峰面积为指标，以 不同品种的样品为类别对象，构建原始数据矩阵X;
[0015] (b)根据矩阵X计算协方差阵C:
[0016] C= (X)TX
[0017] 其中，（X)T为X的转置矩阵；
[0018] (c)求解出协方差阵C的所有非零特征根A 及每个A,_对应的单位特征向量， 其中，i = 1，2，…，P，计算每个非零特征根A i的方差贡献率
【主权项】
1. 基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在于，包括以下步骤： (1) 对饼干样品进行前处理，依次包括提取、富集和浓缩三个过程； (2) 采集饼干样品的GC-MS谱图信息； (3) 分析GC-MS谱图信息，得出结果，包括以下步骤： (a) 对GC-MS谱图的成分依据WEILY和NIST标准质谱图库进行检索定性，采用面积归 一化法进行定量分析，提取样品组分的共有信息，用共有化学成分的峰面积为指标，以不同 品种的样品为类别对象，构建原始数据矩阵X; (b) 根据矩阵X计算协方差阵C: C= (X)Tx 其中，（X)T为X的转置矩阵； (c) 求解出协方差阵C的所有非零特征根A,以及每个A对应的单位特征向量，其中， i=1，2,…，P，计算每个非零特征根\的方差贡献_
按〇,从大到小的顺序排 列对应的单位特征向量，构建PXP阶向量集矩阵V:
其中，矩阵V中的每列向量代表协方差阵C的1个单位特征向量； (d) 在保留矩阵V的主要信息的前提下，对矩阵V进行PCA降维，从PCA得分图中直观 得不同饼干品种香精香料的区分结果。
2. 根据权利要求1所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在于， 步骤（1)的具体步骤：取饼干样品在干燥环境下粉碎加入提取溶剂，采用有机溶剂浸提法， 合并提取液，溶液过〇. 45ym滤膜后，浓缩除去溶剂后，同时蒸馏萃取，合并有机相，加无水 硫酸钠干燥过夜，除去溶剂得到供试品。
3. 根据权利要求2所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在 于：所述提取溶剂和有机相为下述一种或几种的混合物：甲醇、乙醇、乙酸乙酯、丙酮、二氯 甲烷、正己烷、石油醚、乙醚。
4. 根据权利要求2所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在于： 所述有机溶剂浸提法为索氏提取法或超声提取法。
5. 根据权利要求1所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在 于，步骤⑵中采集饼干样品的GC-MS谱图信息需要设置气相色谱条件：PET-5石英毛细管 柱；升温程序：50°C保持 5min，以 2°C/min升至 100°C，3°C/min升至 150°C，5°C/min升至 250°C，保持5min;He载气的流速为1. 2mL/min。
6. 根据权利要求1所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在于， 步骤（2)中采集饼干样品的GC-MS谱图信息需要设置质谱条件：EI离子源；电子能量设定 为70eV;传输线温度为250°C;离子源温度为200°C;质量扫描范围m/z在30~500之间。
7.根据权利要求1所述基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，其特征在于， 步骤（d)中保留矩阵V的主要信息是指PCA降维后矩阵的各特征值对应的方差贡献率之和 大于等于矩阵V的各特征值对应的方差贡献率之和85%。
【专利摘要】本发明公开了基于GC-MS和PCA法的饼干香精香料的鉴别方法，依次包括对饼干样品进行前处理，依次包括提取、富集和浓缩三个过程、采集饼干样品的GC-MS谱图信息、分析GC-MS谱图信息。该方法以气相色谱-质谱联用为检测手段，以PCA主成分分析法为基础构建识别方法，将模式识别技术与谱图分析技术相结合。本发明检测效率高，检测灵敏度高，检测结果准确可靠，对控制饼干中香精香料的质量、保证食品安全具有重要意义。
【IPC分类】G01N30-88
【公开号】CN104698118
【申请号】CN201510138364
【发明人】刘军, 王海燕, 沙敏, 张正勇, 李大芳
【申请人】江苏省质量安全工程研究院
【公开日】2015年6月10日
【申请日】2015年3月26日