超快速氣相電子鼻是一款將氣相色譜技術與電子鼻識別技術相結合的仿生系統，其優(yōu)點是操作簡單、檢測快捷、靈敏度高，可檢測樣品整體信息形成氣味指紋圖譜，同時結合Kovats保留指數定性庫，可定性分析氣味成分，現已應用于食品、化工、農業(yè)等多個領域。本研究采用Heracles NEO超快速氣相電子鼻技術獲取中藥香囊的氣味和成分信息，建立氣味信息圖譜，同時結合化學計量學方法建立判別因子分析模型對不同放置時間中藥香囊的氣味特征及成分進行分析。

        Heracles NEO型超快速氣相電子鼻；

       兒童型香囊（編號A1～A15）和成人型香囊（編號B1～B15）。

       樣品前期準備

       將中藥香囊放置在室內，室內溫度19～26℃，濕度55%～70%，放置時間見表1。

表1 中藥香囊放置時間

        電子鼻檢測參數

        根據單因素實驗考察確定的檢測條件，使用Heracles NEO型超快速氣相電子鼻對放置不同時間的2種香囊進行氣味分析。相關檢測參數如下：樣品瓶容積20mL；樣品量為0.5g；進體積為4000μL；孵化溫度為65℃；孵化時間為15min；注射速度為125μL/s；注射持續(xù)時間為37s；進樣口溫度為200℃；進樣口壓力為10kPa；捕集阱初始溫度為50℃，最終溫度為240℃；柱溫初始為50℃，采用程序升溫（以1℃/s升溫至70℃；以2℃/s升溫至90℃；以0.2℃/s升溫至105℃；以5℃/s升溫至250℃）；采集時間為136s；火焰化離子檢測器增益為12。

       判別因子分析

       判別因子分析是一種用于構建模型和判定個體所屬類別的統計方法。與主成分分析相比，其可使不同類組群數據間差異盡可能擴大，而使同類組群數據間差異盡可能縮小，從而建立更好識別的數據模型，更好地體現出樣品的差異性。本研究采用Heracles NEO型超快速氣相電子鼻自帶的軟件對不同放置時間中藥香囊的色譜圖數據進行判別因子分析。

        通過對兒童型香囊（編號A1～A15）樣品粉末進行分析，得到不同放置時間樣品的色譜圖，見圖1。由圖1可知，隨著放置時間的延長，色譜峰的峰高逐漸降低、數量逐漸變少，說明不同放置時間兒童型香囊的氣味存在明顯差異。通過Kovats保留指數定性分析，并與電子鼻自帶的Arochembase數據庫信息匹配后共鑒定出10種氣味成分，結果見表2。其中，α-蒎烯（9號峰）作為天然香料，有著和松木樹脂類似的香氣，具有抗菌、殺菌作用，可以減輕炎癥反應、抑制腫瘤細胞生長、抗病毒等；β-蒎烯（10號峰）同樣具有抑菌、抗腫瘤作用。因此，可將α-蒎烯和β-蒎烯作為兒童型香囊的功能性指標成分。

圖1 不同放置時間兒童型香囊的疊加色譜圖

 

表2 兒童型香囊氣味物質基礎及感官描述信息

        不同放置時間下兒童型香囊的氣味信息鏡像對比圖見圖2。由圖2可知，兒童型香囊放置0.25d后，有5種氣味成分消失。與放置0d相比，放置0.25d后，7號峰強度下降了45.8%，8號峰強度下降了21.8%，9號峰強度下降了14.4%；放置3.5d后，7號峰強度下降了90.8%，8號峰強度下降了70.1%，9號峰強度下降了50.8%；放置7d后，大部分氣味成分基本消失，9號峰強度下降了56.8%；放置30d后，9號峰基本消失。

圖2 不同放置時間兒童型香囊的氣味信息鏡像對比圖

        通過對成人型香囊（編號B1～B15）樣品粉末進行分析，得到不同放置時間樣品的色譜圖，見圖3。由圖3可知，隨著放置時間的延長，色譜峰的峰高逐漸降低、數量逐漸變少。尤其是放置15d之后，色譜峰的峰高明顯降低。這說明不同放置時間成人型香囊的氣味存在明顯差異。通過Kovats保留指數定性分析，再與Arochem‐base數據庫信息匹配后共鑒定出8種氣味成分，詳見表3。其中，α-水芹烯（7號峰）是一種有薄荷味的天然香料，存在于桉樹油、小茴香油、肉桂葉油、松節(jié)油等多種揮發(fā)油中，具有抑菌、抗菌活性，可作為祛痰劑。因此，可將α-蒎烯和α-水芹烯作為成人型香囊的功能性指標成分。

圖3 不同放置時間成人型香囊的疊加色譜圖

 

表3 成人型香囊氣味物質基礎及感官描述信息

 

        不同放置時間成人型香囊的氣味信息鏡像對比圖見圖4。由圖4可知，成人型香囊放置0.25d后，有4種氣味成分消失；放置15d后，6～8號峰消失，5號峰強度較放置0d時下降了34.3%；放置30d后，9號峰基本消失。

圖4 不同放置時間成人型香囊的氣味信息鏡像對比圖

        兒童型香囊色譜數據的判別因子分析結果顯示，判別因子1的貢獻率為95.643%，判別因子2的貢獻率為3.582%，累計貢獻率為99.225%，這說明判別因子分析模型可明顯區(qū)分不同放置時間的兒童型香囊樣品（圖5）。由圖5可知，放置0.25d的香囊氣味成分與放置0d的香囊可明顯區(qū)分；從放置3.5d開始，隨著放置時間的延長，樣品點聚集，說明氣味成分變化越來越小。結合色譜圖的分析結果可知，放置7d的兒童型香囊的功能性成分已經基本揮發(fā)?？梢?，判別因子分析結果與色譜圖分析結果一致。

圖5 不同放置時間兒童型香囊樣品判別因子分析圖

        成人型香囊色譜數據的判別因子分析結果顯示，判別因子1的貢獻率為66.635%，判別因子2的貢獻率為25.330%，累計貢獻率為91.965%，這說明判別因子分析模型可明顯區(qū)分不同放置時間的成人型香囊樣品（圖6）。由圖6可知，放置0.25d的樣品與放置0d的樣品有明顯區(qū)別。隨著放置時間的延長，各樣品點距離放置0d的樣品點越來越遠，說明其氣味成分發(fā)生了較大變化。結合色譜圖的分析結果可知，放置15d的成人型香囊的功能性成分已經基本揮發(fā)。由此可見，判別因子分析模型分析結果與色譜分析結果一致。

圖6 不同放置時間成人型香囊樣品判別因子分析圖

        目前電子鼻多用于酒、茶、飲料、果蔬、肉制品、油脂等食品領域，以及飲片產地加工炮制等中藥領域。應用電子鼻系統代替人類的嗅覺系統，將氣味差異和氣味濃淡這種主觀評價轉化成為數字化的客觀定量描述，能夠反映中藥“整體氣味特征”，符合中藥“整體論”觀點。同時，電子鼻與其他檢驗儀器相比，具有快速、低檢測限、高靈敏度等優(yōu)點。

根據本研究色譜圖與判別因子分析結果可知，兒童型香囊在放置3.5d后其中的α-蒎烯和β-蒎烯2個成分峰的強度大幅下降；放置7d后，大部分成分基本消失。成人型香囊在放置15d后，其中α-蒎烯和α-水芹烯2個成分峰消失不同藥味組成的香囊組方，其放置時間有所不同，但總體而言，隨著放置時間的延長，香囊中芳香揮發(fā)性成分將日益減少，有效性會逐漸降低。