基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法

μl，清洗时间为30 s；气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱，柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10 min 增至150 ml/min；离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃；采用离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中四种挥发性物质进行定性分析，并得到各挥发性物质的峰体积值。
8.优选的是，所述的基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法中，所述离子迁移色谱仪为flavourspec
®
风味分析仪。
9.本发明至少包括以下有益效果：本发明以旱碱地和普通地分别种植的五种小麦作为研究对象，利用离子迁移色谱技术，分析旱碱地和普通地种植小麦的香气差异，筛选受盐碱程度影响大而受品种因素影响小的特征挥发性物质，以此评估盐碱地种植对小麦风味品质的影响，为旱碱麦加工提供科学依据。
10.本发明通过气相离子迁移色谱仪测定小麦中受地块盐碱程度影响大而受品种因素影响小的四种特征挥发性物质的峰体积值，并建立判别模型，能快速区分不同盐碱程度地块种植小麦。
11.本发明通过鉴别三十份小麦种植地块的盐碱程度，整体判别正确率达到96.7%，结果准确度高。
12.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
13.图1是盐碱地与普通地种植小麦挥发性物质主成分分析图。
具体实施方式
14.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
15.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
16.本发明提供基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，包括以下步骤：1、样品制备：小麦籽粒用万能粉碎机粉碎至100%过60目。称取2g粉碎样品装入顶空瓶，60℃水浴1.5h后检测。
17.2、异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质检测：采用离子迁移色谱仪检测异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮四种挥发性物质峰体积值。
18.进样条件：孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s。
19.气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱（15 m
×
0.53 mm），柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10min 增至150 ml/min。
20.离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃。
21.采用气相离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中挥发性风味物质进行定性分析，并得到各挥发性物质峰体积值。
22.3、判别分析：将异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮四种挥发性物质峰体积值分别标记为x1、x2、x3、x4；将上述物质峰体积值代入判别模型（1），y值为正值，表明该小麦种植地块盐碱程度较低；反之，y值为负值即为盐碱程度较高地块种植的小麦。
23.y=0.612x
1-0.37x
2-0.34x3+0.35x4ꢀꢀꢀꢀ
（1）上述方法步骤的重复数不低于3。
24.上述方法步骤2中，所述离子迁移色谱设备为德国 gesellschaft f
ü
r analytische sensorsysteme mb h公司生产的flavourspec
®
风味分析仪。
25.材料与方法1.1 材料实验材料为2021-2022年种植于河北省沧州市西花园村与中捷产业园沧麦6002、沧麦6005、师栾02-1、济麦22与马兰糯麦1号等5个不同品种小麦。种植地信息如表1所示。小麦于成熟期收获，籽粒经过去杂。之后用植物粉碎机粉碎（zk-100b，中科浩宇，中国），在密封袋中-20
°
c保存备用。共计10份全麦粉样品。
26.表1西花园与中捷耕层土壤 ph值与总盐含量1.2仪器与设备flavourspec
®
风味分析仪（德国gesellschaft f
ü
r analytische sensorsysteme mb h公司）。
27.1.3 实验方法1.3.1 离子迁移色谱gc-ims分析方法顶空进样条件：分别称取2 g 小麦籽粒全粉样品，置于20 ml顶空样品瓶中，密闭封口后进行检测。孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s。
28.gc条件：fs-se-54-cb-1毛细管柱（15 m
×
0.53 mm），柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的n2；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10 min 增至150 ml/min。
29.ims条件：漂移气为纯度≥99.999%的n2；流速150 ml/min；探测器温度为45℃。
30.采用gc
×
ims内置nist数据库和ims数据库对样品中挥发性风味物质进行定性分析。
31.1.4 数据分析与处理利用excel和origin软件对数据进行统计和绘图，spss 22.0对数据进行多因素方差分析与皮尔逊相关性分析。并通过多因素方差分析结果的f值计算种植地、品种和其交互作用的贡献率。
32.结果与分析2.1 gc-ims挥发性物质分析西花园与中捷种植的5个不同品种小麦，共10组样品中检测出58个信号峰，通过gc
×
ims library search软件内置的气相保留指数数据库与迁移时间数据库对信号峰进行定性分析，鉴定出28种挥发性风味物质。其中有醛类10种，占总挥发性风味物质的32.32% ~37.19%；醇类6种，占28.87%~33.03%；酮类5种，占10.39%~15.23%；酯类2种，占13.04% ~16.85%。利用t检验分别分析种植在西花园与中捷的5种品种小麦挥发性物质之间的差异显著性。结果如表2-1、表2-2、表2-3、表2-4所示，5种小麦中的丁醇、1-辛烯-3-酮与异戊酸乙酯3种挥发性物质都在盐碱地与普通地间有显著性差异（p＜0.05），除沧麦6005外，其余4种小麦中的1-辛烯-3-醇在盐碱地与普通地间有显著性差异（p＜0.05）。说明丁醇、1-辛烯-3-酮、异戊酸乙酯与1-辛烯-3-醇可能为盐碱地与普通地种植小麦的差异性挥发性物质。
33.表2-1 西花园与中捷种植小麦全麦粉的gc-ims鉴定的挥发性物质峰体积表2-2 西花园与中捷种植小麦全麦粉的gc-ims鉴定的挥发性物质峰体积
表2-3 西花园与中捷种植小麦全麦粉的gc-ims鉴定的挥发性物质峰体积表2-4 西花园与中捷种植小麦全麦粉的gc-ims鉴定的挥发性物质峰体积表2-1、表2-2、表2-3、表2-4中数值用平均值
±
标准差表示，*和**分别为西花园和中捷间有显著性差异 （p＜0.05）和有极显著性差异 （p＜0.01）为了筛选出受盐碱程度影响较大而品种影响较小的挥发性物质，采用多因素方差分析的f值计算地域、品种以及其交互作用对挥发性物质方差贡献率，结果如表3-1和3-2所
示，盐碱程度因素对异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮的f值贡献率较大，达到77%以上。进一步说明此4种挥发性物质为盐碱地与普通地种植小麦的差异挥发性物质。
34.表3-1 地域和品种对gc-ims鉴定的挥发性物质的方差分析f值贡献率表3-2 地域和品种对gc-ims鉴定的挥发性物质的方差分析f值贡献率主成分分析(pca)可以通过减少不同指标间相关性较强的重叠信息降低数据维度，是一种分析指标重要性的分析方法。采用上述4种挥发性物质进行主成分分析，结果如图1所示，前三个主成分累计贡献率达到91.2%，说明可以很好的代表全部信息，利用异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质可有效区分盐碱地与普通地种植小麦。
35.判别分析：选取异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值，代入判别模型，y值为正值即为非盐碱地种植小麦样品。判别分析结果表明（表4），回代检验和交叉验证的整体判别率均为96.7% 和96.7%。
36.表4 不同盐碱程度种植小麦挥发性判别分类结果
a 、96.7% 个原始分组观察值已正确地分类。
37.b 、仅针对分析中的那些观察值進行交叉验证。在交叉验证中，每一個观察值都会依据该观察值之外的所有观察值衍生的函数进行分类。
38.c 、96.7% 个交叉验证已分组观察值已正确地分类。
39.实施例1选择分别种植在对照地块（土壤ph、总盐含量分别为7.77、1.37g/kg）与盐碱地（土壤ph、总盐含量分别为8.26、2.70 g/kg）的小麦品种沧麦6002各3份，共采集6份样品。
40.1、样品制备：小麦籽粒用万能粉碎机粉碎至100%过60目。称取2g粉碎样品装入顶空瓶，60℃水浴1.5h后检测。
41.2、异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质检测：采用离子迁移色谱仪检测异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值。
42.进样条件：孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s。
43.气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱（15 m
×
0.53 mm），柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10min 增至150 ml/min。
44.离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃。
45.采用气相离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中挥发性风味物质进行定性分析，并得到各挥发性物质峰体积值。
46.3、判别分析：异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值如表5所示，分别标记为x1、x2、x3、x4；将上述物质峰体积值代入判别模型（1），计算得到的y值分别为2.212、2.225、2.580、-1.839、-2.093、-1.736。鉴于y值为正值表示样品种植于盐碱程度较低地块，y值为负值表示样品种植于盐碱程度较高地块。上述6份样品前3份种植于盐碱程度较低地块（对照地块）；后3份样品种植于盐碱程度较高地块。判别效果和实际一致。
47.y=0.612x
1-0.37x
2-0.34x3+0.35x4ꢀꢀꢀꢀ
（1）表5 对照地与盐碱地种植沧麦6002小麦的4种挥发性物质峰体积值
实施例2：随机选择对照地块（土壤ph、总盐含量分别为7.77、1.37 g/kg）种植的4个品种小麦，每种采集3份，共采集12份样品。
48.1、样品制备：小麦籽粒用万能粉碎机粉碎至100%过60目。称取2g粉碎样品装入顶空瓶，60℃水浴1.5h后检测。
49.2、异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质检测：采用离子迁移色谱仪检测异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值。
50.进样条件：孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s。
51.气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱（15 m
×
0.53 mm），柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10min 增至150 ml/min。
52.离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃。
53.采用气相离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中挥发性风味物质进行定性分析，并得到各挥发性物质峰体积值。
54.3、判别分析：将异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值如表6所示，分别标记为x1、x2、x3、x4；将上述物质峰体积值代入判别模型（1），计算得到y值如表6所示，均为正值。鉴于y值为正值表示样品种植于盐碱程度较低地块，y值为负值表示样品种植于盐碱程度较高地块。上述12份样品均种植于盐碱程度较低地块（对照地块）。判别效果和实际一致。
55.y=0.612x
1-0.37x
2-0.34x3+0.35x4ꢀꢀꢀꢀ
（1）表6 对照地种植4个不同品种小麦的4种挥发性物质峰体积值
实施例3：随机选择盐碱地（土壤ph、总盐含量分别为8.26、2.70 g/kg）种植的4个品种小麦，每种采集3份，共采集12份样品。
56.1、样品制备：小麦籽粒用万能粉碎机粉碎至100%过60目。称取2g粉碎样品装入顶空瓶，60℃水浴1.5h后检测。
57.2、异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质检测：采用离子迁移色谱仪检测异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值。
58.进样条件：孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s。气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱（15 m
×
0.53 mm），柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10 min增至150 ml/min。
59.离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃。
60.采用气相离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中挥发性风味物质进行定性分析，并得到各挥发性物质峰体积值。
61.3、判别分析：将异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积值如见表7，分别标记为x1、x2、x3、x4；将上述物质峰体积值代入判别模型（1），计算得到y值见表7。鉴于y值为正值表示样品种植于盐碱程度较低地块，y值为负值表示样品种植于盐碱程度较高地块。上述12份样品中除1份样品被判别为种植于盐碱程度较低地块（对照地块）外，其余11份样品均种植于盐碱程度较高地块（盐碱地块）。
62.y=0.612x
1-0.37x
2-0.34x3+0.35x4ꢀꢀꢀꢀ
（1）表7 盐碱地种植4个不同品种小麦的4种挥发性物质峰体积值
本发明通过气相离子迁移色谱仪测定异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇、1-辛烯-3-酮4种挥发性物质峰体积，并建立判别分析模型，鉴别30份小麦种植地块的盐碱程度，整体判别正确率达到96.7%，结果准确度高。
63.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

技术特征：
1.基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将小麦籽粉碎，得粉碎样品；步骤二、采用离子迁移色谱仪检测粉碎样品中异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮四种挥发性物质的峰体积值；步骤三、将异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮四种挥发性物质的峰体积值分别标记为x1、x2、x3、x4后，代入判别模型y=0.612x
1-0.37x
2-0.34x3+0.35x4，若y值为正值，表明小麦种植地块盐碱程度较低，若y值为负值，表明小麦种植地块盐碱程度较高。2.如权利要求1所述的基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，其特征在于，所述步骤一中，将小麦籽粒用万能粉碎机粉碎至100%过60目筛，得粉碎样品，之后称取2g粉碎样品装入顶空瓶，60℃水浴1.5h后检测。3.如权利要求2所述的基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，其特征在于，所述步骤二中，采用离子迁移色谱仪检测粉碎样品中四种挥发性物质的峰体积值的具体条件为：进样条件：孵育温度为75℃，孵育时间为20 min，顶空进样针温度80℃，进样量500 μl，清洗时间为30 s；气相条件：型号为fs-se-54-cb-1的毛细管柱，柱温为60℃；载气为纯度≥99.999%的氮气；载气流流量为初始2.0 ml/min，保持2 min后在10 min内线性增至15 m l/min，之后在10 min内线性增至100 ml/min，最后10 min 增至150 ml/min；离子迁移色谱条件：漂移气为纯度≥99.999%的氮气；流速150 ml/min；探测器温度为45℃；采用离子迁移色谱仪内置nist数据库和ims数据库对样品中四种挥发性物质进行定性分析，并得到各挥发性物质的峰体积值。4.如权利要求3所述的基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，其特征在于，所述离子迁移色谱仪为flavourspec
®
风味分析仪。

技术总结
本发明公开了基于离子迁移色谱技术区别不同盐碱程度种植小麦的方法，包括以下步骤：将小麦籽粉碎，得粉碎样品；采用离子迁移色谱仪检测粉碎样品中异戊酸乙酯、丁醇、1-辛烯-3-醇和1-辛烯-3-酮四种挥发性物质的峰体积值；将四种挥发性物质的峰体积值分别标记为X1、X2、X3、X4后，代入判别模型Y=0.612X1-0.37X2-0.34X3+0.35X4，若Y值为正值，表明小麦种植地块盐碱程度较低，反之，表明小麦种植地块盐碱程度较高。本发明通过气相离子迁移色谱仪测定小麦中受地块盐碱程度影响大而受品种因素影响小的四种特征挥发性物质的峰体积值，并建立判别模型，能快速区分不同盐碱程度地块种植小麦。麦。麦。


技术研发人员：孙倩倩 张波 郭波莉 刘雨
受保护的技术使用者：中国农业科学院农产品加工研究所
技术研发日：2023.08.28
技术公布日：2023/10/7