（分析化学专业论文）啤酒中挥发性风露水物质分析方法研究.pdf

；，p，寸 坡。，、l矗o，n疆j f每一t；r，v，=| h i i0、，u、，o ；。 。；，”；，融一 ad i s s e r t a t i o ni na n a l y t i c a lc h e m i s t r y i i i l l l i l l l l f f l l l l l ii l l l l l l l f l l l r l l f f l l l l l r f l l l l y 18 4 0 810 r e：hd e t c t o fv o l a t i l ef l a v o r r e s e a r c ho nd e t e r m i n a t t o no tvo l a t i l e s ub s t a n c e si nb e e r 一一 一 b y w uz e n g s h e n g s u p e r v i s o r ：v i c ep r o f e s s o rx u y e p r o f e s s o rl i uw e i p i n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 8 j 蠹 | ，舻一 i ，4 罐瀑澎篙 ，qll 0p日， _纛疆薯馨藻， 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢 二6 二i 思。 学位论文作者签名：吴增钟 日 期：2 d p 了， 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位 论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年一 学位论文作者签名：娶谵升导师签名：缘节 签字日期： 0 8 、下签字日期：z 伽9 、7 f 十 一 一 东北大学硕士学位论文摘要 啤酒中挥发性风味物质分析方法研究 摘要 影响啤酒风味的物质很多，其中最为显著的是高级醇类、高级酯类以及有机酸类物 质。啤酒中高级醇、高级酯的含量、配比等决定了啤酒的口味与口感，而有机酸类物质 的种类和含量是判断啤酒发酵是否正常进行的标志。因此，建立一种简便、快速、准确 测定啤酒中高级醇类、高级酯类、有机酸类物质的分析方法是非常必要的。 本研究建立了一种简单灵敏的测定啤酒中主要挥发性风味物质的静态顶空一气相色 谱法。通过实验确定了最佳实验条件：样品平衡时间4 0r a i n ；样品平衡温度4 0 ；n a c i 用量为2g ；流速为1 3m l m i n ；进样1 2 温度为2 5 0 ；检测器温度2 5 0 ；进样方式 为不分流进样；程序升温条件为4 0 保持5r a i n ，5 。c r a i n 升至2 0 0 。c ，保持1 0m i n 。 在最佳实验条件下，绘制了八种组分的标准曲线，线性相关系数为0 9 9 9 1 0 9 9 9 9 ，各 组分的最小检出浓度为0 0 0 2 0 9 t g m l ，相对标准偏差为1 2 一4 6 。对四个啤酒样 品中的八种物质进行了测定，平均回收率为9 2 6 一9 8 2 。 通过实验建立了一种同时测定啤酒中高级醇类、高级酯类、有机酸类等物质的顶空 固相微萃取气相色谱质谱法。实验比较了三种萃取纤维：1 0 0 胛聚二甲基硅氧烷 ( p d m s ) ，8 5h m 聚丙烯酸酯类( p a ) ，7 5 mc a r p d m s 的萃取效果，实验表明：7 5 t m c a r p d m s 萃取纤维的萃取效果最好。考察了萃取时间、萃取温度、无机盐( n a c l ) 用量、解析温度、解析时间、接口温度、载气流速、柱温、进样方式对测定的影响，确 定了最佳实验条件：萃取时间3 0m i n l 萃取温度4 0 ；n a c l 用量为2g ；解析温度2 7 0 ； 解析时间5m i r a 载气流速为1 3m l m i n ；进样方式为不分流进样；接口温度为2 8 0 ； 程序升温条件为4 0 保持5m i n ，5 。c m i n 升至2 0 0 。c ，保持1 0 r a i n ；采用s c a n 扫描 定性，s i m 模式定量。在最佳实验条件下绘制了十四种物质的标准曲线，线性相关系数 为0 9 9 9 1 0 9 9 9 8 ，各组分的最小检出浓度为0 0 0 2 0 9 比g m l ，相对标准偏差为1 4 一3 6 。对四个啤酒样品中的十四种物质进行了测定，平均回收率为9 0 5 1 0 3 6 。 研究结果表明，两种同时测定啤酒中主要风味物质的分析方法灵敏准确。 关键词：啤酒；挥发性风味物质：顶空分析；固相微萃取；气相色谱质谱法 ：1 j ； 如 p l #*，qi 鱼yr如_j-，r 东北大学硕士学位论文 r e s e a r c ho nd e t e r m i n a t i o no fv o l a t i l e f l a v o rs u b s t a n c e si nb e e r a b s t r a c t t h e r ea r eal o to fm a t e r i a l st h a ti n f l u e n c eb e e rf l a v o r s t h em o s ti m p o r t a n ts u b s t a n c e sa r e a l c o h o l s ，e t h e r sa n da c i d s t h ec o n t e n ta n dp r o p o r t i o no fa l c o h o l sa n de t h e r sd e c i d e st h et a s t e a n dt e x t u r eo fb e e r ，a n dt h ek i n d sa n dc o n t e n to fa c i d si sa ni m p o r t a n ti n d i c a t o rt oj u d g e w h e t h e rb e e rf e r m e n t a t i o ni sn o r m a l s o ，i ti si m p o r t a n tt oe s t a b l i s has i m p l e ，q u i c ka n d a c c u r a t em e t h o do na n a l y s i so fa l c o h o l s ，e t h e r sa n da c i d si nb e e r t h i sr e s e a r c he s t a b l i s h e das i m p l ea n ds e n s i t i v eh s g cm e t h o do na n a l y s i so ft h em a i n v o l a t i l ef l a v o r si nb e e r t h r o u g h e x p e r i m e n t s ，t h e b e s t e x p e r i m e n t p a r a m e t e r s w e r e e s t a b l i s h e d ：s a m p l eb a l a n c et i m ew a s4 0m i n u t e s ；s a m p l eb a l a n c et e m p e r a t u r ew a s4 0 ；t h e a m o u n to fn a c lw a s2g ；t h ef l o wr a t ew a s1 3m l m i n ；i n l e tt e m p e r a t u r ew a s2 5 0 ； d e t e c t o rt e m p e r a t u r ew a s2 5 0 ：t h ei n j e c t i o nw a sm a d ei nt h es p l i t l e s sm o d e ；t h eo v e n t e m p e r a t u r ep r o g r a mw a s5m i na t4 0 a n dt h e n3 m i nt o2 0 0 f o r1 0m i n i nt h e o p t i m i z e dd e t e c t i o nc o n d i t i o n ，t h ec a l i b r a t i o nc u r v e sw e r ep r o t r a c t e da n dt h ec o r r e l a t i o n c o e f f i c i e n tr a n g e df r o m0 9 9 9 1t o0 9 9 9 9 t h em i n i m u md e t e c t i o nc o n c e n t r a t i o nw e r e b e t w e e n0 0 0 2a n d0 9 咖kt h er e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n s ( r s d ) f o ra l la n a l y t e sw e r ei n t h er a n g eo f1 2 4 6 ，t h ea v e r a g er e c o v e r yo fs a m p l e sw a si nt h er a n g eo f9 2 6 9 8 2 as i m p l ea n ds e n s i t i v em e t h o df o rt h e a n a l y s i so fb e e rv o l a t i l ec o m p o u n d sw a s o p t i m i s e du s i n gh e a d s p a c es o l i d - p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ( s p m e ) a n dg a sc h r o m a t o g r a p h yw i t h m a s sd e t e c t i o n t h ef i b e r st e s t e df o rt h ee x t r a c t i o no ft h ev o l a t i l ec o m p o u n d sw e r ea sf o l l o w s ： l o o mp d m s ，8 5 mp a n d7 5 mc a r p d m s h e a d s p a c es p m eu s i n ga7 5 m c a r b o x e n p o l y d i m e t h y l s i l o x a n e ( c a r - p d m s ) f i b e rp r o v i d e de f f e c t i v es a m p l ee n r i c h m e n t a n de n a b l e de x t r a c t i o no faw i d ev a r i e t yo fc o m p o u n d s t h ee x t r a c t i o nt e m p e r a t u r e ， e x t r a c t i o nt i m e ，a m o u n to fn a a ，d e s o r p t i o nt e m p e r a t u r ea n dt i m e ，i n t e r f a c et e m p e r a t u r e ，t h e f l o wr a t e ，o v e nt e m p e r a t u r e ，t h ei n i e c t i o nm o d ew e r em o d i f i e dt h r o u g he x p e r i m e n t s t h r o u g h e x p e r i m e n t s ，t h eb e s te x p e r i m e n tp a r a m e t e r sw e r ee s t a b l i s h e d ：e x t r a c t i o nt i m ew a s3 0m i n u t e s ； e x t r a c t i o nt e m p e r a t u r ew a s4 0 ；t h ta m o u n to fn a c lw a s2g ；d e s o r p t i o nt e m p e r a t u r ew a s 2 7 0 ；d e s o r p t i o nt i m ew a s5m i n u t e s ；t h ef l o wr a t ew a s1 3m l m i n ；t h ei i l ：j e c t i o nw a s m a d e i nt h es p l i t l e s sm o d e ；i n t e r f a c et e m p e r a t u r ew a s2 8 0 ：t h eo v e nt e m p e r a t u r ep r o g r a mw a s5 m i na t4 0 a n dt h e n3 m i nt o2 0 0 f o r1 0m i n ；t h eq u a l i t a t i v ea n a l y s i sw a si ns c a n m o d e a n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sw a si ns i mm o d e i nt h eo p t i m i z e dd e t e c t i o nc o n d i t i o n ，t h e c a l i b r a t i o nc u r v e sw e r ep r o t r a c t e da n dt h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tr a n g e df r o m0 9 9 9 1 t o 0 9 9 9 8 t h em i n i m u md e t e c t i o nc o n c e n t r a t i o n sw e r eb e t w e e n0 0 0 2a n d0 9 比g m lt h e i i i r e l a t i v es t a n d a r dd e v i a t i o n s ( r s d ) f o ra l la n a l y t e sw e r ei nt h er a n g eo f1 7 一3 6 t h e a v e r a g er e c o v e r yo fs a m p l e sw a s i nt h er a n g eo f9 0 5 9 9 7 t h ee x p e r i m e n t a lr e s u l t so ft h er e s e a r c hs u g g e s t e dt h a tt w oa n a l y t i c a lm e t h o d sf o rt h e d e t e r m i n a t i o no fm a i nv o l a t i l ef r a c t i o ni nb e e rw e r es e n s i t i v ea n da c c u r a t e 蠢 r k e y w o r d s ：b e e r ，v o l a t i l ef r a c t i o n s ，h e a d s p a c ea n a l y s i s ，s o l i d - p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，g c - m s i v q jl-lifv， 东北大学硕士学位论文 目录 目录 ； ， i 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t l u 目录v 第1 章概述1 1 1 啤酒中挥发性风味物质简介1 1 2 各类啤酒风味物质的理化性质2 1 3 啤酒中风味物质的分析现状2 1 3 1 分光光度法3 1 3 2 气相色谱法3 1 3 3 高效液相色谱法4 1 3 4 气相色谱质谱法4 1 4 样品前处理技术。4 1 4 1 静态顶空法5 1 4 2 固相微萃取。6 1 5 本课题的选题背景、意义及目的1 0 第2 章静态顶空一气相色谱法测定啤酒中挥发性风味物质1 l 2 1 方法简介一1 1 2 1 1 方法原理1 1 2 1 2 定性和定量1 1 2 2 实验部分1 2 2 2 1 仪器和试剂1 2 2 2 2 实验条件1 3 2 2 3 样品预处理。1 3 2 3 结果与讨论1 3 v 东北大学硕士学位论文 目录 2 3 1 色谱柱的选择。1 3 2 3 2 载气流速的选择1 3 、2 3 3 柱温的选择1 4 2 3 4 平衡温度的确定1 6 2 3 5 平衡时间的确定1 6 2 3 6 进样口温度的选择1 7 2 3 7 检测器温度的确定1 7 2 3 8 无机盐( n a a ) 用量的选择1 8 2 3 9 进样方式的选择1 8 2 3 1 0 最佳实验条件1 9 2 3 1 1 标准曲线和检出限1 9 2 3 1 2 样品测定2 2 2 3 1 3 精密度与回收率实验2 2 2 3 1 4 标准溶液的稳定性2 5 2 4 小结一2 6 第3 章顶空固相微萃取一气相色谱一质谱法分析啤酒中挥发性风味 物j 贡2 7 3 1 方法简介2 7 3 2 实验部分2 7 3 2 1 仪器和试剂2 7 3 2 2 实验条件2 8 3 2 3 样品预处理2 9 3 3 结果与讨论2 9 3 3 1 固相微萃取纤维的选择2 9 3 3 2 溶剂延迟时间的确定3 0 3 3 3 解析温度的选择3 0 3 3 4 载气流速的选择。3 1 3 3 5 萃取温度的选择3 1 3 3 6 萃取时间的选择。3 1 v 1 东北大学硕士学位论文目录 3 3 7 无机盐用量的选择3 2 3 3 8 解析时间的确定3 3 3 3 9 柱温的选择3 3 3 3 1 0 接口温度的选择3 5； 3 3 1 1 质谱测定方式的选择3 5 3 3 1 2 进样方式的选择4 1 3 3 1 3 最佳实验条件。4 1 3 3 1 4 标准曲线和检出限4 2 3 3 1 5 样品测定一4 5 3 3 1 6 精密度与回收率实验4 6 3 3 1 7 标准溶液稳定性5 1 3 4 小结。5 2 第4 章结论5 3 参考文献5 5 致谢6 1 每1 东北大学硕士学位论文第1 章概述 第1 章概述 1 1 啤酒中挥发性风味物质简介 现代社会，啤酒已成为人们生活中离不开的消费品。随着我国啤酒工业的飞速发展， 啤酒市场呈现数量足、品种多、质量优、市场竞争激烈的格局。同时，广大消费者不断 更新消费观念，对啤酒的品质有着越来越高的要求。啤酒生产企业要在激烈的市场竞争 中占得先机，必须严把质量关，靠质量取胜。 啤酒的质量与许多因素有关，而为消费者直接感受到的便是啤酒的风味。在国内， 啤酒作为饮料酒，其主要的挥发性风味物质主要通过感官品尝进行评价。随着啤酒生产 规模化，集团化发展，仅仅靠专业评酒人员进行感官品尝难以达到控制啤酒品质的目的， 利用现有仪器分析技术对啤酒品质进行监控，保持啤酒风味的一致性，是啤酒行业发展 的趋势。 啤酒中有5 0 0 余种化合物与啤酒风味有关，主要影响啤酒风味的成分有2 0 余种。 啤酒的主要风味物质包括：醇类、酯类、羰基化合物、有机酸、硫化物等物质。啤酒风 味往往与那些含量很少，风味独特且不太稳定的物质有关，其中高级醇、高级酯、有机 酸类物质是影响啤酒风味最主要的物质【1 圳。 近年来啤酒行业普遍注意到高级醇问题。高级醇亦称杂醇油，是啤酒酿造中不可 避免的副产物。高级醇与啤酒风味具有辨证的关系，一方面高级醇是构成啤酒风味的 主要成分，适量的高级醇可使酒体丰满圆润、口感柔和协调；另一方面如果啤酒中高 级醇含量过高，饮用时除了会感觉有异杂味外，还会产生较强的致醉性，即饮后头痛、 头晕、发坠，俗称“上头 。影响啤酒风味的主要的高级醇有正丙醇、异丁醇、异戊醇、 b 苯乙醇等1 5 叫。 啤酒中已发现约有6 0 种不同的酯类物质，其中以下几种对啤酒口味有重大影响： 乙酸乙酯、乙酸异丁酯、乙酸异戊酯、己酸乙酯、辛酸乙酯等。啤酒中的挥发酯含量 虽然较少，但对啤酒的风味影响较大，如其含量超过风味阈值，就会引起不愉快的异 香，这是啤酒酿造者所不希望的p 】。 由于有机酸本身所具有的酸味和特殊气味，使得它对啤酒风味影响的重要性仅次 于酯类【1 0 l 。酸类物质虽然并不构成啤酒的香味，但它是主要呈味物质。啤酒中适量的 酸使啤酒口感爽1 2 1 ；缺乏酸类，啤酒就会显得不爽1 ：3 、粘稠；过量的酸会使啤酒口感 粗糙、不柔和、不协调。此外，有机酸类物质的种类和含量还是判断啤酒发酵是否正 常进行和是否污染产酸菌的标志。对啤酒风味有显著影响的酸类物质主要包括：乙酸， 东北大学硕士学位论文第1 章概述 辛酸，癸酸等【1 l 】。 1 2 各类啤酒风味物质的理化性质 了解待测物质的理化性质是非常重要的，它直接影响样品前处理条件以及色谱条件 的建立，本实验所研究的十四种物质的理化性质见表1 1 ： 表1 1 十四种物质的理化性质 t a b l e1 1p h y s i c a la n dc h e m i c a lp r o p e r t i e so ff o u r t e e ne l e m e n t s 1 3 啤酒中风味物质的分析现状 影响啤酒风味的物质众多，成分复杂，因此国内外对各种成分分析方法的研究各不 相同。目前，国内相关行业对啤酒风味物质的分析以定性分析或定量分析其中一类物质 居多，尚无全面分析主要的高级醇类、高级酯类、有机酸类等风味物质的报道，研究的 主体主要是一些科研机构。而国外目前已经将研究的重点转移到啤酒中不良风味物质的 分析中。 目前，有关啤酒中风味物质的主要测定方法有分光光度法【1 二1 4 1 ，气相色谱法【1 5 2 5 1 ， 高效液相色谱法1 2 8 - 3 1 1 ，气相色谱质谱联用法【3 2 “】等。近年来，啤酒行业普遍关注的是 高级醇问题，因此，高级醇的检测目前已经有多种方法，其检测精度也越来越高。高级 醇的检测方法有化学比色法和气相色谱法，早期广泛采用比色法。由于气相色谱仪的普 及，加之其可以分别测定高级醇中各个独立成分和样品中的其他成分，故现在越来越多 东北大学硕士学位论文第1 章概述 的采用气相色谱法。相比而言，静态顶空进样结合毛细气相色谱技术是分析啤酒微量挥 发性组分十分有效的方法。近年来随着商品化仪器的不断完善，测定的灵敏度、准确度 及方法的实用性均同渐提高。1 9 9 4 年a l v a r e z 等人对这一方法作了较为深入的研究，并、 将其用于啤酒中香味组分的测定【2 4 1 。国内对啤酒香味组分分析的报道并不多见，刘峰等 曾成功地将吹扫捕集毛细管气相色谱法用于啤酒的分析1 2 5 1 。 1 3 1 分光光度法 物质的紫外可见吸收光谱基本上是其分子中生色团及助色团的特性，而吸收峰的 波长和存在于分子中基团的种类及其在分子中的位置的共轭情况等有关。对于紫外没 有吸收的物质和显色剂反应后，可以借助产物的紫外吸收情况进行分析，另外分光光 度法所用的仪器比较简单而且普遍，操作方便，准确度也较高，有着广泛的应用。但 是通常只能测定单组分。目前利用光谱学结合分光光度法同时测定多组分成为了热点， 由于啤酒中风味物质众多，该方法只能对啤酒中的个别风味物质进行测定。 赵树青等人建立了检测啤酒中甲醛含量的新方法，在酸性条件下将溶解于水中的游 离甲醛随水蒸出，馏出液中甲醛与乙酰丙酮作用，在1 0 0 水浴中加热生成稳定的二乙 酰基二氢吡啶化合物，冷却后在4 1 5n m 处测吸光度，方法检出限0 1 2 , u g 1 0 m l ，线性 范围：0 0 8 0 , u g 1 0 m l ，r s d 为0 7 3 - 2 3 9 ，样品加标回收率为9 8 4 1 0 2 6 1 1 4 1 。 1 3 2 气相色谱法 气相色谱分析方法是一种高效能、选择性好、灵敏度高、应用广泛的分离、分析方 法。可以应用于分析气体试样，也可分析易挥发或可转化为易挥发的液体和固体，不仅 可以分析有机物，也可分析部分无机物。一般只要沸点在5 0 0 以下，热稳定性好，相 对分子质量在4 0 0 以下的物质，原则上都可采用气相色谱法【冽。 近年来顶空分析方法随着气相色谱分析方法的发展也在不断更新和发展，尤其是 近十年来，对环境、食品及药品中挥发性有害物质的关注，使得顶空分析这一传统的分 析方法再度成为分析化学工作者关注的热点。顶空气相色谱法就是利用顶空进样器，将 待测的物质装入密闭的小瓶中，在一定温度下，待测物质中各种挥发性成份于样品上部 空气中可达到动态平衡状态，取其气体进行气相色谱分析。顶空气相色谱已经成为分析 挥发性风味物质的一种常规方法阳。 刘信中用h p f f a p 石英玻璃毛细管柱，采用分流进样及程序升温方式测定了啤酒 中低沸点风味物质的含量。测定结果表明，此方法能够准确分离啤酒中的6 种风味物质， 平行测定的相对标准偏差在0 2 0 一3 9 8 1 2 。该方法只能实现对低沸点的物质的测定， 且未给出方法的检出限，线性范围。 黄锦莲等用静态顶空进样，以正丁醇做内标，定量分析了啤酒中五种挥发性风味物 - 3 东北大学硕士学位论文 第1 章概述 质。平行测定的相对标准偏差在1 5 一3 7 1 2 引。未给出方法的检出限及线性范围。 王莉娜等研究了采用毛细管气相色谱分析测定啤酒中香味组分的方法。以高纯氮气 作为载气，结合自动顶空进样技术，对啤酒中主要挥发性香味组分进行定性和定量分析， 平行测定的相对标准偏差在2 3 一4 2 l 翻，未给出方法的检出限，线性范围。 1 3 3 高效液相色谱法 h p l c 法是在经典液体柱色谱法的基础上，引入了气相色谱法的理论，在技术上采 用了高压泵、高效固定相和高灵敏度检测器，实现了分析速度快，分离效率高的操作自 动化。对于高沸点、热稳定性差、相对分子质量大的有机物原则上都可用h p l c 法来进 行分离、分析。这种方法又可分为正相( n p h p l c ) 和反相( r p h p l c ) 两种方法。目 前高效液相色谱法主要用于对啤酒中的醛类物质，如甲醛和乙醛的测定。 叶青等人对啤酒中微量甲醛的h p l c 分析方法进行了研究，甲醛与衍生剂衍生后不 经过萃取可直接进行h p l c 分析。该方法的线性相关系数为0 9 9 5 8 ，相对标准偏差3 6 ， 加标回收率平均为9 4 7 ，以3 倍噪音计算得到方法的检出限为0 0 1 5m g l 1 3 1 1 。该方法 只能测定啤酒中的单一风味物质，没有实现对各类风味物质的同时测定。 1 3 4 气相色谱质谱法 近年来，气相色谱质谱联用已经成为一种实验室常规方法，由于质谱的定性功能， 使其在复杂样品的测定中有很大优势，气相色谱质谱法操作简便，灵敏度高，通过保 留时间和质谱双参数定性，结果更为准确可靠【4 5 1 。 在啤酒中微量风味物质的分析中，由于许多风味物质含量很少，用普通的进样方 法很难实现检测，故而通常需要富集后，再进行分析。 胡果栋等人用顶空固相微萃取技术结合气相色谱质谱法( g c m s ) 对啤酒的微量 香味组分进行了分析研究f 轫，共分离和鉴定了4 1 种化合物，它们分别属于酯类、醇类、 酸类、酚类、含硫化合物和含氧杂环化合物。这些结果拓展了s p m e 技术在啤酒香味组 分研究中的应用，但该研究只对啤酒中挥发性风味物质进行了定性分析，未对定量分析 条件进行优化。 王云川采用静态顶空( h s ) 、固相微萃取( s p m e ) 和蒸馏乙酸乙酯萃取( d e e ) 三种方法处理啤酒样品，结合气相色谱质谱( g c m s ) ，共分离定性了7 4 种微量香味物 质1 3 9 】。该方法同样未对这几类物质进行准确的定量分析。 1 4 样品前处理技术 在啤酒风味物质的分析中，由于物质含量很少，用普通的进样方法很难实现检测。 故通常需要富集后再进行g c 分析。常用的样品处理技术有液液萃取( l i q u i d l i q u i d 4 东北大学硕士学位论文 第1 章概述 e x t r a c t i o n ，u 正) ，静态顶空( h s ) ，洗脱富集法( p u r g ea n d t r a p ) ，固相萃取法( s o l i d p h a s ee x t r a c t i o n ，即s p e ) ，超临界流体萃取( s u p e r c r i t i c a lf l u i de x t r a c t i o n ，即s f e ) 等1 2 2 j 。 这些方法虽有各自的特点，但同时也存在局限性。u 互需要大量的时间和溶剂，方法 重现性较差，并且难以用于挥发性有机物的分析，也难于实现自动控制和现场分析。s p e 方法简单，需要溶剂量较少，且能进行自动控制和现场分析，但需要多步完成，易造成 分析物的流失，重现性差，而且只适用于挥发性不强的有机物的分析。洗脱富集法和s f e 法都属于无需溶剂型萃取法，免除了基体的干扰，并实现了自动控制，但仪器复杂，昂 贵，而且不能进行现场分析，且洗脱富集法只限于对半挥发性样品的分离，而s f e 则 要求使用大量的高纯度的c 0 2 。h s 方法简单，易于操作，适应于挥发性有机物的分析， 且对分析物的富集作用较好。 固相微萃取( s o l i d p h a s em i c r o e x t r a c t i o n ，s p m e ) 是以固相萃取为基础发展起来的， 由加拿大w a t c f l o o 大学的p a w l i s z y n 等人提出来的新方法。它用一个类似于气相色谱 微量进样器的萃取装置在样品中萃取出待测物后直接在气相色谱( g c ) 或高效液相色 谱( h p l c ) 中进样，将萃取的组分解吸后进行色谱分析。它克服了以前一些传统样品 处理技术的缺点，集萃取、浓缩、进样为一体，具有快速、简便、灵敏、易自动控制等 特点，特别适用于现场分析1 4 6 - s o l 。该技术的发展经历了一个由简单到复杂，由单一化向 多元化的过程。这个过程主要体现在萃取纤维涂层的变化，萃取方式的变化及后续分析 仪器的变化上i 5 l 睨j 。 1 4 1 静态顶空法 顶空分析( h e a d s p a c ea n a l y s i s ) 的想法源自于分析固体或液体顶部蒸气相中的有机 挥发性物质。这种方法的出现比气相色谱的产生还早，文献报道可以追溯到醇含量的测 定。自气相色谱法产生5 0 年来，如何进行样品的制备和采用何种有效的进样方法被一 致认为是气相色谱成功分析的关键因素，气相色谱适用于分析挥发性和半挥发性的化合 物，所以顶空分析不但可以作为独立的一种样品处理技术，也是一种非常适合与气相色 谱进行联用的分析方法【5 3 捌。顶空分析专一性收集样品中易挥发的成分，与液液萃取和 固相萃取方法相比可以避免在除去溶剂时引起挥发性物质的损失，这使得顶空分析方法 相对于溶剂提取方法对样品中微量的有机挥发性物质的分析具有更高的灵敏度和更快 的分析速度【5 5 ，5 6 1 ，顶空分析可以直接得到样品所释放出的气体，因此顶空分析法在气味 分析方面有独特的意义和价值【5 7 1 。顶空分析方法随着气相色谱分析方法的发展也在不断 更新和发展，尤其是近十年来对环境、食品及药品中挥发性有害物质的关注，使得顶空 分析这一传统的分析方法再度成为分析化学工作者关注的热点。顶空分析法在分析过程 中无需采用有机溶剂进行提取，大大减少了对分析人员和环境的危害，是一种符合绿色 东北大学硕士学位论文第1 章概述 分析化学要求的分析手段【5 8 - 6 = s 。 1 4 2 固相微萃取 固相微萃取是目前最好的样品前处理技术之一，可以萃取液体或气体中挥发性、半 挥发性物质。该方法所需装置简单，易于操作，节省了通常要占分析过程7 0 的样品前 处理时间，并且无需有机溶剂，是一种绿色环保的样品前处理技术。 1 4 2 1 固相微萃取和其他样品前处理技术的比较 在对复杂样品中的有机物进行分析时，通常采用的是液液萃取，固相萃取等技术。 但这些方法都存在着不同程度上的缺陷，如：费用高、操作复杂、费时及有毒的有机溶 剂对人体的侵害。而s p m e 技术克服了以前传统的样品预处理技术的缺陷，它无需溶剂 和复杂装置，能直接从液体或气体样品中采集挥发和半挥发性的化合物，可以直接在 g c ，g c m s 和h p l c 上分析。能与任何型号的气相和液相色谱联用，有手动和自动进 样两种。 随着分析技术的不断完善，样品前处理技术也在不断更新，作为一种新兴的样品前 处理技术，固相微萃取与一些传统的样品前处理技术相比是有一定优势的，表1 2 将其 与另外两种应用较多的萃取方式液液萃取和固相萃取进行了比较。 表1 2 液液萃取、固相萃取和固相微萃取的比较 t a b l e1 2c o m p a r i s o n so fl l e s p ea n ds p m e 从上表可以看出，传统的液液萃取分析步骤多，费时费力，分析物转移的步骤中 可能会有样品损失，而且使用大量的有毒有机溶剂。固相萃取需要萃取柱富集，所需样 品量大，富集后虽然可以测定水相中的痕量有机物，但是只能测定不挥发性或半挥发性 的物质，也限制了其应用。固相微萃取不需要有机溶剂，不需要其他处理步骤，萃取时 间也较短，对有机物的适用范围大，也可以检测痕量物质，这些优点决定了固相微萃取 广泛的应用前景。 1 4 2 2 固相微萃取萃取装置 固相微萃取装置由手柄( h o l d e r ) 和萃取头( f i b e r ) 两部分构成，类似一支色谱注 6 东北大学项士学位论文 第1 章概述 射器，萃取头是一根涂有不同色谱固定相或吸附剂的熔融石英纤维，接不锈钢丝，外套 细的不锈钢针管( 保护石英纤维不被折断及迸样) ，纤维头可在针管内伸缩，手柄用于 安装萃取头，可永久使用。固相微萃取装置见图1 1 。 图1 1 尉相微萃取装置 f i g 1 1s p m ed e v i c e 1 4 2 3 固相微萃取操作过程 固相微萃取方法分为萃取过程和解吸过程两步，第一步，萃取过程：将萃取器针头 插入样品瓶中，压下活塞，使具有吸附涂层的萃取纤维暴露在样品中进行萃取，经过一 段时间后，拉起活塞，使萃取纤维缩回到起保护作用的不锈钢针头中，然后拔出针头完 成萃取过程；第二步，解吸过程：在气相色谱分析中采用热解吸法来解吸萃取物质。将 已完成萃取过程的萃取器针头插入气相色谱进样装置的气化室内，压下活塞，使萃取纤 维暴露在高温载气中，并使萃取物不断的被解吸下来，进入后续的气相色谱分析。s p m e 萃取和解吸过程如图1 2 所示： 东北大学硕士学位论文 第1 章概述 扩c r c e z “掌。善碡薹r o 打i 斌 7 蠡1 b 醒：；纛翱扫穗dt b o r t 一m三ilt钥llt剥笋ltlllfxtractioo 鲫触伪。鲈钥笋 11 ， l 毫心；p 黝m e 划t l lh 一导一譬呻蕾一 一惘艄艄 脚州暇翔一 黼鼬豳醯豳 ：i - 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