SFC 培训教程

Apri.20031用核磁共振法测定SFCBrukerMinispecGroupToinsertyourcompanylogoonthisslide•FromtheInsertMenu•Select“Picture”•Locateyourlogofile•ClickOKToresizethelogo•Clickanywhereinsidethelogo.Theboxesthatappearoutsidethelogoareknownas“resizehandles.”•Usethesetoresizetheobject.•Ifyouholddowntheshiftkeybeforeusingtheresizehandles,youwillmaintaintheproportionsoftheobjectyouwishtoresize.Apr.20032用核磁共振法测定SFC•早在十多年前，美国油脂化工协会（AOCS）就已经致力于研究如何用核磁共振的方法来测定食用油中的固体脂肪含量（SFC）。•开展这项工作的目的是为了规范北美和全世界的油脂测定方法。测定固体脂肪含量的相关国际标准包括：ISO8292IUPAC2.150AOCSCd16b-93AOCSCd16-81Apr.20033用核磁共振法测定SFC•核磁共振法更重要的作用是，能够将工作人员从单调且耗时的传统化学方法中释放出来。•布鲁克公司全力支持美国油脂化工协会及其开展的工作。并于1993年正式公布了用低分辨核磁共振法测定SFC的方法。(AOCSOfficialMethodCd16b-93).•从那时开始，该方法一直不断被的改善和简化。•Cd16b-93•Cd16-81•OfficialMethodsApr.20034固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)•SFC和SFI通常被认为是可以互换的两种缩写，但事实上它们基于完全不同的测量方法。•传统测定食用油中固体脂肪含量的方法是用膨胀法测量它的固体脂肪指数（SFI）。•SFI是一个经验值，是将冷冻样品加热，产生膨胀而得到的。在这个过程中以前结晶的部分变成了液体。•由于脂肪分子在液态时，分子间的束缚力比结晶态时小的多，所以液态脂肪的体积也较大。其膨胀的程度与固体脂肪的含量相关。Apr.20035固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)•膨胀法不能随时且直接的测量固体脂肪含量，并且测量的结果误差较大。•SFI的测量方法依赖于操作者的试验技能，因此准确度和重现性无法估计。膨胀计破漏，存在气泡等等都会影响SFI的准确性。因此，油脂工业急迫的想找到一种更好的替代方法。•如果脂肪中含有乳化剂，则这些杂质可能干扰测定的准确度。•SFC值是通过测定脂肪中液态和固态含量的NMR信号值之比得到的。Apr.20036固体脂肪含量(SFC)与固体脂肪指数(SFI)•SFC测量方法的优势在于：–更能真实的反应样品中准确的固体脂肪含量–准确度和重现性更好–与操作者的试验技巧无关–SFC值基于信号测量–快速、无损–许多公司和食品科学研究机构中同时保留着SFC和SFI两种概念。然而目前为止并没有标准公式可以将SFC值和SFI值互换，人们只能根据自己的经验来推测。Apr.20037Minispec是台式低分辨核磁共振（NMR）分析仪，可以用来检测氢核和氟核的信号。用minispec进行分析有着快速、简单以及无损伤等特点。Minispec常被用于农业、食品、聚合物、化学、石油化工以及药物领域。目前minispec已经在全世界推广，Bruker也在全世界提供技术支持。Minispec简介Apr.20038Minispec简介Minispec的主要部分是永磁体和脉冲发射单元。脉冲发射单元会发出很短时间的高强射频（RF），射频将作用于放置在永磁体中的样品，刺激其氢原子核发生变化。射频停止后，氢核将迅速回到平衡状态，并且产生时间衰减信号被检测器接收。这些信号中包含着聚合物，油或水的许多信息。Apr.20039何为核磁共振（NMR）氢原子是由单个质子构成它带有正电荷，并且保持自旋，因此产生了磁距（）。在样品中这些磁距的方向是杂乱无序的。Apr.200310何为核磁共振（NMR）由自旋的氢核形成的磁距看上去就象一个个微小的磁针。将样品放置在磁场中时，这些小磁针将沿着磁场方向有序排列。大部分会顺着磁场方向，而小部分则逆着磁场方向。这些磁距的总和将产生一个新的磁场，该磁距的方向和外加磁场方向一致。Apr.200311何为核磁共振（NMR）因为外加磁场（由永磁体提供）大大强于样品所产生的磁场，所以此时无法检测到样品的磁场。所以我们必须加上另一个磁场，它的方向和永磁体的磁场方向垂直，这样才能将样品的信号区分开来。Apr.200312何为核磁共振（NMR）当撤掉该磁场后，样品产生毫秒级的时间衰减信号。我们称之为自由驰豫时感应衰减信号（FID）NMRSignal01020304050607080901000.00740.02740.04740.06740.0874time(ms)Intensity对于固体物质而言，振动受到很强的阻碍，因此它的信号衰减的很快。而液体的环境相对束缚较小，信号也衰减较慢。FID信号的形状可以用来区分样品中固体和液态的含量。Apr.200313核磁共振信号提供的信息FID信号的高度（或振幅）和样品中的质子数量相关。最早开始衰减的信号来自于样品中的固态部分，它们将很快恢复平衡状态。衰减较慢的信号来自液态部分，它们的恢复速度较慢。Apr.200314固体脂肪含量测量•用NMR法测量SFC是根据这样的原理：两种状态的质子有着各自不同的衰减率。•1)固相质子磁距回复时间T2大约为几十个微秒•2)液相质子磁距回复时间T2在毫秒范畴•Phasea)表示的是固体＋液体信号。•Phaseb)表示纯液体信号Apr.200315用NMR法直接或间接测量SFC•目前有两种测量食用油中SFC的NMR方法：直接法和间接法。直接法同时测量固体和液体的信号；间接法则只测量液体信号再将之与完全融化的样品信号相比。•直接法使用f系数来计算固体脂肪所占比例。因为当射频脉冲消失后，检测器大约有10s左右的延迟（我们称之为死时间）。我们前面提到，固态脂肪部分衰减很快，因此需要用f系数来校正由于死时间的存在而丢失的信号。•Bruker的minispec中，该f系数是用标准样品测量得到。该标准样品的衰减过程非常类似于人造黄油。所有的仪器都用一种标准样品来校准，因此能够保证即使在不同的minispec上得到的SFC值也有同样的准确性。Apr.200316用NMR法直接或间接测量SFC•f系数取决于脂肪的晶体结构和温度。但是，对于各种油脂而言，由于f系数的差别而带来的结果的误差不会超过2%，而且肯定小于间接法的误差。如果某种油脂的驰豫信号和标准样品的截然不同，我们也能很容易的重新获得它的f系数。•直接法的优势在于快速、重现性好、样品准备工作量小。将熔化的油脂倒入样品管4-5cm，预热10分钟左右就可以开始测量。•间接法同样有着很好的重现性以及准确性，但是这种方法速度较慢，并且不能有气泡存在。在加热之前必须先除去气泡，然后在两个温度下分别测量两次。Apr.200317SolidFatContentMeasurements•固体脂肪含量的测量公式为：•代表数据偏移(同样由NMR试验决定).信号的振幅表示样品中被激活的氢核数量。SAo代表样品中所有的氢核信号SA2代表样品中液相氢核的信号，此时固相信号已经衰减为零因此SAo-SA2代表固相氢核信号因为探头死时间(9s)的缘故，不可能从零时开始测量，所以第一次测量点是在SA1SA1点的振幅小于SA0，这是因为：(1)尽管液相氢核的信号在经历了死时间后变化较小，但仍会由于磁场的不均匀性而存在一定程度的衰减。K系数（由NMR试验决定）被用于校正该信号损失(2)固相氢核的信号将会有很大的衰减。f-系数（由NMR试验决定）被用于校正该信号损失100)()]([)]([%22121KSAFKSASAFKSASASApr.200318仪器校准•UpdateSettings(在NMS系列中是NMRTest)包括两个过程:1自动调谐仪器所有的参数(例如：gain,pulselengths,magneticfield,anddetectionangles).2确定SFC校准系数(F-系数,K-系数,和O-系数)•NMRTest只做上面的第二过程•UpdateSettings(或NMRTest)在下列情况下应该运行：–当仪器第一次安装时–仪器搬迁后–维修或维护后–DailyCheck通不过时•DailyCheck或NMRTest应该每日执行一遍。Apr.200319标准样品校正•标准样品应该妥善保管。•用于建立标准曲线的样品决定了今后测量的准确性和精确度。•因此标准样品应该特别小心的保管，以免破损。–在将样品管放入仪器之前，将其表面擦拭干净。–标准样品应该垂直放置，避免阳光曝晒。•如果标样中有气泡产生，应及时更换。•根据ISO9000规定,Bruker建议用户最好在24个月后重新校准或者更换标准样品。Apr.200320应用软件•Soft-EDMs测量软件–校准和测量；–对一些设备和试验参数进行修改。•ExpSpel–用户编辑选项–可以对仪器和试验的任何参数进行修改；–建立全新的脉冲序列；–控制外围设备；–处理信号，建立新的校准过程；–建立自己的结果输出界面。•TestApplications–所有仪器上都已安装–没有标准曲线的情况下可检查NMR信号；–进行初步的样品鉴定；–对系统进行测试和评估。Apr.200321用sfc_lfc开始SFC的测量•预设测量参数–扫描次数（Scans）=3或4次–循环延时（RecycleDelay）=2或1.5–接收增益（ReceiverGain）=通过Updatesettings或者NMRTEST来设定–模拟信号带宽（AnalogBandwidth）=broad–数字信号带宽（DigitalBandwidth）=20,000–偏移补偿（OffsetCompensation）=off–探测模式（DetectionMode）=magnitude•设定上述测量参数可以通过选择ConfigurationTable或者在NMS系列中点击CalibrateF3Sample(F2)Apr.200322仪器和样品设置•要得到高重复性结果必须注意:–油脂是否均匀十分重要，必须确定在测量之前已经充分搅拌；–气泡的存在不会影响结果。–测量的准确度受样品测量时的放置位置影响；–如果样品位置太低，可以通过调整探头里的基座来抬高；–这项调整一般在出厂前完成，样品高度通常为3-5cm–探头如果不及时清理，里面留下灰尘，玻璃或液态残余，都会影响测量结果。放入和取出样品的时候都必须小心!!Apr.200323温度控制•为了要的到最准确，重复性最好的结果，温度是很关键的因素。在SFC和SFI测量中，温度是造成误差最重要的原因。因此，磁体和恒温浴的温度必须稳定，偏差不能超过0.1ºC。为了减少将样品放入磁体中间的温度损失，恒温浴最好放在仪器旁边。•我们一般给恒温浴装备有特制的铝块，上面已经精确的打好了直径为10mm的孔。这样做的好处是当把试管从恒温浴中取出时，可以不用擦去上面的水渍。•预热时必须严格遵守正确的时间，因为脂肪中的结晶会随着加热时间的延长而慢慢熔化，加热时间过长或过短都会造成固体脂肪含量的变化。•装样品时必须注意不能装的太多，如果样品超出了铝块的高度，超出的样品受到室温影响，会使测量结果不准确。Apr.200324温度规范•首先我们设定一个使油脂完全熔化的温度（消除所有的结晶体），然后逐渐冷却，将其稳定在测量的温度。•这些温度是根据ISO和IUPAC规范的摄氏温度，或由SFI法的华氏温度转换成的摄氏温度。然后我们在不同的温度下开始测量变化的SFC。•Table1.未稳定化的油脂温度控制阶梯：–100ºC:熔化并