书城工业食品分析
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第52章 现代仪器分析在食品分析中的应用(8)

在绝对定量模式下,将已精密称定重量的样品和内标混合配制溶液,测定,通过比较样品特征峰的面积与内标峰的面积计算样品的含量(纯度)。内标应满足如下要求:有合适的特征参考峰,最好是适宜宽度的单峰;内标物的特征参考峰与样品峰分离;能溶于分析溶剂中;其质子是等权重的;内标物的分子量与特征参考峰质子数之比合理;不与待测样品相互作用等。常用的内标物有:1,2,4,5-四氯苯、1,4-二硝基苯、对苯二酚、对苯二酸、苯甲酸苄酯、顺丁烯二酸等。内标的选择依据样品性质而定。

相对定量模式主要用于测定样品中杂质的相对含量(或混合物中各成分相对含量),由上式计算。

供试品溶液制备:分别取供试品和内标物适量,精密称定,置同一具塞玻璃离心管中,精密加入溶剂适量,振摇使完全溶解,加化学位移参照物适量,振摇使溶解,摇匀。

测定方法:将适量供试品溶液转移至核磁管中,正确设置仪器参数,调整核磁管转速使旋转边峰不干扰待测信号,记录图谱。用积分法分别测定各品种项下规定的特征峰面积及内标峰面积,重复测定不少于5 次,取平均值,由下式计算供试品的量Ws:

Ws=Wr×(As/Ar)×(Es/Er)

式中:Wr——内标物的重量;

As和Ar——供试品特征峰和内标峰的平均峰面积;

Es和Er——供试品和内标物的质子当量重量(质量)(以分子量除以特征峰的质子数计算得到)。

由下式计算供试品中各组分的摩尔百分比:

(A1/n1)/[(A1/n1)+(A2/n2)]×100

式中:A1,A2——各品种项下所规定的各特征基团共振峰的平均峰面积;

n1,n2——各特征基团的质子数。

16.4.4核磁共振波谱法在食品分析中的应用

NMR技术可以分析食品中水分含量、分布和存在状态的差异及对食品品质、加工特性和稳定性的影响;是取代油脂质量控制实验室中采用固体脂肪指数(SFI)分析方法唯一可行的、有潜在用途的仪器分析方法,并且已经形成了国际标准;可用于研究食品玻璃态转变;可解析碳水化合物的结构,包括糖残基数目、组成单糖种类、端基构型、糖基连接方式和序列以及取代基团的连接位置;研究淀粉的颗粒结构、糊化凝沉的特性和动力学、分子迁移、变性淀粉取代度测定等;NMR是能够在原子分辨率下测定溶液中生物大分子三维结构的唯一方法,在研究蛋白质和氨基酸的结构、动力学以及蛋白质相互作用等方面发挥着重要作用,利用核磁谱研究蛋白质,已经成为结构生物学领域的一项重要技术手段。依据不同食品的特定参考标准,在食品品质鉴定方面也得到有效应用,包括鉴别果蔬和谷物在生长过程中及采摘后的内部品质、成熟度、内部缺陷等,以及肉类、酒类、油脂类食品的原产地和品质优劣等。

16.5质谱法

16.5.1概述

质谱法(Mass Spectrometry,MS)是利用电场和磁场将运动的离子按其质荷比分离后检测的方法,这里所指的离子包括带电荷的原子、分子或分子碎片,有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子-分子相互作用产生的离子。测出离子准确质量即可确定离子的化合物组成,这是由于核素的准确质量是一多位小数,决不会有两个核素的质量完全一样,且决不会有一种核素的质量恰好是另一核素质量的整数倍。分析这些离子可获得化合物的分子量、化学结构、裂解规律和由单分子分解形成的某些离子间存在的相互关系等信息。

1898年德国物理学家维恩(Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien,1864-1928)用电场和磁场使正离子束发生偏转时,发现电荷相同时质量小的离子偏转得多,质量大的离子偏转得少。1913年英国物理学家、电子的发现者汤姆孙(Jospeh John Thomson,1857-1940)及其助手英国实验化学家和物理学家阿斯顿(Francis William Aston,1877-1945)用磁偏转仪证实氖有两种同位素20Ne和22Ne。阿斯顿于1919年制成一台能分辨一百分之一质量单位的质谱计,用来测定同位素的相对丰度,鉴定了许多同位素。但是,1940年以前质谱计还只用于气体分析和测定化学元素的稳定同位素。后来质谱法被用于对石油馏分中的复杂烃类混合物进行分析,并证实了复杂分子能产生确定的能够重复的质谱之后,才将质谱法用于有机化合物的结构测定。

质谱分类为:电子轰击质谱(EI-MS),场解吸附质谱(FD-MS),快原子轰击质谱(FAB-MS),基质辅助激光解吸附飞行时间质谱(MALDI-TOFMS),电子喷雾质谱(ESI-MS)等。能测大分子量的是基质辅助激光解吸附飞行时间质谱和电子喷雾质谱,其中基质辅助激光解吸附飞行时间质谱可以测量的分子量达100000。

使试样中各组分电离生成不同荷质比的离子,经加速电场作用形成离子束后进入质量分析器,利用电场和磁场使发生相反的速度色散——离子束中速度较慢的离子通过电场后偏转大,速度快的偏转小;在磁场中离子发生角速度矢量相反的偏转,即速度慢的离子依然偏转大,速度快的偏转小。当两个场的偏转作用彼此补偿时,它们的轨道便相交于一点。与此同时,在磁场中还能发生质量的分离,如此使得具有同一质荷比而速度不同的离子聚焦在同一点上,不同质荷比的离子聚焦在不同的点上,将它们分别聚焦而得到质谱图,从而确定其质量。

质谱图的解析大致步骤如下:

(1)确认分子离子峰,由其求得相对分子质量和分子式;计算不饱和度。

(2)找出主要的离子峰(一般指相对强度较大的离子峰),记录这些离子峰的质荷比(m/z值)和相对强度。

(3)对质谱中分子离子峰或其他碎片离子峰丢失的中型碎片分析。

(4)用MS-MS找出母离子和子离子,或用亚稳扫描技术找出亚稳离子,把这些离子的质荷比读到小数点后一位。

(5)配合元素分析、UV、IR、NMR和样品理化性质提出试样的结构式。最后将所推定的结构式按相应化合物裂解的规律,检查各碎片离子是否符合。若没有矛盾,就可确定可能的结构式。

(6)已知化合物可用标准图谱对照来确定结构是否正确,这步工作可由计算机自动完成。新化合物结构的最终结论要用合成此化合物并做波谱分析的方法确证。