Discoverer软件 分析酒中的风味物质及其差异性标记物

引 言

酒中风味物质的种类和含量十分丰富，主要包括醇类、醛类、酸 类、酯类、芳香族化合物等多种类型化合物，这些物质是决定酒类 香气、口感和风格的关键。气相色谱质谱联用仪由于其分离效果 好、分析速度快且尤其适用于低沸点、挥发性物质分析等优点，已 经成为酒类风味物质研究的主要手段。传统GC-MS 对于风味物质 的定性分析主要采用“色谱优先”的方法，通过积分算法进行色谱 峰的检测，然后将色谱峰与谱库进行比对和匹配，以匹配度高低确 认化合物。这种方法的缺点之一就是无法鉴定共流出物，尤其是在 低浓度的情况下。赛默飞GC-MS 自带的解卷积软件在进行定性分 析时采用“质谱优先”的方法，能够有效分离色谱上共流出但质谱 顶点依然分离的化合物。随着高分辨质谱技术的发展和应用，酒类 风味物质的研究又多了一种新的手段和方案，高分辨质谱的高灵敏 度和超高的分辨率可帮助我们发现其他分析手段可能忽视的特征物 质。赛默飞全新Orbitrap Exploris GC系列高分辨气质联用仪具有业 界最高的240,000分辨率(m/z=200),      并提供fg级全扫描HRAM数 据，低于1ppm 的质量精度，可以满足复杂基质样品的分析需求， 是酒类风味成分定性定量分析的强有力工具。

通过研究酒中特征性风味化合物的差异可有效鉴别酒的类别，更好 的分析不同类型酒的差异性。功能强大的组学分析软件Compound  Discoverer可以实现对复杂的GC-MS 数据的提取和分析，并通过统 计学分析功能，快速找到样品组之间的差异性标记物，逐一研究各 个组分的分布趋势，为研究酒类风味物质分析提供了有力的工具。

析不同酒类中的风味物质及其差异性标记物，采用Compound Discoverer软件进行解卷积和统计学分析。

结果与讨论

Compound Discoverer 非靶向定性分析工作流程

将不同酒类的样品(酱香型A,酱香型B,清香型A,清香型B,保 健酒， 威士忌，白兰地，朗姆酒)的GC-Orbitrap/MS分析数据导入Compound Discoverer3.3软件，并根据酒的类别对数据进行分类， 继而运行Compound Discoverer非靶向定性分析流程(图1)。流 程首先根据设定阈值(如：TIC Area、S/N、Mass error等)进行峰 检测；然后基于设定的离子重合度(lon overlap window%)等参 数进行自动化解卷积(Deconvolution) 和样品峰对齐(RT Align- ment) 处理，峰对齐处理可以弥补样品间细小的保留时间差异， 并对低于阈值的色谱峰进行Gapfilling处理；接着，软件针对峰对齐 后的化合物列表进行谱库检索，获取未知化合物的定性分析结果； 最后，通过筛选工具和统计学分析(PCA、 聚类、差异分析等)对 数据结果进行深入的分析。

化合物定性分析

GC-MS  对未知化合物进行定性分析，通常通过将化合物实测的质谱图与标准品自建的数据库或单位质量的商业谱库(NIST,Wiley 以 及香精香料库等)进行比较，通过评判正向/反向匹配度(SVRSI)  进行判断。而GC-Orbitrap/MS 的数据包含了精确质量数信息的质谱 图，可以通过高分辨过滤分值(HRF    Score)的算法进一步对化合物的定性结果进行评价。该算法充分考虑了化合物的每个碎片离子的 实测质荷比与搜库结果的碎片理论值之间的质量偏差情况，并将碎片强度计算入内，HRF  Score越接近100,表明该定性结果的准确度越高。此外，软件还可以通过实测保留指数(Retention  Index,RI)与谱库中理论R 值进行对比，进一步通过色谱分离结果对化合物进行定性断。

结论

Orbitrap    Exploris    GC系列高分辨气质联用仪，具有数据质量精度高、分析动态范围宽、高分辨、高灵敏度的特点，可提供ppt 级全扫描 HRAM 数据，低于1ppm 的质量精度，可满足各种检测需求，借助独有的Compound Discoverer软件中的统计学比较工具，可以快速、可 靠分离样品中的目标组分，发现样品集之间的真正差异，是酒中风味物质研究的强有力工具。

(1)通过高分辨静电场轨道阱气质联用仪(GC-Orbitrap/MS)    对8种不同的酒类样品进行风味成分分析，结合Compound   Discoverer软件的 非靶向未知物定性分析流程，共定性分析出1654个化合物。

(2)主成分分析 (PCA)    结果表明，不同组的样品点有效地聚在一起。PC1、PC2  两个主成分可以解释55 .8%的变异量， (PC140.7%,PC2

15.1%)。

(3)通过火山图(P-value<0.05,Log2      Fold       Charge>1) 对比酱香型和清香型两种不同类型的白酒，火山图标记出共696种差异性化合物， 其中上调化合物503个，下调化合物193个。对比同一 品牌两种不同的酱香型白酒，通过火山图标记出79种重要的化合物，其中上调 化合物50个，下调化合物29个。

(4)高分辨静电场轨道阱气质联用仪(GC-Orbirap/MS)       结合组学分析软件Compound      Discoverer, 以组学分析思路对酒类进行成分分析， 快速寻找其中关键的标志化合物，为风味的分析提供新的方法和思路。

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