食品風(fēng)味化學(xué)（第二版） 課件 第八章 風(fēng)味物質(zhì)的提取與分析

風(fēng)味物質(zhì)的提取與分析第八章

風(fēng)味是消費(fèi)者感知的重要質(zhì)量特征。在消費(fèi)者的認(rèn)知中，主要涉及兩種成分：氣味活性成分和滋味活性成分。對(duì)食品或香料風(fēng)味的感知被認(rèn)為是化學(xué)衍生的現(xiàn)象。氣味感覺逐漸被認(rèn)識(shí)到是一種多方面的感覺，它和其他感覺有很大的相關(guān)性，如滋味、質(zhì)構(gòu)、外觀等。香精香料行業(yè)人員和研究學(xué)者已經(jīng)開始拓寬對(duì)風(fēng)味的定義，使其包含其他感覺——主要是味覺、其他化學(xué)覺、質(zhì)構(gòu)及外觀。風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離第一節(jié)一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理食品風(fēng)味物質(zhì)的提取和分離分析中使用的基本方法及相關(guān)的基礎(chǔ)理論：（一）溶解化合物lgPKOW①化合物lgPKOW2,3-丁二酮-1.340.0461-甲基吡咯1.4326.9乙醇-0.140.72苯酚1.5132.4糠醇0.452.81己醛1.8063.12-乙酰吡啶0.493.09二甲基三硫1.8774.1丙酸0.583.80苯并噻唑2.171482-戊酮0.755.621-辛烯-3-酮2.372342-乙酰呋喃0.806.304-乙基愈創(chuàng)木酚2.38240糠醛0.836.761-戊硫醇2.67468乙酸乙酯0.867.24丁香酚2.73537二甲硫0.928.312,4-癸二烯醛3.3321382,6-二甲吡嗪1.0310.7茴香腦3.392455丁酸1.0711.7癸酸乙酯4.796465乙硫醇1.2718.6檸檬酸油精4.836761表8-1典型芳香化合物的分配系數(shù)大多數(shù)芳香物質(zhì)是親油性的。在食品中發(fā)現(xiàn)的芳香物質(zhì)lgP列于下表：烘烤焦香風(fēng)味

一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理吸附萃?。ü滔辔⑤腿『蛿嚢璋粑剑┦且环N平衡方法，它像溶劑萃取方法一樣，是由提取相：水的分配系數(shù)所決定的。

（二）吸附萃取一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理攪拌棒提取方法有一層20～250μm的涂層相覆蓋在一個(gè)較大表面區(qū)域（如攪拌棒），它能得到比固相微萃取更高的提取率。對(duì)于Kow>500的分析物質(zhì)，其理論提取率可達(dá)到100%。表8-1中的Kow值顯示很多芳香化合物具有低分配系數(shù)（<500），不適合用固相微萃取來進(jìn)行提取，但用攪拌棒提取方法卻非常適合（圖8-1）。圖8-1采用固相微萃取和攪拌棒兩種方法比較Kow值對(duì)兩種方法溶質(zhì)回收率的影響一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理把揮發(fā)性作為一種芳香物質(zhì)分離方法的依據(jù)，需要熟悉那些在平衡（靜態(tài)頂空分離方法）和非平衡（動(dòng)態(tài)頂空分離方法）狀態(tài)下影響食品頂空中氣相芳香物質(zhì)濃度的因素。

（三）揮發(fā)性一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理

一、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離原理二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法香味物質(zhì)的提取目前比較常用的方法有頂空吸附（包括動(dòng)態(tài)頂空制樣技術(shù)DHS、固相微萃取技術(shù)SPME、吹掃捕集技術(shù)P&T等）和溶劑萃?。òㄍ瑫r(shí)蒸餾萃取SDE、溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)SAFE、直接溶劑萃取等）兩大類。（一）頂空制樣技術(shù)1.靜態(tài)頂空法（1）靜態(tài)頂空香氣提取物稀釋分析法（staticheadspace）（2）固相微萃取（Solid-phasemicroextraction，SPME）2.動(dòng)態(tài)頂空法3.吹掃-捕集4.攪拌棒吸附萃取（Stirbarsorptiveextraction,SBSE）（二）溶劑提取技術(shù)1.直接萃取法或液-液萃取法2.同時(shí)蒸餾萃取技術(shù)（Simultaneousdistillationandextraction,SDE）3.溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)（solvent-assistedflavorevaporation，SAFE）（1）靜態(tài)頂空香氣提取物稀釋分析法（staticheadspace）圖8-2靜態(tài)頂空原理示意圖A，平衡；B，進(jìn)樣研究芳香物質(zhì)的最佳方法應(yīng)該是直接在食品頂空采集平衡氣體。靜態(tài)頂空分析法非常簡(jiǎn)單、溫和并易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。用這種方法分析，只需要把食品樣品放入一個(gè)容器內(nèi)，用一個(gè)隔膜（聚四氟乙烯）將其密封，讓其在容器內(nèi)平衡（30～60min），再從食品上方的空氣中抽取幾毫升的氣體到氣密性的注射器內(nèi)，最后將其直接注射進(jìn)氣相色譜（圖8-2）。這種方法的主要缺點(diǎn)是靈敏度不夠高、很難進(jìn)行定量分析。1.靜態(tài)頂空法（一）頂空制樣技術(shù)二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法（2）固相微萃取（Solid-phasemicroextraction，SPME）①SPME基本原理這種技術(shù)中惰性纖維外涂著一層吸附劑（有多種選擇）。將這種涂有吸附劑的纖維置于樣品頂空，如果是液體，則直接放入其中。然后再對(duì)已經(jīng)飽和的纖維加熱使揮發(fā)成分解吸到氣相色譜流中，最后對(duì)這些釋放出來的揮發(fā)物質(zhì)進(jìn)行分析。涂膜纖維是一個(gè)改進(jìn)過的注射器，它的針可以收進(jìn)一個(gè)外層護(hù)鞘中，這種可以收回的特性使其能免遭物理破壞和污染。SPME是一種平衡技術(shù)，得到的揮發(fā)物組成與樣品的組成極其相關(guān)，因此要仔細(xì)地控制取樣的參數(shù)。SPME是為進(jìn)一步完善和發(fā)展固相萃?。⊿PE）技術(shù)提出的新型的、環(huán)境友好型的樣品前處理技術(shù)。該技術(shù)具有操作簡(jiǎn)便、不需溶劑、萃取速度快、便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化以及易于與色譜、電泳等高效分離檢測(cè)手段聯(lián)用等突出的優(yōu)點(diǎn)。與SPE法相比，SPME法具有萃取相用量更少、對(duì)待測(cè)物的選擇性更高、溶質(zhì)更易洗脫等特點(diǎn)，因此在短短的十多年間，SPME法無論在理論還是在實(shí)踐上均獲得了較大的發(fā)展。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法圖8-3SPME分析裝置示意圖SPME方法包括吸附和解吸兩步。吸附過程中待測(cè)物在樣品及石英纖維萃取頭外涂漬的固定相液膜中平衡分配，遵循相似相溶原理。這一步主要是物理吸附過程，可快速達(dá)到平衡。如果使用液態(tài)聚合物涂層，當(dāng)單組分單相體系達(dá)到平衡時(shí)，涂層上吸附的待測(cè)物的量與樣品中待測(cè)物濃度線性相關(guān)。解吸過程隨SPME后續(xù)分離手段的不同而不同。對(duì)于氣相色譜（GC），萃取纖維插入進(jìn)樣口后進(jìn)行熱解吸，而對(duì)于液相色譜（LC），則是通過溶劑進(jìn)行洗脫。SPME萃取模式可分為：直接固相微萃?。―irect-SPME）和頂空固相微萃?。℉eadspace-SPME,HS-SPME）二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法SPME的特點(diǎn)：簡(jiǎn)單，快速，集采樣、萃取、濃縮、進(jìn)樣于一體。（a）簡(jiǎn)單：操作方便，只需按動(dòng)手柄。（b）快速：可以節(jié)省樣品預(yù)處理的70%時(shí)間。（c）經(jīng)濟(jì)：無需溶劑及注射器，每個(gè)萃取頭可以反復(fù)使用50次以上（最多達(dá)200次）。（d）無毒害：由于無需溶劑，使操作人員的工作環(huán)境得到改善。同時(shí)使實(shí)驗(yàn)室排出的毒液減低到最小量，為我們生活的環(huán)境作出貢獻(xiàn)。圖8-4SPME結(jié)構(gòu)示意圖SPME由手柄（Holder）和萃取頭（Fiber）兩部分構(gòu)成（圖8-4），似一支色譜注射器，萃取頭是一根涂不同色譜固定相或吸附劑的熔融石英纖維，接不銹鋼絲，外套細(xì)的不銹鋼針管（保護(hù)石英纖維不被折斷及進(jìn)樣），纖維頭可在針管內(nèi)伸縮，手柄用于安裝萃取頭，可永久使用。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法②SPME樣品萃取及分析將SPME針管穿透樣品瓶隔墊，插入瓶中；推手柄桿使纖維頭伸出針管，纖維頭可以浸入水溶液中（浸入方式）或置于樣品上部空間（頂空方式），萃取時(shí)間大約2～30分鐘；縮回纖維頭，然后將針管退出樣品瓶。GC分析：將SPME針管插入GC儀進(jìn)樣口；推手柄桿，伸出纖維頭，熱脫附樣品進(jìn)色譜柱；縮回纖維頭，移去針管。HPLC分析：將SPME針管插入SPME/HPLC接口解吸池，進(jìn)樣閥置于“Load”位置；推手柄桿伸出纖維頭，關(guān)閉閥密封夾。將閥置于“Inject”位置，流動(dòng)相通過解吸池洗脫樣品進(jìn)樣。閥重新置于“Load”位置，縮回纖維頭，移走SPME針管。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法③SPME纖維頭的選擇必須根據(jù)所分析物的分子量和極性。選擇分子量或揮發(fā)性的化合物通常選用100μmPDMS萃取頭；大分子量或揮發(fā)性的化合物通常選用30μm或7μmPDMS萃取頭；強(qiáng)極性的化合物通常選用85μmPA萃取頭；極性揮發(fā)性的樣品（如乙醇、胺類）選用65μmPDMS/DVB萃取頭。④SPME操作控制SPME分析結(jié)果除與纖維頭本身的性質(zhì)，如極性，膜厚有關(guān)外。如果從基本原理考慮，SPME并不完全萃取（100%萃?。┓治鑫铮⑶也恍柽_(dá)到所謂的真正的熱力學(xué)平衡，所以嚴(yán)格控制操作條件，如取樣時(shí)間和溫度，萃取頭浸入深度，樣品瓶或頂空瓶體積保持一致，對(duì)于獲得重現(xiàn)性分析結(jié)果至關(guān)重要。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法⑤SPME應(yīng)用領(lǐng)域表面活性劑，其他工業(yè)領(lǐng)域；高分子聚合物和固體樣品中的微量雜質(zhì)的頂空分析；水樣的環(huán)境分析；食品中的香料分析；縱火或爆炸物樣品的法醫(yī)分析；毒物分析：血、尿、體液中的藥物和毒品；氣體硫化物及揮發(fā)物（VOC）分析。⑥新型固相微萃取技術(shù)薄膜固相微萃?。弘S著樣品前處理方法的快速發(fā)展，薄膜固相微萃?。╰hinfilmsolidphasemicroextraction,TFME）作為一種組合進(jìn)樣技術(shù)和樣品制備技術(shù)于2001年首次投入使用，同時(shí)相關(guān)的聯(lián)用方法也受到廣泛關(guān)注。TFME技術(shù)是一種平衡萃取方法，所用的萃取相體積較小，在最小化基質(zhì)干擾的同時(shí)可以有效地增加凈化效果。管內(nèi)固相微萃?。?997年，Eisert和Pawliszyn提出了管內(nèi)固相微萃?。╥n-tubeSPME）技術(shù)。管內(nèi)固相微萃取技術(shù)是以熔融石英毛細(xì)管柱作為固定相的載體，在毛細(xì)管柱內(nèi)表面涂上固定相或在管內(nèi)部填充介質(zhì)。固相動(dòng)態(tài)萃?。汗滔鄤?dòng)態(tài)萃?。╯olid-phasedynamicextraction，SPDE）技術(shù)二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法

二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法

二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法

二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法通過不同的薄膜萃取相的涂覆可以使TFME技術(shù)應(yīng)用在多個(gè)不同領(lǐng)域，以及包括氣相、液相及固相等多種樣品基質(zhì)中。同時(shí)TFME聯(lián)用技術(shù)在生物、食品、環(huán)境、活體以及多種不同領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。根據(jù)樣品的不同基體，以及分析物的性質(zhì)和檢測(cè)特性等，選擇合適的聯(lián)用技術(shù)及方法。TFME技術(shù)可與氣相色譜法、液相色譜法、質(zhì)譜法及離子淌度色譜法等多種方法結(jié)合，并可有效地提高檢測(cè)靈敏度以及縮短分析時(shí)間。圖8-5不同薄膜固相微萃取裝置二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法In-tubeSPME是一種微型化、自動(dòng)化和溶劑消耗量少的綠色萃取技術(shù)，已被廣泛的用于環(huán)境、生物和食品樣品等領(lǐng)域的檢測(cè)分析。然而，為了充分發(fā)揮其效能，仍然需要努力克服諸如低萃取效率、選擇性和機(jī)械穩(wěn)定性等限制。為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，管內(nèi)固相微萃取的研究主要集中在以下兩種情況：（1）管內(nèi)固相微萃取與新型色譜的聯(lián)用，如微型化液相色譜等。（2）新型涂料的制備，如分子印跡聚合物（MIP）、納米材料、免疫親和吸附劑和離子液體（IL）等。固相動(dòng)態(tài)萃取（solid-phasedynamicextraction，SPDE）技術(shù)及相關(guān)的工具是由位于德國伊德施泰因的CHROMTECH公司于2000年研發(fā)的，它是一種對(duì)蒸氣與液體制樣的內(nèi)針（inside-needle）技術(shù)，操作簡(jiǎn)便，有著與靜態(tài)頂空一樣好的重現(xiàn)性，吸附量大且樣品量少，比固相微萃取及攪拌棒吸附萃?。⊿BSE）的效果都要好。該方法萃取可以達(dá)到吹掃-捕集（purge&trap，P&T）的靈敏度，但是自動(dòng)化程度更高，氣相色譜進(jìn)樣界面更簡(jiǎn)化，且氣相色譜的進(jìn)樣口不被額外的硬件所占據(jù)，從而使得液體及頂空進(jìn)樣可以使用同一進(jìn)樣口。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法采用捕集和濃縮的頂空方法通常被叫做動(dòng)態(tài)頂空法。在這些方法中，需用一些惰性氣體（諸如氮?dú)饣蚝猓?duì)樣品進(jìn)行吹掃，它們可以把芳香成分從樣品上帶出來。揮發(fā)性成分必須以某種方式從氣流中分離出來。芳香成分可通過一個(gè)低溫、Tenax吸附劑（或用吸附性多聚物）、活性碳或其它適當(dāng)?shù)牟东@系統(tǒng)將其提取出來。Tenax吸附劑（乙烯苯類聚合物）廣泛應(yīng)用于芳香物質(zhì)捕集。盡管它用途廣泛，但是它的比表面積較小因而吸附容量小。Tenax吸附劑對(duì)極性化合物的親和力小而對(duì)非極性化合物的親和力大（因而它不會(huì)保留很多水），諸如硫化氫一樣的氣味物質(zhì)將不會(huì)保留在吸附材料上。由于揮發(fā)物可能更偏向于進(jìn)入洗氣以及Tenax吸附方法的差異，分離物將會(huì)產(chǎn)生很大的差異（圖8-6）。圖8-6動(dòng)態(tài)頂空分析方法分離揮發(fā)性物質(zhì)的設(shè)備舉例（常壓下動(dòng)態(tài)捕集）2.動(dòng)態(tài)頂空法二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法吹掃捕集法從理論上講，是動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)，是用流動(dòng)氣體將樣品中的揮發(fā)性成分“吹掃”出來，再用一個(gè)捕集器將吹掃出來的有機(jī)物吸附，隨后經(jīng)熱解吸將樣品送入氣相色譜儀進(jìn)行分析。通常稱動(dòng)態(tài)頂空技術(shù)為吹掃捕集進(jìn)樣技術(shù)，待吹掃的樣品可以是固體也可以是液體樣品，吹掃氣多采用高純氦氣。捕集器內(nèi)裝有吸附劑，可根據(jù)待分析組分的性質(zhì)選擇合適的吸附劑。吹掃捕集氣相色譜法操作步驟如下：（1）取一定量的樣品加入到吹掃瓶中；（2）將經(jīng)過硅膠、分子篩和活性炭干燥凈化的吹掃氣．以一定流量通入吹掃瓶，以吹脫出揮發(fā)性組分；（3）吹脫出的組分被保留在吸附劑或冷阱中；（4）打開六通閥，把吸附管置于氣相色譜的分析流路；（5）加熱吸附管進(jìn)行脫附，揮發(fā)性組分被吹出并進(jìn)入分析柱；（6）進(jìn)行色譜分析。3.吹掃-捕集二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法吹掃捕集主要有兩個(gè)條件需要控制：（1）溫度吹掃-捕集分析中需要控制3個(gè)溫度。第一個(gè)是樣品的吹掃溫度。水溶液大多在室溫下吹掃，只要吹掃時(shí)間足夠長(zhǎng)，就能滿足分析要求。第二個(gè)是捕集器溫度。這里又有吸附溫度和解吸溫度之別。吸附溫度常為室溫，但對(duì)不易吸附的氣體也可采用低溫冷阱捕集技術(shù)。第三個(gè)是連接管路的溫度，它應(yīng)足夠高，以防止樣品冷凝。環(huán)境分析常用的連接管溫度為80～150℃。（2）吹掃氣流速與吹掃時(shí)間吹掃氣流速取決于樣品中待測(cè)物的濃度、揮發(fā)性、與樣品基質(zhì)的相互作用（如溶解度）以及其在捕集管中的吸附作用大小。用氦氣，流速范圍20～60mL/min。用氮?dú)鈺r(shí)流速可稍高一些，但需要注意的是，吹掃流速太大時(shí)會(huì)影響樣品的捕集，造成樣品組分的損失。圖8-7吹掃捕集裝置氣路圖1-樣品管，2-玻璃篩板，3-吸附捕集管，4-吹掃氣入口，5-放空，6-儲(chǔ)液瓶，7-六通閥，8-GC載氣，9-可選擇的除水裝置和/或冷阱，10-GC二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法

4.攪拌棒吸附萃取攪拌棒吸附萃?。⊿tirbarsorptiveextraction,SBSE）是一種新型固相微萃取樣品前處理技術(shù)，是將聚二甲基硅氧烷套在內(nèi)封磁芯的玻璃管上作為萃取涂層。其萃取原理與SPME的萃取原理一致。當(dāng)達(dá)到萃取平衡時(shí)分析物在PDMS和水相中的分配系數(shù)KPDMS/w如式（8-10）所示，近似等于分析物在正辛醇和水相中的分配系數(shù)Kow。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法SBSE分為頂空吸附、浸入式吸附、浸入頂空混合吸附。如果萃取時(shí)攪拌棒是浸入樣品中的，需要先用蒸餾水沖洗，干燥后解吸，解吸的方法分為溶劑洗脫解吸和熱脫附解吸，熱解吸通常是一個(gè)緩慢的過程，在熱解吸時(shí)可使用熱脫附系統(tǒng)（thermaldesorpionsystem,TDS），也可使用程序升溫氣化（PTV）進(jìn)樣器。PTV進(jìn)樣器是先用液氮或干冰將熱解析的樣品流冷凍聚焦，然后再快速加熱，使樣品流以“窄帶”形式進(jìn)入色譜系統(tǒng)，保證有效地分離。圖8-8為SBSE和SPMF兩種不同萃取方法的萃取理論回收率的比較。圖8-8SPME和SBSE的理論回收率比較二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法攪拌棒吸附萃取的特點(diǎn)：相比固相微萃取，攪拌棒吸附萃取有較多的活性涂層（100pLPDMS），因此具有比SPME更高的吸附能力，可以通過頂空吸附或液體浸漬的方式吸附揮發(fā)性物質(zhì)，并采用熱脫附的方式（300°C加熱解吸）傳輸至氣相色譜進(jìn)行分離分析。SBSE具有固定相體積大、萃取容量高、無需外加攪拌子、可避免競(jìng)爭(zhēng)性吸附及能在自身攪拌的同時(shí)實(shí)現(xiàn)萃取富集等優(yōu)點(diǎn)，在樣品前處理中具有廣闊的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，用這種方法可以對(duì)那些脂肪含量低于3%或酒精含量低于10%的食品樣品進(jìn)行有效的提取。更高的萃取相體積可以得到更好的定量數(shù)據(jù)以及更高的靈敏度。這種方法的速度和簡(jiǎn)便程度以及精確程度都要好于SPME，因而更具有吸引力。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法1.直接萃取法或液-液萃取法溶劑不同溶劑中的回收率%a氟里昂II二氯甲烷乙醚異戊烷丁酸乙酯6643----162-甲基-1-丙醇345522323-甲基-1-丁醇636650481-己醇85672338苯甲醛83541820乙酰苯53413420甲基苯甲酸75562125丁酸苯乙酯46482517(鄰)氨基苯甲酸甲酯62595727表8-2乙醇-水體系（12%v/v）中模型化合物的回收率注：a間歇分液漏斗萃取，757mL模型體系用6×50mL溶劑萃取。圖8-9溶劑萃取物揮發(fā)性成分分離的高真空蒸餾裝置（二）溶劑提取技術(shù)二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法SDE的原理就是樣品瓶與溶劑瓶同時(shí)沸騰，揮發(fā)性成分在水蒸汽的帶動(dòng)下與溶劑蒸汽在裝置的中部相遇，根據(jù)相似相溶原理，揮發(fā)性成分溶到有機(jī)相，同時(shí)冷凝回流，水相流回樣品瓶，有機(jī)相流回溶劑瓶，如此循環(huán)往復(fù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中揮發(fā)性成分的充分萃取。圖7-10同時(shí)蒸餾萃取裝置1）二氧化碳（CO2）–丙酮冷凝器，2）出水，3）絕緣，4）攪拌器，5）水溶液，6）進(jìn)水，7）溶劑，8）水起泡器2.同時(shí)蒸餾萃取技術(shù)（Simultaneousdistillationandextraction,SDE）二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法SDE技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：（a）提取操作中設(shè)備非常簡(jiǎn)單，方便處理一系列樣品以提取揮發(fā)性化合物并濃縮化合物；（b）通過蒸餾過程中揮發(fā)性物質(zhì)與非揮發(fā)性物質(zhì)的有效分離，可以用于不含非揮發(fā)性化合物的痕量成分的檢測(cè)；（c）萃取過程中不使用非揮發(fā)性或高沸點(diǎn)材料，且是在實(shí)驗(yàn)室中于室溫（25°C）減壓下進(jìn)行的，SDE符合實(shí)驗(yàn)安全性；（d）可以用少量溶劑（由于連續(xù)循環(huán)）在短時(shí)間內(nèi)提取芳香化合物，在不進(jìn)一步濃縮溶劑的情況下進(jìn)行揮發(fā)性化合物的萃取，實(shí)現(xiàn)更高濃度的芳香化合物回收率，同時(shí)減少提取過程中分解產(chǎn)物的生成；（e）具有高重現(xiàn)性相關(guān)度和高提取效率，可用于量化各種香氣化合物。SDE技術(shù)的缺點(diǎn)：（a）萃取時(shí)間一般為3～4h，時(shí)間太短會(huì)使萃取不充分，萃取效果變差；（b）時(shí)間過長(zhǎng)又會(huì)導(dǎo)致熱敏性成分發(fā)生很大變化，使香味成分失真；（c）由于樣品用量大，故用SDE法得到的萃取液香味物質(zhì)濃度高；（d）由于高溫萃取，故對(duì)中等至高沸點(diǎn)的揮發(fā)性成分萃取回收率較高，同時(shí)加熱過程中可能會(huì)發(fā)生氧化、水解等反應(yīng)，不能真實(shí)反映樣品的組分；（e）新鮮植物性材料和未經(jīng)熱加工的原材料不適宜用SDE法進(jìn)行萃取分離。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法SDE在大氣壓下進(jìn)行蒸汽蒸餾會(huì)產(chǎn)生熱偽影，因此提取物的成分接近于精油，但大氣壓-SDE不適用于熱敏產(chǎn)品，為了避免香精香料的熱改性，一般在一定真空度條件下進(jìn)行操作，其裝置如圖8-11所示，可以在沒有熱偽影的情況下獲得了高回收率，并且制備版本允許大規(guī)模操作。圖8-11真空-SDE萃取裝置二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)技術(shù)作為一種針對(duì)溫和提取不穩(wěn)定的氣味活性化合物的方法，在食品和風(fēng)味工業(yè)中被廣泛使用。SAFE裝置的主要作用是除去溶劑萃取所得萃取物中的高沸點(diǎn)、難揮發(fā)性成分，便于氣相色譜檢測(cè)。因?yàn)檎麄€(gè)過程是在低溫、高真空下進(jìn)行，餾出液也是通過液氮冷凍收集所以最終得到的萃取液既能避免SDE過程中產(chǎn)生氧化、水解產(chǎn)物，也能避免色素、匯脂等成分進(jìn)入到餾出液收集瓶中。圖8-12溶劑萃取物中芳香化合物分離的溶劑輔助風(fēng)味物蒸發(fā)系統(tǒng)1.恒溫水浴腔，2.中心蒸汽室，3a.蒸汽入口，3b.蒸汽出口，4.物料瓶，5.旋塞，6.冷阱，7、8.左右支架，9.物料通道，10.冷凝管，11.腔體左分支（連接物料瓶），12.腔體右分支（連接蒸餾液收集瓶），13.恒溫水入口，14.恒溫水出口，15.聚乙烯管，16.旋蓋，17.磨砂接口，18.直空泵接口3.溶劑輔助風(fēng)味蒸發(fā)（solvent-assistedflavorevaporation，SAFE）二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法超臨界流體（supercriticalfluid,SF）是指某種氣體（液體）或氣體（液體）混合物在操作壓力和溫度均高于臨界點(diǎn)時(shí)，使其密度接近液體，而其擴(kuò)散系數(shù)和黏度均接近氣體，其性質(zhì)介于氣體和液體之間的流體。超臨界流體萃取法（supercriticalfluidextraction,SCFE）是利用超臨界流體為溶劑，從固體或液體中萃取出某些有效組分，并進(jìn)行分離的一種方法。圖8-13超臨界CO2萃取基本組成示意圖4.超臨界流體萃取法（Supercriticalfluidextraction,SCFE）二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法為了用于色譜分析，需要將溶劑蒸發(fā)掉一部分。蒸發(fā)是利用風(fēng)味物質(zhì)和溶劑具有不同的沸點(diǎn)而實(shí)現(xiàn)分離的。因此，為了便于濃縮，在分離過程中通常選用低沸點(diǎn)的溶劑（如戊烷、二氯甲烷、二乙醚和異戊烷）。蒸發(fā)操作的缺點(diǎn)是所需要的目標(biāo)揮發(fā)性物質(zhì)可能會(huì)在共蒸餾中損失，而且不同成分的損失不同并且不可預(yù)測(cè)。因此，即使采用多種內(nèi)標(biāo)，定量結(jié)果也可能是不正確的。因?yàn)榉枷惴蛛x物一般都含有少量的水（來自食品本身或蒸餾過程），所以在濃縮前要小心地去除水分。一般來講，可以通過加入干燥劑（如：無水硫酸鎂或硫酸鈉）來除去水分，也可以通過冷凍結(jié)晶的方法來去除水分。如果沒有去除水分就將揮發(fā)性物質(zhì)進(jìn)行共沸蒸餾，那么揮發(fā)性成分在濃縮階段將會(huì)有大量的損失。還要注意揮發(fā)性成分的氧化問題，在蒸發(fā)過程中使用的溫度和時(shí)間足以使易氧化的成分氧化，而在真空或惰性環(huán)境下蒸發(fā)可以盡可能地解決這個(gè)問題。（三）分析物的濃縮二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法蒸發(fā)濃縮的設(shè)備：在氮?dú)饬飨?，通過溫和的加熱將溶劑從錐形燒瓶中蒸發(fā)出來。采用一種低沸點(diǎn)溶劑且對(duì)最易揮發(fā)的成分互溶性不好，那么這將會(huì)是一種非常合適的濃縮方法。但是，如果提取的是低沸點(diǎn)揮發(fā)物，就需采用逆流系統(tǒng)。用真空系統(tǒng)來進(jìn)行濃縮，盡管真空系統(tǒng)是一種常規(guī)方法，但對(duì)含有相當(dāng)高沸點(diǎn)和熱敏性成分的芳香分離物的濃縮特別適用。最近，高體積GC進(jìn)樣系統(tǒng)的發(fā)展已最大程度地降低了對(duì)樣品濃縮的依賴性。因?yàn)槊恳环N方法優(yōu)先提取那滿足某些物理化學(xué)性質(zhì)（如：溶解度或揮發(fā)性）的芳香物質(zhì)，所以我們必須對(duì)這些有相當(dāng)大偏差的食品芳香成分分析結(jié)果進(jìn)行解釋和彌補(bǔ)。我們需要對(duì)各種方法進(jìn)行選擇，測(cè)定我們需要檢測(cè)的芳香成分，最終解決問題，也就是說，芳香成分的信息包含在我們所選方法的分析結(jié)果中。此外，還應(yīng)當(dāng)知道文獻(xiàn)中最常見的方法對(duì)于某個(gè)特定的分析任務(wù)來說可能不是最好的方法甚至是不適合的，特殊的任務(wù)需要特殊的方法，每一個(gè)芳香成分的分離工作都是獨(dú)一無二的。二、風(fēng)味物質(zhì)的提取與分離方法揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法第二節(jié)第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法一、初步分餾盡管現(xiàn)代毛細(xì)管色譜有非常好的分辨力，但是在某些情況下，我們?nèi)赃x用初步分餾來處理芳香分離物。在GC分析前用來初步分餾芳香分離物的較常見方法包括：酸堿分離：通過pH對(duì)離子化分物的溶解度的影響進(jìn)行分離。改變pH值，可以把芳香分離物選擇性地分成酸性、堿性和中性三個(gè)部分；HPLC：風(fēng)味分離物可通過吸附或正/反相色譜來分離。因?yàn)槲缴V的處理量最大且可處理的化合物種類最多，所以它非常適合于進(jìn)行初步處理。親和吸附的成分可以進(jìn)一步通過正相或反相色譜分離。硅膠柱色譜：風(fēng)味濃縮物通過硅膠柱后再用溶劑進(jìn)行梯度洗脫，利用化合物的極性對(duì)其進(jìn)行有效的分離。制備型GC：目前，人們更趨于使用大孔厚膜毛細(xì)管柱，并且具有自動(dòng)中心餾分切割和重復(fù)色譜或部分收集的色譜法分析。選擇適當(dāng)?shù)纳V餾分切割收集可以將微量組分從主要組分中分離出來。制備型GC的主要問題是高溫可能導(dǎo)致化學(xué)變化，有些化合物可能不可逆地結(jié)合到GC柱上。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法二、檢測(cè)技術(shù)1.氣相色譜（GC）：氣相色譜具有很高的分辨率和靈敏度（ppb級(jí)），故氣相色譜非常適合于風(fēng)味研究；2.色譜-質(zhì)譜聯(lián)用（GC-MS）：氣相色譜儀（GC）與質(zhì)譜儀（MS）的耦合是為了結(jié)合兩種分析工具的互補(bǔ)特性：氣相色譜儀提供了一種將混合物組分依次洗脫成單個(gè)純化合物的方法，而質(zhì)譜儀提供了一種強(qiáng)有力的方法來鑒別純未知物。3.氣相色譜-離子遷移譜（GC-IMS）：氣相色譜與離子遷移譜的聯(lián)用技術(shù)（GC-IMS）利用色譜突出的分離特點(diǎn)，對(duì)混合物進(jìn)行預(yù)先分離，使混合物成為單一組分后再進(jìn)入IMS檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，這種聯(lián)用技術(shù)能夠大大提高混合物檢測(cè)準(zhǔn)確度。并且快速氣相色譜的分離時(shí)間相比于常規(guī)色譜大大縮小，可以滿足現(xiàn)場(chǎng)快速分析的需要。與GC-MS相比，GC-IMS的優(yōu)勢(shì)如下：（a）檢測(cè)限低，在痕量組分分析上有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)；（b）無需真空系統(tǒng)，在大氣壓和常溫條件下工作；（c）樣品無需濃縮富集，有利于風(fēng)味物質(zhì)的保持；（d）分析時(shí)間短，與氣相色譜技術(shù)相比，IMS技術(shù)的分析時(shí)間快許多倍。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法3.1離子遷移譜原理樣品在載氣氣流的帶動(dòng)下，進(jìn)入離子遷移譜的電離區(qū)，氚源放射的β射線，激發(fā)載氣N2帶上正電荷，經(jīng)過一系列電荷轉(zhuǎn)移反應(yīng)，載氣中痕量的H2O分子上帶上質(zhì)子，形成水合質(zhì)子峰（H3O+）n（即反應(yīng)離子峰RIP），此時(shí)樣品中揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)子親和力大于水的物質(zhì)（如A）搶奪RIP峰上的質(zhì)子，形成AH+；儀器中離子門30ms開啟一次，帶電物質(zhì)AH+等在載氣的作用下進(jìn)入遷移區(qū)，在載氣、電場(chǎng)和逆向大流量漂移氣的作用下，帶電物質(zhì)在遷移管中進(jìn)行漂移，由于帶電物質(zhì)的分子質(zhì)量、空間結(jié)構(gòu)不同，在遷移管中的遷移率不同，到達(dá)法拉第盤的時(shí)間亦不同。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法3.2離子遷移譜原理分子質(zhì)量小、空間結(jié)構(gòu)小的物質(zhì)先到達(dá)法拉第盤，分子質(zhì)量大、空間結(jié)構(gòu)大的物質(zhì)后到達(dá)法拉第盤，在檢測(cè)器上出現(xiàn)信號(hào)峰的時(shí)間不同，即遷移時(shí)間不同，根據(jù)離子所用的漂移時(shí)間可以計(jì)算出離子的遷移率（遷移率是指在單位電場(chǎng)強(qiáng)度作用下離子的漂移速度），進(jìn)而根據(jù)遷移率的不同實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的分離檢測(cè)；樣品中未被電離的物質(zhì)和雜質(zhì)在逆向大流量的漂移氣作用下，由出口排出系統(tǒng)。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法3.3離子遷移譜示意圖當(dāng)儀器中無分析物時(shí)，圖譜中僅有RIP峰存在；有分析物時(shí)，RIP峰高度下降，譜圖中出現(xiàn)分析物AH+的信號(hào)峰；分析物的濃度較高時(shí)，RIP高度繼續(xù)下降，譜圖中出現(xiàn)分析物的單體AH+和二聚體A2H+信號(hào)峰。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法3.4

氣相色譜-離子遷移譜聯(lián)用技術(shù)氣相色譜與離子遷移譜（IMS）聯(lián)用后，復(fù)雜基質(zhì)的樣品經(jīng)過氣相色譜預(yù)分離后進(jìn)入離子遷移管進(jìn)行二次分離，既保證了氣相色譜的高分離度，又保證了離子遷移譜的高靈敏度，得到的譜圖實(shí)際上為三維圖譜；樣品經(jīng)過二次分離后，在氣相色譜上分不開的物質(zhì)，經(jīng)過離子遷移譜二次分離后，便可進(jìn)行區(qū)分。偽色圖中橫坐標(biāo)為遷移時(shí)間（單位ms），縱坐標(biāo)為保留時(shí)間（單位s），圖中紅色豎線為RIP峰，RIP峰兩側(cè)的每一點(diǎn)代表一種揮發(fā)性有機(jī)物，點(diǎn)大小和顏色深淺表示物質(zhì)含量的多少。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法4.全二維氣相色譜GC-GC圖為實(shí)現(xiàn)完全分離和有序色譜的混合尺寸與分離尺寸匹配的概念圖：（A）有顏色、形狀和尺寸的未分離混合物，（B）一維分離使用單一維度（尺寸）導(dǎo)致分離不良，（C）二維分離改善了分離，得到了更有序的色譜，（D）匹配混合物和分離尺寸導(dǎo)致完全分離和有序色譜第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法4.全二維氣相色譜GC-GC圖為

綜合二維氣相色譜（GC×GC）的概念：（A）含有共洗脫液的一維色譜峰；（B）調(diào)制器對(duì)第一維峰進(jìn)行采樣并將窄峰注入第二維；（C）在第二維中分離共洗脫液；（D）串行火焰離子化檢測(cè)器或總離子MS數(shù)據(jù)流被分割成段并堆疊成陣列；（E）陣列用輪廓可視化第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法5.氣相色譜/嗅覺測(cè)定儀（GC-O）氣相色譜-嗅聞儀（Gaschromatographyolfactometry，GC-O）是將嗅覺和儀器檢測(cè)結(jié)合起來的分析技術(shù)，其分析的基本原理是將經(jīng)過前處理的樣品注入在連有氣味檢測(cè)儀的色譜柱中，通過FID或MS檢測(cè)器檢測(cè)樣品的化學(xué)組成，而嗅辨員則坐在氣味儀的出口處，記錄在氣體流出物中所聞到的香氣，定性地描述香氣信息以及香氣的強(qiáng)度，同時(shí)獲得樣品的化學(xué)組成和氣味特征信息。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法6.色譜嗅聞質(zhì)譜儀氣相色譜-嗅聞-質(zhì)譜（GC-O-MS）氣相色譜質(zhì)譜儀（GC-MS）是鑒定香氣物質(zhì)的一種有效手段，但不能衡量各成分的氣味強(qiáng)度及對(duì)整體香氣的貢獻(xiàn)度，而氣相色譜嗅聞（GC-O）是將人類靈敏的嗅覺能力與儀器結(jié)合，可以從氣味復(fù)雜的揮發(fā)性混合物中鑒別出香氣物質(zhì)，解決MS在風(fēng)味研究中的難題。GC-O-MS技術(shù)是一種把儀器分析和感官分析結(jié)合在一起研究食品香氣的新型研究方法。該技術(shù)只需一次進(jìn)樣，使關(guān)鍵氣味物的分析更加快捷、準(zhǔn)確，解決了GC-O與GC-MS的分析結(jié)果匹配不良而導(dǎo)致的氣味活性化合物誤判現(xiàn)象發(fā)生。第二節(jié)

揮發(fā)性風(fēng)味成分分析方法三、定量技術(shù)1.內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)半定量法：內(nèi)標(biāo)法是將一定重量的純物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)物加到一定量的被分析樣品混合物中，然后對(duì)含有內(nèi)標(biāo)物的樣品進(jìn)行色譜分析，分別測(cè)定內(nèi)標(biāo)物和待測(cè)組分的峰面積（或峰高）及相對(duì)校正因子；2.外部標(biāo)準(zhǔn)定量法：通過使用外標(biāo)法，將樣品中分析物的峰面積與標(biāo)準(zhǔn)溶液中相同分析物的峰面積進(jìn)行比較。3.穩(wěn)定同位素稀釋分析法（stableisotopedilutionanalysis，SIDA）：穩(wěn)定同位素稀釋法也是一種內(nèi)標(biāo)定量法，但是比普通內(nèi)標(biāo)法精確度更高，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的操作和分析能力的要求也更高，該方法以目標(biāo)物質(zhì)的穩(wěn)定同位素標(biāo)記的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為內(nèi)標(biāo)，因?yàn)橥凰貥?biāo)記標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)與目標(biāo)物質(zhì)只是極性大小上略有差別，因此只是出峰時(shí)間不同，其他所有性質(zhì)完全一致，因此可以避免加入普通內(nèi)標(biāo)物質(zhì)在分離、純化、濃縮等香氣提取過程中造成的誤差，可避免內(nèi)標(biāo)物質(zhì)對(duì)食品基質(zhì)中香氣成分帶來的干擾和影響，可實(shí)現(xiàn)精確定量。特征氣味成分的鑒定及分析方法第三節(jié)第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法一、分子感官科學(xué)近年來德國慕尼黑理工大學(xué)的風(fēng)味化學(xué)家PeterSchieberle教授近年來提出的分子感官科學(xué)的概念，其基于食物中各香氣物質(zhì)的實(shí)際濃度進(jìn)行香氣重組研究，可用于評(píng)估由多種香氣成分混合形成的已確定成分的重組物能否模擬出氣味接收器反應(yīng)。分子感官科學(xué)是一種依托于感官評(píng)價(jià)、檢測(cè)分析等技術(shù)的多學(xué)科交叉學(xué)科，包括分析化學(xué)、感官鑒評(píng)科學(xué)等，其核心內(nèi)容是在分子水平上進(jìn)行定性、定量分析，并精確構(gòu)建食品的風(fēng)味重組物的綜合方法。分子感官科學(xué)因能定性定量分析出食品中的香氣成分，準(zhǔn)確判斷食品的風(fēng)味及其變化。第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法1.稀釋分析法：為了確定在嗅聞中揮發(fā)性化合物的香氣活性（OdorActivity），即在整體香氣中的貢獻(xiàn)，Acreel和Grosch進(jìn)一步發(fā)展了GC-O技術(shù)，采用稀釋的方法測(cè)定了每個(gè)成分的相對(duì)香氣活度，并將該方法稱為為香氣萃取稀釋分析（AromaExtractDilutionAnalysis），簡(jiǎn)稱AEDA；2.香氣重組與缺失實(shí)驗(yàn)：香氣重組和缺失實(shí)驗(yàn)是一種國際通用的驗(yàn)證關(guān)鍵性香氣成分的方法；重組實(shí)驗(yàn)以準(zhǔn)確定量的香氣成分和OAV計(jì)算結(jié)果為基礎(chǔ)，將香氣物質(zhì)添加至特定模擬體系（如與真實(shí)體系相同的糖、酸含量）中，形成香氣重組模擬體系，再利用人類靈敏的嗅覺有效判斷重組體系結(jié)果與真實(shí)體系是否相似。相似度越大，說明對(duì)樣品中香氣物質(zhì)的定性、定量結(jié)果越準(zhǔn)確；3.感覺閾值：感覺閾值（sensorythreshold）通?？梢远x為在一半的試驗(yàn)中產(chǎn)生反應(yīng)的刺激強(qiáng)度。感覺閾值是衡量人類對(duì)給定刺激的敏感性的指標(biāo)；4.風(fēng)味活度值-氣味活度值：香氣活力值（OdorActivityValue，OAV）是指香味組分中的某一組分的相對(duì)濃度與其在某種特定介質(zhì)中閾值的比值，該比值大小反映的是該組分對(duì)某種香味的貢獻(xiàn)度大小。OAV值大則表明該物質(zhì)對(duì)呈香貢獻(xiàn)較大；反之則說明該物質(zhì)對(duì)呈香貢獻(xiàn)相對(duì)較小，可以用于評(píng)估各風(fēng)味化合物對(duì)風(fēng)味形成的貢獻(xiàn)程度。第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法5.時(shí)間-強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)：時(shí)間-強(qiáng)度法（OSME）是當(dāng)色譜峰開始流出時(shí)，立即記錄感覺強(qiáng)度的估計(jì)值。經(jīng)過培訓(xùn)的評(píng)價(jià)者記錄在嗅聞處檢測(cè)到的每個(gè)芳香活性化合物的強(qiáng)度和持續(xù)時(shí)間，并且描述感覺到的氣味；6.檢測(cè)頻率法：檢測(cè)頻率法（Detectionfrequencymethod）需將同一個(gè)不經(jīng)稀釋的樣品重復(fù)分析多次，統(tǒng)計(jì)每種氣味成分出現(xiàn)的頻率，以保留指數(shù)為橫坐標(biāo)，檢測(cè)頻率為縱坐標(biāo)繪制的檢測(cè)頻率—?dú)馕蹲V圖。檢測(cè)頻率越大的化合物，對(duì)氣味的貢獻(xiàn)也就越大。該方法具有快速、對(duì)嗅辨員要求低等特點(diǎn)，但它不能反映出精確強(qiáng)度，同樣也不能測(cè)出揮發(fā)物的閾值濃度；7.后強(qiáng)度法：后強(qiáng)度法就是從柱中流出一個(gè)峰后在一定范圍內(nèi)記錄氣味強(qiáng)度。這種方法文獻(xiàn)報(bào)導(dǎo)較少。研究發(fā)現(xiàn)后強(qiáng)度法與檢測(cè)頻率法具有很好的相關(guān)性（r＝0.822），后強(qiáng)度法與稀釋分析法具有較低的相關(guān)性（r＝0.667）。第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法二、香味研究中的化學(xué)計(jì)量法1.主成分分析：主成分分析（Principalcomponentanalysis，PCA）是一種多變量技術(shù)，用于描述多個(gè)響應(yīng)變量之間的關(guān)系并解釋數(shù)據(jù)的總變化。PCA使用一些由原始變量構(gòu)成的方程，這些方程稱為分量。當(dāng)研究中的變量高度相關(guān)（正或負(fù)）或自變量數(shù)量很大時(shí)，PCA的使用價(jià)值非常大。在描述如何計(jì)算主成分之前提供PCA的數(shù)據(jù)排列是一種很好的做法。考慮對(duì)n個(gè)樣本從每個(gè)樣本測(cè)量的k個(gè)隨機(jī)變量Y。PCA不需要多變量假設(shè)；因此，無需檢驗(yàn)正態(tài)假設(shè)。該過程是找到一些描述數(shù)據(jù)中大部分變化的成分，即使用k個(gè)隨機(jī)變量Y1,Y2,...Yk，生產(chǎn)組件Z1,Z2,…Zk不相關(guān)。k個(gè)分量可以排序，使得第一個(gè)主分量Z1代表方差最大的線性組合，第二個(gè)主分量Z2代表第二大的變異量，小于Z1解釋的量，以此類推組件。主成分可以根據(jù)每個(gè)成分解釋的方差量var(Z1)≥var(Z2)≥…≥var(Zk)按順序排列。研究人員應(yīng)該用前幾個(gè)成分來描述數(shù)據(jù)的變化，而忽略其他成分，因?yàn)樗鼈兘忉屃俗钌倭康淖兓Ｖ鞒煞钟伤凶兞康木€性組合表示，其中Y1,Y2,...Yk如式所示：第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法二、香味研究中的化學(xué)計(jì)量法2.相關(guān)性分析：偏最小二乘回歸分析（partialleastsquaresregression，PLSR）是一種新型多元統(tǒng)計(jì)分析方法，主要應(yīng)用于建立多因變量間的統(tǒng)計(jì)關(guān)系。它集多元線性回歸分析、典型相關(guān)分析和主成分分析的基本功能于一體，可以較好地解決普通多元線性回歸面臨的諸多問題，如自變量之間的多重相關(guān)性等，利用PLSR模型可將多個(gè)與食味品質(zhì)相關(guān)的理化指標(biāo)量化為食品的品質(zhì)綜合指標(biāo)。偏最小二乘的一般多元底層模型如式所示。對(duì)X和Y分解來最大化T和U之間的協(xié)方差。式中X——一個(gè)n×m的預(yù)測(cè)矩陣；Y——一個(gè)n×p的響應(yīng)矩陣；T——一個(gè)n×1的響應(yīng)矩陣，X的投影（“X分?jǐn)?shù)”“組件”或“因子”矩陣）；U——一個(gè)n×1的響應(yīng)矩陣，Y的投影（“Y分?jǐn)?shù)”）P——m×l的正交載荷矩陣；Q——p×l的正交載荷矩陣；E，F(xiàn)——誤差項(xiàng)矩陣，服從獨(dú)立同分布的正態(tài)分布隨機(jī)變量。第三節(jié)

特征氣味成分的鑒定及分析方法二、香味研究中的化學(xué)計(jì)量法3.聚類分析：通過將特性比較相近的變量或者觀察單位，按物以類聚的原則進(jìn)行歸類的一種方法稱為聚類分析（ClusterAnalysis，CA），如系統(tǒng)聚類方法、模糊K-均值聚類方法、k均值聚類法及自組織（Kohonen）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等方法都屬于聚類分析。聚類分析法可以根據(jù)樣本相似度（一般會(huì)使用距離長(zhǎng)短或者相似函數(shù)來衡量這些數(shù)據(jù)的相似情況）將數(shù)據(jù)區(qū)分為幾個(gè)群集（Cluster），使得同一個(gè)群集內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)非常相似，但不同集群的數(shù)據(jù)點(diǎn)會(huì)存在差異。因此，該分析方法可以使我們迅速了解數(shù)據(jù)集合的關(guān)系結(jié)構(gòu)。常見的聚類方法主要為層序聚類法（HierarchicalClusterAnalysisHCA）、分割聚類法（PatitioningClustering，PC）和合成聚類（AgglomerativeHierarchicalCluster，AHC）第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法一、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取/分離1.超濾技術(shù)：超濾是一種以壓力差為推動(dòng)力的液化膜分離技術(shù)，按照不同截流相對(duì)分子質(zhì)量大小，可分離1～500kDa的生物分子物質(zhì)。在分離過程中，相對(duì)分子質(zhì)量小于孔徑的樣品分子或溶劑透過超濾膜，而相對(duì)分子質(zhì)量大于膜孔徑的樣品被截流，從而達(dá)到分級(jí)分離的目的。超濾技術(shù)對(duì)被處理樣品的理化性質(zhì)幾乎無影響，對(duì)含有熱不穩(wěn)定物質(zhì)和易揮發(fā)風(fēng)味成分的樣品具有較好的分離效果。可用于分離截留脂肪、蛋白質(zhì)、淀粉、核酸、多糖、肽等大分子有機(jī)物，以及細(xì)菌、病毒等微生物等。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法一、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取/分離2.凝膠色譜分離技術(shù)：凝膠過濾色譜法是一種基于分子大小的差異實(shí)現(xiàn)分離的一種液相色譜技術(shù)，基本原理是根據(jù)分析物的分子大小或流體動(dòng)力學(xué)體積分離各種混合物的方法。當(dāng)溶質(zhì)通過由各種尺寸的孔和交聯(lián)的聚合物凝膠或珠子組成的固定相時(shí)，通過溶質(zhì)的差異排除或包含來實(shí)現(xiàn)分離。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法一、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的提取/分離3.高效液相色譜分離技術(shù)：高效液相色譜是色譜法的一個(gè)重要分支，以液體為流動(dòng)相，采用高壓輸液系統(tǒng)，將具有不同極性的單一溶劑或不同比例的混合溶劑、緩沖液等流動(dòng)相泵入裝有固定相的色譜柱，在柱內(nèi)實(shí)現(xiàn)各組分的分離，然后進(jìn)入檢測(cè)器進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣的分析。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法二、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析定性方法1.液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)：液相色譜與質(zhì)譜（LC-MS）結(jié)合使用時(shí)是分析食品滋味成分的有效技術(shù)。大多數(shù)天然存在的有機(jī)化合物和食品添加劑是熱不穩(wěn)定和極性的，因此不能通過氣相色譜-質(zhì)譜（GC-MS）等技術(shù)進(jìn)行測(cè)量。此外，許多種類的痕量有機(jī)化合物通常必須同時(shí)測(cè)定。液相質(zhì)譜法可以有效分離食品基質(zhì)中的化合物，它與不同的質(zhì)量分析儀和操作模式的組合提高了該方法的選擇性和靈敏度，用于量化已知材料、識(shí)別樣品中的未知化合物以及闡明不同分子的結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)。圖為質(zhì)譜儀的構(gòu)成：第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法二、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析定性方法2.核磁共振波譜技術(shù)：核磁共振（Nuclearmagneticresonance，簡(jiǎn)稱NMR）技術(shù)是基于原子核磁特性的一種波譜技術(shù)，也是用于解釋小分子和大分子結(jié)構(gòu)的著名分析技術(shù)。具有化學(xué)位移和耦合常數(shù)的1HNMR譜圖可以給出分子內(nèi)和分子間共振的定量關(guān)系信息，因此NMR技術(shù)被廣泛應(yīng)用于有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)鑒定和化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究領(lǐng)域。2.1核磁共振的原理：原子核是帶正電荷的自旋粒子，表現(xiàn)出磁偶極矩。在外部磁場(chǎng)的作用下，具有磁性的原子核存在不同能級(jí)，當(dāng)用特定頻率的電磁波照射樣品，且當(dāng)外加射頻場(chǎng)的頻率與原子核自旋進(jìn)動(dòng)的頻率相同（Larmor頻率）時(shí)，射頻場(chǎng)的能量才能被原子核有效地吸收。因此，對(duì)于給定的原子核，在給定的外加磁場(chǎng)中，只能吸收特定頻率射頻場(chǎng)提供的能量。原子核吸收電磁能發(fā)生躍遷，產(chǎn)生共振吸收信號(hào)，所得到的吸收?qǐng)D譜為核磁共振譜。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法二、非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)分析定性方法2.2核磁共振儀的組成：它主要由5個(gè)部分組成。①磁鐵:它的作用是提供一個(gè)穩(wěn)定的高強(qiáng)度磁場(chǎng)，即H0。②掃描發(fā)生器：在一對(duì)磁極上繞制的一組磁場(chǎng)掃描線圈，用以產(chǎn)生一個(gè)附加的可變磁場(chǎng)，疊加在固定磁場(chǎng)上，使有效磁場(chǎng)強(qiáng)度可變，以實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)強(qiáng)度掃描。③射頻振蕩器：它提供一束固定頻率的電磁輻射，用以照射樣品。④吸收信號(hào)檢測(cè)器和記錄儀：檢測(cè)器的接收線圈繞在試樣管周圍。當(dāng)某種核的進(jìn)動(dòng)頻率與射頻頻率匹配而吸收射頻能量產(chǎn)生核磁共振時(shí)，便會(huì)產(chǎn)生一信號(hào)。記錄儀自動(dòng)描記圖譜，即核磁共振波譜。⑤試樣管：直徑為數(shù)毫米的玻璃管，樣品裝在其中，固定在磁場(chǎng)中的某一確定位置。整個(gè)試樣探頭是迅速旋轉(zhuǎn)的，以減少磁場(chǎng)不均勻的影響。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法三、不同特征滋味活性化合物分析1.甜味：甜味是食用富含糖的食物時(shí)感受到的基本味道之一，大多數(shù)時(shí)候被認(rèn)為是一種愉快的體驗(yàn)，主要通過糖和一些蛋白質(zhì)的存在來傳遞。甜味通常與由羰基組成的酮和醛有關(guān)。甜味通過與位于味蕾上的G蛋白gustducin偶聯(lián)的多種G蛋白受體來識(shí)別。為了讓大腦記錄甜味，必須激活不少于兩個(gè)獨(dú)特的“甜味感受器”變體。目前檢測(cè)甜味劑的方法主要包括氣相色譜法、液相色譜法、離子色譜法、紫外分光光度法、薄層色譜法、液質(zhì)聯(lián)用法。2.酸味：食品中的有機(jī)酸的種類、含量和組成對(duì)食品的食用品質(zhì)具有很大的影響。食品中的酸味劑包括有機(jī)酸和無機(jī)酸，在食品中應(yīng)用廣泛。有機(jī)酸包括檸檬酸、蘋果酸、酒石酸和乳酸，而鹽酸和磷酸是最常用的無機(jī)酸。常用的有機(jī)酸分析方法包括化學(xué)滴定法、比色法、分光光度法、毛細(xì)管電泳法和酶法，但這些方法具有分離步驟復(fù)雜、分離效果不佳、使用研究較少等缺陷。隨著現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展，色譜法已成為有機(jī)酸分析的最常見方法，包括高效液相色譜法、氣相色譜法等。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法三、不同特征滋味活性化合物分析3.苦味：苦味物質(zhì)所包括的化學(xué)結(jié)構(gòu)的范圍非常廣，因而很難通過測(cè)定化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。每種苦味成分都需要設(shè)計(jì)專門的方法來進(jìn)行分析。據(jù)報(bào)道，來自不同來源的蛋白質(zhì)水解物/肽表現(xiàn)出臭名昭著的苦味，這阻礙了它們?cè)谑称饭I(yè)中的進(jìn)一步應(yīng)用。有充分證據(jù)表明，Leu、Ile、Val、Phe、Tyr和Trp等多種具有疏水性氨基酸的肽會(huì)引起苦味。除了肽的疏水性，肽長(zhǎng)度、氨基酸序列和空間結(jié)構(gòu)也會(huì)影響苦味的感知。UPLC-Q-TOF-MS結(jié)合味覺定向策略成功分離鑒定了紹興黃酒中苦味肽，將超濾和凝膠過濾色譜分離的組分，根據(jù)味道稀釋分析的評(píng)價(jià)結(jié)果，分離出味道功效最高的苦味肽，并通過高效液相色譜（HPLC）驗(yàn)證其純度，再通過UPLC-Q-TOF-MS分析苦味肽組分的氨基酸序列為L(zhǎng)eu-Pro-Thr-Leu（LPTL）。第四節(jié)

非揮發(fā)性風(fēng)味物質(zhì)的鑒定及分析方法三、不同特征滋味活性化合物分析4.咸味：咸味主要是由鈉離子的存在產(chǎn)生的。鹽類的咸味品質(zhì)受到陰陽離子的影響，咸味物質(zhì)的相對(duì)咸度跟離子半徑有關(guān)，半徑較小呈咸味，半徑大則呈現(xiàn)苦味，介于中間的則表現(xiàn)為咸苦。食品中無機(jī)離子的濃度對(duì)食品的滋味及感官具有重要影響。能引起咸味的天然物質(zhì)包括鈉鹽、鉀鹽、銨鹽、氯化物、磷酸鹽。作為現(xiàn)如今的研究熱點(diǎn)，咸味肽的開發(fā)與應(yīng)用對(duì)于健康低鈉功能性食品的開發(fā)具有重要意義。目前的咸味肽有Orn-Tao?HCl、Lys-Tau?HCl、Orn-Gly?HCl等二肽，咸味肽主要是由其陽離子易與細(xì)胞膜上的味覺受體磷酸基發(fā)生吸附而呈現(xiàn)咸味。陽離子在被電離后通過細(xì)胞膜鈉離子通道進(jìn)入味覺細(xì)胞去極化。當(dāng)足夠多的陽離子導(dǎo)致其帶正電時(shí)會(huì)形成釋放傳導(dǎo)介質(zhì)的電流，使得神經(jīng)元給大腦傳輸“咸味”信號(hào)。針對(duì)這些咸味物質(zhì)種類，各種分離技術(shù)如高效液相色譜、高效毛細(xì)血管電泳（HPCE）、離子色譜（IC）等分離技術(shù)已成功應(yīng)用于上述無機(jī)離子和低分子質(zhì)量有機(jī)陰離子。如果想測(cè)定其他鹽類，一般選用離子色譜、原子