stringtranslate.com

Газовая хроматография-ольфактометрия

Газовая хроматография-ольфактометрия ( ГХ-О ) — это метод, который объединяет разделение летучих соединений с использованием газового хроматографа с обнаружением запаха с использованием ольфактометра (человека-оценщика). [1] Впервые он был изобретен и применен в 1964 году Фуллером и его коллегами. [2] В то время как ГХ отделяет летучие соединения от экстракта, человеческое обоняние обнаруживает обонятельную активность каждого элюирующего соединения. При этом ольфактометрическом обнаружении человек-оценщик может качественно определить, имеет ли соединение обонятельную активность, или описать воспринимаемый запах, или количественно оценить интенсивность запаха или продолжительность обонятельной активности. [3] Ольфактометрическое обнаружение соединений позволяет оценить связь между количественно определяемым веществом и человеческим восприятием его запаха, без инструментальных пределов обнаружения, присутствующих в других типах детекторов. Идентификация соединений по-прежнему требует использования других детекторов, таких как масс-спектрометрия, с аналитическими стандартами.

Обонятельное восприятие

Свойства соединения, связанные с обонятельным восприятием человека, включают качество его запаха, порог и интенсивность в зависимости от его концентрации.

Качество запаха (запахоактивного) соединения оценивается с использованием дескрипторов запаха в сенсорном описательном анализе . [4] Он показывает сенсорно-химическую связь в летучих соединениях. Качество запаха соединения может меняться в зависимости от его концентрации. [1]

Абсолютный порог соединения — это минимальная концентрация, при которой оно может быть обнаружено. В смеси летучих соединений только доля соединений, присутствующих в концентрациях выше их порога, вносит вклад в запах. Это свойство может быть представлено порогом запаха (ПЗ), минимальной концентрацией, при которой запах воспринимается 50% группы людей без определения его качества, или порогом распознавания, минимальной концентрацией, при которой запах воспринимается и может быть описан 50% группы людей. [3]

Интенсивность восприятия соединения положительно коррелирует с его концентрацией. Она представлена ​​уникальной психометрической или функцией концентрация-реакция соединения. Психометрическая функция с графиком логарифмической концентрации-воспринимаемой интенсивности характеризуется своей сигмоидальной формой , при этом ее начальная базовая линия представляет соединение при концентрациях ниже его порога, медленный рост реакции вокруг точки перегиба представляет порог, экспоненциальный рост реакции по мере того, как концентрация превышает порог, замедление реакции до плоской области по мере достижения зоны насыщения или точки, в которой изменение интенсивности больше не воспринимается. С другой стороны, график логарифмической концентрации-логарифмической воспринимаемой интенсивности, использующий степенной закон Стивенса , образует линейную линию с показателем, характеризующим связь между двумя переменными. [1]

Экспериментальный дизайн

Аппарат состоит из газового хроматографа, оснащенного портом запаха (ODP), вместо или в дополнение к обычным детекторам , с людьми-оценщиками, которые нюхают элюаты. Порт запаха характеризуется конструкцией носового конуса , соединенного с прибором ГХ линией передачи. Порт запаха обычно изготавливается из стекла или политетрафторэтилена . [5] Обычно он располагается на расстоянии 30–60 см от прибора, выступая сбоку так, чтобы на него не влияла горячая печь ГХ. Линия передачи дезактивированного кремния обычно нагревается, чтобы предотвратить конденсацию менее летучих соединений. Она гибкая, поэтому оценщик может регулировать ее в соответствии со своим удобным положением сидя. Поскольку традиционные теплые и сухие газы-носители могут обезвоживать слизистую оболочку носа, летучие вещества доставляются с помощью вспомогательного газа или увлажненного газа-носителя с относительной влажностью (RH) 50–75%, чтобы облегчить обезвоживание. [1]

Ольфактометрический детектор может быть соединен или подключен параллельно с пламенно-ионизационным детектором (ПИД) или масс-спектрометром (МС). Кроме того, могут быть установлены несколько портов запаха. В этих случаях элюат обычно равномерно распределяется между детекторами, чтобы он мог достичь детекторов одновременно. [5]

Методы обнаружения

В анализе GC-O используются различные методы для определения вклада соединения в запах или относительной важности каждого одоранта. Методы можно разделить на следующие категории: (i) частота обнаружения, (ii) разбавление до порога и (iii) прямая интенсивность.

Частота обнаружения

Анализ GC-O проводится группой из 6–12 оценщиков для подсчета числа участников, которые ощущают запах в каждый момент времени удержания. Затем эта частота используется для представления относительной важности одоранта в экстракте. Также предполагается, что она связана с интенсивностью одоранта в определенной концентрации, исходя из предположения, что индивидуальные пороги обнаружения распределены нормально. [1]

Два различных типа данных могут быть представлены этим методом в зависимости от собранных данных. Во-первых, если доступны только данные о частоте, они сообщаются как частота назального удара (NIF) или пиковая высота ольфактометрического сигнала. [3] Она равна нулю, если ни один оценщик не ощущает запах, и добавляется по единице каждый раз, когда оценщик ощущает запах. Во-вторых, если собираются как частота обнаружения, так и продолжительность запаха, можно интерпретировать поверхность NIF (SNIF) или площадь пика, соответствующую произведению частоты обнаружения (%) и продолжительности запаха (с). SNIF позволяет проводить дальнейшую интерпретацию соединений запаха, отличных от просто высоты пика.

Метод частоты обнаружения выигрывает от своей простоты и отсутствия необходимости в обученных оценщиках, поскольку регистрируемый сигнал является бинарным (наличие/отсутствие запаха). С другой стороны, недостатком этого метода является ограничение предположения о связи между частотой и воспринимаемой интенсивностью запаха. Активные запахи в образцах продуктов питания часто присутствуют в концентрациях выше порогов обнаружения. Это означает, что соединение может быть обнаружено всеми оценщиками и, следовательно, достичь предела 100% обнаружения, несмотря на увеличение интенсивности.

Разбавление до порога

Серия разбавлений образца или экстракта готовится и оценивается на наличие запаха. Результат можно описать как интенсивность запаха соединения.

Один из видов анализа заключается в измерении максимального разбавления в серии, в которой запах все еще ощущается. Полученное значение называется фактором разбавления вкуса (FD) в анализе разбавления экстракции аромата (AEDA), разработанном в 1987 году Шиберле и Грошем. [6] С другой стороны, другой вид анализа заключается в измерении также продолжительности воспринимаемого запаха для вычисления площадей пиков. Площади пиков известны как значения Charm в CharmAnalysis, разработанном в 1984 году Акри и его коллегами. [7] [8] Первое затем можно интерпретировать как высоту пика последнего. Поскольку порог запаха соединения предназначен для измерения из подготовленной серии разбавлений (обычно в 2–3 раза с 8–10 разбавлениями), точность и вариабельность данных могут быть определены из используемых факторов разбавления.

В связи с требованиями к временным затратам этого метода и общим требованием к нескольким оценщикам для минимизации ошибок разделение колонки на несколько портов для определения запаха было бы полезным для метода.

Прямая интенсивность

Этот метод дополняет метод разбавления до порогового значения, учитывая также воспринимаемую интенсивность соединений. Оценщики могут сообщать об этом на основе заранее определенной шкалы.

Метод апостериорной интенсивности измеряет максимальную воспринимаемую интенсивность для каждого элюирующего соединения. Рекомендуется использовать группу оценщиков для получения усредненного сигнала. С другой стороны, динамический метод времени-интенсивности измеряет интенсивность в различные моменты времени, начиная с момента элюирования, что позволяет проводить непрерывное измерение начала, максимума и спада интенсивности запаха. Это используется в методе Osme (греческое слово для запаха), разработанном в 1992 году Да Сильвой. [9] Затем аромаграмма может быть построена аналогично хроматограмме ПИД, при этом интенсивность отображается как функция времени удерживания . [1] Высота пика соответствует максимальной воспринимаемой интенсивности, тогда как ширина пика соответствует продолжительности воспринимаемого запаха.

Временные требования могут быть высокими для этого конкретного метода в отношении основ обучения оценщиков, поскольку отсутствие обучения может привести к несоответствиям в использовании шкалы. Однако с обученной группой оценщиков анализ может быть выполнен за относительно короткий промежуток времени с высокой точностью.

Вариации

Ссылки

  1. ^ abcdef CM Delahunty, G. Eyres, JP. Dufour. (2006). «Газовая хроматография-ольфактометрия». Journal of Separation Science . 29 (14): 2107–2125. doi :10.1002/jssc.200500509. PMID  17069240.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  2. ^ GH Fuller, R. Stellencamp, GA Tisserand. (1964). «Газовый хроматограф с человеческим датчиком: модель парфюмера». Annals of the New York Academy of Sciences . 116 (2): 711–724. Bibcode : 1964NYASA.116..711F. doi : 10.1111/j.1749-6632.1964.tb45106.x. PMID  14220569. S2CID  28039878.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ abc M. Brattoli. (2013). «Анализ газовой хроматографии с ольфактометрическим обнаружением (GC-O) как полезная методология для химической характеристики пахучих соединений». Датчики . 13 (12): 16759–16800. Bibcode : 2013Senso..1316759B. doi : 10.3390/s131216759 . PMC 3892869. PMID  24316571 . 
  4. ^ ab AJ Johnson, AK Hjelmeland, H. Heymann, SE Ebeler. (2019). "ГХ-рекомпозиция-ольфакторная колоночная хроматография (ГХ-Р) и многомерное исследование трех терпеноидных соединений в ароматическом профиле биттеров Ангостура". Scientific Reports . 9 (1): 7633. Bibcode :2019NatSR...9.7633J. doi : 10.1038/s41598-019-44064-y . PMC 6529406 . PMID  31113980. {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ ab B. Plutowska, W. Wardencki. (2008). «Применение газовой хроматографии-ольфактометрии (ГХ-О) в анализе и оценке качества алкогольных напитков - обзор». Пищевая химия . 107 (1): 449–463. doi :10.1016/j.foodchem.2007.08.058.
  6. ^ P. Schieberle, W. Grosch. (1987). «Оценка вкуса пшеничных и ржаных хлебных корок методом анализа разбавления ароматического экстракта». Оригинальные статьи . 185 (2): 111–113. doi :10.1007/BF01850088. S2CID  101798597.
  7. ^ TE Acree, J. Barnard, DG Cunningham. (1984). «Процедура сенсорного анализа газовых хроматографических отходов». Пищевая химия . 14 (4): 273–286. doi :10.1016/0308-8146(84)90082-7.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  8. ^ BA Zellner, P. Dugo, G. Dugo, L. Mondello. (2008). «Газовая хроматография–ольфактометрия в анализе вкуса пищевых продуктов». Журнал хроматографии A. 1186 ( 1–2): 123–143. doi :10.1016/j.chroma.2007.09.006. PMID  17915233.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  9. ^ MAAP Da Silva (1992). Вкусовые свойства и стабильность закуски на основе кукурузы: профили аромата с помощью газовой хроматографии (ГХ), ГХ-ольфактометрии, масс-спектрометрии и описательного сенсорного анализа (PhD). Университет штата Орегон.
  10. ^ H. Song, J. Liu (2018). «Метод ГХ-О-МС и его применение в анализе вкуса пищевых продуктов». Food Research International . 114 : 187–198. doi :10.1016/j.foodres.2018.07.037. PMID  30361015. S2CID  53100300.
  11. ^ JLBerdagué, P.Tournayre, S.Cambou (2007). «Новое устройство и программное обеспечение для многогазовой хроматографии–ольфактометрии для идентификации соединений с активным запахом». Журнал хроматографии A. 1146 ( 1): 85–92. doi :10.1016/j.chroma.2006.12.102. PMID  17316657.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

Внешние ссылки