基于HS-SPME-GCMS与AntDAS-GCMS联用技术评估包装与储存环境对道地产区枸杞品质的保护作用

《Journal of Food Composition and Analysis》:Evaluating protection effects of packaging and storage environment on Goji berry in the rural market of native cultivated zone with HS-SPME-GCMS combined with AntDAS-GCMS

【字体: 时间:2026年01月15日 来源:Journal of Food Composition and Analysis 4.6

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  本研究针对农村市场中枸杞贮藏品质保护机制不明确的问题,通过构建HS-SPME-GCMS结合AntDAS-GCMS的分析策略,系统评估了6类常见包装材料及室内外环境对枸杞挥发性有机化合物(VOCs)的影响。研究发现储存环境对品质的影响显著大于包装类型,其中PE塑料罐与PS硬塑料罐表现出最优保护效果,为枸杞产区农产品贮藏技术优化提供了理论依据与方法学支撑。

  
在宁夏农村市场,枸杞作为当地特色农产品,常以散装或简易包装形式销售。然而,农户和商贩对包装材料与储存环境的保护作用缺乏科学认知,导致枸杞在流通过程中易出现风味劣化和活性成分流失。尽管高品质包装被认为能更好地保持枸杞品质,但其具体保护机制尚未明确。尤其在农村市场,枸杞常被露天陈列,长期暴露于阳光和温差变化中,加速了品质衰退。因此,亟需一种能够系统评估包装与储存环境对枸杞品质影响的方法。
为破解这一难题,研究人员在《Journal of Food Composition and Analysis》上发表论文,提出将头空固相微萃取-气相色谱-质谱联用(HS-SPME-GCMS)与自主研发的自动数据处理软件AntDAS-GCMS相结合的分析策略。该研究通过优化采样参数(如选用Acrylate-85 μm纤维、2.0 g样本量、80 ℃加热温度及30 min吸附时间),显著提升了枸杞中低挥发性化合物的检测覆盖率。通过对比室内(16 ℃避光)与室外(昼夜温差暴露)环境下6类包装(PE塑料罐、PS硬塑料罐、PE塑料袋、牛皮纸袋、铝箔袋、牛皮纸-铝箔复合袋)中枸杞的VOCs变化,系统揭示了环境与包装因素对品质的影响程度。
关键技术方法概述
研究采用HS-SPME-GCMS技术捕获枸杞挥发性成分,并利用AntDAS-GCMS进行峰检测、组分解析、时间漂移校正和组分注册,解决了传统GC-MS中色谱峰严重重叠的难题。通过方差分析(ANOVA)筛选差异化合物,结合NIST数据库进行鉴定,并采用主成分分析(PCA)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)评估环境与包装因素的影响。样本来源于宁夏中宁县的农户传统晾晒枸杞,共设置130个样本(含10个-40 ℃冷冻参考样本),进行30天储存实验。
3.1. AntDAS-GCMS性能评估
通过对比AntDAS-GCMS与传统AMDIS的组分解析效果,发现AntDAS-GCMS在重叠峰分离中更具优势。例如,在保留时间相邻的3个TIC峰中,AntDAS-GCMS成功解析出5个独立组分(如乙基亚麻酸酯和油酸乙酯),且重复组分率仅为0.02%,远低于AMDIS的28%。此外,AntDAS-GCMS解析的质谱图与NIST库匹配度更高(Max MF>900的组分数量是AMDIS的2倍),证明其能更准确识别化合物。
3.2. HS-SPME-GCMS参数优化
通过AntDAS-GCMS定量评估不同参数对VOCs捕获效果的影响,最终确定最优条件为Acrylate-85 μm纤维、2.0 g样本量、80 ℃加热温度及30 min吸附时间。在此条件下,重复实验的组分峰面积相对标准偏差(RSD)<30%的占比达85%,表明方法稳定性良好。
3.3. 储存环境对枸杞品质的影响
PCA分析显示,室内储存样本与参考组高度重叠,而室外样本明显分离,说明室内环境能有效保持枸杞品质。通过ANOVA从201个差异组分中鉴定出29个关键VOCs,包括醛类(如正壬醛、十二醛)、酮类(如2-十一烷酮、6,10-二甲基-5,9-十一碳二烯-2-酮)和烷烃类。定量分析发现,室外储存导致醛类和酮类化合物含量下降高达70%,而室内环境仅衰减20%。例如,具有花果香气的trans-α-紫罗兰酮在室外条件下含量锐减,直接影响枸杞风味和抗氧化活性。
3.4. 包装类型的保护效果评估
在室内环境下,PE塑料罐(G1)和PS硬塑料罐(G2)的样本与参考组Pearson相关系数最高(分别为0.8196和0.8235),表明其保护效果最佳。热图分析进一步显示,G1和G2能较好保留香兰素、2-甲氧基-4-乙烯基苯酚等关键风味物质,而铝箔类包装(G5、G6)中部分醛类含量异常升高,可能与低氧环境下的厌氧代谢有关。PE塑料袋(G3)虽保护效果略逊于罐装包装,但成本较低,适合农村市场推广。
结论与意义
本研究首次将AntDAS-GCMS与HS-SPME-GCMS联用,解决了枸杞VOCs分析中的共流难题,为农产品品质评价提供了新方法。结果表明,储存环境是影响枸杞品质的主导因素,而罐装包装(尤其是PE和PS材质)能最大程度保留风味和活性成分。该研究为枸杞产区的贮藏规范提供了科学依据,并提示农村市场应优先改善储存条件而非过度追求高端包装。未来可进一步结合非挥发性成分分析,全面评估枸杞品质变化机制。
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