水果主要芳香物質(zhì)提取方法比較

張 陌

(云南農(nóng)業(yè)大學(xué) 園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650201 )

我國(guó)進(jìn)行水果栽培歷史悠久，水果品種資源豐富，是世界上著名的水果栽培起源中心之一，也是現(xiàn)在世界上最大的水果生產(chǎn)國(guó)之一。水果富含多種芳香物質(zhì)。水果香味是人們?cè)u(píng)價(jià)水果風(fēng)味品質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)，近年來(lái)香氣成分的分析越來(lái)越受到研究工作者的重視。但是由于水果香氣成分必須在濃縮富集的條件下才能被檢測(cè)，樣品前處理成為香氣成分分析的關(guān)鍵。目前在水果芳香物質(zhì)分析中應(yīng)用的樣品前處理方法主要有液—液萃取法、靜態(tài)頂空萃取法、同時(shí)蒸餾萃取法、固相萃取法、固相微萃取法。本文對(duì)以上芳香物質(zhì)提取方法進(jìn)行了比較分析。

1 液—液萃取法

液—液萃取法(LLE:Liquid -liquid Extraction)也稱有機(jī)溶劑萃取法，是一中傳統(tǒng)的呈香成分前處理方法，這種技術(shù)可以追溯到19 世紀(jì)60 年代。依據(jù)相似相溶的原理，通過(guò)揮發(fā)性組分在溶劑相和樣品之間或溶劑相和蒸餾液之間的溶解程度不同從水溶液中提取。該方法首先使用有機(jī)溶劑從樣品中萃取待測(cè)有機(jī)物，再根據(jù)測(cè)定要求進(jìn)行濃縮、凈化、定容、分析。該方法可通過(guò)選擇不同的溶劑有針對(duì)性地提取果實(shí)以及其他食品特征呈香成分［1］。另外，在萃取過(guò)程中，適當(dāng)加入無(wú)機(jī)鹽(如NaCl 等)可以改善萃取效果。

2 靜態(tài)頂空萃取法

靜態(tài)頂空萃取法(SHE:Static Headspace Extraction)是利用氣液兩相平衡原理的萃取方法。首先將含有揮發(fā)性成分的樣品放在密閉的系統(tǒng)中，維持溫度恒定，使樣品中的揮發(fā)組分在密閉系統(tǒng)的頂空部分與樣品間達(dá)到一種平衡狀態(tài)。然后，取其頂空部分的混合氣體進(jìn)行色譜分析。

3 同時(shí)蒸餾萃取法

同時(shí)蒸餾萃取法(SDE:Simultaneous and Distillation Extraction)于1964 年由Likens 和Nikerson 發(fā)明［3］，后來(lái)相繼得到一些改進(jìn)［4］。其工作原理是:含有揮發(fā)性組分的樣品溶解在大量水中于常壓下加熱沸騰，使樣品水溶液蒸氣和萃取溶劑的蒸氣在密閉的裝置中充分混合、冷凝進(jìn)行萃取。萃取和濃縮同時(shí)進(jìn)行。

4 固相萃取法

固相萃取(SPE:Solid Phase Extraction)是以液相色譜的吸附與洗脫分離機(jī)理為原理的抽提分離技術(shù)。其一般萃取步驟為:首先將SPE 柱活化，然后通過(guò)抽空或者加壓方法，使倒入活化過(guò)的SPE 柱的液態(tài)或溶解后的固態(tài)樣品進(jìn)入固定相［7-8］。一般情況下，固相萃取分離的組分中保留了所需的組分和類似的其它成分，所以應(yīng)盡量減少無(wú)用組分的保留，可以使用一種溶劑把保留的樣品組分沖洗掉，然后把需要測(cè)定的分析組分用另一溶劑從固定相上洗脫下來(lái)。固相萃取有兩種進(jìn)行途徑，一種是保留雜質(zhì)，洗脫出待測(cè)組分;另一種使待測(cè)組分完全保留在柱上，使干擾雜質(zhì)隨樣品雜質(zhì)或洗滌液流出，然后以小體積溶劑洗脫待測(cè)物。后者更為常用，因?yàn)樗哂袃蓚€(gè)優(yōu)點(diǎn):①能濃縮試樣，往往可以將大體積的低濃度樣品加到小柱上，最后以小體積洗脫劑洗脫被萃取組分;②只保留待測(cè)組分比要保留全部樣品組分所需要的固相萃取劑要少得多［9］。

5 固相微萃取法

固相微萃取法(SPME:Solid Phase Microextraction)是1990 年由加拿大學(xué)者Pawliszyn 提出的全新概念的樣品預(yù)處理濃縮技術(shù)。其原理是根據(jù)不同成分在聚合物和頂空氣相間的分配系數(shù)不同，當(dāng)被分析的揮發(fā)性成分在萃取頭聚合物與頂空氣相部分之間達(dá)到平衡時(shí)，由萃取頭表面涂層完成吸附，它與揮發(fā)性組分在萃取體系中的濃度存在線性關(guān)系?；静僮鞣椒ㄊ窃谌廴谑⒐鈱?dǎo)纖維或其它材料上涂一層聚合物作為基體支持物，通過(guò)在樣品密閉系統(tǒng)頂空中揮發(fā)出的飽和空氣或直接插入樣品中，對(duì)揮發(fā)性成分進(jìn)行提取、富集、進(jìn)樣和解析，是在固相萃取的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型樣品預(yù)處理方法。

五種樣品前處理方法比較詳見(jiàn)表1。

表1 五種樣品前處理方法的比較

液液萃取法、頂空法、同時(shí)蒸餾萃取法相比較時(shí)，頂空法在準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收方面優(yōu)于液液萃取法和同時(shí)蒸餾萃取法，在最低檢出限方面，同時(shí)蒸餾萃取法大大低于液液萃取法和頂空法。固相萃取技術(shù)和固相微萃取技術(shù)相比較時(shí)，固相萃取技術(shù)在準(zhǔn)確度、精密度、加標(biāo)回收方面優(yōu)于固相微萃取技術(shù)，而固相微萃取在最低檢出限方面大大低于固相萃取。

液—液萃取法比較適用于濃度較高的樣品預(yù)處理，由于其最低檢出限較高對(duì)極微量的芳香物質(zhì)萃取需要大量的萃取溶劑，空白值大效果不佳。在實(shí)際應(yīng)用中，有許多因素會(huì)影響萃取的效率和選擇性，如:萃取溶劑的選擇和pH 值的控制等。與液—液萃取法相比靜態(tài)頂空萃取法具有不使用有機(jī)溶劑，操作方便容易，重復(fù)性好的特點(diǎn)。同時(shí)蒸餾萃取法具有操作簡(jiǎn)單、提取快速、方法安全簡(jiǎn)便、有效成分不易損失等優(yōu)點(diǎn)，吳林芬等［10］在對(duì)羅漢果芳香物質(zhì)分析中通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)其萃取的芳香物質(zhì)種類往往偏多，可能是在蒸餾過(guò)程容易產(chǎn)生其他副產(chǎn)物。固相萃取法高效、簡(jiǎn)便、快速、安全、重復(fù)性好且便于前處理自動(dòng)化。水果芳香物質(zhì)分析中，SPE 有多種吸附劑。主要依據(jù)需要提取的溶質(zhì)和樣品溶劑這2 個(gè)因素來(lái)選擇SPE 吸附劑。一般原則，分析物的極性與固定相極性相似時(shí)，可得到分析物的最佳保留。兩者極性越相似保留越好，所以要盡量選擇極性相似的固定相。固相微萃取保留了固相萃取技術(shù)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，摒棄了其需要填充物和使用溶劑進(jìn)行解析的弊端，且實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。與傳統(tǒng)的環(huán)境樣品預(yù)處理方法相比，SPME 技術(shù)均具有高的萃取率，操作簡(jiǎn)便，可大大縮短樣品的預(yù)處理時(shí)間，不需大量有毒有害溶劑以避免二次污染，同時(shí)可有效減少樣品的損失等優(yōu)點(diǎn)。但固相微萃取因其只適應(yīng)痕量分析，對(duì)高濃度樣品稀釋倍數(shù)大，準(zhǔn)確度和精密度相對(duì)較差。

在測(cè)定水果中的芳香物質(zhì)時(shí)，在滿足方法要求的準(zhǔn)確度、精密度、最低檢出限和加標(biāo)回收率質(zhì)控要求下，應(yīng)盡量選擇設(shè)備簡(jiǎn)單、操作簡(jiǎn)便快速、低成本、低毒性的前處理技術(shù)。隨著科技的進(jìn)步，科研人員也在不斷摸索更新更好的水果芳香物質(zhì)萃取方法，通過(guò)和GC-MS 等分析方法結(jié)合，對(duì)水果的芳香物質(zhì)進(jìn)行更加精確深入的研究。

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