食品仪器分析教学知识点

食品仪器分析

1、色谱分析法导论

色谱法分类、特点；

分类：

(1)气相色谱：流动相为气体（称为载气）。按固定相的不同又分为：气固色谱和气液色谱；按色谱柱可分为：填充柱色谱和毛细管柱色谱；

(2)液相色谱：流动相为液体（称为淋洗液）。按固定相的不同分为：液固色谱和液液色谱。

（3）其他色谱方法

薄层色谱和纸色谱：用于初步定性的色谱方法

凝胶色谱法：测聚合物分子量分布

超临界色谱: CO2流动相

高效毛细管电泳:九十年代快速发展、特别适合生物试样分析分离的高效分析仪器

特点：

（1）分离效率高：复杂混合物，有机同系物、异构体、手性异构体。

（2）灵敏度高：可以检测出μg.g-1(10-6)级甚至ng.g-1(10-9)级的物质量。

（3）分析速度快：一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分析。

（4）应用范围广：

气相色谱：沸点低于400℃、结构稳定的各种有机或无机试样的分析。

液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。

色谱曲线图及有关术语；

（一）组分分离

当流动相中样品混合物经过固定相时，就会与固定相发生作用，由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相相互作用的类型、强弱也有差异，因此在同一推动力的作用下，不同组分在固定相滞留时间长短不同，从而按先后不同的次序从固定相中流出。

（二）色谱流出曲线和色谱峰

由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是色谱峰。色谱流出曲线和色谱峰

基线：在实验操作条件下，色谱柱后没有样品组分流出时的流出曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。

峰高：色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h）表示。

（三）保留值

1.死时间t M

不被固定相吸附或溶解的物质进入色谱柱时，从进样到出现峰极大值所需的时间称为死时间，它正比于色谱柱的空隙体积，如下图。

2. 保留时间t R

试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间，如下图。

组分在色谱柱中的保留时间t R包含组分通过柱子的时间和组分在固定相中滞留的时间，所以t R实际上是组分在固定相中保留的总时间。

3.调整保留时间t R´

某组分的保留时间扣除死时间后，称为该组分的调整保留时间，即

t R´= t R- t M

4．分离度

分离度是描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。

难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素；区域宽度──色谱过程的动力学因素。

塔板理论；

塔板理论的假设：

(1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅速达到；

(2) 将载气看作成脉动（间歇）过程；

(3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；

(4) 每次分配的分配系数相同。

当流动相中携带的混合物流经固定相时，其与固定相发生相互作用。由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中流出。

理论塔板数n定义为:

L n

H =

有效塔板数和有效塔板高度

单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。

用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。

组分在t M时间内不参与柱内分配。需引入有效塔板数和有效塔板高度：

速率理论；

1. 速率方程

H = A + B/u + C·u

H：理论塔板高度， u：载气的线速度(cm/s)

减小A、B、C三项可提高柱效；存在着最佳流速；

A─涡流扩散项

A = 2λdp

dp：固定相的平均颗粒直径

λ：固定相的填充不均匀因子

固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。

B/u —分子扩散项

B = 2 νD g

ν：弯曲因子，填充柱色谱，ν<1。

D g：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1）

(1) 存在着浓度差，产生纵向扩散;

(2) 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;

(3) 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;

(4) 扩散系数：D g ∝(M 载气)-1/2

； M 载气↑，B 值↓。

C ·u —传质阻力项

传质阻力包括气相传质阻力C g 和液相传质阻力C L 即：C =（C g + C L ）

k 为容量因子； D g 、D L 为扩散系数。

减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。

分离度；

分离度是描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。

难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差──色谱过程的热力学因素； 区域宽度──色谱过程的动力学因素。

定性和定量方法。

1 定性分析

在色谱条件一定时，任何一种物质都有确定的保留时间。 通过比较已知物和未知物的保留参数或在固定相上的位置，即可确定未知物是何种物质。

利用纯物质定性的方法

利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。

利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对变化。

2 定量分析

在一定色谱条件下，组分i 的质量（m i ）与检测器响应讯号（峰面积A i 或峰高h i ）成正比。色谱定量分析的依据

定量分析方法

（1） 外标法(标准曲线法)：将欲测组分的纯物质配制成不同浓度的标准溶液进行色谱分析，以峰面积对浓度作图。测得样品的信号后从标准曲线上查出对应浓度。

（2） 内标法

准确称取样品（m ），加入一定量（m s ）某种纯物质作为内标物，进行色谱分析，根据被测物与内标物的相应峰面积（或峰高）和相对校正因子，求出被测组分的含量。

内标物要满足以下要求：

（a ）试样中不含有该物质；

（b ）与被测组分性质比较接近；

（c ）不与试样发生化学反应；

（d ）出峰位置应位于被测组分附近。

（3） 归一化法

将试样中所有组分的含量之和按100%计算，以它们相应的色谱峰面积或峰高为定量参数，通过下式计算各组分的含量：

2、 气相色谱分析法

气相色谱仪五个组成系统的基本作用和工作过程；

气相色谱仪主要包括五部分：

220.01(1)f g g d k C k D =⋅+2223(1)f L L d k C k D =⋅⋅+