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

改善果实香气是育种计划的主要目标之一。为此，我们需要一种可靠的技術来測量果實中的揮發性成分。該技術快速且半自動化，每天可測量高達22個樣品。

此外，该方法成本相对较低，且样品处理步骤极少。该方法可轻松应用于所有水果种类，例如具有重要经济价值的浆果类作物。另外，所检测到化合物的文库规模也可轻松扩大。

首先，向含有华氏冷冻样本的5毫升离心管中加入1毫升氯化钠溶液。振荡试管，直至样本完全解冻并均质化。然后在室温下以5,000 × g离心5分钟。

剪切1,000微升移液器吸头的末端，并用其将上清液转移至含有氯化钠的顶空瓶中。向每个含有顶空瓶的样品中加入5微升内标物。将密封的顶空瓶置于室温下的气相色谱-质谱自动进样器中，进行自动化的顶空固相微萃取/气相色谱-质谱（HS-SPME/GC-MS）分析，确保生物学重复样品不在自动进样器中连续放置。

将顶空样品在52摄氏度下振荡预孵育10分钟，振荡速率为17 × g。将固相微萃取（SPME）装置插入样品瓶中，使萃取头暴露于顶空，于50摄氏度下振荡萃取挥发性有机化合物（VOC）30分钟，振荡速率为17 × g。随后将萃取头在不分流模式下插入进样口，于250摄氏度下解吸1分钟。接着在SPME清洗站中用氮气于250摄氏度清洗萃取头5分钟。按照检测手稿中的描述，采用气相色谱-离子阱质谱联用仪分析挥发性有机化合物（VOCs）。

打开原始的气相色谱-质谱（GC-MS）谱图文件。为鉴定化合物，需将保留时间、质谱图和科瓦茨线性保留指数与标准品获得的保留指数进行比对。针对每种商用标准品，标注其在最丰质荷比离子中的保留时间。

然后为每种挥发性有机化合物（VOC）选择特定的质荷比（M/Z）离子。将每种VOC的峰面积相对于内标物的峰面积进行计算，以减少仪器变异和信号强度漂移。为校正批次效应，将每个样本中VOC的峰面积归一化至同一批次中对照样本相应的峰面积。

通过顶空固相微萃取/气相色谱-质谱法（HS-SPME/GC-MS）获得的成熟黑加仑果实挥发性成分总离子色谱图谱，基于用于浆果类水果物种分析的数据库，共鉴定出63种挥发性有机化合物（VOCs），这些化合物属于酯类、醛类、醇类、酮类、萜烯类和呋喃类。其中丰度最高的部分峰对应于两种单萜类化合物——芳樟醇和松油醇，以及两种C6化合物——2-己烯醛和3-己烯醛。文中展示了黑加仑样品中2-己烯醛和松油醇的质谱图谱，并与相应的纯品商业标准品的质谱图进行了比较。

四种不同黑加仑品种的挥发性有机物谱的主成分分析（PCA）显示，环境对挥发性成分影响显著，因为第一主成分（PC1）按样品产地将其区分开。第二主成分（PC2）可反映有效基因型差异，其中 Ben Tirran 明显与其他品种分离。四种黑加仑品种中芳樟醇和2-己烯醛的相对含量进一步证实，芳樟醇在波兰样品中的含量普遍高于苏格兰，而2-己烯醛则呈现相反趋势。

芳樟醇的比例在 Ben Tirran 品种中最高，而2-己烯醛的比例在 Ben Tron 品种中最高。起始材料必须使用冷冻样品，并研磨成细粉，以确保充分提取挥发性成分。提取后，应尽快将样品放入自动进样器中。

该方法可与其他代谢组学平台结合，用于鉴定与食品风味或营养价值相关的其他重要代谢物，从而培育出具有优良感官特性的品种。