Name: 果实挥发分析，利用电子鼻 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-03-30T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 2 s
Description: 学习利用电子鼻快速分析果实挥发性化合物的方法，通过样品制备、数据采集与峰对齐处理，实现果实品种、成熟度及贮藏条件的快速评估。该技术为植物生理学和采后生物学研究提供高效分析工具。

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作者感谢比尔·科普斯（Bill Copes，戴维斯哈里斯莫兰种子公司）为本研究提供的甜瓜果实。本项目由美国农业部国家食品与农业研究所特色作物研究计划竞争性拨款项目资助，资助号为2009-51181-05783。

1. 样品制备
<ol>
 <li>在所需的成熟阶段采收果实，用自来水冲洗以去除污垢和灰尘。</li>
 <li>根据无外部和内部缺陷以及大小均匀的原则选取用于分析的果实。</li>
 <li>将果实沿纵向切成楔形，用于挥发性物质取样。如适用，去除果皮、种子、种腔组织或果核。实验过程中果实组织的选择必须保持一致，并考虑单个果实内部的变异性（即从赤道部、花端和茎端等部位均等取样）。</li>
 <li>合并所选的果肉组织，混合均匀以实现随机化，然后称取200 g放入搅拌机中。</li>
 <li>加入200 mL饱和CaCl2溶液（20 °C下，500 mL去离子水中溶解372.5 g）和50 μL甲醇中100 mM的2-甲基丁基异戊酸酯溶液。CaCl2用于抑制因切割和均质果肉后可能发生的酶活性。2-甲基丁基异戊酸酯作为内标物，用于监测均质过程中挥发性化合物可能的损失。</li>
 <li>在实验室搅拌机（Waring，USA）中以18,000 rpm均质30秒，然后立即倒入玻璃瓶中，并用聚四氟乙烯（Teflon）瓶盖密封。将均质液在室温下保存，直至所有样品制备完成。</li>
 <li>将均质液倒入玻璃瓶后，静置10分钟，使泡沫与液体分离，然后用移液器吸取5 mL不含泡沫的液体至20 mL棕色玻璃小瓶中，并用带有聚四氟乙烯/硅胶隔垫的钢制螺旋盖密封。该步骤适用于甜瓜和梨的均质样品制备。若使用其他水果进行分析，可能需要增加离心步骤。因此，在去除泡沫后，需对液体进行离心，以沉淀可能堵塞移液器的颗粒。每个样品至少制备三个小瓶作为技术重复。</li>
 <li>此时，样品可立即进行分析，或在液氮中快速冷冻后于超低温（-80 °C）保存以备后续分析。</li>
 <li>对于冷冻样品，在分析当天从冰箱中取出，于室温下解冻一小时。解冻后、分析前，应更换小瓶盖，使用带有干净、干燥隔垫的新瓶盖。若不更换隔垫，解冻过程中凝结在隔垫上的水分可能被吸入仪器，造成损坏。</li>
</ol>
2. 气相色谱-表面声波（GC-SAW）系统设置与数据采集
<ol>
 <li>在zNose上加载适当的分析方法。 
 为分析甜瓜中富含酯类的挥发性成分，我们在 MicroSense 5.44.22 软件（Newbury Park, CA, USA）中设置的参数如下：在 30 mL/min 条件下顶空吸气进样 20 秒-1 通过泵；入口温度在 200 °CTenax 捕集阱温度 225 °C；载气（氦气，纯度99.999%）流速为2.9 mL min⁻¹；色谱柱（DB-5柱，1 m × 0.25 mm I.D. × 0.25 μm 薄膜厚度）温度程序从 45 °C 到 180 °C 以……的速率 10 °C 秒-1；传感器温度在 40 °C；阀门位于 165 °C每个样品的总分析时间为1分钟。</li>
 <li>将带有无穿刺尖端的不锈钢针连接到zNose进样口，用环境空气多次吹扫系统，直至基线稳定且未检测到高于200计数（Ct）的峰。</li>
 <li>使用直链烷烃（C6-C14）溶液对仪器进行调谐。仪器软件利用调谐结果将洗脱峰的保留时间从时间单位转换为柯瓦特指数（Kovats Index，KI）单位。因此，系统调谐完成后，保留时间将以KI单位报告。</li>
 <li>分析前，将样品平衡30分钟。分析其中一个样品瓶时，先将一根针头插入样品瓶隔垫以释放压力，然后将连接至仪器进样的针头插入样品瓶隔垫，并启动顶空进样。每份样品至少分析三个技术重复。</li>
 <li>手动点击“Play”按钮启动仪器；泵随即启动，抽取样品上方存在的蒸气。分析结束后，屏幕上将显示色谱图，传感器会自动加热至 150 °C 持续10秒以清洁管路。当系统状态框按钮再次变为绿色时，仪器即可用于分析下一个样品。</li>
 <li>为确保基线稳定和系统充分清洁，每个样品之间至少运行一次空气空白。为监测样品瓶和瓶盖可能带来的挥发性污染，每天开始和结束时各分析两个样品瓶空白（带盖的空瓶）。</li>
</ol>
3. 数据导出与分析
<ol>
 <li>使用 MicroSense 软件中的“峰记录”功能采集数据后，将数据导出为 Microsoft Excel 文件。数据导出后，添加包含变量和重复样本标签的列。</li>
 <li>使用我们开发的 Python 脚本（版本 2.6；可在线免费获取）“reform_data.py”转换数据格式，以便更方便地进行数据处理（参见图1，了解使用脚本“reform_data.py”前后数据格式的示例）。在脚本中直接编辑输入数据的源文件名（xls 格式）、工作表名称，以及期望的输出文件名（xls 格式）。</li>
 <li>启动“kim_interface.py”（同样使用 Python 2.6 编写；见图2），并从上一步生成的文件中导入数据。具体而言，分析基于查看和分析每个 KI 值被检测到的次数（“KI hits”）。因此，程序会为每个 KI 值显示 KI hits 的柱状图。</li>
 <li>评估特定样本子集的 KI hits，将每组技术重复样本一起分析。为此，通过勾选/取消勾选相应的复选框，分别分析每个处理组或变量。有关图形用户界面（GUI）功能的详细说明，请参见图2的图注。</li>
 <li>在使用 GUI 确定每个 KI 窗口的宽度后，随机选择 MicroSense 软件中对应的色谱图，并评估技术重复样本之间的重叠峰。参见图3，了解两个技术重复样本叠加色谱图的示例。</li>
 <li>一旦确定了 KI 窗口，使用 GUI 中提供的“合并”功能，将落在该窗口内的 KI 合并到数量最多的 KI 中。通过此功能，具有多个 KI 值标签的峰将被整合到单一 KI 标签下，从而可将这些峰视为单一变量。 
 操作方法如下：首先点击“合并”按钮以激活该功能，然后通过左键点击对应柱状图选择数量最多的 KI 作为窗口中心。选定后，该柱状图颜色变为绿色。要将窗口内其他 KI 合并至选定 KI，请右键点击相应柱状图；此时这些柱状图变为红色，同时在中心 KI 上方添加一条对应长度的蓝色柱状图（见图4）。当所有选定的 KI 均已合并至相应中心 KI 后，再次点击“合并”按钮以确认更改；此时“合并”按钮变为黄色。如操作有误，可使用“取消合并”按钮进行修正。取消合并时，先在 GUI 中点击“取消合并”按钮，然后右键点击欲取消合并的红色柱状图，该柱状图将由红色变为蓝色。再次点击“取消合并”按钮以确认更改。</li>
 <li>若尝试将单个样本中的两个峰错误地合并为一个 KI 值，系统将打印错误信息。此时应仔细检查色谱图，并在该区域重新定义 KI 窗口。</li>
 <li>完成所有合并操作后，保存文件。</li>
 <li>在进行统计分析之前，需分析空气空白和瓶空白的色谱图，以监测可能的污染。确定空白中峰的 KI 后，从样品中相应峰的面积中减去空气和/或瓶空白中检测到的峰面积。 
 然后继续进行统计分析。</li>
</ol>
4. 代表性结果
电子鼻能够检测到在不同成熟阶段采收的甜瓜果实之间挥发性成分谱的差异（图5）。在所有样品中共鉴定出20个KI窗口。方差分析表明，电子鼻检测到的14个峰在不同成熟阶段之间存在显著差异。在图6中，这14种组分的平均峰面积的对数值被绘制成图，以显示两个成熟阶段——早期成熟和完全成熟果实——之间峰丰度的差异。
<img alt="比较样品KI和峰面积值的色谱分析结果表格，方法数据分析。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig1.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图1"> 
图1. 仪器软件导出的数据格式示例（A），以及使用“reform_data.py”脚本进行转换后的数据格式（B）。为便于数据处理与分析，首先识别所有样品中全部唯一的KI值，随后将数据重新排序，以样品信息为行、对应于唯一KI的峰面积为列。若某样品中未检测到某一KI值的峰，则相应单元格保持空白。
<img alt="显示每个KI的命中次数的数据分析图表，带有可调节的阈值参数用于数据分割。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig2.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Figure 2"> 
图2. 来自脚本文件“kim_interface.py”的界面截图。图中心的图表显示每个KI的命中次数与KI的关系。“每个KI的命中次数”是指检测到具有该特定KI值峰的样本数量。左侧有三个黄色框用于控制所选数据，用于设定划分数据集的参数（处理方式、重复次数、定性变量等）。在本图中，从上到下分别为：品种、播种日期和收获时的成熟阶段。底部：通过点击三条横杠并左右移动蓝色滑块，可选择KI范围的最小值和最大值，以及最小峰面积（“阈值”）。右侧：“合并”按钮允许通过手动点击图表中的条形图来合并选定的KI；“取消合并”按钮可用于对已选情况撤销合并操作。
<img alt="使用重复数据进行化合物分析的科瓦茨指数色谱图。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig3.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="Figure 3"> 
图3. 甜瓜挥发性顶空气体中两个技术重复样本的叠加色谱图（黑色和红色），用于说明保留时间的偏移。
<img alt="直方图分析、合并KI、数据分布、示意图、教学绘图工具可视化。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig4.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图4"> 
图4. KI合并过程示例。在中心图中，绿色条（中心KI）代表数量最多的KI，被选为KI窗口的中心。KI X和KI Y是落在目标窗口范围内的KI，需要合并到中心KI中。通过右键单击KI X的条形，其颜色变为红色，同时在绿色条上方出现一个与KI X条形等长的蓝色条。对KI Y重复相同操作后，蓝色条（合并的KI）的长度将相应增加。当所有KI均被添加后，点击绿色的“合并”按钮，合并过程结束，更改被保存，按钮颜色变为黄色。
<img alt="气相色谱分析；挥发性化合物；早熟与成熟果实；科瓦茨指数；化合物峰。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig5.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图 5"> 
图 5. 两个在不同成熟阶段采收的甜瓜样品的色谱图，分别为早熟期（上方）和完全成熟期（下方），用于展示电子鼻检测挥发性物质丰度差异的能力。
<img alt="果实发育分析中早期成熟和完全成熟阶段的蜘蛛图比较。" src="/files/ftp_upload/3821/3821fig6.jpg" data-altupdatedat="1787630408000" data-alt="图6"> 
图6. 雷达图显示了两个不同成熟阶段（早期成熟和完全成熟）的两个甜瓜样品中14种组分的峰面积。峰面积以对数尺度表示，以便于可视化比较。每条射线末端的数字代表相应的科瓦茨指数。

<ol><li>Kader, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Flavor+quality+of+fruits+and+vegetables%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+Science+of+Food+and+Agriculture%22%5BJournal%5D)">Flavor quality of fruits and vegetables.</a> Journal of the Science of Food and Agriculture. 88, 1863-1868 (2008).</li>
<li>Persaud, K., Dodd, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Analysis+of+discriminant+mechanisms+in+the+mammalian+olfactory+system+using+a+model+nose%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Analysis of discriminant mechanisms in the mammalian olfactory system using a model nose.</a> Nature. 299, 352-355 (1982).</li>
<li>Gardner, J. W., Bartlett, P. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+brief-history+of+electronic+noses%5BTitle%5D)+AND+%22Sensors+and+Actuators%22%5BJournal%5D)">A brief-history of electronic noses.</a> Sensors and Actuators. 18, 211-220 (1994).</li>
<li>Rock, F., Barsan, N., Weimar, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electronic+nose%3A+Current+status+and+future+trends%5BTitle%5D)+AND+%22Chem.+Rev%22%5BJournal%5D)">Electronic nose: Current status and future trends.</a> Chem. Rev. 108, 705-725 (2008).</li>
<li>Li, C., Heinemann, P. H., Irudayaraj, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+apple+deterioration+using+an+electronic+nose+and+zNose%5BTitle%5D)+AND+%22Transactions+of+the+Asabe%22%5BJournal%5D)">Detection of apple deterioration using an electronic nose and zNose.</a> Transactions of the Asabe. 50, 1417-1425 (2007).</li>
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<li>Gan, H. L., Man, Y. B. C., Tan, C. P., NorAini, I., Nazimah, S. A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Characterisation+of+vegetable+oils+by+surface+acoustic+wave+sensing+electronic+nose%5BTitle%5D)+AND+%22Food+Chem%22%5BJournal%5D)">Characterisation of vegetable oils by surface acoustic wave sensing electronic nose.</a> Food Chem. 89, 507-518 (2005).</li>
<li>Marina, A. M., Man, Y. B. C., Amin, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+the+SAW+Sensor+Electronic+Nose+for+Detecting+the+Adulteration+of+Virgin+Coconut+Oil+with+RBD+Palm+Kernel+Olein%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Oil+Chemists+Society%22%5BJournal%5D)">Use of the SAW Sensor Electronic Nose for Detecting the Adulteration of Virgin Coconut Oil with RBD Palm Kernel Olein.</a> Journal of the American Oil Chemists Society. 87, 263-270 (2010).</li>
<li>Evans, M. B., Haken, J. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+developments+in+the+gas-chromatographic+index+scheme%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Chromatography%22%5BJournal%5D)">Recent developments in the gas-chromatographic index scheme.</a> Journal of Chromatography. 472, 93-127 (1989).</li>
</ol>

我们没有需要披露的内容。

电子鼻代表了一种对水果或富含挥发性成分的样品进行快速、客观香气轮廓评估的有前景方法。然而，保留时间的偏移为峰的鉴定带来了挑战，当两个色谱图未完全对齐时，可能导致数据的误读。对色谱图的目视检查表明，样品间保留时间的变异性常导致同一峰被标注为略有不同的KI值（约±10），从而导致检测到的独特KI数量被过度高估。为了充分利用以下两个事实：（a）不同成熟阶段存在不同的化合物；（b）技术重复样品之间大致相同，开发了两个基于计算机的脚本（“kim_merge.py”，用于处理数据集的程序，以及“kim_interface.py”，提供图形用户界面（GUI）），以半自动化的方式系统性地比较样品，显著减少了大规模数据集色谱分析所需的时间。这些程序可在适当情况下将标注为一定范围KI值的峰合并至单一KI标签下。这实现了两个重要目的：（a）使统计分析能够将此类峰视为单一变量；（b）便于峰的鉴定，并与其它系统及已发表的数值进行比较。本文展示的结果表明，结合适当的KI鉴定，可利用zNose系统根据成熟度和香气特征对甜瓜样品进行区分。这代表了一种用于挥发性物质分析的有前景的新技术，可用于质量控制项目。

<table><tbody><tr><td>氯化钙</td><td>MP Biomedicals</td><td>195088</td><td></td></tr><tr><td>2-甲基丁基异戊酸酯</td><td>SAFC Global</td><td>W350613</td><td>&amp;#8805; 98%，天然，FCC</td></tr><tr><td>甲醇</td><td>Fisher Scientific</td><td>A411-4</td><td></td></tr><tr><td>小瓶</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SU860098</td><td></td></tr><tr><td>瓶盖</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>SU860101</td><td></td></tr><tr><td>实验室搅拌器</td><td>Waring Laboratory</td><td>7009G</td><td>双速搅拌器；1 升玻璃容器</td></tr><tr><td>瓶子</td><td>Fisher Scientific</td><td>06-414-1C</td><td>Pyrex，500 mL；聚丙烯塞密封</td></tr><tr><td>针头</td><td>Electronic Sensor Technology</td><td>TLC101046</td><td>侧孔鲁尔接头</td></tr><tr><td>烷烃溶液</td><td>Electronic Sensor Technology</td><td></td><td>甲醇中的 C6-C14 烷烃溶液</td></tr><tr><td>zNose</td><td>Electronic Sensor Technology</td><td>Model 4500</td><td></td></tr><tr><td>DB-5 气相色谱柱</td><td>Electronic Sensor Technology</td><td>SYS4500C5</td><td></td></tr><tr><td>MicroSense</td><td>Electronic Sensor Technology</td><td>Version 5.44.22</td><td></td></tr><tr><td>Python 2.6</td><td></td><td></td><td>在线免费提供</td></tr><tr><td>&quot;reform_data.py&quot; 和 &quot;kim_interface.py&quot; 脚本</td><td></td><td></td><td>脚本作为 JoVE 上的补充材料提供</td></tr></tbody></table>

使用电子鼻进行果实挥发性成分分析

Fruit Volatile Analysis Using an Electronic Nose

果实成熟过程中会发生多种多样的生理变化，包括形成特定的挥发性物质混合物，从而形成果实的芳香特征。采收时的成熟度是影响果蔬风味品质的关键因素之一1。验证能够快速评估果实成熟度和香气品质的可靠方法，将有助于改进先进育种项目、生产实践以及采后处理的管理。
在过去三十年中，人们开展了大量研究以开发所谓的电子鼻，这类设备能够快速检测气味和风味2-4。目前已有多种基于不同技术的商用电子鼻可用于挥发性物质分析。本研究中使用的电子鼻（zNose，EST，Newbury Park，CA，USA）采用超快气相色谱与表面声波传感器联用技术（UFGC-SAW）。该技术已用于评估多种产品的质量，包括苹果变质的检测5；芒果成熟度与腐烂程度的评价6；百里香（thymus）物种的香气轮廓分析7；葡萄浆果中C6挥发性化合物的检测8；植物油的特征表征9以及初榨椰子油中掺杂物的识别10。
该系统可完成香气分析的三个主要步骤：顶空取样、挥发性化合物分离和检测。大约在一分钟内即可生成输出结果——色谱图，经过一次吹扫循环后，仪器即可进行下一次分析。利用Kovats指数（KI）计算，可将zNose获得的结果与其他气相色谱系统的结果进行比较。一旦使用烷烃标准溶液对仪器进行校准，保留时间将自动转换为KI值。然而，随着时间推移，温度和流速可能发生轻微变化，导致保留时间漂移。此外，根据色谱柱固定相的极性不同，KI值计算的重现性可能会有数个指数单位的差异11。因此，开发了一系列程序和图形化界面，以半自动化的方式对样品间的计算KI值进行比较。这些程序可减少大规模数据集色谱图分析所需的时间，并在色谱图未完全对齐时最大限度地降低数据误读的可能性。
我们介绍了一种用于水果中挥发性化合物快速分析的方法。同时讨论了样品制备、数据采集和处理流程。

本文介绍了一种用于水果中挥发性化合物分析的快速方法。该方法利用超快速气相色谱（GC）结合表面声波（SAW）传感器，对样品匀浆顶空中的挥发性化合物进行快速分离和检测。同时讨论了数据处理与分析的操作流程。

果实成熟过程中会发生多种多样的生理变化，包括产生特定的挥发性物质混合物，从而形成果实特有的香气特征……

本实验的总体目标是对水果中的挥发性化合物进行快速分析。首先将水果组织切碎并均质化，然后利用电子鼻分析液体样品上方的气相成分。在完成电子鼻分析后，数据被导出并进行转换。该流程的最后一步是通过图形界面识别协方差指数窗口，并将单个协方差指数标签下的峰值进行合并。最终结果表明，利用电子鼻测得的果实蓇葖在丰度上的差异可与果实品种、成熟度及贮藏等实验处理相关联。与传统气相色谱等现有方法相比，该技术的主要优势在于能够更快地分析水果中的挥发性化合物。在进行此分析时，分析物的保留时间可能会发生微小变化。若不仔细考虑峰对齐过程，可能导致对数据的误读。在果实达到所需成熟度后进行采收，用自来水冲洗。为去除污垢和灰尘，挑选适合分析的果实。根据果实外部和内部无缺陷以及大小均一的标准，将果实纵向切成均等的楔形块，用于挥发性物质取样。如适用，需去除果皮、种子、种腔组织或核果的果核。整个实验过程中组织取样必须保持一致，并应考虑单个果实内部的变异性。例如，样品应等量取自赤道部位的花端和茎端区域。取选定的果肉组织，混合以使其随机化，然后称取200克放入商用搅拌机中。加入200毫升饱和氯化钙溶液。氯化钙的作用是抑制酶活性，这种酶活性可能在切割和均质化果肉后发生。然后加入50 µL甲醇中100 mmol/L的2-甲基丁酸乙酯溶液。该溶液作为内标物，用于监测匀浆过程中可能发生的挥发性化合物损失。接下来，在实验室搅拌器中以18,000 RPM转速将混合物匀浆30秒。然后立即倒入玻璃瓶中，并用聚四氟乙烯（Teflon）瓶盖密封。将匀浆液保留在瓶中，直至所有样品均制备完毕。用移液器吸取不含泡沫的5 mL果汁等分试样，分装至20 mL玻璃棕色瓶中，每份样品至少准备三个瓶。作为技术重复样本。使用带有聚四氟乙烯硅胶隔垫的钢制螺旋盖密封小瓶。此时，样品可立即进行分析，或在液氮中速冻后于超低温条件下保存，以备后续分析。将适当的分析方法载入 Xenos。根据书面方案中提供的参数进行设置。将带有非穿刺尖端的不锈钢针连接到 Xenos 进样口。用环境空气多次吹扫系统，直至基线稳定且未检测到高于 200 计数的峰。通过将一根针插入装有直链烷烃溶液的样品瓶隔垫以释放压力，做好仪器调谐准备。然后将连接到仪器进样口的针插入隔垫。通过启动顶空进样进行调谐。仪器软件利用调谐结果将所提及峰的保留时间从时间单位转换为柯瓦茨指数（covas index）或 KI 单位。因此，系统调谐完成后，保留时间将以 KI 单位报告。将样品平衡30分钟后，通过将针头插入样品瓶的隔垫开始样品分析。操作方式与直链脂肪酸溶液相同。通过点击播放按钮手动启动顶空进样，使泵激活并抽取样品上方存在的蒸气。分析结束后，屏幕上会显示色谱图，传感器将自动加热至 150 摄氏度并持续 10 秒以进行清洗。当系统状态框再次变为绿色时，仪器即可用于分析下一个样品。为确保基线稳定及系统充分清洁，每个样品之间至少运行一次空气空白样。每个样本至少分析三个技术重复以及瓶空白。使用 Mense 软件中的日志存储数据功能，在数据采集完成后将其导出至 Microsoft Excel 文件。数据导出后，添加包含变量和重复样本标签的列。由本实验室生成的 Python 0.6 脚本可将仪器软件导出的数据格式转换，以便更方便地进行数据处理。源文件的文件名、输入数据的工作表名称以及期望的输出文件名均可直接在脚本中进行编辑。该脚本通过识别所有样本中独特的 kis，促进数据的处理与分析。数据按行重新排列，每行代表样品信息，按列排列唯一的 KIS，每个单元格表示相应的峰面积。如果某个样品中的 KI 值未检测到峰，则对应的单元格保持空白。接下来，使用本实验生成的第二个脚本，导入上一步中编辑的文件数据。分析基于查看和统计各个KI值被检测到的次数。因此，程序会显示KI值检出次数的柱状图。针对每个KI值，评估特定样本子集的K次检出情况，并将每组技术重复样本作为一个整体进行分析。为此，通过勾选或取消勾选相应的复选框，分别分析每种处理或变量。使用图形界面确定每个 KI 窗口的宽度后，随机选择相应的一些色谱图。在 mense 软件中评估技术重复之间的重叠峰。确定KI窗口后，使用图形界面中的合并功能，将落在该窗口内的KIS合并到最密集的ki中。单击合并按钮以激活此功能，然后通过左键单击对应条形图来选择位于窗口中心的最密集ki。选定后，该条形图颜色将发生变化并变为绿色；随后，通过右键单击对应条形图，将窗口内所有KIS合并至所选ki中。这将使条形变为红色，同时在中心 ki 上方添加一个相应长度的蓝色条形。当所有选定的 ki 均已合并到对应的中心 ki 后，再次单击合并按钮以确认更改。若操作有误，合并按钮将变为黄色。也可使用取消合并按钮来执行取消合并操作。在图形界面中点击取消合并按钮，然后右键单击要取消合并的红色条形。柱状图从红色变为蓝色。再次点击“取消合并”按钮以确认更改。如果试图将单个样本中的两个峰错误地合并为一个 KI 值，系统将显示错误信息。完成所有合并操作后，需在进行统计分析前保存文件，并分析空气空白和瓶空白的色谱图，以监测可能存在的污染。确定峰和空白中的 ki 后，从样品中相应峰的峰面积中减去在空气空白或瓶空白中检测到的峰面积。电子鼻能够检测到不同成熟阶段采收的甜瓜果实间挥发性成分谱的差异。图中展示了早期成熟果实和完全成熟果实的色谱图示例，揭示了多个峰的峰面积差异。在所有样品中，共鉴定出20 K窗口范围内的峰。变异分析结果显示，在这些不同的kis中，电子鼻检测到的14个峰的丰度在两个成熟阶段之间存在显著差异。其中，早期成熟果实中每个ki的峰丰度以绿色表示，完全成熟果实的峰丰度则以橙色表示。完成该步骤后，可进一步采用其他方法，例如气相色谱-质谱联用技术，以鉴定电子鼻在发育完成后各单独峰所对应的组分。该技术将提供一种快速分析工具，使植物病理学、植物生理学、采后生物学及食品科学领域的研究人员能够探究果实中挥发性成分随成熟度、品种或贮藏条件变化而发生的变化。观看本视频后，您应能充分理解如何利用电子鼻快速分析挥发性化合物，并通过我们的图形化界面进行峰对齐操作。

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科研

JoVE Journal

Biology

生物学

果实挥发分析，利用电子鼻

二次电喷雾电离质谱法（SESI-MS）能够无需任何样品预处理即可检测挥发性有机化合物（VOCs）。本方案提供了利用SESI-MS快速（数分钟内）表征细菌挥发性有机化合物的操作指南。...

利用二次电喷雾电离质谱法（SESI-MS）表征细菌挥发性物质

本文演示了一种通过电天线图分析法测定成年脐橙螟（Amyelois...

触角电位生物测定作为寄主植物挥发物筛选工具

嗅觉信号介导昆虫的多种不同行为，通常是由数十至数百种挥发性化合物组成的复杂混合物。我们采用气相色谱结合昆虫触角叶的多通道记录技术，描述了一种用于鉴定生物活性化合物的方法。...

利用气相色谱-多通道记录技术（GCMR）鉴定昆虫触角叶中的嗅觉挥发物

本视频介绍了一种利用电子轰击电离对挥发性和氧化敏感化合物进行质谱分析的方案。该技术特别适用于无机化学家，尤其是那些在惰性条件下（如施伦克技术）操作金属有机化合物、硅烷或膦烷的研究人员。...

使用冷进样系统和电子轰击质谱法分析挥发性和氧化敏感性化合物

质子转移反应飞行时间质谱法可实现对挥发性有机化合物的高灵敏度、快速且无创的分析。为展示其应用潜力，本文提供三个示例：酸奶的乳酸发酵过程（在线生物过程监测）、不同苹果基因型（大规模筛查）以及饮用咖啡后经鼻腔空间的分析（鼻腔空间分析）。...

PTR-ToF-MS 联用自动采样系统及定制化数据分析在食品研究中的应用：生物过程监测、筛选与鼻腔空间分析

本文演示了一种利用二级纳米电喷雾电离结合高分辨质谱技术，实时表征呼出气体化学成分的实验方案。...

利用高分辨质谱联用二次纳米电喷雾电离进行实时呼吸分析

本文介绍了一种利用非破坏性采样方法收集开花植物花香挥发物的实验方案。...

利用顶空气体挥发物收集技术快速采集花卉香味挥发物用于气相色谱-质谱热脱附分析

生理上，气味受体由气相吸入的气味分子激活。然而，大多数体外系统采用液相气味刺激。本文介绍一种方法，可在气相气味刺激条件下实现对气味受体激活的实时体外监测。...

气相气味分子实时体外监测气味受体激活

我们已开发出一种有效的采样与分析气味信号的方法，以探究这些信号在动物交流中的潜在作用。具体而言，我们采用顶空固相微萃取技术结合气相色谱-质谱联用法，对动物气味及嗅觉标记中的挥发性成分进行分析。...

动物气味信号的采样与分析

本文介绍了一种顶空固相微萃取-气相色谱平台，用于快速、可靠且半自动化地鉴定和定量成熟黑加仑果实中的挥发性成分。该技术可用于加深对果实香气的认识，并有助于筛选风味更佳的品种，以用于育种目的。...

利用顶空固相微萃取结合气相色谱-质谱法分析黑加仑果实中的挥发性化合物

本文介绍一种利用溶剂辅助风味蒸发和溶剂萃取结合气相色谱-质谱法富集和分析茶叶提取物中挥发性成分的方法，该方法可应用于所有类型的茶叶样品。...

基于溶剂辅助风味蒸发富集的茶叶香气分析

学习利用电子鼻快速分析果实挥发性化合物的方法，通过样品制备、数据采集与峰对齐处理，实现果实品种、成熟度及贮藏条件的快速评估。该技术为植物生理学和采后生物学研究提供高效分析工具。

使用电子鼻进行果实挥发性成分分析

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