儀器分析技術在食用香精質量管理中的應用

王延平 梁儷恩

(增城華棟調味品有限公司，廣東 廣州 511447)

儀器分析技術在食用香精質量管理中的應用

王延平 梁儷恩

(增城華棟調味品有限公司，廣東 廣州 511447)

本文通過案例對儀器分析技術在食用香精生產過程質量管理的應用進行了研究與探討。分別對儀器分析技術在食用香精生產過程質量管理的原料檢驗、成品香精檢驗、輔助研發和摻假測試四大關鍵部分論述了儀器分析技術解決有關食用香精保證原料品質，解決香味問題以及協助研發等問題。

食用香精； 質量管理；儀器分析

0 引言

食用香精是香精中的一大類，是食品生產最重要的原材輔料之一，對食品的色香味具有畫龍點睛的作用，應用在食品生產的各個領域，能夠改善食品質量、降低生產成本、彌補口味缺陷、增加食品的色香味，是食品生產中必不可少的賦香原料[1]。傳統上，國內香精行業的生產方式以香原料的手工配制為主，其質量控制一般都是采用目測、嗅香及一些簡單的理化指標檢測等“事后結果檢驗”的方式。隨著近些年來咸味香精和生物香料香精等新型香精的興起和史上最嚴的2015年版《中華人民共和國食品安全法》的實施，食用香精的質量管理被越來越多的相關生產企業重視。由于香精香料公司購買的原料和生產的產品各不相同，原材料的采購流程后還需要進行下一步的檢測方能作業，目前一般的香精公司主要采用氣相色譜儀(GC)，氣相色譜質譜聯用儀(GC-MS)，折光儀、密度儀、點位滴定儀、分光光度計等檢驗設備，對原料、實驗樣品、香精產品等進行深度檢測，對香精產品進行質量控制與管理。

由于香精生產工藝變得更精細、更復雜，不再是香原料的簡單混合，而是要經過酶解、發酵、噴霧、造粒等多種復雜工藝與工序。其中任何一個原料或工序出現問題，都將有可能導致產品質量的不合格，以前采用事后檢驗，難以挽回已經造成的質量損失，現在通過現代儀器分析技術[2-4]，可以在食用香精生產的過程中發現問題，解決問題，不但承擔起保證生產產品的質量，還能解決有關的香味品質問題、協助研究(分析能力)以及檢查進來原料的品質和摻假情況。

本文通過案例對儀器分析技術對食用香精生產過程質量管理的應用進行研究與探討。儀器分析技術在食用香精生產過程質量控制的四大關鍵部分主要有以下四大部分：

1 原料檢驗

在原料驗收時，充分利用氣相色譜、氣相色譜質譜、紅外等檢測儀器加強原料質量技術指標的測試，必要時抽檢香原料溶劑殘留、重金屬、含砷量、甲醇含量等理化指標，把好質量關，保證所用的原料符合法律法規和質量要求。

1.1 天然植物原料和純化學品

無論是純化學品還是天然植物原料，他們的致香成分都可用用氣相色譜儀(GC)測定。通過GC分析，化學品的主成分含量能夠被檢測出來。對于同樣名稱的化合物原料，比如乙酸芳樟酯，天然的乙酸芳樟酯產品的純度只有80%，而對應的合成乙酸芳樟酯的純度可高達97%。通過GC分析，能夠確定該批次的原料與采購計劃是否一致。

氣相色譜-紅外光譜儀(GC-IR)中的紅外光譜儀，相當于檢測器，其優點在于檢測過程對樣品是非破壞性的，并且可利用色譜保留值和紅外光譜圖對化合物結構進行二維鑒定，可作為氣相色譜質譜儀(GC-MS)輔助手段應用在復雜香精樣品的分析上，在異構體(光學異構體除外)成分的結構鑒別方面表現出獨特的優勢。

1.2 精油、油樹脂、凈油等植物提取物

精油、油樹脂、凈油等植物提取物一般可以采用GC進行分析，有條件的，也可以采用氣相色譜質譜儀(GC-MS)進行分析，質量管理部門分析部負責開發標準的樣品前處理方法如GC或GC-MS儀器運行程序并形成標準色譜圖，并將上述方法制定標準程序文件，每次接收的進貨原料根據標準文件進行檢測，所得色譜圖與標準色譜圖進行比對，確定該批原料是否被接收。雖然標準樣品與進貨原料不是一個批次的原料，GC或GC-MS色譜圖不可能完全一致，但是隨著時間的累積，儀器分析人員可以通過對色譜數據的累積，得到經驗，可以判斷哪些色譜圖可以接收，哪些不可以接受，使實驗數據變得有用。將色譜圖分類保存，每次進新原料的時候，將新舊批次的數據調出，進行比較，可以得到該種原料批次之間的差別和它們隨時間發生的變化。

1.3 原料發生異常時的檢測

一般的香原料標簽都是清晰可辨的，但是不排除一些在生產運作過程中出現的差錯。在生產過程中，標簽有可能出現破損或者脫落，造成原料無法辨別是那種物質，在這種情況下，儀器分析技術可以派上用場。

下面通過以下例子進行說明：

曾經有一批次的乙位突厥烯酮(分裝原料)，在生產過程中被叉車刮破了標簽，只看到“酮”一個字，生產部請求采購部和倉庫幫忙，希望能夠找出該批原料的相關信息，否則只能報廢，但是根據采購部和倉庫的反饋信息，均無法確定該包裝原料是哪種化合物，最后，生產主管請求質量管理部幫忙，看看能否確定該原料的名稱。質量管理部的同事采用了聞香、折光、密度的分析，基本確定了該原料應該是突厥酮類的原料，但是是哪種突厥酮，還不能明確判斷，“要不用色譜儀分析一下吧”。質管主管說道，一句話提醒啦大家，對，說干就干，就上GCMS吧，直接、快速。很快，GCMS的分析結果就出來啦，經過儀器定性分析，該原料為乙位突厥酮。經確定后，該批原料為乙位突厥酮，見圖1。本次儀器分析檢測，避免了一批原料的報廢，挽回了即將造成的經濟損失，同時也驗證了儀器分析技術在香精生產過程質量管理的獨特作用。

圖1 乙位突厥酮和乙位突厥烯酮總離子流圖

2 成品香精檢驗

2.1 香精的譜圖數據積累

隨著分析儀器的普及，GC和GC-MS儀器在香精產品質量控制中的應用越來越普遍，GC具有較高的分離能力，GC-MS具有良好的定性功能，通過對香精不同批次進行儀器分析，能夠將色譜圖作為一種資料記載香精產品的組成狀況，證明配制的香精產品沒有問題，累積同種配方香精產品的譜圖數據，也可以提升客戶對本企業產品的信心。當然，食用香精由于其本身的特性，會有水溶性、油溶性以及粉末等狀態，儀器分析人員應該掌握不同的樣品前處理方法，方可將處理好的樣品放到儀器上進行儀器分析。

2.2 香精成分的證明

香精的質量管理過程中應用儀器分析技術，還涉及對香精成分的證明。如果香精在質量檢驗的過程中出現問題，例如感官分析人員不能接收新生產批次的香精，此時對該批次香精進行GC或GC-MS儀器分析，所得的色譜圖作為證明就非常有用。質量管理人員可通過檢索新生產批次和留樣批次的GC或GC-MS色譜圖以及其他參考數據(辨香、密度、折光、紫外光譜等)，能夠很好地對出現的問題進行理解，盡管辨香、密度、折射率、紫外光譜等都能指出問題，但GC或GC-MS色譜圖能夠指出問題的原因。相比以前生產批次的香精，新生產批次可能溶劑的使用量偏差、溶劑的種類、原料的來源、天然植物原料的批次間差別等原因，造成損失了某種成分、某些成分過多或出現異常的色譜峰，質量管理人員可以根據色譜圖和以往積累的經驗，將問題分析清楚。

2.3 香精生產異常排查

任何的生產過程，都不是一成不變的，在食用香精的生產中，也會出現各種異常情況，例如香精產品分層，變色，變味，串味等等，出現這些情況的時候，質量管理部門通常會非常謹慎地處理，分析原因。當然，有些原因是很難發現的，但是在現代儀器分析技術的輔助下，往往可以在細微處發現問題。

下面舉例說明此種情況：質量管理部門在對某批檸檬香精進行例行檢查的過程中，發現該批次的檸檬香精分層，經過對生產記錄進行詳細的檢測后并沒有發現問題，只好將該批次的檸檬香精進行GC分析，結果在色譜圖比對時發現圖的后半段比標準色譜圖多了一個含量約10%的色譜峰，無從知道色譜峰是什么物質，于是將該樣品作了GC-MS分析，經過質譜定性，確定該物質為塑化劑鄰苯二甲酸二乙酯，見圖2。由于該種型號的檸檬香精是油溶性的，鄰苯二甲酸二乙酯與其所用的油溶性溶劑互不相溶，所以造成了產品出現分層的現象，因此產品出現分層的現象就能夠得到解釋。同時，鄰苯二甲酸二乙酯是不能出現在食品用香精之中的，于是質量管理部門將事件上報，引起管理層重視，將該批香精所使用的原料品種進行排查，終于在其中一種原料檸檬油萜中發現了鄰苯二甲酸二乙酯，見圖3。質量管理部將該型號檸檬香精的所有批次產品留樣調出，檢查外觀和進行GC-MS分析，留樣產品均未發現同樣的異常情況，受影響的只有該批次。同時檢查生產記錄，該批次原料檸檬油萜并未用于其他產品的生產。于是采取了一系列措施進行改進，并將該批原料和相關產品進行了銷毀。同時，也發現了在進行儀器分析的方法設定存在缺陷，由于保留時間設置得不夠長，鄰苯二甲酸二乙酯的峰未出來，進樣程序已經結束，于是對此方法進行了改進，以避免在原料檢測過程中再次出現同樣的現象而未被檢出。由此科可見，現代儀器分析技術在質量管理中的作用很重要，檢測的技術也是需要不斷的改進和提高的。

圖2 檸檬香精樣品的GC-MS總離子流圖

圖3 檸檬油萜原料樣品GC-MS總離子流圖

3 輔助研發

圖4 A-果糖、甘露糖和葡萄糖標準液相色譜圖

質量管理部門通常需要為研發工作提供協助或輔助，食品香精分析不只是為終端產品的質量檢測服務，也為食品配方的研發服務。食品香精的發展，依賴于分析檢測技術的發展。食用香精是一個多組分的混合體，要對其中的成分和結構進行綜合分析，是件困難的事情。香精樣品隨著其成分的多樣性和化學結構的復雜性決定著分析工作的復雜程度。對于含有非揮發性固體或復雜植物提取物的香精，其分析難度遠大于只含有簡單溶劑體系和純化學品的香精。在分析儀器的選用上，GC/ GC-MS都會是首選，有條件的企業，可以應用氣相色譜-嗅覺測量分析儀(GC-GCO)，以便幫助鑒定化合物，弄清楚香精中是否加入了感官閾值極低的化合物(不出現GC峰)和是否有化合物與溶劑工洗脫。食品香精的剖析不必剖析得很完整，因為任何剖析都不能提供完整的配方，而且分析成本會比較高，剩下的部分，交給調香師進行后續的工作就可以了。

4 摻假測試

隨著科技的進步，新的香原料不斷地被開發，同樣的，原料的摻假手段也不斷的推陳出新，非法添加、原料稀釋等等，不一而足。質量管理部門不僅要保證生產的產品的質量，如何辨別原料的真偽，也是質量管理中的必修課。檢測摻假是一項極富挑戰性的工作，摻假通常是加入原料中正常存在的同一化學成分，只不過這種添加物來自便宜的原料，合成化合物取代天然化合物或者在便宜精油取代昂貴精油，或者用其他物質作為填充取代香膏以降低成本，破解這些摻假原料，使用儀器分析技術會非常有效。檢測原料摻假可能非常復雜，也可能非常簡單，難易程度取決于檢測的原料和要求的真實性。由于有潛在的復雜性，香精香料公司會考慮檢測的成本和收益。

圖4是一種梅子浸膏中的葡萄糖、甘露糖和果糖的液相色譜圖，梅子浸膏是煙用香精中大量使用的原料，成本高，因此也成為摻假的目標，質量管理部門開發了一個液相色譜檢測的方法，通過液相色譜分析，確定常用梅子浸膏中的葡萄糖、甘露糖和果糖的含量，并制備梅子浸膏的驗收質量標準，對于新進原料，按照該質量標準，對每一批次的梅子浸膏進行檢測，可以檢測這種原料的質量，從而保證該種原料的質量。這個例子可以很好地說明儀器分析技術在食用香精質量管理中的應用。

5 結語

企業的運作，應以質量為本，除了誠信經營，運用現代先進技術提高產品質量安全和質量水平，是必不可少的。隨著現代食品工業的發展，食用香精起到的作用越來越重要，雖然量少，作用卻不可或缺，所以加強香精產品質量控制，促進產業健康發展迫在眉睫。本文通過案例對儀器分析技術在食用香精生產質量管理的應用進行了研究與探討，提出了儀器分析技術在食用香精生產過程的一些應用與質量控制的四大關鍵部分，供同行參考和借鑒。

[1]趙昌政,劉巖梅,李繼峰.淺議食品用香精香料產品的質量控制和管理[J].中國食品添加劑，2006，(01):105-109.

[2]孫寶國，等.食用調香術[M].北京:化學工業出版社,2010.

[3]趙靜.現代儀器在食品分析中的應用[M].北京:化學工業出版社,2013.

[4]岳振峰.國外食品安全化學分析方法驗證指南[M].北京: 中國標準出版社,2015.

王延平(1963-)，男，高級工程師，博士，食品工業與工程。