食品中挥发性风味成分的分离_分析技术和评价方法研究进

发物质的表面温度有差别时就能进行分子蒸馏。其 优点是蒸馏温度低、受热时间短、没有沸腾鼓泡现象, 适合于高沸点、热敏性物料的分离, 且分子蒸馏是不 可逆的[ 4] 。分子蒸馏技术 在食品中挥发性物质的应 用已经得到广泛的研究。陆韩涛等人[ 5] 利用分子蒸 馏在不同真空度下, 将不同的组分提纯并除去带色杂 质和异臭, 得到质量和品位具佳的芳香油。另外, 通 过分子蒸馏制备的茉莉精油和大花茉莉精油, 其香气 也非常浓郁、新鲜, 其特征香尤为突出[ 6] 。
可活体取样, 没有浓缩, 所能检测的挥发性成分少
适用于极性化合物及痕量挥发物的定量测量
2. 2 食品中香气成分的定量分析方法 2 2 1 归一法
该法是将样品的全部组分馏出, 并测出其峰高或 峰面积, 某些不需要定量的组分也必须测出其峰高或 峰面积及校正因子。某组分百分含量即该组分峰面
顶空分析法指对液体或固体物料上方挥发性成 分直接取样, 并采用气相色谱或气相色谱/ 质谱直接 进样分析的一种技术[ 19] 。此法简便快 捷, 不会混 入 干扰物, 也不会使成分的平衡遭受破坏, 能分析液面 上方气相中的香气成分, 得到的样品与人能嗅到的香 气极其近似。但由于香气组分含量较低, 且气样中含 有水分, 加上各成分蒸汽压不相同, 取样时压力和温 度的任何变 化, 将引 起气样中 相对成分 的变化。因 此, 此法用 于定量分析或毛 细管色谱分 析还有待 改 进。
表 2 几种样品处理技术比较
方法名称 减压蒸馏法 SDE 蒸馏法 分子蒸馏法[2,3] 液 液 萃 取 法 [ 1 8]
超临界流体萃取法
固相萃取法
固相微萃取法
静 态 顶 空 法 [ 1 8] 动态顶空法 柱吸附法
吸附丝法[26]
SA F E 法[ 28]
检测限
10- 6 g/ L 10- 6 g/ L 10- 6 g/ L 10- 6 g/ L
顶空分析法有静态顶空分析法和动态顶空分析 法。静态顶空分析法是直接从上方气体取样, 注入气 相色谱仪进行分析; 动态顶空分析法又称吹扫 捕 集 ( [ 20, 21] purge and t rap) 是将挥发出的香气先吸附在 合适的高聚物表面, 制成浓缩物后再进行分析, 此法 的缺点是难以富集足够浓度的试样以进行分析。
特点
有浓缩, 适合与检测高级醇, 对酯类物质检测种类少 提取效率高, 提取过程中有组分的合成与降解反应 适合于高沸点、热敏性物料的分离 需要样品量大, 耗时, 需要大量有毒、昂贵的有机试剂 避免热敏性萃取物的降 解, 防止有 用成分的 氧化, 得 到的芳 香物 质几乎与样品中的完全相同 丢失样品中的低沸点的挥发性成分 无需有机溶剂、样品量 少、集采样、萃取、浓 缩、进样 于一体, 香气 物质的损失少 没有浓缩, 所能检测的挥发性成分少 难以富集足够浓度的试样以进行分析 过程烦琐, 需要选择合适的吸附剂
中, 吸附剂的选择是吸附效果的关键( 见表 1) 。
表 1 风味研究中常用的吸附剂[ 25]
吸附剂类型
Po r a pa ckQ Tenax GC XA D 4 XA D 7 XA D 9
名称 活性炭 二乙烯基苯聚合物 2, 6 二苯基对氧化次苯醚 苯乙烯聚合物 苯乙烯聚合物 苯乙烯聚合物
比表面积/ m2 g- 1 1150- 1250 550~ 650 18. 6 849 445 70
食品中香气成分的分离、分析技术和评价方法是 研究食品中香气成分的基础。食品中挥发性风味物 质的分析鉴定, 不仅对了解食品的化学组成、控制食 品的感官质量有着重要的意义, 而且对模拟食品的香 味也有实践意义。食品中的挥发性风味物质的分析 应该包括三部分: 首先应尽量完全地从食品中抽提出 香味组分, 然后借助现代仪器进行定性、定量的分析, 最后是对重要的特殊挥发性组分进行分析即评价其 对香气的贡献。本文简单的介绍了食品中香气成分 分离与分析评价的相关技术。
1 食品中香气成分的提取
食品中香气物质的提取是其香气分析的第一步, 由于食品中香气成分含量低、组成复杂、易挥发、不稳 定, 在提取过程中易发生氧化、聚合、缩合、基团转移 等反应, 故需采取特殊提取技术。 1. 1 蒸馏法 1 1 1 同时蒸馏萃取法( SDE 法)
该法又叫 L ikens Nicker son 提取法, 是通过蒸馏 和萃取反复循环, 将样品中有机物浓缩, 可以把 10- 9 级浓度的挥发性有机物从脂质或水介质中浓缩数千 倍, 对微量成分提取效率高。其缺点是样品经历较长 的高温作用, 对热敏 性的香气 组分影响 较大。郑 建 仙[ 1] , 扬泽铭[ 2] 采用 SDE 法萃取香菇中的风味物质。 苗爱清等人[ 3] 利用 SDE 萃取法研究不同品种乌龙茶 在加工中的香气成分变化。 1 1 2 分子蒸馏法
分子蒸馏( m olecular dist illat ion) 是一种在高 真 空度下进行液 液分离操作的连续蒸馏过程。分子蒸 馏是建立在不同物质挥发度不同的基础上的分离操 作, 在低于物质沸点下进行, 当冷凝表面的温度与蒸
第一作者: 硕士研究生。 收稿日期: 2007- 01- 22, 改回日期: 2007- 04- 02
2 食品中香气成分的分析与评价
2. 1 食品中香气成分的分离与定性 食品中香气成分的分离一般是用气相色谱法, 目
前主要采用 PEG 20M , OV 101, OV 17 等石英毛细 管色谱柱对香精油组分进行分析, 分析时采用的柱温 一般为 70~ 200 , 检测器为 FID 型检测器。该法可 在一个样品中分离出近百种香气组分。质谱法、红外
1. 6 吸附与解吸法 1 6 1 柱吸附法[ 22]
重松洋子[ 23] 提出了 Por apackQ 柱吸附- 溶剂洗
脱法, 并将该法应用于茶叶香 气分析。李 拥军[ 24] 比
较了柱吸附法和 SDE 法提取茶叶香 气的效果, 认为
SDE 法在香气提取过程中会产生一些化合物的合成 与降解反应, 而柱吸附法 的次生反 应较少。在此法
固相萃取法( so lid phase ext ract ion, SPE) 的原理
110 2007 Vol 33 No 4 ( Total 232)
综述与专题评论
是用固体材料吸附样品中待测物质, 然后用适当的溶 剂清洗以除去杂质, 再用合适的洗脱剂将待测物洗脱 下来[ 13] 。固相萃取法所需要的吸附剂 效能高、可 选 择范围广, 近年来出现的商品固相萃取小柱子, 其内 装有不同品种的 吸附剂, 可 用来制备不 同类型的 样 品, 易处理, 使用方便迅速而且价廉, 国内外均有厂家 生产, 给固相萃取法的应用带来极大的方便。固相萃 取法已用于酒类[ 14] 、奶粉[ 15] 等的香味物质的检测。
1. 4 固相微萃取法 固相微萃取装置的关键部件是一根熔融石英纤
维丝或涂有一层具有选择性固相或液相聚合薄膜的
石英纤维丝, 聚合薄膜通过非键合、键合、部分交联、 或高度交联固定在石英丝上, 该纤维丝称为纤维头。 萃取样品时, 首先用纤维头从待分析基质中萃取被分 析物, 然后可以将固相微萃取针管插入气相色谱仪的 进样器内经热解吸后分析检测, 也可以将固相微萃取 针插入与液相色谱相连的 SP ME/ H P L C 的接口解吸 池, 开启流动相洗脱样品进样分析。目前, 根据纤维 头上的薄膜极性和 交联度不同, 已有 7 种商品纤 维 头[ 16] 。固相微萃取法与气相色谱、液相色谱联用, 可 用来检测气相或液相样品如酒类[ 17] 甚至固态样品, 用于 液态 样 品 进 行 顶 空 萃 取 的 固相 微 萃 取 ( H S SPME) 的取样装置[ 18] 结构简单, 操作简便。 1. 5 顶空分析法
食品与发酵工业 FOOD AND F ERME NT AT ION INDU STRIES
食品中挥发性风味成分的分离、分析技术和评价方法研究进展
郭 凯, 芮汉明
( 华南理工大学轻工与食品学院, 广东广州, 510640)
摘 要 介 绍了国内外关于食 品中挥发性风味成分 的提取和分离、定性和定量分 析技术以及单个挥 发性物质对 食品香味贡献的评价方法。对各种方法的原理做了介绍 并比较了其优缺点。 关键词: 挥发性风味物质, 分离, 分析, 评价
另外还有直接萃取法( 浸提法) , 该法是根据风味 物质的理化特性, 选择合适的溶剂和萃取温度, 直接 将风味成分从原材料中萃取出来, 直接萃取法的使用 还是非常广泛的。如茶叶的冲泡 萃取法, Kaw akami 等人[ 11] 首先将冲泡 抽提法用于提取叶香气化合物; Brodnit z 等人[ 12] 用乙醇 水作为溶剂加热提取虾香味 料。 1. 3 固相萃取法
2007 年第 33 卷第 4期( 总第 232 期) 111
食品与发酵工业 FOOD AND F ERME NT AT ION INDU STRIES
光谱、紫外光谱法、核磁共振波谱法, 对于有机物具有 鉴定, 同时结合相对保留值、比保留面积、ko vats 保留
很强的定性能力, 特别适用于单一组分的定性。色谱 指数、程序升温指数等辅助性方法, 使鉴定结果更准 分析与上述仪器联用, 使分离出的香气成分得到快速 确[ 22 ] 。现在应用最广泛的是 G C/ M S 法。
1 6 2 吸附丝法 吸附丝法主要是应用于地质和天然气等方面的
一种技术[ 26] 。侯镜德等人[ 27] 首次采用吸附丝法对珍
眉茶的香气组分进行了测定, 用气相色谱程序升温保 留指数等方法确定了 63 个组分。用 R 型聚类分析、 多元线性回归分析, 研究了茶叶中微量香气成分与质 量等级间的数理关系。
1. 7 SAFE 法 SAFE 是一种新型的、广泛应用于从复杂食品基
质中仔细、直接分离香气化合物的方法, 是 1999 年由 德国的 Engel 等人[ 28] 发明的。SA F E 系统是蒸馏单 元 与 高 真 空 泵 的 紧 凑 结 合。Werkho ff 等 人[ 29] 用 SAFE 法对 Parmesan 奶酪的香气进行了提取, 用气 质联机( GC MS) 加以分析, 并与用 SDE 的结果进行 了比较, 结果表明: 用 SAFE 法制备的香气提取物, 完 全没有像 SDE 法那样有受热产生的 挥发物, 与原样 品的香气成分十分接近。结果还说明, SAF E 法对挥 发性较低和极性较高的香气组分如 4 羟基 2, 5 二甲 基 3( 2H ) 呋喃酮、4 羟基 5 甲基 3( 2H ) 呋喃酮和 5 乙基 4 羟 基 2 甲 基 3 ( 2H ) 呋 喃酮 的萃 取, 更 为有 效。P reining er 报道了用 SAF E 法对微 磨乳粉( m i cr omilled milk pow der ) 中香 气 成 分进 行 提 取的 研 究[ 30 ] 。
另外还有减压水蒸汽蒸馏法[ 7] 等。 1. 2 超临界流体萃取法
该法是利用流体在临界点附近某一区域内, 与待 分离混合物中的溶质异常相平衡行为和传递性能, 且 对溶质溶解能力随压力和温度改变而在相当宽的范 围内变动这一特性达到分离的一项技术, CO 2 的临界 温度低( 31 ) , 与室温相近, 在超临界状态下, CO2 具 有很强的提 取能力, 且无溶剂 残留、对环境无 污染。 当其通过样品时, 带走样品中挥发性化合物, 形成超 临界 溶液 。在减压后, CO 2 与挥发性化合物分离, 如此反复, 可得到浓缩的芳香物质。该法既可避免热 敏性萃取物的降解, 又可防止有用成分的氧化, 得到 的芳香物质几乎与样品中的完全相同。超临界 CO2 萃取在酒类[ 8, 9] 和植 物油脂的提取 得到了广 泛的应 用。任健等人[ 10] 采用超临界 CO 2 萃取信阳毛尖茶的 香味物质。
mwenku.baidu.com/ L
精确度 ( RSD/ % )
5~ 50
所需样品
100mL > 100ml > 200mL > 500ml
耗时
> 30min > 2h > 2h 2h
> 2h
7~ 15 20mL
30min
10 mL
30min
750mL 500ml 50ml 可用于 鲜活固体
30min > 10h > 3h
> 30min