在一些食品和饮料市场，波旁威士忌桶陈酿是一个广泛使用的趋势。这一过程包括将已经用于陈酿波旁威士忌的烧焦橡木桶重新利用，用于陈酿不同的饮料或食品，通常需要几个月。
在这个过程中，饮料或食物可以吸收橡木桶和桶中残留的波旁威士忌的味道。此外，已经存在于饮料或食物中的味道可以注入桶中，并/或随着时间的推移维持反应。
这一过程为产品增添了复杂的风味和价值，并已被用于处理葡萄酒、啤酒、糖浆、烈酒、咖啡、酱汁和茶。
本文研究了波旁木桶陈酿枫糖浆与普通枫糖浆之间的特殊化学差异。该分析目的是通过分离样品中的化学成分二维气相色谱(GCxGC)。
这种技术涉及耦合两柱与互补的固定相，以提高峰容量相对于单独使用任一相作为一个一维分离。
这导致了在这些复杂的样品中更多的单个分析物的色谱分离。当这种强有力的分离与飞行时间质谱(TOFMS)相匹配时，分离的化合物可以根据光谱数据库进行化学鉴定。
GCxGC-TOFMS生成丰富的数据，可以在以后使用数据分析软件工具进行挖掘。这有助于解开有意义的信息并解决分析性问题。
本文介绍了如何使用ChromaTOF Tile快速比较样本集上的原始数据，以识别类别区分特征，即区分波旁威士忌桶陈酿枫糖浆和普通枫糖浆的特殊化学物质。
实验
使用HS-SPME和GCxGC-TOFMS分析两种糖浆样品——一种是陈酿的波旁威士忌，一种是普通威士忌。用蒸馏水将样品稀释到大约50%(每1ml水1克糖浆)。每一稀释糖浆在2ml等量后加入到一个20ml HS-SPME小瓶中。
样品在40°C下孵育5分钟。然后用三相固相萃取纤维(PDMS/DVB/Carboxen, Supelco)在相同温度下提取10分钟。表1给出了实验所用的GCxGC-TOFMS条件。
对于每种糖浆类型，数据是四组获取的，SPME纤维在注射之间在250°C条件下调理5分钟。
表1。GCxGC-TOFMS(珀加索斯®BT 4 d)条件。来源:LECO公司
| 自动取样器 |
LECO L-PAL 3自动采样器 |
| 注射 |
气相色谱入口2分钟解吸，不分离 |
| 气相色谱仪 |
LECO GCxGC QuadJet™热调节器 |
| 入口 |
250°C |
| 载气 |
He @ 1.4 mL/min，校正恒定流量 |
| 列 |
hp - 5ms, 30 m x 0.25 mm i.d. x 0.25 μm涂层
Rxi-17SilMS, 0.45 m x 0.25 mm x 0.25 μm涂层 |
| 温度程序 |
40°C保持2分钟，斜坡10°C/min至280°C
二次烘箱:相对于一次烘箱+20°C |
| 调制 |
2秒，相对第二烘箱温度保持+15°C |
| 转让行 |
300°C |
| 质谱计 |
LECO珀加索斯英国电信 |
| 离子源温度 |
250°C |
| 质量范围 |
35 - 550 m / z |
| 采集率 |
200光谱/ s |
使用相同的技术收集烷烃标准品的数据，进行保留指数(RI)计算。LECO的ChromaTOF软件有助于自动化和控制样本获取，而ChromaTOF Tile用于查找和识别类区分特征。
结果与讨论
图1描绘了波旁桶陈酿和普通糖浆的典型等高线图。两个样本都有一些相似之处，也有一些独特的不同之处。分析的主要目的是发现和理解这些化学差异，因为它们可能与桶的老化过程有关。
图1所示。陈酿波旁威士忌和普通枫糖浆的代表性色谱图。图片来源:LECO公司
在TIC中，某些差异是明显的，这些差异可以通过对色谱图进行目视比较来识别。然而，如果不使用比较软件工具，识别其他差异可能更具挑战性。
低水平的特征可能在TIC中不可见，其他鉴别特征可能被样品和上洗脱的复杂性所掩盖。
通过快速识别色谱图中的点(保留窗和特定m/z)， LECO的ChromaTOF Tile可以从数据中找到这些差异，从而在统计上有意义地区分样本组。
对原始数据中的每个m/z进行比较，以揭示可能在视觉上不明显的特征，并提供对样本组及其差异的更好的见解。
吡嗪，如图2所示，是两种糖浆类型之间最具区别的特征之一。仅在普通糖浆(样品5-8，深褐色条)中发现吡嗪，而在桶装糖浆(样品1-4，浅褐色条)中未发现吡嗪。
ChromaTOF瓷砖在数据中确定该特征出现的位置，然后使用光谱和保留信息返回初步识别。
图2。通过色谱仪测定了吡嗪作为分类特征。它是通过光谱和RI匹配确定的，在普通糖浆中观察到较高的水平(样本5-8，深棕色)。图片来源:LECO公司
图2的上半部分描述了观测到的光谱数据，左边面板的倒置部分显示了库匹配，相似度评分为904。保留指数的观测RI值为745，而图书馆RI值为736，支持初步鉴定。
吡嗪被描述为“坚果”香气描述符，这可能是一个关键的区别，在香气轮廓的含义。
色谱仪在解释样品中这一显著差异方面发挥了重要作用。图3描述了议会在这个保留区的回顾，表明仅通过议会的视觉比较很难确定吡嗪。
图3。桶陈化糖浆(上)和普通糖浆(下)的平均色谱图显示了TIC(左)、m/ z80(中)和m/ z55(右)在吡嗪周围的色谱窗口。图片来源:LECO公司
图3的左面板显示了桶状陈酿糖浆样品的平均TIC色谱图(上)和普通糖浆样品的平均TIC色谱图(下)的对比。黑色圆圈标记出吡嗪的保留时间，两者的差异并不明显。
在TIC中相当明显的是在桶陈化糖浆中发现的更高的特性的差异。
图3的右面板显示了在m/ z55的XIC中观察到的这一特征，该特征掩盖了TIC中的吡嗪。虽然吡嗪在TIC中不清楚，但可以用XICs观察m/ z80，如图3中间的面板所示。
第二个差异可能也可以在议会中观察到。然而，通过对所有的m/z进行分析，两种分类特征都被识别出来。
图4说明了图3中描述的第二个特性的详细信息。该特征被识别为异戊醇，在桶龄糖浆(样本1-4，浅棕色)中，其含量高于普通糖浆(样本5-8，深棕色)。
ChromaTOF瓷砖识别这种差异，识别是由光谱和保留信息分配的。
图4。异戊醇是通过色谱仪确定的分类特征。它是通过光谱和RI匹配确定的，在桶陈酿糖浆中观察到较高的水平。图片来源:LECO公司
图4的顶谱描述了观测的光谱数据，相似度评分为917的库匹配倒置如下。保留指数的观测RI值为742，而图书馆RI值为736，也支持初步鉴定。
异戊醇的特征是使用“发酵”和“威士忌”香气描述符。桶龄样品中较高的含量与香气分布差异有关。
除了图2到图4中描述的两个特性外，ChromaTOF Tile还提供了色谱图中区分样品的其他各种特性的信息。该软件用于确定这些特征的样品之间的相对趋势和他们的初步鉴定。
然后，利用主成分分析在ChromaTOF Tile中对总体趋势进行了总结和描述。总共有139个特征被发现用于区分样本，这些特征也被暂时识别(通过相似度评分和RI匹配，当可用时)，作为变量提交给PCA。
只有那些区分组的化学特征被选为变量，但是得分图被预测可以描述不同的组，如图5所示。事实上，几乎所有的变化都是由第一个主成分(PC1)决定的。
图5。PCA评分图显示了桶状陈酿糖浆(浅棕色)和普通糖浆(深棕色)的不同聚类，变量可以区分样本。图片来源:LECO公司
图6显示了对负荷的调查，这对揭示化学变化的趋势(桶装陈酿的浓度更高或普通糖浆的浓度更高)非常有帮助。
图6。PCA载荷。与普通糖浆相比，桶装糖浆中不同的化合物种类有不同的变化趋势(增加或减少)。图片来源:LECO公司
在PC1上，发现波旁桶装陈酿糖浆具有正分数，且桶装陈酿糖浆在PC1上具有正负荷量的特征更大。相比之下，普通糖浆在PC1上的得分为负，在普通糖浆中，PC1上负负荷的特征水平更高。
在按复合类型对加载进行颜色编码后，可以明显地看出，在桶状时效样品中，其趋势(较低或较高)与功能群高度一致。
在木桶陈酿的糖浆中，烷烃、醇和酯的含量不断升高。另一方面，在普通糖浆中，经常观察到醛、含氮环(吡啶和吡嗪)、酮和含硫化合物含量较高。
在每个分析物的基础上，含氧环(呋喃和取代呋喃)被发现在桶陈化糖浆中较低或较高。
这种基于复合类趋势的样品表征有助于理解糖浆的差异。关于这些化合物类中特定的单个分析物的信息也是可用的。图7显示了来自不同复合类的代表性示例。
图7。显示了不同化合物类别中具有代表性的分析物的峰识别指标(相似度评分，RI信息)和相对趋势(热图颜色比例尺，木桶陈酿糖浆是第1-4列，普通糖浆是第5-8列)。图片来源:LECO公司
该工作流程由ChromaTOF Tile实现，可以快速揭示两种糖浆类型之间的化学变化，确定与这些差异相关的特定化学特征的趋势和识别，并揭示可能与桶龄相关的特定官能团趋势。
结论
本文研究表明，GCxGC与TOFMS联用有利于分离复杂糖浆样品和单个分析物。ChromaTOF瓷砖启用样例类比较，并快速识别数据中的特征，这些特征将桶装陈酿糖浆与普通糖浆区分开来。
识别特征和特征的趋势已经实现，表示与化合物类相关的不断变化。这里使用的一系列工具支持这种非目标差异分析，并允许用户探索更多关于他们的示例的信息。
此信息已从LECO公司提供的材料中获取、审查和改编。亚博网站下载
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