現(xiàn)代食品分析技術(shù)介紹和應(yīng)用

1、現(xiàn)代食品分析技術(shù)介紹和應(yīng)用新的樣品預(yù)處理技術(shù)現(xiàn)代儀器分析技術(shù)化學(xué)計(jì)量學(xué)課程內(nèi)容：講課+實(shí)驗(yàn)1、概述；樣品的采集與制備；樣品預(yù)處理技術(shù)（微波消解、SPE、SPME、濃縮、衍生等）；平面色譜技術(shù)；2、ELISA法（AFTB1檢測）；速測卡法、酶抑制率法（蔬菜中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類農(nóng)藥殘留量的快速檢測）；電位分析法與電導(dǎo)分析法及應(yīng)用；3、原子吸收光譜法與原子熒光法及其在食品分析中的應(yīng)用 ；4、氣相色譜法、高效液相色譜法及其在食品分析中的應(yīng)用 ；5、紫外-可見分光光度法及其在食品分析中的應(yīng)用 ；6、熒光分析法及其在食品分析中的應(yīng)用 ；7、紅外光譜法及其在食品分析中的應(yīng)用 ；8、質(zhì)譜法，綜合譜圖解析。

2、參考書：現(xiàn)代食品分析新技術(shù) 陳家華編 化工出版社現(xiàn)代儀器分析（第二版）劉約權(quán) 主編 高等教育出版社食品分析（第二版）王永華主編 中國輕工業(yè)出版社 食品伙伴網(wǎng)http:/ 儀器信息網(wǎng)/一、概 述1、食品分析的內(nèi)容2、食品分析方法3、分析方法的選擇4、食品分析發(fā)展方向二、食品樣品的采集、制備與保存 三、樣品預(yù)處理1、有機(jī)物破壞法 干法灰化 濕法消化 微波密閉消解技術(shù) 優(yōu)點(diǎn) 、原理 、方法的建立：樣品的稱祥量分解試樣所用酸的種類及用量微波加熱的功率與時間（壓力與溫度的設(shè)置）2、提取法 浸提法（對固態(tài)樣）超聲提取技術(shù)；微波輔助提?。∕AE）技術(shù)；加速溶劑萃取(ASE)溶劑萃取法（對液態(tài)樣品） 超臨界流

3、體萃取Supercritical fluid extraction，SCFE 特點(diǎn)與應(yīng)用固相萃?。⊿PE） 固相微萃取技術(shù)（SPME） 固相萃取Solid Phase Ext raction , SPE固相萃取：是 近年發(fā)展起來一種樣品預(yù)處理技術(shù)，由液固萃取和柱液相色譜技術(shù)結(jié)合發(fā)展而來 , 主要用于樣品的分離、凈化和濃縮。廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、環(huán)保、商檢、農(nóng)殘等領(lǐng)域。表述1：固相萃取是一個包括液相和固相的物理萃取過程。在固相萃取過程中，固相對分析物的吸附力大于樣品母液，當(dāng)樣品通過固相萃取柱時，分析物被吸附在固體表面，其他組分則隨樣品母液通過柱子，最后用適當(dāng)?shù)娜軇⒎治鑫锩撓聛?。表?：固相萃取

4、是一種基于液相色譜分離機(jī)制的樣品前處理方法。是利用固體吸附劑將液體樣品中的目標(biāo)化合物吸附，與樣品中的基體和干擾化合物分離，然后用洗脫液洗脫，從而達(dá)到分離與凈化目標(biāo)化合物的目的。固相萃取原理固相萃取儀固相萃取儀SPE裝置由SPE小柱和輔件構(gòu)成。SPE小柱：由三部分組成，柱管、燒結(jié)墊和填料。SPE輔件：一般有真空系統(tǒng)、真空泵、吹干裝置、惰性氣源、大容量采樣器和緩沖瓶。 SPE 操作步驟 1. 柱的預(yù)處理（固定相活化 ）為了獲得高的回收率和良好的重現(xiàn)性，固相萃取柱在使用之前必須用適當(dāng)?shù)娜軇┻M(jìn)行預(yù)處理，預(yù)處理除去填料中可能存在的雜質(zhì)，另一個目的是使填料溶劑化（潤濕）。SPE 操作步驟2. 上樣預(yù)處理后

5、，試樣溶液被加至并以一定的流速通過柱子。在該步驟分析物被保留在吸附劑上。SPE 操作步驟3. 柱的洗滌在樣品通過萃取柱時，不僅分析物被吸附在柱子上，一些雜質(zhì)也同時被吸附，選擇適當(dāng)?shù)娜軇瑢⒏蓴_組分洗脫下來，同時保持分析物仍留在柱上。SPE 操作步驟4. 分析物的洗脫用洗脫劑將分析物洗脫在收集管中，為了提高分析物的濃度或?yàn)橐院蠓治稣{(diào)整溶劑性質(zhì)，可以把收集到的分析物溶液用氮?dú)獯蹈?，再溶于小體積適當(dāng)?shù)娜軇┲小＿^柱方式SPE 的分離模式反相固相萃取正相固相萃取離子交換固相萃取 陰離子交換 陽離子交換流動相：極性（水溶液）或中等極性固定相：非極性。分離對象：中等到非極性物質(zhì)。 固相萃取填料常用的正相吸附

6、劑有硅膠、CN、NH2。反相SPE 采用化學(xué)鍵合C18（硅膠上接十八烷基） 、C8 等。SCX（硅膠上接磺酸鈉鹽，陽離子交換）固定相的選擇將取決于分析物質(zhì)和樣品溶劑的性質(zhì)。 選擇極性相似的固定相。正相固定相如CN、Si、NH2都是極性的，用來保留（萃?。O性物質(zhì)。而C18、C8、PH等是反相固定相，用來保留（萃?。┓菢O性分析物。當(dāng)分析物極性適中時，正、反相固定相都可使用。 固定相的選擇還受樣品溶劑強(qiáng)度的制約，弱溶劑會增強(qiáng)分析物在吸附劑上的保留，樣品溶劑強(qiáng)度相對該固定相應(yīng)該較弱。 對于正相和反相來說，組分在固定相上的保留或洗脫直接與溶劑極性有關(guān)，溶劑的極性決定溶劑的強(qiáng)度。在洗脫被保留組分時，強(qiáng)溶

7、劑的用量比弱溶劑少。 對于正相固定相，溶劑強(qiáng)度隨其極性增加而增加。 對于反相固定相，溶劑強(qiáng)度隨其非極性增加而增加 離子交換固定相的行為更多地取決于溶劑的pH值、離子強(qiáng)度和反離子強(qiáng)度，而與溶劑強(qiáng)度關(guān)系不大。液體樣品最好還要過濾，防止堵塞柱子。液面的問題，要求在液面下降到篩板時換加不同溶劑，加得太晚，會使填料中干涸產(chǎn)生氣泡，相反，如果加得太早，會使加入溶液和在篩板上的原有溶液混合，產(chǎn)生一個無法預(yù)料極性的新洗脫液。也有時干脆每次都做到抽空溶液或淋洗后抽干。填料的裝填松緊問題及填料的質(zhì)量穩(wěn)定問題，注意填料的生產(chǎn)廠家及生產(chǎn)批次。盡量慢，最好還是重力過柱。填料量夠用就行。固相萃取柱最好只用一次。并不能完全

8、取代液液萃取。 固相萃取的優(yōu)點(diǎn) 與傳統(tǒng)的液-液萃取相比，SPE具有的優(yōu)點(diǎn)：可以顯著減少溶劑的用量。避免乳化現(xiàn)象，萃取回收率高，重現(xiàn)性好?？焖?，一般來說，可批量進(jìn)行?？蛇x擇的固相萃取填料種類多，應(yīng)用范圍廣。易于實(shí)現(xiàn)自動化。固相萃取的應(yīng)用SPE大多數(shù)用來處理液體樣品，萃取、濃縮和凈化其中的半揮發(fā)性和不揮發(fā)性化合物，也可用于固體樣品，但必須先處理成液體。SPE 既可用于復(fù)雜樣品中微量或痕量目標(biāo)化合物的提取，又可用于目標(biāo)化合物凈化與富集，是目前殘留分析中樣品前處理的主流技術(shù)之一。 目前國內(nèi)主要應(yīng)用在水中多環(huán)芳烴（PAHs）和多氯聯(lián)苯（PCBs）等有機(jī)物質(zhì)分析，水果、蔬菜及食品中農(nóng)藥和除草劑殘留分析，抗

9、生素分析，臨床藥物分析等方面。 應(yīng)用舉例：樣品預(yù)處理技術(shù)的革命 固相微萃?。⊿PME）技術(shù)克服了以前傳統(tǒng)的樣品預(yù)處理技術(shù)的缺陷，它無需溶劑和復(fù)雜裝置， 它能直接從液體或氣體樣品中采集揮發(fā)和非揮發(fā)性的化合物，可以直接在GC，GC/MS和HPLC上分析。有手動和自動進(jìn)樣兩種。 屬于非溶劑型萃取法關(guān)鍵：石英纖維上涂高分子液膜原則：目標(biāo)化合物是非極性時選擇非極性涂層；目標(biāo)化合物是極性時選擇極性涂層。非完全萃取 嚴(yán)格控制操作條件，如取樣時間和溫度，萃取頭浸入深度，樣品瓶或頂空瓶體積保持一致。 根據(jù)分析物的分子量和極性選擇萃取頭：小分子量或揮發(fā)性的化合物通常選用100m非極性的聚二甲基硅氧烷（PDMS）萃

10、取頭 大分子量或半揮發(fā)性的化合物通常選用30m或7m PDMS萃取頭 極性半揮發(fā)性的樣品通常選用85m極性的聚丙烯酸酯（PA）萃取頭 極性揮發(fā)性的樣品（如乙醇、胺類）選用65m PDMS/DVB（二乙烯苯）萃取頭 特點(diǎn) 簡單：操作方便，只需按動手柄。集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體?？焖伲嚎梢怨?jié)省樣品預(yù)處理的70%時間。 經(jīng)濟(jì)：無需溶劑及注射器，每個萃取頭可以反復(fù)使用50次以上。 無毒害：因?yàn)闊o需溶劑。 適用性強(qiáng)：可以隨身攜帶，現(xiàn)場采樣，并可在任何型號的GC和HPLE儀器上直接進(jìn)樣。 SPME應(yīng)用 環(huán)境污染物、農(nóng)藥、食品飲料及生物物質(zhì)的分離與富集。 例如，苯及其同系物、多環(huán)芳烴、硝基苯、氯代烷烴

11、、多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷和有機(jī)氯農(nóng)藥的分離。飲用水中揮發(fā)性有機(jī)物，食品中的香料、添加劑和填充劑等的分離。3、蒸餾法 常壓蒸餾；減壓蒸餾 ；水蒸氣蒸餾；吹掃捕集 頂空制樣 4、化學(xué)分離法 磺化法和皂化法 ；沉淀分離法 5、透析法 6、色層分離法 柱層析、紙層析、薄層層析。 紙層析方法原理原理：紙上色譜分離法是根據(jù)不同物質(zhì)在固定相和流動相間的（溶解度）分配比不同而進(jìn)行分離的。固定相：濾紙利用紙上吸著的水分(一般的紙吸著約等于自身質(zhì)量20的水分)流動相（展開劑）：有機(jī)溶劑簡單裝置 如下圖操作：點(diǎn)樣、展開、干燥、顯色、定性和定量 原點(diǎn)愈小愈好，一般直徑以23mm為宜。紙上色譜分離裝置1. 層析筒 2. 濾紙

12、 3. 原點(diǎn) 4. 展開劑 5. 前沿 6、7. 斑點(diǎn)展開方式上行法：展開速度慢、容易達(dá)到平衡，分離效果好下行法：展開速度快、適用于易分離的組分分離雙向法：使用兩種展開劑、90度展開、適用于難分離的混合物的分離徑向?qū)游觯簣A形濾紙，2個培養(yǎng)皿，適用于Rf相差較大的組分的分離。比移值比移值：Rfab a為斑點(diǎn)中心到原點(diǎn)的距離cm b為溶劑前沿到原點(diǎn)的距離cmRf值最大等于1 ，最小等于0Rf值是衡量各組分的分離情況的數(shù)值 Rf值相差越大，分離效果越好使用Rf值定性；掃描光譜定性討論：Rf與組分性質(zhì)、流動相及溶解度有關(guān)。極性組分易保留，Rf 小 （流動相極性, Rf）非極性組分易流出，Rf大 （流動

13、相極性, Rf） 應(yīng)用甘氨酸、丙氨酸和谷氨酸混合氨基酸的分離 展開劑：正丁醇：冰醋酸：水4：1：2 顯色：茚三酮葡萄糖、麥芽糖和木糖混合糖類的分離 展開劑：正丁醇：冰醋酸：水4：1：5 顯色：噴硝酸銀氨溶液，出現(xiàn)Ag的褐色斑點(diǎn)。 定性：葡萄糖的Rf為，麥芽糖的Rf為0.11,木糖的Rf是。薄層色譜法的特點(diǎn)設(shè)備簡單，操作方便?；旌衔锏姆蛛x情況可觀察，可保存。比紙色譜快速。薄層色譜一般只需十幾分鐘或幾十分鐘。使用無機(jī)吸附劑，薄層色譜可以采用腐蝕性的顯色劑。對于難以檢出的化合物，可以噴以濃硫酸，然后小心加熱，使有機(jī)物碳化，顯棕色斑點(diǎn)。固定相的選擇，比紙色譜更靈活。流動相的選擇，比氣相色譜靈活。薄層色

14、譜法的特點(diǎn)比紙色譜法斑點(diǎn)的擴(kuò)散作用小，斑點(diǎn)比較密集，檢驗(yàn)靈敏度較高。適于分析小量樣品(一般到微克級)，也適于大量樣品的分離（可以分離出幾毫克甚至幾十毫克組分）。適于分析熱不穩(wěn)定，難揮發(fā)的樣品。方法原理原理： 薄層色譜分離法是將固定相吸附劑均勻地涂在玻璃上制成薄層板，試樣中的各組分在固定相和作為展開劑的流動相之間不斷地發(fā)生溶解、吸附、再溶解、再吸附的分配過程。不同物質(zhì)上升的距離不一樣而形成相互分開的斑點(diǎn)從而達(dá)到分離。操作方法：同紙上色譜法點(diǎn) 樣要求配制樣品的溶劑高度揮發(fā)性和盡可能非極性，否則易使斑點(diǎn)擴(kuò)展。采用多次點(diǎn)加法，第二次點(diǎn)加時應(yīng)待前一次點(diǎn)加的溶劑揮發(fā)后再進(jìn)行。點(diǎn)樣量應(yīng)適中，過載會引起斑點(diǎn)拖

15、尾，分離度變差，以最小檢測量的幾倍幾十倍為宜。手工點(diǎn)樣工具：定容玻璃毛細(xì)管（1 5ul），微量注射器。展開方法展開缸和展開槽展開展開方式多數(shù)采用直線形上行展開，薄層板水平角度以75 為最佳。展開距離一般為10-15cm。多次展開一次展開未達(dá)滿意分離時，可將薄層板干燥后再次用同一種溶劑展開，可重復(fù)多次，直到混合物分離為止。分步展開混合物性質(zhì)差別較大時，一種流動相不能有效分離時，可用不同溶劑依次展開不同距離。連續(xù)展開使到達(dá)薄層上緣的溶劑不斷蒸發(fā)，連續(xù)展開以增加展開距離。因無溶劑前沿，需要有個參照物同時展開，以計(jì)算相對保留值。二維展開在兩個垂直的方向上進(jìn)行展開。將樣品點(diǎn)在薄層板的一個角上，展開適當(dāng)距

16、離后，揮干溶劑，再將薄層板以與原展開方向成90 的方向進(jìn)行展開。固定相和展開劑1. 固定相：（1）硅膠：微酸性極性固定相，適用于酸性、中性物質(zhì)分離（可以制備成酸度不同或堿性硅膠擴(kuò)大使用范圍）（2）氧化鋁：堿性極性固定相，適用于堿性、中性物質(zhì)分離（可以制備成中性或酸性氧化鋁擴(kuò)大使用范圍）（3）聚酰胺：含有酰胺基極性固定相，適用于酚類、醇類化合物的分離（4）纖維素：含有羥基的極性固定相，適用于分離親水性物質(zhì)硅膠GF254 ：硅膠中既含有煅石膏（G表示）又含熒光指示劑（F表示） ，在254nm紫外光照射下呈黃綠色熒光。 根據(jù)制備方法不同，吸附劑又可以分為不同的活性，如：硅膠和氧化鋁可以分為五級增強(qiáng)活

17、度級別含水量（）吸附力硅膠氧化鋁_10312615102015 硅膠、氧化鋁活度分級及其與含水量的關(guān)系 增強(qiáng) 展開劑展開劑對被分離物質(zhì)有一定的解吸能力和溶解度。吸附劑和展開劑的一般選擇原則是：非極性組分的分離選用活性強(qiáng)的吸附劑，用非極性展開劑；極性組分的分離，選用活性弱的吸附劑，用極性展開劑。實(shí)際工作中要經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)來確定。流動相選擇時需考慮的情況一些溶劑如氯仿、乙醚一般含有微量乙醇作保護(hù)劑，有時需重蒸除去乙醇。許多溶劑有吸濕性，使溶劑含水量不一致，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)難以重現(xiàn)。溶劑儲藏時間和條件對溶劑質(zhì)量影響，應(yīng)注意出廠日期?；旌狭鲃酉嘟M分之間（或雜質(zhì)）可能發(fā)生相互作用。對于易揮發(fā)的溶劑，難于配制穩(wěn)定組

18、成的流動相。要求操作格外小心，同時混合流動相不應(yīng)重復(fù)使用。若出現(xiàn)斑點(diǎn)拖尾，可向流動相中加少量水，或降低薄層活性，有利于改善分離。薄層裂口：一則可能是因?yàn)楣枘z的比例太大，二則可能是，板子要在常溫下晾干后，再在烘箱中活化。如果鋪完不久就在較高溫度下，裂口的幾率就比較高。邊緣效應(yīng)： 同一物質(zhì)在同一薄層板上出現(xiàn)中間部分的Rf值比邊緣部分的Rf值小。（邊緣的溶劑蒸發(fā)比中間的快 ） 克服的辦法： （1）展開前預(yù)飽和。（2）采取單一的展開劑代替混合展開劑。（3）采取共沸混合展開劑代替一般混合展開劑。（4）在展開缸內(nèi)壁（或在薄板后部）粘一浸濕展開劑的濾紙條。（5）點(diǎn)樣時避免點(diǎn)在邊緣 。（6）采用容積較小或密封的展開缸。（7）展開前將板子的兩邊邊緣的硅膠用刮刀均勻除掉一窄條（約1-2毫米），使之露出玻璃邊。（8）和標(biāo)準(zhǔn)樣品比對，而不是僅僅看Rf值。 展開中預(yù)飽和中(a) 飽和； (b) 展開 斑點(diǎn)定位方法光學(xué)檢出法 紫外光下顯示熒光或熒光淬滅蒸氣檢出法碘蒸氣法靈敏、簡便，通用。將碘結(jié)晶放在密封的展開缸中，使缸內(nèi)充滿紫色的碘蒸氣。將展開后的板揮干溶劑置碘缸中至薄層色譜上出現(xiàn)黃褐色斑點(diǎn)（大多數(shù)有機(jī)化合物吸附碘蒸氣后顯