關鍵詞：瓜萎籽；揮發(fā)性成分；GC-IMS；指紋圖譜；PCA

中圖分類號：S323 文獻標志碼：A 文章編號：1008-1038（2025）07-0001-07

DOI：10.19590/j.cnki.1008-1038.2025.07.001

Analysis of the Differences in Volatile Compounds among Different Varieties of Trichosanthes kirilowii Seeds Using GC-IMS Technology

DU Wenyu1， ZHANG Pengtai2， ZHAO Xinyu1， ZHENG Xiaodong1*， SONG Yel* （1. Jinan Fruit Research Institute，All China Federation of Supply andMarketing Co-operatives，Jinan ， China;2. Shandong Provincial Institute of Product Quality Inspection， Jinan 25O199，China）

Abstract：This study employed gas chromatography -ion mobility spectrometry（GC-IMS）technology to systematically analyze the volatile components of three varieties of Trichosanthes kirilowii seeds.The aim was to elucidate the diferences inflavor characteristics and provideascientific basis for product development and optimization of processing techniques.By constructing GC-IMS fingerprint profilesand conducting principal component analysis（PCA），a total of 45volatile compounds were qualitatively identified.Among them，aldehyde compounds accounted for the highest proportion，being the main volatile components of T kirilowii seeds，with a relative content ranging from 49.77% to 52.77% ， ketone substances folowed， with a relative content ranging from 15.18% to 16.95 % .The fingerprint profile results showed that the common volatile compounds in the three varieties of T. kirilowii seeds mainly included alcohols，aldehyde substances，pyrazine substances，and ketone substances，presenting nutty，green，oily，and woody aroma.The‘Wanlou No.20'（2O#）T.kirilowi seeds exhibited the most diverse and abundant volatile compounds，characterized by creamy and fruity aromas.The ‘Wanlou No.9'（9#） T. kirilowiiseeds had relatively high contents of acetic acid and isovaleric acid，presenting sour， pungent and spicy odors.The‘Wanlou No.17'（17#） T. kirilowii seeds had relatively lower contents of other volatile compounds inadition to the common ones.PCA analysis demonstrated that GC-IMS could effectivelydistinguish different varietiesof T.kirilowii seeds.GC-IMScould rapidly detectand distinguish the flavorcharacteristicsanddiffrences of diferentvarietiesof T.kirilowiiseeds，providing scientific basisand reference for the quality control of T .kirilowii seeds.

Keywords： Trichosanthes kirilowi seeds; volatile compounds; GC-IMS; fingerprint profiles; PCA

瓜萎（Trichosantheskirilowii）又稱栝樓、吊瓜等，是葫蘆科瓜萎屬多年生宿根攀援草本植物，是一種營養(yǎng)豐富、雌雄異株、藥食兩用的功能性食品[1-3]。我國擁有 40多種瓜萎，主要分布在四川、江蘇、浙江、湖北、安徽、貴州等地[4-5。瓜萎最早出現(xiàn)于《神農(nóng)本草經(jīng)》中，其后又被《中國藥典》收錄。瓜萎籽富含不飽和脂肪酸、維生素及多種微量元素，對保護呼吸和心血管系統(tǒng)、抑制癌細胞增殖、治療糖尿病、提高人體免疫功能等有一定的作用@。瓜萎籽熟制后味道潤綿、脆香特異，被譽為“瓜子之王”，是集休閑、營養(yǎng)、保健于一身的天然藥膳食品，深受消費者喜愛8。香氣作為瓜萎籽品質(zhì)的關鍵感官屬性，直接影響消費者的購買行為，因此開展其揮發(fā)性成分檢測具有重要價值。

氣相色譜-離子遷移譜目前被廣泛應用于食品、藥品和生物環(huán)境監(jiān)測[9-10，可以準確測定樣品中的揮發(fā)性有機化合物。林史珍等利用GC-IMS監(jiān)測高溫高濕破壞模擬條件下苦杏仁貯存過程中揮發(fā)性物質(zhì)變化，根據(jù)揮發(fā)性物質(zhì)的變化建立了一種快速簡便的苦杏仁貯存質(zhì)量評價方法。斯中發(fā)等[利用頂空進樣結(jié)合氣相色譜技術對不同產(chǎn)地壓榨的瓜萎籽油的揮發(fā)性風味成分進行分析，并結(jié)合化學計量學方法建立了不同產(chǎn)地的瓜萎籽油判別模型。目前對瓜萎籽的研究多集中在栽培技術3-14、營養(yǎng)物質(zhì)檢測[15-16]、瓜萎籽油提取[17-18]及功效成分[19-20]等方面，針對瓜萎籽揮發(fā)性成分檢測的研究相對較少。 Wu 等分析了烘焙對瓜萎籽揮發(fā)性成分的影響，發(fā)現(xiàn)烘焙后的瓜萎籽中3-甲基丁醛、乙醇、2-丁醇和烷基吡嗪等物質(zhì)含量增加，這是烘焙瓜萎籽獨特風味產(chǎn)生的原因。但目前尚未有不同品種瓜萎籽在揮發(fā)性成分上差異的研究報道。本研究采用GC-IMS對不同品種瓜萎籽樣品的揮發(fā)性有機物進行測定，并對其進行PCA分析，比較不同品種瓜萎籽揮發(fā)性風味物質(zhì)之間的差異，為瓜萎籽品種篩選、品質(zhì)評價等提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1 材料與試劑

本研究選取的瓜萎籽樣品‘皖萎9號’‘皖萎17號’‘皖萎20號'（代號分別為9#、17#、20#）由安徽滿園春科技有限責任公司提供，所有樣品均為企業(yè)采用標準化工藝炒制而成的原味熟籽，運輸及保存過程均為密封狀態(tài)。

2-丁酮、2-戊酮、2-己酮、2-庚酮、2-辛酮、2-壬酮等試劑，分析純，北京國藥集團化學試劑有限公司。

1.2儀器與設備

電子分析天平，梅特勒-托利多儀器（上海）有限公司；KS-1053破壁料理機，廣州市祁和電器有限公司；

Flavour Spec@氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用儀（GC-IMS），配備CTC 60^°C ；分析時間 20min ；載氣為高純氮氣（純度 ?99.999%? ；柱流速初始為 2mL/min， 保持 2min，2～ 10min 增加至 10mL/min，10～20min 增加至 100mL/min 0

IMS條件：漂移管長度 9.8cm， 管內(nèi)線性電壓 400V/cm 漂移管溫度 45°C ，漂移氣為高純氮氣（純度 ?99.999%） ，漂移氣體流速 150mL/min 。

1.3 數(shù)據(jù)處理

檢測6種酮的混標，建立保留時間和保留指數(shù)的校準曲線，隨后通過目標物的保留時間計算出該物質(zhì)的保留指數(shù)，使用 VOCal 軟件內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫對目標物進行定性分析。利用VOCal數(shù)據(jù)處理軟件中的Reporter、GalleryPlot和DynamicPCA等插件分別生成揮發(fā)性成分的三維譜圖、差異譜圖、指紋譜圖及PCA圖，用于樣品間揮發(fā)性成分的對比。使用Origin2021和SPSS26.0進行繪圖和統(tǒng)計分析。

2結(jié)果與分析

2.1 不同品種瓜萎籽的GC-IMS圖譜分析

采用GC-IMS對不同品種瓜萎籽的揮發(fā)性成分進行分析，GC-IMS的三維圖譜如圖1所示。

圖1不同品種瓜萎籽的GC-IMS三維譜圖 Fig.1Three-dimensional spectra of different varieties ofT.kirilowiiseedsbyGC-IMS

圖1中y軸 ?_?X 軸和 z 軸分別表示氣相色譜的保留時間、離子遷移時間及峰強度。通過分析三維圖譜，可觀察到三個不同品種瓜萎籽同一時間峰強度差異明顯，表明其對應的揮發(fā)性成分濃度相差較大。為明確不同品種瓜萎籽揮發(fā)性化合物濃度的差異，繪制差異譜圖如圖2所示，將9#瓜萎籽的譜圖作為對照，白色、紅色和藍色（顏色由淺到深）背景依次表示揮發(fā)性成分濃度與參考濃度相似、高于參考濃度、低于參考濃度。由圖2可知，不同品種瓜萎籽中揮發(fā)性化合物含量差異較為明顯，17#瓜萎籽揮發(fā)性成分含量明顯低于其他兩個品種。

圖2不同品種瓜萎籽的GC-IMS差異譜圖 Fig.2Differentialspectrafordifferentvarieties ofT.kirilowii seedsbyGC-IMS

2.2不同品種瓜萎籽的揮發(fā)性有機化合物鑒定

GC-IMS定性結(jié)果分析（圖3）顯示了瓜萎籽樣品中揮發(fā)性成分特征峰位置點。圖中水合質(zhì)子峰（RIP峰）兩側(cè)的每個點代表一種揮發(fā)性成分，顏色越深代表含量越高[23。從三個不同品種的瓜萎籽中共識別出55個峰，成功鑒定了45種單體及二聚體（見表1），具體包括14種醛類、10種醇類、7種酮類、3種酸類、5種烯烴、2種酯類、2種吡嗪類及2種酚類，另外10種未知成分未進行定性分析，有待進一步研究。

圖3瓜萎籽樣品中揮發(fā)性成分特征峰位置點 Fig.3Characteristicpeak locationpointsofvolatileorganic compoundsinthe T.kirilowii seeds

不同品種瓜萎籽中不同種類揮發(fā)性化合物相對含量如圖4所示，三個品種瓜萎籽中醛類物質(zhì)相對含量最高，這與 Wu 等研究結(jié)果一致。醛類物質(zhì)通常閾值較低且氣味具有疊加作用，主要來源于脂質(zhì)氧化和不飽和脂肪酸的氧化裂解24。如正己醛具有油脂香、青草香及果香，正戊醛具有果仁、堅果及漿果的混合香氣。酮類物質(zhì)次之，相對含量為 15.18%～16.95% 。酮類成分是油脂的氧化產(chǎn)物，主要通過脂質(zhì)氧化、美拉德反應和醇類氧化產(chǎn)生25。20#瓜萎籽的酮類物質(zhì)含量最高，主要以呈現(xiàn)奶油香、木質(zhì)香的物質(zhì)為主。醇類物質(zhì)是長鏈酯類化合物的重要前體物質(zhì)，20#瓜萎籽含量最高，為 10.17% 。

注：不同小寫字母表示不同品種同一類別間差異顯著（ Plt;0.05 ）。

2.3不同品種瓜萎籽的指紋圖譜分析

圖5為不同品種瓜萎籽的指紋圖譜，通過指紋圖譜可以直觀且定量地比較不同樣品之間的揮發(fā)性成分差異，顏色深淺代表濃度高低，通過縱向比較，不同品種瓜萎籽揮發(fā)性成分呈現(xiàn)一定的規(guī)律[2。

圖4不同品種瓜萎籽揮發(fā)性成分相對含量 Fig.4Therelativecontent ofvolatilecomponentsindifferent varietiesofT.kirilowiiseeds

表1不同品種瓜萎籽中揮發(fā)性成分

Table1 VolatilecomponentsindifferentvarietiesofT.kirilowiiseeds

續(xù)表

2.4不同品種瓜萎籽的主成分分析

為進一步分析不同品種瓜萎籽中揮發(fā)性風味物質(zhì)的差異，以揮發(fā)性風味物質(zhì)的峰體積為數(shù)據(jù)源，進行PCA分析，結(jié)果見圖6。三個品種瓜萎籽的前兩個主成分累計貢獻率為 85% ，說明這兩個主成分涵蓋了不同品種瓜萎籽揮發(fā)性風味成分的大部分有效信息。不同品種瓜萎籽分布在不同區(qū)域，且數(shù)據(jù)點呈聚集狀態(tài)，表明不同品種的瓜萎籽得到較好的區(qū)分。結(jié)果表明，GC-IMS通過對揮發(fā)性成分的分析，可以對不同品種瓜萎籽進行有效地判別和區(qū)分。

圖6不同品種瓜萎籽的PCA圖

Fig.6PCAofvolatilesubstancesinT.kirilowiiseeds

3結(jié)論

本研究采用GC-IMS技術對3個不同品種瓜萎籽（9#、17#、20#）揮發(fā)性成分進行檢測和分析，共檢測出45種化合物，包括14種醛類、10種醇類、7種酮類、3種酸類、5種烯烴、2種酯類、2種吡嗪類及2種酚類。其中醛類化合物占比最高，是瓜萎籽主要的揮發(fā)性成分，相對含量為 49.77%～52.77% 。GC-IMS指紋譜圖分析結(jié)果表明，3個品種瓜萎籽主要以呈現(xiàn)堅果香、青香、油脂香和木質(zhì)香的物質(zhì)為主，但在揮發(fā)性成分種類及含量上也存在顯著差異， 20# 瓜萎籽中揮發(fā)性成分種類最豐富，9#瓜萎籽中醋酸和異戊醇含量相對較高，呈現(xiàn)酸味和辛辣味等刺激性氣味。17#瓜萎籽除共有成分以外，其他揮發(fā)性成分含量均相對較低。PCA分析結(jié)果表明，GC-IMS能夠較好地對不同品種瓜萎籽進行判別和區(qū)分，為指導產(chǎn)品開發(fā)與加工工藝優(yōu)化提供參考。

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