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更新時間:2026-06-24
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GC-IMS
端午節要到了。街頭巷尾粽葉飄香,“鹹粽黨"和“甜粽黨"的年度battle又要拉開帷幕。

鹹黨高舉蛋黃五花肉大旗,甜黨死磕豆沙蜜棗不鬆口。但吵歸吵,兩邊都有一個默契:基礎材料——糯米,它的品質不好,一切也白搭。
糯米,是穀物家族裏的“老熟人"。玉米、小麥、高粱、糙米……都是咱餐桌上的主食擔當。這家人,表麵看著平平無奇,內裏全是細節。產地不同、年份不同、加工方式不同,做出來的口感、香氣就能差好幾倍。
這時候,光靠鼻子可不夠——GC-IMS這位“氣味福爾摩斯"就該登場了。

GC-IMS在穀物食品香氣物質分析中的應用

香氣、滋味、外觀,是評判食品好壞的三大金剛。其中香氣最玄學——你說它重要吧,它看不見摸不著;你說它不重要吧,一鍋飯有沒有“飯味",它說了算。問題來了:這縷香氣到底是誰貢獻的?答案是揮發性有機化合物——它們才是幕後真正的主角。
感官分析說白了就是“找人聞",缺點很明顯:主觀、不穩定、還容易鼻子麻。於是有了儀器分析,包括氣相色譜-質譜、氣相色譜-嗅聞-質譜以及電子鼻等。
基於GC-IMS所形成的化合物二維、三維譜圖, 可實現不同樣品之間香氣成分的可視化對比,從而能夠更為清晰地比較樣品之間的差異。
孫嘉卿等探究不同處理方式下玉米揮發性風味物質的差異,結果發現,酯類化合物在鮮玉米中含量最高,經過漂洗、速凍等處理後均出現明顯降低。而辛醛、壬醛等醛類物質經過蒸煮處理後較鮮玉米而言,含量卻明顯增加。
許諾等比較不同蒸煮時間下高粱米樣品中香氣成分的動態變化。結果發現,在蒸煮40~60 min時, 高粱米香氣物質中庚醛、丁酸丁酯的含量達到較高水平。GC-IMS 技術成功應用於穀物蒸煮過程揮發性風味物質的分析,可為蒸煮時間的合理選擇提供重要依據。
李朋亮等比較糙小米發芽前後風味物質的不同, 研究表明,發芽後樣品中絕大多數醛類物質含量增加,而酯類含量整體呈降低趨勢。這些化合物的變化,有助於糙小米風味品質的改善,為其合理化加工與應用提供數據支撐。
孫興榮等通過GC-IMS對不同顏色稻米蒸煮前後的揮發性風味物質進行分析。結果表明,蒸煮後稻米的香氣化合物的種類明顯增加,特別是醛類、醇類物質更豐富,這可能歸因於脂質氧化過程中物質的轉換。
GC-IMS在穀物食品產地溯源中的應用

穀物的質量和價格,很多時候跟它的“老家"牢牢綁定——五常大米、京山橋米、羅定稻米,頂著產地光環。食品標簽上寫明了來源,既是給商品定價的底氣,也是給消費者知情權的交代。但市麵上同一品種、不同等級的產品混在一起,光靠看可分辨不出來——這時候,產地溯源就不是花活,而是剛需。
通過檢測樣品中揮發性物質的類型, 構建不同等級原料的風味化合物數據庫,GC-IMS技術應用於複雜多樣的樣品成分分析具有突出優勢。
卞景陽等選取黑龍江省不同地市的香稻米為實驗原料,采用GC-IMS技術成功篩選出區分不同產地樣品的特征風味物質,這為稻米的產地溯源提供了一種簡便、快捷、可行的檢測手段。
王濟世對不同產地4種稻米(稻花香、龍粳、綏粳、墾稻)的風味物質進行解析,通過 GC-IMS 技術共鑒定出化合物32種,結合多元統計學方法,不同產地樣品得以很好區分。
閆文芝等以河套產春小麥、河南產冬小麥和河北產冬小麥為實驗原料,通過GC-IMS技術分析其香氣成分的特性,實現了不同時期和不同產地小麥差異的區分。
GC-IMS在穀物食品貯藏過程品質監測中的應用

穀物的“人設崩塌",往往從儲存開始。采收之後,溫濕度一旦拿捏不好,微生物就組團來蹭飯——更麻煩的是,它們還會留下“毒物紀念品",比如大名鼎鼎的黃曲黴毒素。這玩意兒不光對人體和動物下狠手,還給農民的錢包狠狠放血。所以,趕在黴菌開派對之前早點識別、及時處理,既保安全,也少虧錢。
GC-IMS技術的應用,可為穀物食品品質劣變的快速評估和早期預警提供技術指導和數據支撐,從而保障穀物食品安全、可食用性。
LI 等將GC-IMS技術用於檢測和分析受黃曲黴菌汙染的玉米粒在不同時期的特征揮發性有機化合物, 成功構建了化合物的特征指紋圖譜和熱圖,從而實現原料受汙染過程直觀變化的監測。
穀航等以市售散裝大米為實驗原料,測定3種常見黴菌單獨侵染後,32 h內樣品揮發性化合物變化。結果表明,根據檢測樣品中化合物含量動態變化,可將大米黴變時期劃分為4個階段,根據不同階段大米的品質,為大米黴變早期監測提供重要數據支撐。
秦瑤等采用GC-IMS技術對不同程度黴變小麥樣品進行風味成分測定,並結合寬度學習模型進行樣品分類,有助於提高小麥品質監測結果的可靠性。
趙卿宇等研究遼星大米儲藏期間品質變化情況,並對其測定指標進行動力學方程擬合。結果發現,隨著儲藏時間延長,以醛類、酮類為主的不良風味物質明顯增加,使得大米品質發生改變。
王熠瑤等比較不同包裝方式下糙米儲藏過程中揮發性有機化合物的變化,結果發現,隨著儲藏時間增加,以乙酸乙酯、乙酸丁酯等為代表的酯類明顯減少,而以辛醛、庚醛等為代表的醛類逐漸增加。
GC-IMS 在穀物食品精深加工中的應用

穀物這家人,出了田間地頭就各奔前程——玉米、高粱、小麥們有的進了蒸鍋變成饅頭,有的下了酒曲釀成白酒,還有的跳進醋缸、鑽進飲料瓶。原料製作工藝的差異,賦予了產品不同的特性。
通過GC-IMS 技術對穀物食品加工過程中品質變化情況進行分析,有利於穀物資源的合理開發和產品的品質保證。
楊曉璿等通過GC-IMS技術對山東、山西、廣東等地的食醋香氣成分進行比較分析,並結合多元統計學手段,實現了山西產食醋與江蘇產食醋樣品之間的區分。
李鳳林等比較進口、自產不同類型精釀啤酒的香氣成分差異,GC-IMS結合多元統計學手段實現了不同類型樣品的有效區分,為啤酒品質的改善提供研究基礎。
張佳麗等研究不同雜糧和添加量對饅頭成品中香氣組成的影響,結果發現,雜糧饅頭中酯類、醛類和醇類化合物較為豐富。特別是,隨著添加量的增加,饅頭中揮發性有機化合物的種類和含量呈增加趨勢。
閆瑞宇等通過GC-IMS技術比較蕎麥酸乳與市售、自製酸乳之間風味差異,結果發現,3-甲基丁醛、6-甲基-5-庚烯-2-酮、2-戊基呋喃為蕎麥酸乳中特有香氣成分。
陳虎等對藜麥酒、高粱酒風味成分進行解析,並比較不同原料釀造穀物酒的差異。研究表明,藜麥酒中風味物質的種類高於高粱酒,以酯類、醇類最為豐富。
占成等比較不同香型釀造白酒香氣成分的差異,結果發現,不同香型白酒特征風味物質有較大差異, 其中,醬香型白酒以3-羥基-2-丁酮、二丙基二硫、糠醛為代表,且與其他香型白酒樣品能夠明顯區分。
周容以不同年份兼香型白酒為實驗原料,通過GC-IMS技術探究其風味物質之間的差異,旨在揭示兼香型白酒風味物質形成機製,為白酒品質提升提供理論研究基礎。
GC-IMS技術因無需樣品前處理、檢測速度快、靈敏度高和穩定性好等優勢,而作為一種新興技術在食品分析領域迅速發展。同時,該技術將GC和IMS結合使用,有助於提高分辨複雜基質的分離能力。此外,該技術的檢測結果包含大量數據,分析過程中可適當運用化學計量學手段進行協同處理,從而提高結論的可靠性、嚴謹性。
穀物食品在日常生活中消費量巨大,消費者也對於其營養品質和食用安全性提出更高的要求。將GC-IMS技術運用於穀物食品的新鮮度檢測、品質評價、產品開發等方麵具有重要的實踐意義,並取得了顯著的成效。
未來應擴展GC-IMS儀器的化合物數據庫, 並聯合其他分析檢測技術,為穀物食品附加值提高和產品質量控製提供有力技術保障。
文章摘自:
胡航偉 , 程晶晶,等.氣相離子遷移譜技術在穀物食品中的應用研究進展[J]. 食品安全質量檢測學報, 2024, 15(5): 253‒259.
看到這兒,再回頭看端午節的粽子——從原料產地到貯藏保鮮,從蒸煮火候到發酵轉化……GC-IMS能替咱研究得明明白白。靠譜~
端午安康,吃粽快樂~

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