现代食品分析技术教学课件PPT.ppt
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1、现代食品分析技术现代食品分析技术学位课学位课 l新的样品预处理技术新的样品预处理技术l现代仪器分析技术现代仪器分析技术l生化技术生化技术l化学计量学化学计量学课程内容:课程内容:讲课讲课+实验实验1、概述;样品的采集与制备;样品预处理技术(微波消解、概述;样品的采集与制备;样品预处理技术(微波消解、SPE、SPME、浓缩、衍生等);平面色谱技术;、浓缩、衍生等);平面色谱技术;2、ELISA法(法(AFTB1检测);速测卡法、酶抑制率法(蔬菜检测);速测卡法、酶抑制率法(蔬菜中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测);电位分中有机磷和氨基甲酸酯类农药残留量的快速检测);电位分析法与电导分析法
2、及应用;析法与电导分析法及应用;3、原子吸收光谱法与原子荧光法及其在食品分析中的应用、原子吸收光谱法与原子荧光法及其在食品分析中的应用 ;4、气相色谱法、高效液相色谱法及其在食品分析中的应用、气相色谱法、高效液相色谱法及其在食品分析中的应用 ;5、紫外、紫外-可见分光光度法及其在食品分析中的应用可见分光光度法及其在食品分析中的应用 ;6、荧光分析法及其在食品分析中的应用、荧光分析法及其在食品分析中的应用 ;7、红外光谱法及其在食品分析中的应用、红外光谱法及其在食品分析中的应用 ;8、质谱法,综合谱图解析。、质谱法,综合谱图解析。 参考书:参考书:现代食品分析新技术现代食品分析新技术 陈家华编陈
3、家华编 化工出版社化工出版社现代仪器分析现代仪器分析(第二版)刘约权(第二版)刘约权 主编主编 高等教育出版社高等教育出版社食品分析食品分析(第二版)王永华主编(第二版)王永华主编 中国轻工业出版社中国轻工业出版社 食品伙伴网食品伙伴网http:/ 仪器信息网仪器信息网 述述1、食品分析的内容、食品分析的内容2、食品分析方法、食品分析方法3、分析方法的选择、分析方法的选择4、食品分析发展方向、食品分析发展方向二、食品样品的采集、制备与保存二、食品样品的采集、制备与保存 采集综合处理、缩分试验样品需检验的检样原始样品平均样品复检样品批量食品保留样品三、样品预处理三、样品预处理1、有机物破坏法、有
4、机物破坏法 干法灰化干法灰化 湿法消化湿法消化 微波密闭消解技术微波密闭消解技术 优点优点 、原理、原理 、方法的建立:、方法的建立:样品的称祥量样品的称祥量分解试样所用酸的种类及用量分解试样所用酸的种类及用量微波加热的功率与时间(压力与温度的设置)微波加热的功率与时间(压力与温度的设置)2、提取法、提取法 浸提法(对固态样)浸提法(对固态样)超声提取技术;微波辅助提取(超声提取技术;微波辅助提取(MAE)技术;加速溶剂萃取)技术;加速溶剂萃取(ASE)溶剂萃取法(对液态样品)溶剂萃取法(对液态样品) 超临界流体萃取超临界流体萃取Supercritical fluid extraction,S
5、CFE 特点与应用特点与应用固相萃取(固相萃取(SPE) 固相微萃取技术(固相微萃取技术(SPME) 固相萃取固相萃取Solid Phase Ext raction , SPE 固相萃取:是固相萃取:是 近年发展起来一种样近年发展起来一种样品预处理技术,由液固萃取和柱液品预处理技术,由液固萃取和柱液相色谱技术结合发展而来相色谱技术结合发展而来 , 主要用于主要用于样品的分离、净化和浓缩。样品的分离、净化和浓缩。 广泛应用在医药、食品、环保、商广泛应用在医药、食品、环保、商检、农残等领域。检、农残等领域。 表述表述1:固相萃取是一个包括液相和固相的物理萃取过:固相萃取是一个包括液相和固相的物理萃
6、取过程。在固相萃取过程中,固相对分析物的吸附力大于样程。在固相萃取过程中,固相对分析物的吸附力大于样品母液,当样品通过固相萃取柱时,分析物被吸附在固品母液,当样品通过固相萃取柱时,分析物被吸附在固体表面,其他组分则随样品母液通过柱子,最后用适当体表面,其他组分则随样品母液通过柱子,最后用适当的溶剂将分析物脱下来。的溶剂将分析物脱下来。 表述表述2:固相萃取是一种基于液相色谱分离机制的样品:固相萃取是一种基于液相色谱分离机制的样品前处理方法。是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化前处理方法。是利用固体吸附剂将液体样品中的目标化合物吸附,与样品中的基体和干扰化合物分离,然后用合物吸附,与样品中的基体
7、和干扰化合物分离,然后用洗脱液洗脱,从而达到分离与净化目标化合物的目的。洗脱液洗脱,从而达到分离与净化目标化合物的目的。固相萃取原理固相萃取原理固相萃取仪固相萃取仪固相萃取仪固相萃取仪 SPESPE装置由装置由SPESPE小柱和辅件构成。小柱和辅件构成。 SPESPE小柱:由三部分组成,柱小柱:由三部分组成,柱管、烧结垫和填料。管、烧结垫和填料。 SPESPE辅件:一般有真空系统、辅件:一般有真空系统、真空泵、吹干装置、惰性气源、真空泵、吹干装置、惰性气源、大容量采样器和缓冲瓶。大容量采样器和缓冲瓶。 SPE 操作步骤操作步骤 1. 柱的预处理(固定相活化柱的预处理(固定相活化 )为了获得高的
8、回收率和良好为了获得高的回收率和良好的重现性,固相萃取柱在使用之的重现性,固相萃取柱在使用之前必须用适当的溶剂进行预处理,前必须用适当的溶剂进行预处理,预处理除去填料中可能存在的杂预处理除去填料中可能存在的杂质,另一个目的是使填料溶剂化质,另一个目的是使填料溶剂化(润湿)。(润湿)。SPE 操作步骤操作步骤2. 上样上样预处理后,试样溶液被加至预处理后,试样溶液被加至并以一定的流速通过柱子。在该并以一定的流速通过柱子。在该步骤分析物被保留在吸附剂上。步骤分析物被保留在吸附剂上。SPE 操作步骤操作步骤3. 柱的洗涤柱的洗涤在样品通过萃取柱时,不仅分在样品通过萃取柱时,不仅分析物被吸附在柱子上,
9、一些杂质也析物被吸附在柱子上,一些杂质也同时被吸附,选择适当的溶剂,将同时被吸附,选择适当的溶剂,将干扰组分洗脱下来,同时保持分析干扰组分洗脱下来,同时保持分析物仍留在柱上。物仍留在柱上。SPE 操作步骤操作步骤4. 分析物的洗脱分析物的洗脱用洗脱剂将分析物洗脱在用洗脱剂将分析物洗脱在收集管中,为了提高分析物的收集管中,为了提高分析物的浓度或为以后分析调整溶剂性浓度或为以后分析调整溶剂性质,可以把收集到的分析物溶质,可以把收集到的分析物溶液用氮气吹干,再溶于小体积液用氮气吹干,再溶于小体积适当的溶剂中。适当的溶剂中。SPE 的分离模式的分离模式反相固相萃取反相固相萃取正相固相萃取正相固相萃取离
10、子交换固相萃取离子交换固相萃取 阴离子交换阴离子交换 阳离子交换阳离子交换流动相:极性(水溶液)或中等极性流动相:极性(水溶液)或中等极性固定相:非极性。固定相:非极性。分离对象:中等到非极性物质。分离对象:中等到非极性物质。 固相萃取填料固相萃取填料常用的正相吸附剂有硅胶、常用的正相吸附剂有硅胶、CN、NH2。反相反相SPE 采用化学键合采用化学键合C18(硅胶上接十八烷(硅胶上接十八烷基)基) 、C8 等。等。SCX(硅胶上接磺酸钠盐,阳离子交换)(硅胶上接磺酸钠盐,阳离子交换)固定相的选择将取决于分析物质和样品溶剂的性质。固定相的选择将取决于分析物质和样品溶剂的性质。 选择极性相似的固定
11、相。正相固定相如选择极性相似的固定相。正相固定相如CNCN、SiSi、NH2NH2都是极性的,用来保留(萃取)极性物质。而都是极性的,用来保留(萃取)极性物质。而C18C18、C8C8、PHPH等是反相固定相,用来保留(萃取)非极性分析物。等是反相固定相,用来保留(萃取)非极性分析物。当分析物极性适中时,正、反相固定相都可使用。当分析物极性适中时,正、反相固定相都可使用。 固定相的选择还受样品溶剂强度的制约,弱溶剂会固定相的选择还受样品溶剂强度的制约,弱溶剂会增强分析物在吸附剂上的保留,样品溶剂强度相对该固增强分析物在吸附剂上的保留,样品溶剂强度相对该固定相应该较弱。定相应该较弱。 对于正相和
12、反相来说,组分在固定相上的保留或洗对于正相和反相来说,组分在固定相上的保留或洗脱直接与溶剂极性有关,溶剂的极性决定溶剂的强度。脱直接与溶剂极性有关,溶剂的极性决定溶剂的强度。在洗脱被保留组分时,强溶剂的用量比弱溶剂少。在洗脱被保留组分时,强溶剂的用量比弱溶剂少。 对于正相固定相,溶剂强度随其极性增加而增加。对于正相固定相,溶剂强度随其极性增加而增加。 对于反相固定相,溶剂强度随其非极性增加而增加对于反相固定相,溶剂强度随其非极性增加而增加 离子交换固定相的行为更多地取决于溶剂的离子交换固定相的行为更多地取决于溶剂的pHpH值、值、离子强度和反离子强度,而与溶剂强度关系不大。离子强度和反离子强度
13、,而与溶剂强度关系不大。u液体样品最好还要过滤,防止堵塞柱子。液体样品最好还要过滤,防止堵塞柱子。u液面的问题,要求在液面下降到筛板时换加不同溶液面的问题,要求在液面下降到筛板时换加不同溶剂,加得太晚,会使填料中干涸产生气泡,相反,如剂,加得太晚,会使填料中干涸产生气泡,相反,如果加得太早,会使加入溶液和在筛板上的原有溶液混果加得太早,会使加入溶液和在筛板上的原有溶液混合,产生一个无法预料极性的新洗脱液。也有时干脆合,产生一个无法预料极性的新洗脱液。也有时干脆每次都做到抽空溶液或淋洗后抽干每次都做到抽空溶液或淋洗后抽干。u填料的装填松紧问题及填料的质量稳定问题,注意填料的装填松紧问题及填料的质
14、量稳定问题,注意填料的生产厂家及生产批次。填料的生产厂家及生产批次。u尽量慢,最好还是重力过柱。尽量慢,最好还是重力过柱。u填料量够用就行。填料量够用就行。u固相萃取柱最好只用一次。固相萃取柱最好只用一次。u并不能完全取代液液萃取。并不能完全取代液液萃取。 固相萃取的优点固相萃取的优点 与传统的液与传统的液-液萃取相比,液萃取相比,SPE具有的优点:具有的优点:u可以显著减少溶剂的用量。可以显著减少溶剂的用量。u避免乳化现象,萃取回收率高,重现性好。避免乳化现象,萃取回收率高,重现性好。u快速,一般来说,可批量进行。快速,一般来说,可批量进行。u可选择的固相萃取填料种类多,应用范围广。可选择的
15、固相萃取填料种类多,应用范围广。u易于实现自动化。易于实现自动化。固相萃取的应用固相萃取的应用 SPE大多数用来处理液体样品,萃取、浓缩和净化其中大多数用来处理液体样品,萃取、浓缩和净化其中的半挥发性和不挥发性化合物,也可用于固体样品,但的半挥发性和不挥发性化合物,也可用于固体样品,但必须先处理成液体。必须先处理成液体。 SPE 既可用于复杂样品中微量或痕量目标化合物的提取,既可用于复杂样品中微量或痕量目标化合物的提取,又可用于目标化合物净化与富集,是目前残留分析中样又可用于目标化合物净化与富集,是目前残留分析中样品前处理的主流技术之一。品前处理的主流技术之一。 目前国内主要应用在水中多环芳烃
16、(目前国内主要应用在水中多环芳烃(PAHs)和多氯联苯)和多氯联苯(PCBs)等有机物质分析,水果、蔬菜及食品中农药)等有机物质分析,水果、蔬菜及食品中农药和除草剂残留分析,抗生素分析,临床药物分析等方面。和除草剂残留分析,抗生素分析,临床药物分析等方面。 应用举例:应用举例:样品预处理技术的革命样品预处理技术的革命 固相微萃取固相微萃取(SPME)技术技术l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,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, 它能直接从液体或气体样品中采集挥发和非挥发性的化合物,可以直它能直接从液体或气体样品中采集挥发和非挥发性的化合物,可
17、以直接在接在GCGC,GC/MSGC/MS和和HPLCHPLC上分析。上分析。l有手动和自动进样两种。有手动和自动进样两种。 属属于于非非溶溶剂剂型型萃萃取取法法关键:石英纤维上涂高分子液膜关键:石英纤维上涂高分子液膜原则:目标化合物是非极性时选原则:目标化合物是非极性时选择非极性涂层;目标化合物是极择非极性涂层;目标化合物是极性时选择极性涂层。性时选择极性涂层。非完全萃取非完全萃取 严格控制操作条件,如取样严格控制操作条件,如取样时间和温度,萃取头浸入深时间和温度,萃取头浸入深度,样品瓶或顶空瓶体积保度,样品瓶或顶空瓶体积保持一致。持一致。 根据分析物的分子量和极性选择萃取头:根据分析物的分
18、子量和极性选择萃取头:小分子量或挥发性的化合物通常选用小分子量或挥发性的化合物通常选用100m100m非极性非极性的聚二甲基硅氧烷(的聚二甲基硅氧烷(PDMSPDMS)萃取头)萃取头 大分子量或半挥发性的化合物通常选用大分子量或半挥发性的化合物通常选用30m30m或或7m 7m PDMSPDMS萃取头萃取头 极性半挥发性的样品通常选用极性半挥发性的样品通常选用85m85m极性的聚丙烯酸极性的聚丙烯酸酯(酯(PAPA)萃取头)萃取头 极性挥发性的样品(如乙醇、胺类)选用极性挥发性的样品(如乙醇、胺类)选用65m 65m PDMS/DVBPDMS/DVB(二乙烯苯)萃取头(二乙烯苯)萃取头 特点特
19、点 简单:操作方便,只需按动手柄。集采样、萃取、浓缩、进样于一体。快速:可以节省样品预处理的70%时间。 经济:无需溶剂及注射器,每个萃取头可以反复使用50次以上。 无毒害:因为无需溶剂。 适用性强:可以随身携带,现场采样,并可在任何型号的GC和HPLE仪器上直接进样。 SPMESPME应用应用 环境污染物、农药、食品饮料及生物物质的分离环境污染物、农药、食品饮料及生物物质的分离与富集。与富集。 例如,苯及其同系物、多环芳烃、硝基苯、氯代例如,苯及其同系物、多环芳烃、硝基苯、氯代烷烃、多氯联苯、有机磷和有机氯农药的分离。饮用烷烃、多氯联苯、有机磷和有机氯农药的分离。饮用水中挥发性有机物,食品中
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