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生物挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds， VOCs）是指生物代谢过程及其表面寄生微生物共同作用产生的VOCs总称，携带有重要的生物信息。生物VOCs含量低、分子量小、组成复杂，需要进行活体采样，因此采样方法成为生物VOCs研究的瓶颈。固相微萃取技术（Solid-phase Microextraction，SPME）富集倍数高，采样过程不破坏生物VOCs释放平衡，是优秀的生物VOCs采样方法之一。但是，商用SPME涂层的萃取容量和选择性尚不能完全满足生物VOCs的采样要求，因此需要研发适合生物VOCs采样的SPME涂层。纳米结构氧化铝尺寸小，尤其一维纳米阵列结构的氧化铝具有较大的吸附表面积及良好的VOCs吸附性能。因此本论文将制备纳米结构氧化铝SPME涂层，结合气相色谱-质谱（Gas Chromatography-Mass Spectrometry, GC-MS）检测与化学计量学解析，将纳米结构氧化铝SPME涂层实际用于生物VOCs的采样研究。本论文主要围绕以下3个部分展开：1.综述了生物VOCs的研究现状及近年来商用及其他新研发的固相微萃取涂层在生物VOCs采样中的应用研究进展；着重阐述了新型SPME涂层的制备技术及纳米材料在SPME涂层制备中的应用。最后，提出了本论文的创新点、研究意义及研究内容。2.采用二次阳极氧化的方法制备了纳米多孔阵列阳极氧化铝（NanoarrayPorous Anodic Alumina，NPAA）SPME涂层，优化了氧化电压和氧化时间等制备条件。应用扫描电子显微镜对NPAASPME涂层表面形貌进行表征，证实了该涂层的纳米多孔结构；以生物VOCs混合标准为目标物结合GC-MS检测对该涂层的萃取容量和选择性进行表征和探讨，结果表明该涂层取得了比商用PDMSSPME涂层更高的富集能力（1.4-4.7倍），并对极性生物VOCs得到了较好的萃取选择性。然后，建立了NPAA SPME-GC-MS联用定性及半定量分析白兰花、荔枝蝽、新鲜橘子皮和干燥陈皮VOCs的方法，结合化学计量学方法解析了不同生理状态下的生物VOCs特征，并对特征生物VOCs组分进行定量分析。NPAASPME涂层分别采集到白兰花、正常和受激状态荔枝蝽、橘子皮和陈皮样品中30、12、27、44及38种VOCs组分。采用主成分分析法解析正常和受激状态下荔枝蝽样品的VOCs色谱特征，获得明显不同的聚类规律。对特征生物VOCs组分的定量分析结果表明，橘子皮和陈皮中正辛醇含量分别为16.1和7.6μg/L，橘子皮和陈皮中壬醛含量分别为14.6和0.4μg/L，加标回收率介于85.4-120.1%，相对标准偏差介于4.8-23.3%。综上结果表明，NPAA SPME涂层可有效准确地用于生物VOCs的采样及后续分析研究。3.采用化学腐蚀方法制备了氧化铝纳米线（Alumina Nanowires, ANW）SPME涂层，优化了化学腐蚀法的氢氧化钠溶液浓度和腐蚀时间等制备条件。应用扫描电子显微镜对NPAA SPME涂层表面形貌进行表征，结果证实了ANWSPME涂层具有规则排列的一维纳米线结构；结合GC-MS检测对该涂层的萃取容量和选择性进行表征和探讨，结果表明该涂层对香蕉酯类VOCs具有比NPAASPME涂层更高的萃取容量。然后，建立了ANW SPME-GC-MS联用定性及半定量分析黄熟、全熟、过熟和非酶褐变阶段香蕉样品VOCs的方法，结合化学计量学方法解析了不同成熟状态下的香蕉VOCs特征，并对5种特征酯类VOCs组分进行定量分析。ANW SPME涂层分别采集到黄熟、全熟、过熟和非酶褐变阶段香蕉样品中26、30、30及29种VOCs组分。香蕉VOCs定性及半定量分析结果表明在香蕉的成熟过程中酯类VOCs相对含量增加。采用主成分分析法解析黄熟、全熟、过熟和非酶褐变状态下香蕉VOCs色谱特征，获得明显不同的聚类规律。应用共有模式分析提取了对不同成熟度状态VOCs特征差异贡献较大的5种酯类VOCs，并对其进行定量分析，加标回收率介于107.8-115.4%，相对标准偏差介于2.6-6.7%。综上结果表明，ANW SPME涂层可有效准确地用于不同成熟度香蕉样品的VOCs采样及后续分析研究，可为香蕉病害的发生提供潜在的风味学方法和基础数据。