模块二食品分析常用方法

1、模块二模块二 食品分析常用方法食品分析常用方法 1 .食品的物理分析法 1.1 1.1 相对密度法相对密度法 1.2 1.2 折光法折光法 1.3 1.3 旋光法旋光法 1.4 1.4 食品的物性测定食品的物性测定1 .食品的物理分析法 定义：定义： 根据食品的物理常数与食品的组成根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为及含量之间的关系进行检测的方法称为物物理检验法。理检验法。 物理检验法是食品分析及食品工业生产中物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法，如相对密度、色度、黏常用的检测方法，如相对密度、色度、黏度、弹性等。度、弹性等。1.1 相对密度法相对密度

2、法一、相关概念一、相关概念1.密度密度 物质在一定温度下，每单位体积物质的质量。物质在一定温度下，每单位体积物质的质量。以符号以符号表示。单位：表示。单位：g/cm32.相对密度相对密度 d 某一温度下物质的质量与同体积同温度下水的某一温度下物质的质量与同体积同温度下水的质量之比。质量之比。3.密度与相对密度的关系密度与相对密度的关系12tdt温度下物质的密度温度下同体积水的密度 因为物质一般都具有因为物质一般都具有热胀冷缩的性质热胀冷缩的性质，所以密度，所以密度和相对密度的值都随温度的改变而改变。和相对密度的值都随温度的改变而改变。 故密度应标示出测定时物质的温度，表示为故密度应标示出测定时

3、物质的温度，表示为 。而相对密度应标示出测定时物质的温度及水的温而相对密度应标示出测定时物质的温度及水的温度，表示为如度，表示为如 ，通常测定液体在，通常测定液体在20时对水时对水在在20时的相对密度，以时的相对密度，以 表示。表示。t12ttd2020d二、密度测定的意义二、密度测定的意义 正常的液态食品，其相对密度都在一定的范正常的液态食品，其相对密度都在一定的范围内；可以通过它了解食品的纯度或者掺假情况。围内；可以通过它了解食品的纯度或者掺假情况。 例如：例如： 全脂牛奶为全脂牛奶为 1.028-1.032 植物油（压榨法）为植物油（压榨法）为 0.9090-0.9295 测定出液态食品

4、的相对密度以后，通过查表可求测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求出其固形物的含量。出其固形物的含量。查酒精含量查酒精含量-密度关系表密度关系表（附表二）、（附表二）、干浸出物与干浸出物与密度关系。密度关系。三、相对密度的测定方法三、相对密度的测定方法1.密度瓶法密度瓶法（1）原理与构造原理与构造 利用具有已知的同一密度瓶，在一定温利用具有已知的同一密度瓶，在一定温度下，分别称取等体积的样品试液与蒸馏度下，分别称取等体积的样品试液与蒸馏水的质量。两者的质量比，就是该样品试水的质量。两者的质量比，就是该样品试液的密度。液的密度。 常见的密度瓶有两种：普通密度瓶、常见的密度瓶有两种：普通密度瓶

5、、带温度计密度瓶。带温度计密度瓶。带温度计的带温度计的密度瓶密度瓶（2）测定步骤测定步骤 先把密度瓶洗干净，再依次用先把密度瓶洗干净，再依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却后，精密称重。洗涤，烘干并冷却后，精密称重。装满样装满样液液盖上瓶盖，置盖上瓶盖，置20水浴内浸0.5小时，使，使内容物的温度达到内容物的温度达到20，用滤纸来吸去支管，用滤纸来吸去支管标线上的样液，盖上侧管帽后取出。用滤纸标线上的样液，盖上侧管帽后取出。用滤纸把瓶外擦干，置天平室内把瓶外擦干，置天平室内30分钟后称重。将分钟后称重。将样液倾出，洗净密度瓶，样液倾出，洗净密度瓶，装入煮沸30分钟并冷却到20以下的蒸馏水，按上法操

6、作。测按上法操作。测出同体积出同体积20蒸馏水的质量。蒸馏水的质量。按下式计算式中式中 m0空密度瓶质量，空密度瓶质量，g； m1密度瓶和水的质量，密度瓶和水的质量，g； m2密度瓶和样品的质量密度瓶和样品的质量g； 0.9982320时水的密度，时水的密度，gcm3。01022020mmmmd说明说明 本法适用于测定各种液体食品的相对密度，特别本法适用于测定各种液体食品的相对密度，特别适合于样品量较少的场合，对挥发性样品也适用，结果适合于样品量较少的场合，对挥发性样品也适用，结果准确，但操作较繁琐。准确，但操作较繁琐。 测定较粘稠样液时，宜使用具有毛细管的密度瓶。测定较粘稠样液时，宜使用具有

7、毛细管的密度瓶。 水及样品必须装满密度瓶，瓶内不得有气泡。水及样品必须装满密度瓶，瓶内不得有气泡。 拿取已达恒温的密度瓶时，不得用手直接接拿取已达恒温的密度瓶时，不得用手直接接触密度瓶球部，以免液体受热流出。应带隔热手触密度瓶球部，以免液体受热流出。应带隔热手套取拿瓶颈或用工具夹取。套取拿瓶颈或用工具夹取。 水浴中的水必须清洁无油污，防止瓶外壁被水浴中的水必须清洁无油污，防止瓶外壁被污染。污染。 天平室温度不得高于天平室温度不得高于2020，以免液体膨胀流，以免液体膨胀流出。出。2.密度计法密度计法（1）原理和结构）原理和结构 密度计是根据密度计是根据阿基米德原理制成阿基米德原理制成的，其种类

8、很的，其种类很多、但结构和形式基本相同，都是由玻璃外壳制多、但结构和形式基本相同，都是由玻璃外壳制成，头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银成，头部呈球形或圆锥形，里面灌有铅珠、水银或其它重金属，使其能立于溶液中，中部是胖肚或其它重金属，使其能立于溶液中，中部是胖肚空腔，内有空气故能浮起，尾部是一细长管，内空腔，内有空气故能浮起，尾部是一细长管，内附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的的液附有刻度标记，刻度是利用各种不同密度的的液体标度的。体标度的。（2） 种类种类 普通密度计是直接以普通密度计是直接以20时的密度值为刻度时的密度值为刻度的。一套通常由几支组成，每支的刻度范围不同，的。一套通常

9、由几支组成，每支的刻度范围不同，刻度值小于刻度值小于1的（的（0.7001.000）称为轻表，用）称为轻表，用于测量比水轻的液体，刻度值大于于测量比水轻的液体，刻度值大于1的的（1.0002.000）称为重表，用来测量比水重的）称为重表，用来测量比水重的液体。液体。普通密度计普通密度计又称勃力克斯计 （Brixscale，简写为Bx） 锤度计是专用于测定糖液浓度的密度计。它是以锤度计是专用于测定糖液浓度的密度计。它是以蔗糖溶液重量百分浓度为刻度的，以符号蔗糖溶液重量百分浓度为刻度的，以符号 0 BX表示。表示。其刻度方法是以其刻度方法是以20为标准温度，在蒸馏水中为为标准温度，在蒸馏水中为0

10、BX，在，在1蔗糖溶液中为蔗糖溶液中为1 0 BX（即（即100g蔗糖溶液中含蔗糖溶液中含lg蔗糖），蔗糖），以此类推。锤度计的刻度范围有多种，常用以此类推。锤度计的刻度范围有多种，常用的有：的有：0-6，5-11，10-16，15-21等。等。锤度计锤度计 若测定温度不在标准温度（若测定温度不在标准温度（20），应进行），应进行温度校正。温度校正。 当测定温度高于当测定温度高于20时，因糖液体积膨时，因糖液体积膨胀导致相对密度减小，即锤度降低，故应胀导致相对密度减小，即锤度降低，故应加上相应的温度校正值加上相应的温度校正值（见附表三），（见附表三），反反之，则应减去相应的温度校正值。之，则应

11、减去相应的温度校正值。例：例： 在在17时观测锤度为时观测锤度为25.00查附表得校正值为查附表得校正值为0.21，则标准温度，则标准温度20时糖锤度为时糖锤度为 25.000.2124.79（ 0 BX ） 在在24时观测锤度为时观测锤度为18.00 ，查表得校正值为，查表得校正值为0.30，则标准温度（，则标准温度（20）时糖锤度为）时糖锤度为18.000.3018.30 （ 0 BX ）乳稠汁乳稠汁 乳稠汁是专用于测定牛乳相对密度的密乳稠汁是专用于测定牛乳相对密度的密度计，测量相对密度的范围度计，测量相对密度的范围1.0151.045。（正常乳（正常乳1.0281.034） 以相对密度减

12、去以相对密度减去1.000后再乘以后再乘以1000作作为刻度，以度表示，其刻度范围为为刻度，以度表示，其刻度范围为15 45 。 乳稠计按其标度方法不同分为两种：一乳稠计按其标度方法不同分为两种：一种是按种是按20/4标定的，另一种是按标定的，另一种是按15/15标定的。标定的。 两者的关系是：后者读数是前者读数加两者的关系是：后者读数是前者读数加 2，即即002. 02041515 dd使用乳稠汁时，若测定温度不是标准温度，应将读数校正为标准温度下的读数。对于 20/4乳稠计，在 1025 范围内，温度每升高1，乳稠计读数平均下降0.2 ，即相当于相对密度值平均减小0.0002。故当乳温高于

13、标准温度20时，每高一度应在得出的乳稠计读数上加 0.2，乳温低于20 时,每低1 应减去 0.2。例例1：16时时20/4乳稠计读数为乳稠计读数为31 换算为换算为20应为：应为： 31（2016）0.2310.8 30.2 即即 1.0302 1.03020.002 1.0322204dd1515204dd1515例例2：25时时20/4乳稠计读数为乳稠计读数为29.8 换算为换算为20应为：应为： 29.8（2520）0.229.81.0 30.8 即即 1.0308 = 1.03080.002 1.0328波美计波美计 波美计是以波美度（以波美计是以波美度（以0B 表示）来表示）来表示

14、液体浓度大小。按标度方法的不同表示液体浓度大小。按标度方法的不同分为多种类型，常用的波美计的刻度方分为多种类型，常用的波美计的刻度方法是以法是以20 为标准，在蒸馏水中为为标准，在蒸馏水中为 00B；在在15氯化钠溶液中氯化钠溶液中150B；在纯硫酸；在纯硫酸（相对密度为（相对密度为1.8427）中为）中为660B；其余；其余刻度等分。刻度等分。 波美计分为轻表和重表两种，分别用于测定相对密度小波美计分为轻表和重表两种，分别用于测定相对密度小于于1 1的和相对密度大于的和相对密度大于1 1的液体。波美度与相对密度之间存在的液体。波美度与相对密度之间存在下列关系：下列关系： 轻表：轻表： 0B

15、或或 重表：重表： 0B 145- 或或 2020145d2020d145145eoB2020deBo145145 将混合均匀的被测样液沿筒壁徐徐注入适当将混合均匀的被测样液沿筒壁徐徐注入适当容积的清洁量筒中，注意避免起泡沫。将密度计洗容积的清洁量筒中，注意避免起泡沫。将密度计洗净擦干，缓缓放入样液中，待其静止后，再轻轻按净擦干，缓缓放入样液中，待其静止后，再轻轻按下少许，然后待其自然上升，静止并无气泡冒出后，下少许，然后待其自然上升，静止并无气泡冒出后，从水平位置读取与液平面相交处的刻度值。同时用从水平位置读取与液平面相交处的刻度值。同时用温度计测量样液的温度，如测得温度不是标准温度，温度计

16、测量样液的温度，如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。应对测得值加以校正。（3）密度计测定方法）密度计测定方法（4）说明）说明 该法操作简便迅速，但准确性差，需要该法操作简便迅速，但准确性差，需要样液量多，且不适用于极易挥发的样品。样液量多，且不适用于极易挥发的样品。 操作时应注意不要让密度计接触量筒的操作时应注意不要让密度计接触量筒的壁及底部，待侧液中不得有气泡。壁及底部，待侧液中不得有气泡。 读数时应以密度计与液体形成的弯月面读数时应以密度计与液体形成的弯月面的下缘为准。若液体颜色较深，不易看清弯月的下缘为准。若液体颜色较深，不易看清弯月面下缘时，则以弯月面上缘为准。面下缘时，则以弯

17、月面上缘为准。3.韦氏比重天平法 韦氏比重天平法韦氏比重天平法适用于有机化学试剂适用于有机化学试剂中易挥发液体相对密中易挥发液体相对密度的测定。度的测定。测定仪器：韦氏天平测定仪器：韦氏天平恒温水浴：准确度为恒温水浴：准确度为0.1 将韦氏天平安装好（如图），把浮锤挂在将韦氏天平安装好（如图），把浮锤挂在小钩上，如果两个指针没有相对正，则旋转小钩上，如果两个指针没有相对正，则旋转调整螺丝，使两个指针对正为止。向玻璃筒调整螺丝，使两个指针对正为止。向玻璃筒中注入煮沸中注入煮沸30 min并冷却至并冷却至20的水，将浮锤的水，将浮锤浸入水中，玻璃筒置于浸入水中，玻璃筒置于20的恒温水浴中，的恒温水

18、浴中，将单位游码挂在小钩上，这时天平应保持平将单位游码挂在小钩上，这时天平应保持平衡。衡。（1 ） 测定方法测定方法 将玻璃筒中水倾出，玻璃筒及浮锤先用乙将玻璃筒中水倾出，玻璃筒及浮锤先用乙醇，再用乙醚洗涤数次，吹干。注入预先调醇，再用乙醚洗涤数次，吹干。注入预先调整至整至20的样品，同样置于的样品，同样置于20的恒温水浴的恒温水浴中。调节游码都放在刻度上，如果在同一刻中。调节游码都放在刻度上，如果在同一刻度上，需要放两个游码，则将小的游码挂在度上，需要放两个游码，则将小的游码挂在大游码的脚钩上。如果样品的相对密度大于大游码的脚钩上。如果样品的相对密度大于1，则单位游码挂在小钩上，待天平保持平

19、，则单位游码挂在小钩上，待天平保持平衡，记录读数。衡，记录读数。（2）计算）计算 由于采用由于采用200.1的恒温水浴，测的恒温水浴，测得的为得的为 值，下式予以计算：值，下式予以计算：d202099823. 02020204 ddGB/T 5009.2-2003 食品的相对密度的测定食品的相对密度的测定 1. 密度瓶法密度瓶法 2.相对密度天平（韦氏天平）相对密度天平（韦氏天平） 3.密度计（比重计）密度计（比重计）1.2 折光法折光法 通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的纯通过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为度、浓度及判断物质

20、的品质的分析方法称为折光法。折光法。一、基本原理一、基本原理 光从光密物质射向光从光密物质射向光疏物质时，增大入射光疏物质时，增大入射角，折射角增大，折射角，折射角增大，折射光线变暗，反射光线变光线变暗，反射光线变强。当入射角增大到某强。当入射角增大到某一角度时，折射角达到一角度时，折射角达到90，折射光线消失，折射光线消失，只剩下反射光线，这种只剩下反射光线，这种现象叫做现象叫做全反射。全反射。 发生全反射的入射角称为临界角发生全反射的入射角称为临界角临临 因为发生全反射时折射角等于因为发生全反射时折射角等于90，所以：，所以： 即即 n1n2sin临临 式中：式中：n2棱镜的折射率，是已知

21、的。而临界棱镜的折射率，是已知的。而临界角角临临随样液浓度大小而改变，随样液浓度大小而改变，因此，只要测得因此，只要测得了临界角了临界角临临 就可求出被测样液的折射率就可求出被测样液的折射率n1。二、测定意义二、测定意义 它是食品生产中常用的工艺控制指标，通过测它是食品生产中常用的工艺控制指标，通过测定液态食品的折射率，可以定液态食品的折射率，可以鉴别食品的组成，确定鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。酸度越高，折射率越低酸度越高，折射率越低三、测定方法三、测定方法 食品工业中最常用的是食品工业中最常用的是阿贝折光仪、手持糖度阿贝折光

22、仪、手持糖度计等。计等。1. 仪器准备仪器准备 将仪器放在光亮处，若需要恒温操作将恒温水通将仪器放在光亮处，若需要恒温操作将恒温水通入棱镜夹套内，并插手温度计入棱镜夹套内，并插手温度计以脱脂棉球蘸取酒以脱脂棉球蘸取酒精擦净棱镜表面，挥干乙醇精擦净棱镜表面，挥干乙醇。 2.2.校正校正 通常用测定蒸馏水折射率的方法进行校通常用测定蒸馏水折射率的方法进行校准，再调节分界线调节螺丝，使明暗分界线准，再调节分界线调节螺丝，使明暗分界线恰好通过十字线交叉点。恰好通过十字线交叉点。 在在20 下折光仪应表示出折射率为下折光仪应表示出折射率为1.33299或可溶性固形物为或可溶性固形物为0。若校正时温。若校

23、正时温度不是度不是20 应对结果进行温度补偿。应对结果进行温度补偿。 3. 测定测定 滴加滴加l2滴样液于进滴样液于进光棱镜磨砂面上，迅速闭光棱镜磨砂面上，迅速闭合 两 块 棱 镜 ， 调 节 反 光合 两 块 棱 镜 ， 调 节 反 光镜使镜筒内视野最亮。镜使镜筒内视野最亮。 由目镜观察，转动棱由目镜观察，转动棱镜旋钮，使视野出现明暗镜旋钮，使视野出现明暗两部分。两部分。旋转色散补偿器旋钮，使视野中旋转色散补偿器旋钮，使视野中只有黑白两色。只有黑白两色。旋转棱镜旋钮使明暗分界线在旋转棱镜旋钮使明暗分界线在十字线交叉点。十字线交叉点。从读数镜筒中读取折射率或质量从读数镜筒中读取折射率或质量量百

24、分浓度。量百分浓度。测定样液温度。测定样液温度。4. 清理清理 打开棱镜，用水、乙醇或乙醚擦净棱镜打开棱镜，用水、乙醇或乙醚擦净棱镜表面及其他各机件。在测定水溶性样品后，表面及其他各机件。在测定水溶性样品后，用脱脂棉吸水洗净，若为油类样品，须用用脱脂棉吸水洗净，若为油类样品，须用乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。乙醇或乙醚、二甲苯等擦拭。5. 数据校正数据校正 查阅校正表查阅校正表（附录三）（附录三）手持式糖度计手持式糖度计 手提式折光仪由一个棱镜、一个手提式折光仪由一个棱镜、一个盖板及一个观测镜筒组成，利用反射盖板及一个观测镜筒组成，利用反射光测定，该仪器操作简单，便于携带，光测定，该仪器操作简单，

25、便于携带，常用于生产现场检验。常用于生产现场检验。手持糖度计的读数手持糖度计的读数 1.3 旋光法一、基本原理一、基本原理1. 旋光性、旋光性物质旋光性、旋光性物质 分子结构中有不对称碳原子，能把偏振光的偏振分子结构中有不对称碳原子，能把偏振光的偏振面旋转一定角度的物质称为面旋转一定角度的物质称为光学活性物质光学活性物质。如单糖、。如单糖、低聚糖、淀粉以及大多数的氨基酸和羟酸等都是光学低聚糖、淀粉以及大多数的氨基酸和羟酸等都是光学活性物质。其中能把偏振光的振动平面向右旋转的，活性物质。其中能把偏振光的振动平面向右旋转的，称为称为“具有右旋性具有右旋性”，以（十）号表示；反之，称为，以（十）号表

26、示；反之，称为“具有左旋性具有左旋性”，以（一）号表示。，以（一）号表示。2. 旋光度旋光度 偏振光通过光学活性物质的溶液时，其振动平偏振光通过光学活性物质的溶液时，其振动平面所旋转的角度叫做该物质溶液的面所旋转的角度叫做该物质溶液的旋光度旋光度，以，以表示。表示。旋光度的大小与旋光度的大小与光源的波长、温度、旋光性物质的光源的波长、温度、旋光性物质的种类、溶液的浓度及液层的厚度有关种类、溶液的浓度及液层的厚度有关。对于特定的。对于特定的光学活性物质，在光源波长和温度一定的情况下，光学活性物质，在光源波长和温度一定的情况下，其旋光度其旋光度与溶液的浓度与溶液的浓度c和液层的厚度和液层的厚度L成

27、正比。成正比。即：即：KCL旋光度旋光度旋光系数旋光系数溶液浓度溶液浓度液层厚度液层厚度3. 比旋光度比旋光度 当旋光性物质的浓度为当旋光性物质的浓度为 1000gL，液层厚度为，液层厚度为 l00 mm时所时所测得的旋光度称为比旋光度，以表示测得的旋光度称为比旋光度，以表示 。由上式可知：。由上式可知： K1001 故故式中：式中： 比旋光度，度；比旋光度，度； t 温度，温度， 光源波长，光源波长，nm； 旋光度，度；旋光度，度； L液层厚度或旋光管长度，液层厚度或旋光管长度，dm； c溶液浓度，溶液浓度，gml。 t 100cLt t 比旋光度与光的波长及测定温度有关。通比旋光度与光的波

28、长及测定温度有关。通常规定用钠光常规定用钠光D线（波长线（波长 589.3nm）在）在20时测时测定，在此条件下，比旋光度用定，在此条件下，比旋光度用 表示。表示。 因在一定条件下比旋光度因在一定条件下比旋光度 是已知的，是已知的，L为一定，故测得了旋光度就可计算出旋为一定，故测得了旋光度就可计算出旋光质溶液中的浓度光质溶液中的浓度c。 20D t糖类的比旋光度 53.3 138.5 194.8 196.4乳 糖麦芽糖糊 精淀 粉 52.5 92.5 20.0 66.5葡萄糖果 糖转化糖蔗 糖糖类糖类二、旋光仪二、旋光仪1.4 食品物性测定食品物性测定 食品物性食品物性主要包括硬度、脆性、弹性

29、、咀嚼性及主要包括硬度、脆性、弹性、咀嚼性及抗压强度、剪切性等，它们在某种程度上可以反抗压强度、剪切性等，它们在某种程度上可以反映食品的感官质量，是食品品质的重要特征。质映食品的感官质量，是食品品质的重要特征。质构仪则是模拟人的牙齿，对食品物性进行评定。构仪则是模拟人的牙齿，对食品物性进行评定。一、质构仪一、质构仪 1. 结构结构 主要包括主要包括主机、力量感应元、标准样品台、探头主机、力量感应元、标准样品台、探头及工作站及工作站等组成。等组成。 2. 工作原理工作原理 操作台表面待测物随着操作台一起等速进行待操作台表面待测物随着操作台一起等速进行待测物随操作台一起等速地作上升或下降运动，在测

30、物随操作台一起等速地作上升或下降运动，在与支架上的探头接触，把力传给压力传感器；转与支架上的探头接触，把力传给压力传感器；转换成电信号输出，专用软件进行数据的分析处理，换成电信号输出，专用软件进行数据的分析处理，并根据模型获得相应的实验数据。并根据模型获得相应的实验数据。3. 应用应用应用于应用于果蔬、肉其制品、休闲食品、谷物、粮油食果蔬、肉其制品、休闲食品、谷物、粮油食品、凝胶等食品的物性学分析。可实现的检测功能：品、凝胶等食品的物性学分析。可实现的检测功能： 分析食品的嫩度、硬度、脆性、粘性、弹性、咀嚼分析食品的嫩度、硬度、脆性、粘性、弹性、咀嚼性、抗压强度、穿透强度等性、抗压强度、穿透强

31、度等 。 2 .食品的仪器分析法 2.1 2.1 高效液相色谱法高效液相色谱法 2.2 2.2 气相色谱法气相色谱法 2.3 2.3 原子吸收法原子吸收法 2.4 2.4 原子荧光法原子荧光法 一、测定原理一、测定原理 液相色谱分离系统由两相液相色谱分离系统由两相固定相和固定相和流动相流动相组成。组成。 被分离混合物由流动相液体推动进入色被分离混合物由流动相液体推动进入色谱柱。谱柱。 各组分在固定相及流动相中的吸附能力、各组分在固定相及流动相中的吸附能力、分配系数、离子交换作用或分子尺寸大分配系数、离子交换作用或分子尺寸大小的差异进行分离。小的差异进行分离。2.1高效液相色谱法高效液相色谱法

32、其工作过程为：其工作过程为：高压输液高压输液泵将具有不同极性的单一泵将具有不同极性的单一溶剂或不同比例的混合溶溶剂或不同比例的混合溶剂、缓冲液等流动相泵入剂、缓冲液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，经装有固定相的色谱柱，经进样阀注入待测样品，由进样阀注入待测样品，由流动相带入柱内，在柱内流动相带入柱内，在柱内各成分被分离后，依次进各成分被分离后，依次进入检测器进行检测，从而入检测器进行检测，从而实现对试样的分析。实现对试样的分析。 高效液相色谱仪高效液相色谱仪二、高效色谱仪二、高效色谱仪 由高压输液由高压输液系统、进样系统、进样系统、分离系统、分离系统、检测系统、检测系统及记录系统及记录系统组成

33、。系统组成。 1. 输液泵输液泵 输液泵是高效液相色谱仪系统中最重要输液泵是高效液相色谱仪系统中最重要的部件之一。它的作用是向系统提供准确、的部件之一。它的作用是向系统提供准确、精密的流动相，泵的性能好坏直接影响到精密的流动相，泵的性能好坏直接影响到整个系统的质量和分析结果的可靠性。整个系统的质量和分析结果的可靠性。 2. 进样器进样器 进样装置的要求为：密封性好，死体积小，重复性好，保证中心进样，进样时对色谱系统的压力、流量影响小。目前常用的进样方式为阀进样及自动进样。六通阀六通阀自动进样器自动进样器自动进样器样品架自动进样器样品架1. 流动相直接流入柱子流动相直接流入柱子2. 进样进样3.

34、 流动相与样品环接通流动相与样品环接通3. 流动相将样品带人色谱柱流动相将样品带人色谱柱 3.3.色谱柱色谱柱 高效色谱柱是高效液相色谱的心脏。高效色谱柱是高效液相色谱的心脏。 正相色谱柱：固定相极性大于流动相，正相色谱柱：固定相极性大于流动相，一般指硅胶柱，以正己烷系列为流动一般指硅胶柱，以正己烷系列为流动相。相。 反相色谱柱反相色谱柱：固定相极性小于流动相，：固定相极性小于流动相，就是在硅胶基质上键合有机碳链。就是在硅胶基质上键合有机碳链。 一般指一般指C18、C8、苯基柱等，以甲醇、苯基柱等，以甲醇、乙腈、水为流动相，目前应用最多。乙腈、水为流动相，目前应用最多。色谱柱色谱柱 在高效液相

35、色谱仪的使用中在高效液相色谱仪的使用中,保持色保持色谱柱的柱效、容量和渗透特性，延长柱谱柱的柱效、容量和渗透特性，延长柱子的使用寿命非常重要。子的使用寿命非常重要。 影响色谱柱使用寿命的因素影响色谱柱使用寿命的因素 -流动相流动相 ：色谱柱填料直径一般小于色谱柱填料直径一般小于10um,流动相中的颗粒杂质很容易先沉流动相中的颗粒杂质很容易先沉积在柱头，然后慢慢堵塞柱子。积在柱头，然后慢慢堵塞柱子。 流动相流动相pH最适范围在最适范围在27.5。 -样品和固定相样品和固定相 如果有少量或微量的样品不能够溶如果有少量或微量的样品不能够溶解在流动相中解在流动相中, ,在通过固定相会堵塞柱在通过固定相

36、会堵塞柱子。子。 滤膜过滤滤膜过滤，以除去不溶物。，以除去不溶物。 每根柱子每每根柱子每2 2个月保养一次，特别是对个月保养一次，特别是对于一些使用频率少的柱子。因为放置时于一些使用频率少的柱子。因为放置时间长间长, ,容易干柱。容易干柱。 4. 4.检测器检测器 紫外检测器紫外检测器 （浓度敏感型）（浓度敏感型） 光电二极管阵列检测器：光电二极管阵列检测器：紫外检测器的重要紫外检测器的重要进展；进展；10241024个二极管阵列，各检测特定波长，个二极管阵列，各检测特定波长，三维立体谱图（时间、光强度、波长）。三维立体谱图（时间、光强度、波长）。0.02.55.07.510.012.515.

37、017.520.022.5min050100mV检测器 A:254nm 柠檬黄胭脂红日落黄亮蓝 示差折光检测器示差折光检测器 除紫外检测器之外应用最多的检测器。除紫外检测器之外应用最多的检测器。 可连续检测参比池和样品池中流动相之可连续检测参比池和样品池中流动相之间的折光指数差值，差值与浓度呈正比。间的折光指数差值，差值与浓度呈正比。 荧光检测器荧光检测器荧光物质受到如荧光物质受到如多环芳烃，维生素多环芳烃，维生素B B，黄，黄曲霉素，氨基酸等收到曲霉素，氨基酸等收到激发光激发光的照射而的照射而产生比原来波长长的产生比原来波长长的发射光发射光。 5.计算机控制系统计算机控制系统 采集、处理和分

38、析数据；采集、处理和分析数据； 控制仪器；控制仪器； 色谱系统优化和专家系统。色谱系统优化和专家系统。三、液相色谱操作流程三、液相色谱操作流程 1、流动相的纯化、流动相的纯化 、脱气、脱气：一般采用：一般采用0.45m滤膜滤膜过滤、超声波脱气过滤、超声波脱气1020min; 2、开机、开机 3、基线平衡：、基线平衡：反相色谱一般采用甲醇平衡后，反相色谱一般采用甲醇平衡后，再采用流动相平衡；再采用流动相平衡； 4、样品分析：、样品分析：设置分析条件，进样分析；设置分析条件，进样分析； 5、数据处理：、数据处理：分析分析色谱流出线色谱流出线，结果分析结果分析。 6、冲柱、冲柱 7、关机、关机 流出

39、曲线：流出曲线： 从色谱流出曲线上，可以得到的重要信息：从色谱流出曲线上，可以得到的重要信息： (1) (1) 根据色谱峰的个数，判断样品中所含根据色谱峰的个数，判断样品中所含组份的最少个数组份的最少个数； （2 2）根据色谱峰的）根据色谱峰的保留时间定性保留时间定性； (3) (3) 根据色谱根据色谱峰的面积定量峰的面积定量。 （4 4）色谱峰的保留时间及其区域宽度，是）色谱峰的保留时间及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依据。评价色谱柱分离效能的依据。 （5 5）色谱峰两）色谱峰两峰间的距离峰间的距离是评价固定相是评价固定相( (和和流动相流动相) )选择是否合适的依据。选择是否合适的依据

40、。 M in u te s 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5 V o lts 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 V o lts 0 .0 0 .5 1 .0 1 .5 2 .0 2 .5 Minutes051015202530354045Volts0.000.050.100.150.200.250.300.350.40Volts0.000.050.100.150.200.250.300.350.40 数据的定性定量分析数据的定性定量分析 1. 定性分析：定性分析：一般采用标准品保留时间定性；一般采用标准品保留时间定性； 2. 定量

41、分析：定量分析：一般采用峰面积或者峰高以外标一般采用峰面积或者峰高以外标法、内标法、标准加入法定量。法、内标法、标准加入法定量。 一、基本原理一、基本原理 以惰性气体为流动相，当汽化后的以惰性气体为流动相，当汽化后的试样被载气带入色谱柱中运行时，样中试样被载气带入色谱柱中运行时，样中组分在色谱柱中的气相和固定相间的分组分在色谱柱中的气相和固定相间的分配系数不同，组分就在其中的两相间进配系数不同，组分就在其中的两相间进行反复多次的分配（吸附脱附放行反复多次的分配（吸附脱附放出）。出）。2.2 气相色谱法气相色谱法 由于固定相对各种组分的由于固定相对各种组分的吸附能力吸附能力不同不同（即保存作用不

42、同）（即保存作用不同）, ,因此各组份在色谱因此各组份在色谱柱中的运行速度不同。柱中的运行速度不同。 经过一定的柱长后，便彼此分离，顺序离经过一定的柱长后，便彼此分离，顺序离开色谱柱进入检测器，产生的信号经放大开色谱柱进入检测器，产生的信号经放大后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰后，在记录器上描绘出各组分的色谱峰 。 气相色谱仪（气相色谱仪（GC-2010GC-2010） 主要构成包括：主要构成包括： 1. 载气系统：载气系统：气源（氢气、氮气）气源（氢气、氮气）; 2. 进样系统：进样系统：进样器及气化室；进样器及气化室； 3. 色谱柱：色谱柱：填充柱（填充固定相）或毛细管柱填充柱（填充固定

43、相）或毛细管柱（内壁涂有固定液）；（内壁涂有固定液）； 4. 检测器：检测器：以氢火焰检测器或热导检测器最为以氢火焰检测器或热导检测器最为常见；常见； 5.记录系统：记录系统：放大器、记录仪或数据处理仪；放大器、记录仪或数据处理仪； 6. 温度控制系统：温度控制系统：柱室、气化室的温度控制。柱室、气化室的温度控制。二、气相色谱仪二、气相色谱仪 1.载气系统载气系统 2. 进样系统进样系统3.3.色谱柱色谱柱( (分离柱分离柱) )色谱柱色谱柱: :色谱仪的核色谱仪的核心部件。心部件。填充柱材质填充柱材质: :不锈钢不锈钢管或玻璃，内径管或玻璃，内径2-2-6mm6mm，长长0.5-4m毛细管柱

44、材质：石英毛细管柱材质：石英玻璃内径玻璃内径0.20.20.6 0.6 mmmm，柱长为，柱长为1515300m300m。一般：一般：30*0.25*0.25 4.4.检测器：检测器：色谱仪的眼睛。色谱仪的眼睛。 被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，被色谱柱分离后的组分依次进入检测器，按其浓度或质量随时间的变化，转化成相按其浓度或质量随时间的变化，转化成相应电信号，经放大后记录和显示，给出色应电信号，经放大后记录和显示，给出色谱图。谱图。检测器性能评价指标检测器性能评价指标 响应值（或灵敏度）响应值（或灵敏度）S S ：在一定范围内：在一定范围内，信号，信号E E与进入检测器的物质质量与进入检

45、测器的物质质量m m呈线性关呈线性关系：系： E = S m E = S m S S 表示单位质量的物质通过检测器，表示单位质量的物质通过检测器，产生的响应信号的大小。产生的响应信号的大小。S S值越大，检值越大，检测器（即色谱仪）的灵敏度也就越高。测器（即色谱仪）的灵敏度也就越高。最低检测限（最小检测量）最低检测限（最小检测量）噪声水平决定能被检测到的浓度（或质量）。噪声水平决定能被检测到的浓度（或质量）。 从图中可以看出：如果要把信号从本底噪声中识别出从图中可以看出：如果要把信号从本底噪声中识别出来，则组分的响应值就一定要高于来，则组分的响应值就一定要高于N。 检测器响应值为检测器响应值为

46、2倍噪声水平倍噪声水平时的试样浓度（或质量）时的试样浓度（或质量），被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。，被定义为最低检测限（或该物质的最小检测量）。 常用检测器：常用检测器： （1 1）热导检测器（）热导检测器（ thermal thermal conductivity detector, conductivity detector, TCDTCD） 依据组分与载气的热导率差别进行检测。依据组分与载气的热导率差别进行检测。载气与试样的热导系数相差越大，检测载气与试样的热导系数相差越大，检测灵敏度越高。灵敏度越高。 应用：热导检测器理论上可用于任何组应用：热导检测器理论上可用于任何组分

47、的检测，但因其灵敏度较低，故一般分的检测，但因其灵敏度较低，故一般用于常量分析。用于常量分析。 （2 2）氢焰检测器）氢焰检测器（ hydrogenhydrogen flame flame ionization detector, ionization detector, FIDFID） 典型的质量型检测器典型的质量型检测器; ; 对有机化合物具有很高的灵敏度对有机化合物具有很高的灵敏度; ; 无机气体、水、四氯化碳等无机气体、水、四氯化碳等含氢少或不含氢少或不含氢的物质灵敏度低或不响应。含氢的物质灵敏度低或不响应。 应用：灵敏度比热导检测器高出近应用：灵敏度比热导检测器高出近3 3个数量个数

48、量级，线性范围宽，广泛应用于有机物的常级，线性范围宽，广泛应用于有机物的常量和微量检测。量和微量检测。 （3 3）电子捕获检测器）电子捕获检测器（electron electron capture detector, capture detector, ECDECD） 载气：高纯氮气，气体中微量氧和微量水载气：高纯氮气，气体中微量氧和微量水会污染检测室，必须用净化管除去。会污染检测室，必须用净化管除去。 应用：仅对含有卤素、磷、硫、氧电负性应用：仅对含有卤素、磷、硫、氧电负性物质有信号，高选择性；物质有信号，高选择性； 对大多数烃类没有响应。对大多数烃类没有响应。 较多应用于农副产品、食品及环

49、境中较多应用于农副产品、食品及环境中农药农药残留量的测定。残留量的测定。 （4 4）火焰光度检测器）火焰光度检测器( (flame photometric flame photometric detector,detector,FPDFPD) ) 组分在富氢的火焰中燃烧，不同程度地变为碎片或组分在富氢的火焰中燃烧，不同程度地变为碎片或原子。原子。 其外层电子由于互相碰撞而被激发，当电子由激发其外层电子由于互相碰撞而被激发，当电子由激发态返回低能态或基态时，发射出特征波长的光谱。态返回低能态或基态时，发射出特征波长的光谱。 如硫在火焰中产生如硫在火焰中产生350-430nm350-430nm的光

50、谱，磷产生的光谱，磷产生480-480-600nm600nm的光谱。的光谱。 工作条件：通入的氢气量必须多于通常燃烧所需工作条件：通入的氢气量必须多于通常燃烧所需要的氢气量，即在富氢情况下燃烧得到火焰。要的氢气量，即在富氢情况下燃烧得到火焰。 应用：主要用于测定含硫、含磷化合物。广泛应用应用：主要用于测定含硫、含磷化合物。广泛应用于有机磷化合物的分析。于有机磷化合物的分析。 5. 记录系统记录系统 主要实现数据分析，仪器控制等功能。主要实现数据分析，仪器控制等功能。 6. 控制系统控制系统 气化室、柱室气化室、柱室三、气相色谱操作流程 1、开机，打开载气、开机，打开载气; 2、基线平衡：、基线

51、平衡：载气将基线冲平；载气将基线冲平； 4、样品分析：、样品分析：设置分析条件，进样分析；设置分析条件，进样分析； 5、数据处理：、数据处理：分析分析色谱流出线色谱流出线，结果分析结果分析。 6、降温，关机。、降温，关机。 一、基本原理（与紫外可见分光光度计相似）一、基本原理（与紫外可见分光光度计相似） 与待测元素相同的纯金属或纯化合物制与待测元素相同的纯金属或纯化合物制成的成的空心阴极灯，空心阴极灯，发射特定波长的入射发射特定波长的入射光。光。 在在原子化器原子化器中，待测金属中，待测金属离子离子吸收特吸收特定入射光定入射光由基态跃迁到激发态由基态跃迁到激发态 。 测定吸收光量大小测定吸收光

52、量大小 求出待测元素的含求出待测元素的含量。量。2.3 原子吸收法原子吸收法 原子对光的吸收程度取决于基态原子的原子对光的吸收程度取决于基态原子的浓度。浓度。 根据光被吸收后的减弱程度，判断样品根据光被吸收后的减弱程度，判断样品中待测元素的含量。中待测元素的含量。 定量关系定量关系：郎伯郎伯- -比耳定律比耳定律。 A Aabcabc。 A A：吸收度，：吸收度， a a：吸光系数，：吸光系数， b b：吸收池长度，：吸收池长度， C C：被测样品浓度。：被测样品浓度。原子吸收分光光度计原子吸收分光光度计二、原子吸收分光光度计二、原子吸收分光光度计光源光源原子化器原子化器单色器单色器检测系统检

53、测系统1. 光源（空心阴极灯）光源（空心阴极灯）由一个钨丝作阳极，空心阴极由待测元素的高纯金属或由一个钨丝作阳极，空心阴极由待测元素的高纯金属或合金制成。接通电源发射出待测元素的特征谱线。合金制成。接通电源发射出待测元素的特征谱线。 施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳施加适当电压时，电子将从空心阴极内壁流向阳极极; ;与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电与充入的惰性气体碰撞而使之电离，产生正电荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击荷，其在电场作用下，向阴极内壁猛烈轰击; ;使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金使阴极表面的金属原子溅射出来，溅射出来的金属原子再与电子、惰性气体原

54、子及离子发生撞碰属原子再与电子、惰性气体原子及离子发生撞碰而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质而被激发，于是阴极内辉光中便出现了阴极物质和内充惰性气体的光谱和内充惰性气体的光谱; ;2. 原子化器原子化器 将试液中的待测元素转变成基态原子蒸气将试液中的待测元素转变成基态原子蒸气MX(试液试液)蒸发蒸发MX(气态气态)热解热解M 0(基态原子基态原子)+X(气态气态)激发激发激发激发M 1(激发态原子激发态原子)Mn+(离子离子)+ne-(电子电子)火焰原子化器火焰原子化器无火焰原子化器无火焰原子化器(石墨炉原子化器石墨炉原子化器)分分火焰原子化装置火焰原子化装置 雾化器和燃烧器雾化器和燃烧器火焰原子化法原理火