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1、关于食品风味的分析关于食品风味的分析现在学习的是第1页，共52页第一节第一节 风味物质的提取风味物质的提取n n食品风味前体物质大部分以水溶性的形式存在于天然原材料中，其中一小部分分布在食品的脂质成分中。n n因此，只对食物原材料中的有机流出物进行风味分析和研究是不全面的。必须选择适当的分离手段，从天然原材料的组织细胞中尽可能完全地分离出所有的风味组分，才能全面地反映出食品本身所具有的风味特征。现在学习的是第2页，共52页n n选择适当的方法，把食物中的风味物质提取出来，制备成适于进行定性、定量分析的试样，这是食品风味分析的首要步骤，也是风味研究中的关键技术。选择提取方法的原则：n n根据食品
2、风味组分的挥发性和沸点来选择提取方式n n根据被分析化合物的极性来选择提取剂。n n根据被测组分的稳定性来选择加热方式或减压方式现在学习的是第3页，共52页提取方法提取方法n n溶剂萃取法n n蒸馏提取法n n吸附与解吸法n n顶空捕集法n n液体CO2提取法现在学习的是第4页，共52页溶剂萃取法溶剂萃取法n n 溶剂萃取法是分析化学领域中经典的提取技术。即利用某些有机溶剂对大部分食品风味物质所具有的良好溶解性，通过溶剂萃取，达到把风味物质从食物中完全提取出来的目的。这种方法设备简单、操作方便具有比较理想的分离效果。n n常用溶剂：乙醚，丙酮，乙醇，二氯甲烷，三氯甲烷，四氯化碳等。现在学习的是
3、第5页，共52页蒸馏提取法蒸馏提取法n n蒸馏提取法是食品风味分析中最普遍应用的提取技术。这是一种在相同温度下利用液体混合物中各组分具有不同的蒸气压来气提宽沸程挥发性化合物的最有效的方法之一。n n常压与减压蒸馏法n n高真空蒸馏法n n分子蒸馏法现在学习的是第6页，共52页吸附与解吸法吸附与解吸法n n在风味研究中，为了避免风味组分与水蒸汽一起冷凝，在风味研究中，为了避免风味组分与水蒸汽一起冷凝，通常利用某种固体吸附剂，对食品中的风味组分进行通常利用某种固体吸附剂，对食品中的风味组分进行选择性的吸附，从而达到排除其它组分的目的。这也选择性的吸附，从而达到排除其它组分的目的。这也是食品风味分析
4、中最常用的方法之是食品风味分析中最常用的方法之n n当食品中的风味化合物被捕集到吸附剂上以后，通过当食品中的风味化合物被捕集到吸附剂上以后，通过加热将被吸附的组分再解吸出来，然后直接进入分析加热将被吸附的组分再解吸出来，然后直接进入分析系统这种方法特别适于富集痕量的风味分离物并系统这种方法特别适于富集痕量的风味分离物并且具有良好的效果。且具有良好的效果。现在学习的是第7页，共52页顶空捕集法顶空捕集法n n食品被加热以后，挥发性风味化合物逸出食品表面，使人食品被加热以后，挥发性风味化合物逸出食品表面，使人们嗅到强烈的食品香气。如果把食品密封在一个容器中，们嗅到强烈的食品香气。如果把食品密封在一
5、个容器中，使加热后所产生的食品风昧物质富集在这个容器顶部空间，使加热后所产生的食品风昧物质富集在这个容器顶部空间，然后通过必要的设备直接或间接地将挥发性组分引入分析然后通过必要的设备直接或间接地将挥发性组分引入分析系统中。这种方法是食品风味研究中最现代化的分析手段系统中。这种方法是食品风味研究中最现代化的分析手段之一。之一。n n这种方法的特点是简便、快速；被分析的风味化合物这种方法的特点是简便、快速；被分析的风味化合物最接近人体映觉所能感觉到的气味。但是样品的浓度最接近人体映觉所能感觉到的气味。但是样品的浓度是受分析系统条件所限制的。是受分析系统条件所限制的。现在学习的是第8页，共52页液体
6、液体CO2提取法提取法n n液体CO2是一种良好的提取剂，其沸点为78.5，在提取低沸点、易挥发的风味物质时显示出较高的选择性。特别适于提取低分子量的酯类、醛类、酮类及醇类物质。n n超临界CO2萃取现在学习的是第9页，共52页第二节第二节 浓缩富集技术浓缩富集技术n n在一般情况下，经过提取后食品中的风味物质溶解在有机溶剂中。由于风味物质在食品中含量甚微，提取液中的风味化合物必须经过浓缩富集才能满足各种分析方法的灵敏度要求。n n在风昧研究中，浓缩的方法很多，可以根据样品的特性来选择最佳方案。现在学习的是第10页，共52页一、蒸发浓缩一、蒸发浓缩n n1稀水溶液n n由于蒸馏法得到的风味提取
7、物通常溶解在稀水溶液中，风味物质的浓度很低。因此，必须采用适当的浓缩方法，提高风味物质的实际浓度。现在学习的是第11页，共52页n n2有机溶剂n n对于溶于有机溶剂的风味物质来说，利用风味化合物与提取剂之间所存在的沸点差异，采取蒸发浓缩放术将提取液系统中低沸点的溶剂蒸发出去，使风味物质得以浓缩。在食品风味分析中，这种方法被广泛应用。n n 在风味研究中，样品经过蒸馏浓缩后，在蒸馏后的样品中通入氮气，并且控制氮气的流速进行溶剂吹扫，从而使风味物质得到彻底地干燥。这是一种简便易行的方法。现在学习的是第12页，共52页二、冷冻浓缩二、冷冻浓缩n n冷冻浓缩法是将样品提取液中的水溶液冷冻凝结成固态冰
8、，从而使风味提取物在局余的液相中得以浓缩的一种方法。这种方法对于溶解在水溶液体系中的风味提取物是最理想的浓缩方法，可以减少提取液浓缩过程中风味物质的损失。现在学习的是第13页，共52页 三、吸附浓缩三、吸附浓缩n n对于溶解在水溶液体系中的风味化合物来说，也可以采用吸附浓缩的方法。n n在活性碳、硅胶、氧化铝或高分子多孔聚合物等吸附剂的作用下，将风味化合物吸附过来，而水溶液及其它非风味物质被分离出去，然后再用少量的溶剂将风味化合物洗脱下来，从而实现了对风味物质的分离和浓缩。现在学习的是第14页，共52页四、气味回收四、气味回收n n气味回收装置可以回收并富集食品和食品浓缩物中所希望得到的挥发性
9、风味组分。在完全回收气态风味物质的过程中，必须将挥发性风味物质浓缩到适于分离要求的浓度。n n目前，这种回收装置广泛应用于水果中挥发性香气成分的回收和富集。系统中引入高真空技术，利用38的低温回收样品溶液中的挥发性气味组分。n n这种回收方式可以使水果中的挥发性风味物质大约浓缩1000倍。现在学习的是第15页，共52页第三节第三节 分离技术分离技术n n采用各种技术从食品中提取出来的风味物质通常是一个复杂的混合体。一般包括几百个甚至近千个风味组分。必须进一步采用有效的分离手段才能最终获得单个的组分的定性、定量信息。现在学习的是第16页，共52页一、化学分离技术一、化学分离技术n n酸碱分离法n
10、 n是最简单的化学分离法。这种方法将风味混合提取物分离成酸性、碱性和中性三个部分，然后再采用其它分离方法进一步分离成单个组分。现在学习的是第17页，共52页二、色谱分离技术二、色谱分离技术n n色谱法是利用物质在两相(固定相和流动相)之间所进行的反复、多次的分配，使得那些分配系效只有微小差别的组分产生出很好的分离效果。n n吸附柱色谱法n n薄层色谱法n n气相色谱法n n液相色谱法现在学习的是第18页，共52页吸附柱色谱法吸附柱色谱法n n柱色谱层析法是一种经典的色谱分离方法，可以用来分离复杂的有机混合物。这种方法吸附剂和洗脱剂用量较少，并且简便、快速，在食品风味分析中是一种比较理想的预分离
11、手段。n n柱层析的工作原理是：在一根玻璃柱中充填吸附剂，将样品混合物溶液从柱子上端倒入柱中，使吸附剂和样品组分发生吸附作用。然后在毛细渗透和重力的作用下，用洗脱剂将样品各级分自上而下进行色谱展开。现在学习的是第19页，共52页薄层色谱法薄层色谱法n n薄层色谱(Thin Layer Chromatography)(Thin Layer Chromatography)法是将吸附剂涂敷法是将吸附剂涂敷在固体板上，然后用溶剂对样品混合物进行薄层展开的在固体板上，然后用溶剂对样品混合物进行薄层展开的一种色谱分离方法。一种色谱分离方法。n n在风味研究中，薄层色谱法也是重要的预分离手段。在风味研究中，
12、薄层色谱法也是重要的预分离手段。n n薄层色谱法的基本原理：薄层色谱法的基本原理：薄层色谱利用各物质之间化学结薄层色谱利用各物质之间化学结构所存在的差异，选择合适的吸附剂，使不同的物质对吸构所存在的差异，选择合适的吸附剂，使不同的物质对吸附剂产生不同的亲和力，从而达到分离的目的。附剂产生不同的亲和力，从而达到分离的目的。现在学习的是第20页，共52页1-载气钢瓶；2-减压阀；3-净化干燥管；4-针形阀；5-流量计；6-压力表；4-针形阀；5-流量计；6-压力表；7-进样口；8-色谱柱9-热导检测器；10-放大器；11-温度控制器；12-记录仪；载气系统进样系统色谱柱检测系统温控系统气相色谱仪结
13、构流程气相色谱仪结构流程气相色谱法（气相色谱法（GC）现在学习的是第21页，共52页 液体进样器液体进样器 不同规格的专用注射器，填充柱色谱常用10L；毛细管色谱常用1L；新型仪器带有全自动液体进样器，清洗、润冲、取样、进样、换样等过程自动完成，一次可放置数十个试样。气化室气化室 将液体试样瞬间气化瞬间气化的装置。无催化作用。现在学习的是第22页，共52页温度控制系统温度控制系统 温度是色谱分离条件的重要选择参数；气化室、分离室、检测器三部分在色谱仪操作时均需控制温度；气化室：保证液体试样瞬间气化；检测器：保证被分离后的组分通过时不在此冷凝；分离室：准确控制分离需要的温度。当试样复杂时，分离室
14、温度需要按一定程序控制温度变化，各组分在最佳温度下分离；现在学习的是第23页，共52页气相色谱检测器气相色谱检测器检测器特性检测器特性1.检测器类型检测器类型 浓度型检测器：浓度型检测器：测量的是载气中通过检测器组分浓度瞬间的变化，检测 信号值与组分的浓度成正比。热导检测器；质量型检测器：质量型检测器：测量的是载气中某组分进入检测器的速度变化，即检测信号值与单位时间内进入检测器组分的质量成正比。广普型检测器：广普型检测器：对所有物质有响应，热导检测器；专属型检测器：专属型检测器：对特定物质有高灵敏响应，电子俘获检测器；现在学习的是第24页，共52页 氢焰检测器的结构氢焰检测器的结构 (1)在发
15、射极和收集极之间加有一定的直流电压（100300V）构成一个外加电场。(2)氢焰检测器需要用到三种气体：N2：载气携带试样组分；H2：为燃气；空气：助燃气。使用时需要调整三者的比例关系，检测器灵敏度达到最佳。现在学习的是第25页，共52页高效液相色谱法的特点(三高一快一广）n n高柱效高柱效n n高灵敏度高灵敏度n n高选择性高选择性n n分析速度快分析速度快n n应用范围广泛（可分析应用范围广泛（可分析80%80%有机化合物有机化合物）液相色谱法（液相色谱法（LC）现在学习的是第26页，共52页HPLC与GC差别相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测相同：兼具分离和分析功能，均可以在线检测
16、 主要差别：分析对象的差别和流动相的差别1 1分析对象分析对象分析对象分析对象 GCGC：能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品，：能气化、热稳定性好、且沸点较低的样品，高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型及高沸点、挥发性差、热稳定性差、离子型及 高聚物的样品不可检测高聚物的样品不可检测 占有机物的占有机物的20%20%HPLCHPLC：溶解后能制成溶液的样品，：溶解后能制成溶液的样品，不受样品挥发性和热稳定性的限制不受样品挥发性和热稳定性的限制 分子量大、难气化、热稳定性差及高分子分子量大、难气化、热稳定性差及高分子 和离子型样品均可检测和离子型样品均可检测 用途广泛，占有机物的用途广泛，占有
17、机物的80%80%现在学习的是第27页，共52页2流动相差别流动相差别流动相差别流动相差别vvGC：流动相为惰性气体：流动相为惰性气体组分与流动相无亲合作用力，只与固定相作用组分与流动相无亲合作用力，只与固定相作用 vvHPLCHPLC：流动相为液体：流动相为液体流动相与组分间有亲合作用力，为提高柱的选择性、改善分离度增加了因素，对分离起很大作用流动相种类较多，选择余地广流动相种类较多，选择余地广流动相极性和pHpH值的选择也对分离起到重要作用 选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相选用不同比例的两种或两种以上液体作为流动相 可以增大分离选择性可以增大分离选择性3 3操作条件差别操作条件差
18、别操作条件差别操作条件差别 GC：加温操作：加温操作 HPLCHPLC：室温；高压：室温；高压现在学习的是第28页，共52页流程及主要部件1、流程、流程现在学习的是第29页，共52页2、主要部件、主要部件 (1)高压输液泵高压输液泵主要部件之一，压力：150350105 Pa。为了获得高柱效而使用粒度很小的固定相（10m），液体的流动相高速通过时，将产生很高的压力，因此高压、高速是高效液相色谱的特点之一。应具有压力平稳、脉冲小、流量稳定可调、耐腐蚀等特性现在学习的是第30页，共52页(2)梯度淋洗装置梯度淋洗装置外梯度外梯度:利用两台高压输液泵，将两种不同极性的溶剂按一定的比例送入梯度混合室，
19、混合后进入色谱柱。内梯度内梯度:一台高压泵,通过比例调节阀,将两种或多种不同极性的溶剂按一定的比例抽入高压泵中混合。现在学习的是第31页，共52页(3)进样装置进样装置 流路中为高压力工作状态 通常使用耐高压的六通阀进样装置 其结构如图所示：现在学习的是第32页，共52页(4)高效分离柱高效分离柱 柱体为直型不锈钢管，常轨内径16 mm，柱长540 cm。发展趋势是减小填料粒度和柱径以提高柱效。现在学习的是第33页，共52页(5)液相色谱检测器液相色谱检测器 a.紫外检测器紫外检测器 应用最广，对大部分有机化合物有响应。特点：特点：灵敏度高；线形范围高；流通池可做的很小（1mm 10mm，容积
20、 8L）；对流动相的流速和温度变化不敏感；波长可选，易于操作；可用于梯度洗脱。现在学习的是第34页，共52页b.光电二极管阵列检测器光电二极管阵列检测器紫外检测器的重要进展光电二极管阵列检测器：1024个二极管阵列，各检测特定波长，计算机快速处理，三维立体谱图，如图所示。现在学习的是第35页，共52页现在学习的是第36页，共52页光电二极管阵列检测器光电二极管阵列检测器现在学习的是第37页，共52页c.示差折光检测器示差折光检测器 除紫外检测器之外应用最多的检测器；可连续检测参比池和样品池中流动相之间的折光指数差值。差值与浓度呈正比；通用型检测器（每种物质具有不同折光指数）灵敏度低、对温度敏感
21、、不能用于梯度洗脱 偏转式、反射式和干涉型三种现在学习的是第38页，共52页第四节第四节 风味物质的鉴定风味物质的鉴定n n在食品风味研究的全过程中，提取、化学分离及色谱分离在食品风味研究的全过程中，提取、化学分离及色谱分离技术只完成了对风味混合物的分离和定量任务。技术只完成了对风味混合物的分离和定量任务。n n尽管依据标准样品的保留值，气相色谱也可以提供一些尽管依据标准样品的保留值，气相色谱也可以提供一些定性信息，然而这种方法所能得到的定性信息毕竟是有定性信息，然而这种方法所能得到的定性信息毕竟是有限的。限的。n n对有机化合物进行鉴定主要依靠现代定性分析仪器：对有机化合物进行鉴定主要依靠现
22、代定性分析仪器：质谱、红外光谱、紫外光谱和核磁共振。n n从四大谱联合定性信息的综合分析中获得准确的鉴定结果从四大谱联合定性信息的综合分析中获得准确的鉴定结果现在学习的是第39页，共52页一、质谱法（一、质谱法（MS）n n质谱法质谱法(Mass Spectrometry)(Mass Spectrometry)是最有效的定性手段之一，在定性分析四大谱中占有非常重要的位置。质谱法是根据有机化合物的分子离子和碎片离子所提供的信息来推测化合物的分子量和分子结构的。n n 最早的质谱仪主要是用于测定原子质量和同位素的相对丰度的。目前，已经出现了高分辨的双聚焦质谱仪。这种仪器能够分析复杂的有机化合物，并
23、且分辨率高、重现性好，因而成为有机化合物定性分析的重要手段。现在学习的是第40页，共52页n n质谱是最早实现和气相色谱仪联用的定性分析仪器。n n色谱质谱联用仪发挥了气相色谱法对复杂混合物的高效分离特长和质谱在鉴定化合物中的高分辨能力，提高了质谱分析的工作效率，扩大了应用领城。目前，质谱法在食品风味物质的鉴定中扮演了十分重要的角色。现在学习的是第41页，共52页工作原理工作原理n n将已经通过气相色谱法或其它手段分离而得到的单一将已经通过气相色谱法或其它手段分离而得到的单一组分的样品直接引入质谱系统中。组分的样品直接引入质谱系统中。n n经过电子轰击后，样品组分分子发生电离和链断裂，经过电子
24、轰击后，样品组分分子发生电离和链断裂，转变成带电荷的分子离子和碎片离子。在质量分析器转变成带电荷的分子离子和碎片离子。在质量分析器中，这些离子按照质荷比的大小顺序被检测器所接受，中，这些离子按照质荷比的大小顺序被检测器所接受，并且将化学信号转变成电信号。并且将化学信号转变成电信号。n n经过数据处理系统，绘制出有规律的质谱图。根据质谱图所提供的信息，可以得到分子离子和碎片离子的质荷比，依此推断样品组分的分子结构。现在学习的是第42页，共52页色谱色谱质谱联用技术质谱联用技术n n对于复杂的多组分混合物的分析往往需要两种或两种以上的分析手段才能圆满完成定性和定量的任务。这势必给整个分析造成了一定
25、的困难。n n因此，近代分析仪器发展的重要趋势就是将两种仪器联用，减少了各种分析手段的中间环节，从而避免了由此引起的分析误差。现在学习的是第43页，共52页n n近几十年来，色谱质谱联用技术迅速发展。n n气相色谱法具有灵敏度高、分离效率高、定量分析准确等特点；而质谱法的特点是鉴别能力强、响应速度快、适于对单一组分进行定性分析。n n由于色谱和质谱都具备较高的灵敏度，两种仪器的最小检出量十分接近；与此同时，两个分析系统都要求样品必须转换成气体状态。n n因此色谱、质谱的共性特点为联用技术的成功奠定了基础。（GCMS）现在学习的是第44页，共52页n n色谱质谱联用综合了两种分所技术的优势，弥补
26、了相互问的不足之处，实现了多组分混合物的一次性定性、定量分析。色谱质谱联用技术已经发展成为剖析复杂未知化合物的最有效的近代分析手段之一。n n目前，色谱质谱联用技术日趋成熟，特别在解决复杂化合物的分析中显示出其它任何分析手段都不能与之相比的优点。n n因此，色谱质谱联用技术在食品风味研究中表现出得天独厚的优势。现在学习的是第45页，共52页色谱色谱质谱联用仪的工作原理质谱联用仪的工作原理n n一个复杂的多组分混合物样品经过色谱分离后，每个组分在载气的携带下按照不同的保留时间流出色谱柱，然后通过接口(中间装置)进入质谱仪的离子源，经过质谱快速扫描后得到单一组分的质谱图，以此作为定性分析的依据现在
27、学习的是第46页，共52页二、红外光谱法二、红外光谱法n n红外光谱法(Infrared Spectroscopy)是利用物质对红外辐射(波长0.75m1000m，波数1.013158cm-1)的吸收所给出的特征吸收光谱进行结构分析的一种手段。n n单独使用红外光谱很难完成一个未知化合物的鉴定任务。它的重要作用在于提供分子中可能存在的官能团、环和双键的结构信息和化合物的“指纹”特征。n n因此，红外光谱是重要的结构分析手段之一。GCIR分析也在迅速发展。现在学习的是第47页，共52页工作原理工作原理n n 物质的分子总是在不停地运动，在正常的情况下分子物质的分子总是在不停地运动，在正常的情况下
28、分子处在一定的能量状态中。从量子化的观点出发，分子所处在一定的能量状态中。从量子化的观点出发，分子所具有的能量是量子化的，亦称为能级。分子具有不同类具有的能量是量子化的，亦称为能级。分子具有不同类型的运动，分子内各原子的运动都具有相应的能极。型的运动，分子内各原子的运动都具有相应的能极。n n当分子受到一定波长的红外光谱照射时，如果与分子中某当分子受到一定波长的红外光谱照射时，如果与分子中某个官能团的振动频率相一致时，两者则产生共振。此时分个官能团的振动频率相一致时，两者则产生共振。此时分子将选择性地吸收相应频率的红外光。于是，分子的能态子将选择性地吸收相应频率的红外光。于是，分子的能态将发生
29、变化，由低能极向高能极跃迁。将发生变化，由低能极向高能极跃迁。现在学习的是第48页，共52页n n红外光谱主要反映了分子中振动能级的变化，因而又称为振动光谱。n n绝大多数有机化合物的官能团的振动光谱都出现在中高红外区(4000-1300cm-1)。在中低红外区(1300-400cm-1)出现的许多吸收场。其位置、强度和形状随一个具体化合物而变化，好像每个人的“指纹”一样，称为分子的“指纹”区。这就是红外光谱分析的基本原理现在学习的是第49页，共52页三、核磁共振法（三、核磁共振法（NMR）n n核磁共振法(Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy)是研究原子核与化学环境关系的，可以测量化合物不同能态间的差别，是有机化学结构分析的有力手段。n n具有核磁性的原子系统处在某个静磁场中，受到相应频率的电磁波作用，于是核磁由从低能级向高能级跃迁称之为共振跃迁现象。n n因此，通过核磁共振法获得的物理参数可以得到有机化合物的结构信息。现在学习的是第50页，共52页n n与大多数有机化合物一祥，食品风味物质普遍存在着的氢、碳原子，借助核磁共振，可以确定常见官能团的化学环境，由此跟踪化学反应的进程。现在学习的是第51页，共52页感谢大家观看现在学习的是第52页，共52页