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SICRIT 嗅闻,非靶向代谢组学探查橙汁来历

2017年,NOVA 食品分类体系将食品分为四类,即未加工和最低加工食品、经过加工的烹饪原料、加工食品、超(过度)加工食品。

 

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随着对健康饮食的追求,最低加工食品受到更多关注。诸如,近年来,非浓缩还原果汁(NFC)的消费量逐年增加,而浓缩还原果汁(FC)则有所下降。

 

NFC 果汁是高附加值产品,不时会出现虚假描述或产品冒充。中国农业科学院农业质量标准与检测技术研究所徐贞贞副研究员课题组曾使用 DART-QTOF 构建判别模型来区分 NFC 和 FC 果汁,并应用于商业果汁的分析建模。(点击链接查看)。

 

根据加工方法的不同,NFC 果汁可分为鲜榨果汁热加工果汁非热加工果汁,均被认为是最低加工食品。但不同加工方式的传统品质特征太弱,不足以说明它们之间的差异。

 

徐老师课题组利用 LC-ESI-QTOF MS 和 SICRIT-QTOF MS 非靶向代谢组学探索不同加工方式下橙汁的质量和成分差异。原位质谱的引入,大大简化了质谱分析,大幅度提升了实验室效率。鲜榨橙汁和 HPP 高压处理橙汁之间鉴定出2种差异化合物,鲜榨橙汁和巴氏杀菌橙汁之间鉴定出15种差异化合物。

 

橙汁中含大量挥发性化合物,并与其感官质量密切相关。SICRIT 是一种新型原位源,专注于挥发性化合物,无需任何溶剂或辅助气体,直接通过“嗅闻”实现灵敏分析。

 

最近,SICRIT 技术已被应用于检测原油和石化产品中的烷烃和多环芳烃(PAHs)等化合物,分析汽车发动机尾气气溶胶颗粒成分的变化,以及对止痛药片和咖啡豆进行分子成像等。

 

本文亮点

  • 通过代谢组学区分鲜榨果汁、HPP 果汁与巴氏杀菌果汁。

  • 与巴氏杀菌橙汁相比,HPP 橙汁更“新鲜”。

  • NOVA 加工食品的分类体系需进一步优化完善。

 

实验方法(详情参见文献)

1、样品采集:橙汁来自江西的一家工厂。2020年12月采集了三批不同工艺的橙汁,冷链运输至实验室,并储存在-20℃的冰箱中;

 

2、LC-ESI-QTOF MS 分析:使用 0.22 μm PTFE 膜清洗橙汁,并对每个样品进行12次重复;

 

3、SICRIT-QTOF MS 直接分析未经任何预处理的橙汁,每个样品进行9次重复。

 

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图1、 (A) 一级质谱(MS1)特征数量的韦恩图:鲜榨橙汁(NC),巴氏杀菌橙汁(NP)和高压处理橙汁(NH);(B) 主成分分析(PCA)分值图;(C) LC-ESI-QTOF MS 数据结果的聚类分析树状图。

 

SICRIT-QTOF 揭示挥发性化合物概况

高通量 SICRIT-QTOF MS 与 DD-SIMCA 数据模型联用,可用于评估非热加工和热加工橙汁样品中的挥发性化合物概况。

 

传统品质特征和代谢组学特征分析表明,与巴氏杀菌橙汁相比,HPP 高压处理橙汁和鲜榨橙汁有更多相似性。因此,将鲜榨橙汁组(NC)和高压处理橙汁组(NH)联合建立 DD-SIMCA 模型,来确认巴氏杀菌橙汁组(NP)是否可以包含在内,并阐明低加工橙汁在非挥发性化合物方面的差异

 

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图4、SICRIT-QTOF MS 数据结果的 DD-SIMCA 分类模型

 

图4A:随机选择鲜榨橙汁组(NC)和高压处理橙汁组(NH)中的14个果汁样本(每组7个)作为训练集,建立灵敏度为100%的模型。

 

图4B:将剩余的4个鲜榨橙汁组(NC)和高压处理橙汁组(NH)的果汁样本(各2个)作为评估模型稳健性的测试集。所有剩余的果汁样本均在可接受区域内,说明高压处理橙汁组(NH)在挥发性化合物方面与鲜榨橙汁组(NC)一样新鲜。

 

图4C:而巴氏杀菌橙汁组(NP)的9个果汁样本均在接受区域之外,表明巴氏杀菌橙汁组(NP)与鲜榨橙汁组(NC)和高压处理橙汁组(NH)均有显著差异。

 

综上所述,除使橙汁具有新鲜的品质外,HPP 非热高压处理对橙汁中的挥发性化合物几乎没有影响。

 

结论表明

本研究分别采用 LC-ESI-QTOF MS 和 SICRIT-QTOF MS 对传统品质特性(pH值、总酸度、总可溶物、总多酚、葡萄糖、果糖、蔗糖、总氨基酸、褐变和颜色)和代谢组学特征(非挥发性和挥发性化合物)进行分析,证明了高压处理的非热加工工艺比巴氏杀菌工艺提供了更新鲜的橙汁。

 

研究结果为 NOVA 食品分类系统的进一步细化提供了数据支持。例如在果汁方面:鲜榨果汁和非热加工果汁具有最相似的特征;加工程度较高的热加工果汁可以依靠代谢组学和挥发性化合物的特征被区分出来,这表明它可以被定义为加工食品;而浓缩(FC)果汁绝对是超加工食品。

 

本研究结果为阐明最低加工果汁的成分差异提供了依据。食品加工的程度需要进一步明确和分类,这将促进 NOVA 食品分类体系的进一步完善和人类健康的改善。

 

● 参考文献:

Kewen Wang, Zhenzhen Xu. Comparison of Freshly Squeezed, Non-thermally and Thermally Processed Orange Juice Based on Traditional Quality Characters, Untargeted Metabolomics, and Volatile Overview. Food Chemistry.  30 March 2022

https: //doi.org/10.1016/j.foodchem.2021.131430 

备注:巴氏杀菌橙汁为热加工果汁;HPP 高压处理橙汁为非热加工果汁。

文章来源:华质泰科服务平台 微信公众号