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气味照相机 一种真实捕捉、储存、还原气味的技术

来源:国际个人护理品生产商情 发布时间:2022-02-18 1083
食品饮料及个护个人护理品原料配料加工生产设备包装设备及材料其他 技术前沿
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在采样技术中,代表性气味一直是气味采样的关键条件,但是大家从未同时从分析和感官角度评估所使用的方法。

气味照相机是芬美意独有的技术,也是目前仅有的能够忠实反映及还原样品真实组分的气味采样技术。该技术的原理和验证方法已在科学家Alain Chaintreau撰写的论文中予以阐述(J. Agric. Food Chem. 2019, 67, 6, 1711–1718; https://doi.org/10.1021/acs.jafc.8b06383)。所有最新的开发与改进细节都已获得专利授权(国际专利号WO 2012/031975)。

目前常用的气味采样技术主要有HS-SPME(HeadSpace Solid Phase MicroExtraction)、HSSE (HeadSpace Sorptive Extraction)和P&T-HS (Purge & Trap Headspace Sampling)3种。其中,HS-SPME顶空采样法是将一个固相微萃取头(不锈钢针外包覆一层吸附材料)放置在顶空环境中进行吸附;HSSE将一个包覆吸附材料的一个棒状物放置在顶空环境中进行吸附;P&T-HS是向含挥发物的水溶液中通入大量气泡,带出其中的挥发物,并在出口处吸附收集。

在采样技术中,代表性气味一直是气味采样的关键条件,但是大家从未同时从分析和感官角度评估所使用的方法。气味照相机则在采样过程中做了几项关键创新:从先前开发的静态捕集顶空 (S&T-HS) 池开始,最大限度地减少吸附偏差并允许对捕获的气味进行热解吸;增加热脱附器可以复原通过 S&T-HS 或其他技术(固相微萃取、顶空吸附萃取、吹扫捕集顶空)采样的气味;气味照相机整体表现出令人满意的采样代表性,其性能远高于其他三种技术。

接着,我们就通过6张图来具体了解气味照相机的工作原理、优化过程及感官测评结果。


 image003.jpg
图1  是气味照相机的工作原理。


A-D是气味采样流程:A.将样品放置在采样桶底部的样品槽中;B.等待样品中的挥发物扩散至采样桶的空间中,达到平衡;C.在采样器的出口处连接吸附管,然后向下移动活塞,采样桶中的顶空气收挤压,经过吸附管并被吸附;D.吸附完毕。

E-I在采样器中复原被捕捉的气味:E. 采样器顶端安装氮气氛装置;F.加热吸附有样品的吸附管,同时向上移动活塞;G.氮气通过热的吸附管,将其吸附的挥发物解吸附至采样桶中;H.解吸附完毕;I.移除氮气氛装置,将吸附管更换为空管,向下移动活塞,还原的顶空气通过管道释放出来。


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图2解释了气味照相机如何通过对采样器温度、进行热脱附的氮气湿度、采样器内表面材质(包括不锈钢管和Sulfinert  涂层不锈钢)、活塞表面的材质与温度的优化,更好地回收测试化合物。其中组合G为最佳条件。

image007.jpg

图3验证了气味照相机复原的气体组成与目标顶空样品的相似度,结果显示气味照相机采集和复原的样品能够忠实还原被采集的气味,R-HS = 顶空复原法 = 气味照相机技术。

图4上部是两个完全相同的参照顶空样品的相似度感官测试结果(D-HS = 直接顶空法),

下部是同一参照顶空样品与经气味照相机中复原的气体样品(R-HS)的相似度感官测试结果,

相似的评估结果表明,气味照相机复原的气体样品实际上与目标气体样品没有区别。

图5用欧氏距离对比了气味照相机与其他顶空采样方法(HS-SPME, HSSE, P&T-HS)得出的结果与目标顶空的

成分结果之间的差别。气味照相机的欧氏距离为2.1。欧氏距离数值越大,采样方法的代表性越低,

气味照相机是四种方法中最具代表性的采样方法。

图6说明了感官评价小组如何描述并比较经过不同方法复原的顶空样品。理论上,D-HS那一条柱状图应达到100%,然而考虑到人为比较的主观性,即便两个完全相同的样品也可能被评价小组描述为不同。尽管如此,D-HS数据应当作为控制组,代表了最高水平的相似度。结果同样表明,气味照相机(R-HS)是四种方法中最好的。


综上,芬美意开发了获得了一种真实捕捉、储存、还原气味的技术,这种顶空采样技术不会干扰样品体系中的气体平衡,可以通过有效保持顶空中各组分的真实比例,进而真实反映样品的气味,且通过静态顶空捕集器(气味相机的一种功能)能够独特地实现持续稳定地输出具有代表性的气体样品。

芬美意认为,气味照相机技术可以确保有效捕捉重要的气味,供今后深入分析研究和感官评价;可以持续稳定地输出具有代表性的气体样品,生成精确物质的气-液分配系数;可用于构建蒸发与气味效果的模型;可帮助在不同基质之间的香精配方调整,以保持相同的气味;可以用还原指定的气味,包括异地还原……其在配方重构、气味采集、特定释放、异味分析、评估实地捕捉气味等等方面的功能将为产品开发及展示发挥重要的作用。


来源:芬美意亚太区研发分析创新总监 何秀峰


来源:荣格-《国际个人护理品生产商情》


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