ガスクロマトグラフィー嗅覚測定法(GC-O )は、ガスクロマトグラフを用いた揮発性化合物の分離と、嗅覚計(人間の評価者)を用いた臭気の検出を統合した技術です。 [ 1 ]これは、1964年にフラーらが初めて発明し、応用しました。[ 2 ] GCは抽出物から揮発性化合物を分離しますが、人間の嗅覚は溶出する各化合物の臭気活性を検出します。この嗅覚測定法による検出では、人間の評価者が化合物に臭気活性があるかどうかを定性的に判断したり、知覚した臭気を記述したり、臭気の強度や臭気活性の持続時間を定量的に評価したりすることができます。[ 3 ]化合物の嗅覚測定法による検出では、他の種類の検出器に存在する機器検出限界なしに、定量化された物質と人間の臭気知覚との関係を評価することができます。化合物の同定には、質量分析法などの他の検出器と分析標準物質の使用が依然として必要です。
化合物が人間の嗅覚に及ぼす影響には、その濃度に応じて変化する匂いの質、閾値、強度などが含まれる。
(臭気活性)化合物の臭気品質は、感覚記述分析において臭気記述子を用いて評価される。[ 4 ]これは揮発性化合物の感覚化学関係を示している。化合物の臭気品質は濃度によって変化する可能性がある。[ 1 ]
化合物の絶対閾値とは、その化合物が検出できる最小濃度のことです。揮発性化合物の混合物では、閾値以上の濃度で存在する化合物の割合のみが臭気に寄与します。この特性は、臭気閾値(OT)、つまり臭気の質を判断せずに人間のパネルの50%が臭気を知覚する最小濃度、または、臭気が知覚され、人間のパネルの50%が説明できる最小濃度である認識閾値によって表すことができます。[ 3 ]
化合物の知覚の強さは、その濃度と正の相関関係にある。これは、化合物固有の心理測定関数または濃度-反応関数によって表される。対数濃度-知覚強度プロットを持つ心理測定関数は、シグモイド形状を特徴とする。初期のベースラインは、化合物の濃度が閾値以下であることを示し、閾値を表す変曲点付近では反応が緩やかに上昇し、濃度が閾値を超えると反応が指数関数的に上昇し、飽和領域または強度の変化がもはや知覚されなくなる点に達すると、反応は減速して平坦な領域になる。一方、スティーブンスのべき乗法則を用いた対数濃度-対数知覚強度プロットは、指数が2つの変数間の関係を特徴付ける直線を形成する。[ 1 ]
この装置は、従来の検出器の代わりに、またはそれに加えて、臭気ポート(ODP)を備えたガスクロマトグラフで構成されており、人間の評価者が溶出液を嗅ぎます。臭気ポートは、トランスファーラインでGC装置に接続されたノーズコーン設計が特徴です。臭気ポートは一般的にガラスまたはポリテトラフルオロエチレン製です。[ 5 ]通常は装置から30~60cm離れた場所に配置され、高温のGCオーブンの影響を受けないように側面から伸びています。不活性化シリカトランスファーラインは、揮発性の低い化合物の凝縮を防ぐために一般的に加熱されます。評価者が快適な座位に合わせて調整できるように柔軟性があります。従来の温かく乾燥したキャリアガスは鼻の粘膜を乾燥させる可能性があるため、揮発性物質は補助ガスまたは相対湿度(RH)50~75%の加湿キャリアガスを介して供給され、乾燥を軽減します。[ 1 ]
嗅覚検出器は、フレームイオン化検出器(FID)または質量分析計(MS)と結合または並列接続されることがあります。さらに、複数の臭気ポートをセットアップすることもできます。これらの場合、溶出液は通常、検出器間で均等に分割され、同時に検出器に到達できるようにします。[ 5 ]
GC-O分析では、化合物の臭気への寄与度や各臭気物質の相対的な重要性を決定するために、さまざまな方法が用いられます。これらの方法は、(i)検出頻度、(ii)閾値までの希釈、(iii)直接強度、に分類できます。
GC-O分析は、6~12名の評価者からなるパネルによって実施され、各保持時間で匂いを感知した参加者の数を数えます。この頻度は、抽出物中の匂い物質の相対的な重要性を表すために使用されます。また、個々の検出閾値が正規分布に従うという仮定に基づき、特定の濃度における匂い物質の強度と関連していると考えられます。[ 1 ]
この方法では、収集されたデータに応じて 2 種類の異なるデータが報告されます。まず、周波数データのみが利用可能な場合は、鼻腔影響周波数 (NIF) または嗅覚信号のピーク高さとして報告されます。[ 3 ] 評価者が匂いを感知しない場合はゼロになり、評価者が匂いを感知するたびに 1 が加算されます。次に、検出頻度と匂いの持続時間の両方が収集された場合は、NIF の表面 (SNIF) または検出頻度 (%) と匂いの持続時間 (秒) の積に対応するピーク面積を解釈できます。SNIF は、ピーク高さ以外の匂い化合物のさらなる解釈を可能にします。
検出周波数法は、記録される信号が二値(臭気の有無)であるため、簡便で訓練を受けた評価者を必要としないという利点があります。一方、この方法の欠点は、周波数と知覚される臭気強度との関係を仮定している点にあります。食品サンプル中の臭気活性化合物は、検出閾値を超える濃度で存在することがよくあります。つまり、ある化合物はすべての評価者によって検出され、強度の増加にもかかわらず、検出率100%の限界に達する可能性があるということです。
試料または抽出液の希釈系列を作成し、臭気の有無を評価する。その結果は、化合物の臭気強度として表される。
分析方法の一つは、匂いがまだ知覚される一連の最大希釈度を測定することです。得られた値は、1987 年に Schieberle と Grosch によって開発されたアロマ抽出希釈分析 (AEDA) におけるフレーバー希釈 (FD) 係数と呼ばれます。[ 6 ]一方、別の分析方法では、知覚される匂いの持続時間も測定してピーク面積を計算します。ピーク面積は、1984 年に Acree らが開発した CharmAnalysis における Charm 値として知られています。[ 7 ] [ 8 ]前者は後者のピーク高さとして解釈できます。化合物の匂い閾値は、調製された一連の希釈 (一般的に 8〜10 段階の 2〜3 倍希釈) から測定することを意図しているため、データの精度と変動は、使用する希釈係数から決定できます。
この方法は時間的な制約があり、また誤差を最小限に抑えるためには複数の評価者が必要となるため、カラムを複数の臭気ポートに分割することは、この方法にとって有益であろう。
この方法は、希釈閾値法に加えて、化合物の知覚される強度も考慮に入れるという特徴を持つ。評価者は、あらかじめ定められた尺度に基づいて評価結果を報告することができる。
事後強度法は、溶出する各化合物について知覚される最大強度を測定します。平均信号を得るために、評価者パネルを使用することが推奨されます。一方、動的時間強度法は、溶出開始時から異なる時点での強度を測定し、臭気強度の開始、最大、および減少を連続的に測定できます。これは、1992 年に Da Silva によって開発された Osme (ギリシャ語で臭気) 法で使用されています。[ 9 ]その後、アロマグラムは、強度を保持時間の関数としてプロットする FID クロマトグラムと同様の方法で構築できます。[ 1 ]ピークの高さは知覚される最大強度に対応し、ピークの幅は知覚される臭気の持続時間に対応します。
この手法では、評価者研修の要点に関して、時間的な制約が大きくなる可能性があります。研修不足は、尺度の使用方法にばらつきを生じさせる可能性があるためです。しかし、十分な研修を受けた評価者パネルであれば、比較的短時間で高精度な分析を行うことができます。
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