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提取技術(shù)
新型綠色制樣技術(shù),如超臨界流體萃取(SFE)、亞臨界水萃取(SWE,也稱為加速溶劑萃取)將在食品科學(xué)中有更廣泛的應(yīng)用,不僅僅是在食品分析當(dāng)中,還有在食品功能成分的提取中。
這些萃取技術(shù)基于壓力流體可提供更高的選擇性、更短的萃取時(shí)間、和對(duì)環(huán)境更友好的特性。關(guān)于這些技術(shù)的文章在近10年間超過(guò)1500篇,而20世紀(jì)末時(shí),關(guān)于這些技術(shù)的文章還只在300篇左右。
例如,加壓流體萃取(PLE),在以前還沒(méi)有這種技術(shù),但現(xiàn)在卻是食品分析當(dāng)中僅次于SFE的十分重要的“綠色”樣品制備技術(shù)。
相較于傳統(tǒng)萃取方式,不同的液相微萃取模式,如單液滴微萃取、分散液-液微萃取、中空纖維膜液相微萃取(HF-LPME)等操作更簡(jiǎn)便、更有效、速度更快,并且有機(jī)溶劑的消耗量更低,所以在食品分析當(dāng)中它們被越來(lái)越多地用于從不同的基質(zhì)中提取有機(jī)或無(wú)機(jī)物質(zhì)。
分離技術(shù)
當(dāng)比較樣品制備和分離技術(shù)的數(shù)量和分布時(shí),另一個(gè)比較重要的觀察結(jié)果是,在過(guò)去10年中,固相萃取(SPE)應(yīng)用的增長(zhǎng)在某種程度上和液相色譜的應(yīng)用是相關(guān)聯(lián)的,對(duì)于液相色譜來(lái)說(shuō),在過(guò)去10年當(dāng)中,新的分離機(jī)理、新應(yīng)用和新方法已經(jīng)建立。更多類型的色譜填料被開(kāi)發(fā)出來(lái),如離子液體色譜分離技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化用于液相色譜和氣相色譜的分離。
而不同大小粒徑的填料使液相色譜從超高效的流速?gòu)膍L級(jí)到nL級(jí)的轉(zhuǎn)變,使得分析的效率更高靈敏度和分辨率也有很大程度的提升,儀器的小型化使得快檢技術(shù)的準(zhǔn)確度得到很大提升。
多維分析技術(shù),如GC × GC或LC× LC,也是分離技術(shù)的革命性突破,預(yù)計(jì)在不久的將來(lái),這一技術(shù)在食品組學(xué)研究中的應(yīng)用會(huì)增加。與傳統(tǒng)的分離技術(shù)相比,它們不僅增強(qiáng)了分辨率,而且使峰值數(shù)大幅增加,并且增強(qiáng)了分離效果和靈敏度。
另外,毛細(xì)管電泳技術(shù)以及毛細(xì)管質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(CE-MS)都是代謝組學(xué)研究的理想工具,因?yàn)樗鼈儾恍枰罅康臉悠分苽洌瑧?yīng)用范圍廣,效率高,分辨率高,以及樣品消耗量低。
此外,CE-MS能夠分離強(qiáng)極性及帶電荷的代謝物質(zhì),而這些物質(zhì)很難被LC或GC分離。
在線衍生技術(shù)可以代替人工操作,實(shí)驗(yàn)衍生、進(jìn)樣全自動(dòng)化操作。目前在脂肪酸、甾醇和3-MCPD的分析中已經(jīng)得到應(yīng)用。超低溫冷凍離心技術(shù)對(duì)于油脂中不穩(wěn)定物質(zhì)的分離,實(shí)驗(yàn)分析用的離心機(jī),功能包含分離、濃縮、提純和分析幾類,在樣品提取和純化中能發(fā)揮重要作用。
激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀LIBS
激光誘導(dǎo)擊穿光譜儀是光譜分析領(lǐng)域一種嶄新的分析手段,其基本原理是使用高能量激光光源,在分析材料表面形成高強(qiáng)度激光光斑(等離子體),使樣品激發(fā)發(fā)光,這些光隨后通過(guò)光譜系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行分析。
這種技術(shù)對(duì)材料中的絕大部分無(wú)機(jī)元素非常敏感.。分析測(cè)試中心收到Na, Ca, K, Fe, Cu, Cl, P占所有重金屬元素的三分之一超400個(gè),該設(shè)備能大大節(jié)省前處理時(shí)間,也可以直接在工廠作為便攜設(shè)備使用。
可測(cè)幾乎所有自然元素,包括常規(guī)方法難以分析的H,Li,Be,C,N,O,S等元素;
樣品制備過(guò)程非常簡(jiǎn)單,還可利用重復(fù)脈沖的方法對(duì)樣品表面進(jìn)行清潔處理或除去表面涂層;
只需很少的樣品(1-10g)便可以進(jìn)行高通量分析,大大降低分析成本;
具有ppm級(jí)的檢測(cè)限和高靈敏度、檢測(cè)精度和準(zhǔn)確度;
真正意義上的無(wú)損檢測(cè),只消耗微量的樣品,激光入射到樣品上幾乎不會(huì)產(chǎn)生加熱效應(yīng);
可以對(duì)任何物理狀態(tài)的樣品進(jìn)行元素分析,包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)和各種混合物;
幾乎不受光譜干擾的影響;
對(duì)于所有可檢出的元素同時(shí)測(cè)定的分析時(shí)間降至大約20秒,相對(duì)應(yīng)其他分析技術(shù)有明顯優(yōu)勢(shì);
環(huán)境適應(yīng)性好,幾乎沒(méi)有特殊要求。只需連接上電源即可工作,不需水冷和壓縮空氣。能滿足野外實(shí)驗(yàn)的要求;
基本無(wú)周期性更換的耗材,配置激光可連續(xù)使用超過(guò)600000次以上;
隨著激光及光譜技術(shù)的不斷發(fā)展,及業(yè)界研究團(tuán)隊(duì)的在方法計(jì)算法領(lǐng)域的不斷探索,LIBS必將走向小型化、高性能、高可靠性,并將更為廣泛的服務(wù)于工業(yè)實(shí)際;
基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜成像技術(shù)
基質(zhì)輔助激光解吸電離質(zhì)譜成像(matrix-assisted laser desorption ionizationmass spectrometryimaging,MALDI-MSI)技術(shù)是一種新型的分析技術(shù),具有無(wú)需提取、分離、純化待測(cè)樣品,操作簡(jiǎn)便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。
雖然其在食品領(lǐng)域還未建立完善的測(cè)定方法,但由于該技術(shù)可對(duì)食品中的化合物進(jìn)行空間成像分析,故其在食品領(lǐng)域中也將具有廣闊的應(yīng)用前景。
脂質(zhì)是生物體內(nèi)一大類微溶于水、溶于有機(jī)溶劑的物質(zhì),它的種類和品質(zhì)的好壞直接影響著食品的風(fēng)味、質(zhì)地和顏色。
尤其是肉制品,在不良的條件下進(jìn)行貯藏極易發(fā)生氧化。脂質(zhì)氧化會(huì)生成低級(jí)脂肪酸、醛、酮等物質(zhì),它們具有刺鼻的不良?xì)馕叮绊懭忸惖娘L(fēng)味、質(zhì)地、顏色和營(yíng)養(yǎng)。
因此控制和減少脂質(zhì)氧化是肉類食品科學(xué)中研究的重點(diǎn)。傳統(tǒng)的分析手段可以實(shí)現(xiàn)對(duì)脂質(zhì)含量、分布及氧化程度的分析,但是在脂質(zhì)提取過(guò)程中物質(zhì)的分布信息會(huì)有所缺失,無(wú)法達(dá)到分子水平。
而MALDI-MSI技術(shù)通過(guò)添加基質(zhì)保護(hù)促進(jìn)了樣品的電離,可以對(duì)油脂在貯藏期間脂質(zhì)氧化的影響。
ICP-MS/MS、LC-ICP-MS/MS
作為一種快速的多元素分析技術(shù)用于分析食品中有毒元素和營(yíng)養(yǎng)元素,ICP-MS越來(lái)越多的應(yīng)用于日常食品分析中,但是一些食品分析應(yīng)用對(duì)特定元素需要更高的靈敏度,而另一些復(fù)雜的樣品基質(zhì)可能引起光譜干擾(如低濃度無(wú)機(jī)As以及Se測(cè)定,Hg、S以及Si的測(cè)定),而ICP-MS/MS則很好的解決了該問(wèn)題。
ICP-MS/MS可以通過(guò)加入O2反應(yīng)氣能夠除去大多數(shù)多原子干擾物,如O2可將As+轉(zhuǎn)換為AsO+,這樣就可以除去ArCl+和REE2+(稀土元素)兩種離子對(duì)As+分析的干擾,WO+對(duì)Hg+分析的干擾可通過(guò)將WO+轉(zhuǎn)化為WOO+來(lái)去除,該種方法可將相關(guān)元素的檢測(cè)限降低到亞ppt級(jí)。
大多數(shù)蛋白質(zhì)的蛋氨酸和半胱氨酸殘基含有硫元素,使用ICP-MS很難測(cè)定硫元素,因?yàn)榱蛟鼐哂休^高的電離能,致使靈敏度非常低,且多原子離子的存在會(huì)增加所有硫同位素的質(zhì)譜重疊,尤其在有機(jī)基質(zhì)中更加明顯。
ICP-MS/MS可以很好的避免這類問(wèn)題,通過(guò)測(cè)定32S和34S同位素來(lái)定量分析硫元素,從而快速準(zhǔn)確地對(duì)蛋白質(zhì)和抗體進(jìn)行絕對(duì)定量分析。
LC-ICP-MS/MS聯(lián)用技術(shù)通過(guò)測(cè)定痕量元素磷、硫來(lái)絕對(duì)定量磷酸肽和含硫多肽的含量,同時(shí)該聯(lián)用技術(shù)能夠快速的測(cè)定食品中痕量無(wú)機(jī)砷的含量。