食品理化檢驗(yàn)灰分及礦物元素的測(cè)定

1、,灰分及礦物元素的測(cè)定,廣東藥科大學(xué)食品科學(xué)學(xué)院,掌握： 總灰分的概念、測(cè)定原理及具體方法 鈣、鐵、碘、磷的測(cè)定方法及各自的特點(diǎn)熟悉： 加速食品灰化的方法了解： 水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶 性灰分的測(cè)定,主要內(nèi)容,灰分的測(cè)定 概述總灰分的測(cè)定水溶性和水不溶性灰分的測(cè)定酸不溶性灰分的測(cè)定幾種重要礦物元素的測(cè)定鈣的測(cè)定鐵的測(cè)定碘的測(cè)定磷的測(cè)定,灰分的定義,在高溫灼燒時(shí)，食品發(fā)生一系列物

2、理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無機(jī)成分（主要是無機(jī)鹽和氧化物）則殘留下來，這些殘留物稱為灰分（總灰分、粗灰分）。,灰分的分類,K, Na, Ca, Mg等氧化物和鹽類,污染的泥沙和Fe，Al等氧化物和堿土金屬的堿式磷酸鹽,污染的泥沙和樣品中微量氧化硅,按溶解性,水溶性,水不溶酸溶,水不溶酸不溶,,考察食品的原料及添加劑的使用情況；判斷食品受污染程度； 灰分可以作為評(píng)價(jià)食品質(zhì)量的指標(biāo)；反映動(dòng)物、植物的生長條件。,灰分測(cè)定的

3、意義,部分食品的灰分含量,總灰分的測(cè)定,原理 將食品經(jīng)炭化后置于500~600℃高溫爐內(nèi)灼燒，食品中的水分及揮發(fā)物質(zhì)以氣態(tài)放出，有機(jī)物質(zhì)中的C、H、N等元素與有機(jī)物質(zhì)本身的氧及空氣中的氧生成CO2 、N的氧化物及水分而散失；無機(jī)物質(zhì)以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氯化物等無機(jī)鹽和金屬氧化物的形式殘留下來，這些殘留物即為灰分，稱量殘留物的重量至恒重，即可計(jì)算出樣品中總灰分的含量。,GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的測(cè)定方

4、法》,儀器,坩堝,坩堝鉗,馬弗爐,,灰化容器的選擇,坩堝種類,石英坩堝,優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、耐酸，價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)：耐堿性差,素瓷坩堝,鉑坩堝,,優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、耐堿、耐HF,導(dǎo)熱 性好缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴,優(yōu)點(diǎn)：耐高溫缺點(diǎn)：質(zhì)脆，易破，不耐HF、高 溫時(shí)，易和苛性堿及堿金 屬的碳酸鹽作用,√,容器大小的選擇,以下樣品應(yīng)選擇稍大的容器需要前處理的液態(tài)樣品加熱易膨脹的樣品灰分含量低、取樣量較大

5、的樣品,取樣量（P163-164表9-2） : 一般控制 灼燒后灰分為10～100 mg灰化溫度：一般情況下，525～600℃灰化時(shí)間： 2～5h，觀察殘留物為全白 色或淺灰色粉末，并達(dá)恒 重（≤0.5mg）為止。,加速灰化的方法,從灰化容器邊緣

6、慢慢加入少量無離子水加入HNO3、H2O2等，利用它們的氧化 作用來加速C?；一蛩峄一ǎㄌ穷愔破罚┘尤隡gAc2、Mg(NO3)2等助灰化劑添加MgO、CaCO3 等惰性不熔物質(zhì),,做空白,總灰分的測(cè)定方法(以瓷坩堝為例),高溫爐（馬弗爐 ）的準(zhǔn)備,接通電源，調(diào)好要使用的溫度,瓷坩堝的準(zhǔn)備,,兩次稱重之差≤0.5 mg,FeCl3 + 藍(lán)墨水的混合物,,樣品的預(yù)處理,富含脂肪的樣品：提取脂肪→炭化 液體樣品：

7、水浴蒸干→炭化 含水分較多的樣品：烘箱中干燥→炭化 谷物等水分含量較少的固體樣：直接炭化,樣品灰化前為什么要進(jìn)行炭化處理？ 防止因高溫造成試樣中的水分急劇蒸發(fā) 使樣品飛揚(yáng); 防止易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)高溫下發(fā)泡溢出; 減少碳粒被包裹住的可能性。,炭化,坩堝→置于電爐上，半蓋坩堝蓋→加熱炭化→直至無黑煙產(chǎn)生,炭化操作,易膨脹食品（糖、蛋白含量多的樣品）,,炭化,數(shù)滴辛醇或植物油,炭化后，把坩堝移入已達(dá)規(guī)定溫度的高溫爐口，稍停片

8、刻，再慢慢移入爐膛內(nèi)，以下操作同求坩堝恒重時(shí)一樣，至恒重。,灰化,結(jié)果計(jì)算,m 1—空坩堝質(zhì)量g ; m 2—樣品+空坩堝質(zhì)量，g m 3—?dú)埢?空坩堝質(zhì)量g; B —空白試驗(yàn)殘灰重，g,灰分 =,如有空白試驗(yàn)為,,水溶性灰分和水不溶性灰分的測(cè)定,用煮沸的無離子水反復(fù)洗滌坩堝及灰分，使水溶性灰分溶解，無灰濾紙過濾后剩下的殘?jiān)?jīng)干燥、炭化、灰化至恒重，即為水不溶性灰分。,水溶性和水不溶性灰分計(jì)算,m4— 不溶性灰分

9、+ 原坩堝質(zhì)量 gm1— 原坩堝質(zhì)量 gm2— 樣品 + 原坩堝質(zhì)量 g,水不溶性灰分 =,×100%,水溶性灰分％=總灰分％－水不溶性灰分％,酸不溶性灰分的測(cè)定,向總灰分中加入25ml 0.1mol/L的HCl，放在小火上輕微煮沸，用無灰濾紙過濾后，再用熱水洗滌至不顯酸性為止，將殘留物連同濾紙置坩堝中進(jìn)行干燥、炭化、灰化，直到恒重。,酸不溶性灰分計(jì)算,m5:酸不溶性灰分+坩堝質(zhì)量；m1:原坩堝質(zhì)量；m2:樣品+原坩堝

10、質(zhì)量,幾種重要礦物元素的測(cè)定,必需元素,有害元素：鉛、鎘、汞、砷等,常量元素：鈣、鎂、磷、鉀…,微量元素：鐵、鋅、碘、銅、硅,,,含量＞0.01%,鈷、硒、鎳、鋁…,含量＜0.01％,食品中的礦物元素,,一種新的樣品處理技術(shù) —— 微波密閉消解,高壓消解,+,微波快速加熱,微波加熱原理：微波產(chǎn)生的電磁場正負(fù)信號(hào)變換 24.5億次/s，溶液中極性分子在微波電場作用下，以24.5億次/s的速度改變其正負(fù)方向，使分子產(chǎn)生高速的碰撞和摩

11、擦而產(chǎn)生高熱。,微波為能量，HNO3和HCl 為消化液，5～30min消解速度快（傳統(tǒng)方法的10～100倍）消解完全徹底，回收率高易揮發(fā)元素?fù)p失少，環(huán)境污染少操作簡便，勞動(dòng)強(qiáng)度低,微波密閉消解的特點(diǎn),美國：測(cè)定金屬離子是消解樣品的標(biāo)準(zhǔn)方法,實(shí)際消解速度：食品樣品： 10 min（2.5 MPa)化妝品樣品： 12 min（3 MPa)藥、保健品： 10 min（2.0 MPa)冶金類樣品： 20 min（2.5 MPa)

12、,微波消解儀,微波消解罐,高錳酸鉀滴定法,樣品,灰化,溶解,草酸鈣沉淀,洗滌,溶解,草酸游離出來,滴定,,,,,,,,鹽酸,草酸,水,硫酸,高錳酸鉀,鈣的測(cè)定,高錳酸鉀滴定法反應(yīng)式,鈣的測(cè)定,CaCl2+(NH4 )2C2O4 →CaC2O4 ↓+2NH4Cl CaC2O4 + H2SO4 →CaSO4 + H2C2O4 5H2C2O4 +2KMnO4 +3 H2SO4

13、 K2SO4 +2MnSO4 +10CO2 +8H2O,此法需要沉淀、過濾、洗滌等步驟，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，較為少用,,滴定終點(diǎn)：過量KMnO4微紅色,EDTA滴定法,鈣的測(cè)定,先向系統(tǒng)中加入鈣紅指示劑（pH﹥11，純藍(lán)色），它與二價(jià)鈣離子絡(luò)合，生成酒紅色的絡(luò)合物，再用EDTA滴定，因其絡(luò)合能力強(qiáng)，奪取指示劑已絡(luò)合的二價(jià)鈣離子，使指示劑又顯原來顏色，生成藍(lán)色，用以指示終點(diǎn)。,EDTA滴定法反應(yīng)式,Ca2+ +

14、 NN（藍(lán)色）→NN-Ca2+ （酒紅色）NN-Ca2+（酒紅色）+ EDTA →EDTA-Ca + NN（藍(lán)色）,加鈣紅指示劑后不能放置太久pH值為12-14氰化鉀消除鋅、鐵、銅、鋁等的影響檸檬酸鈉防止鈣和磷結(jié)合生成磷酸鈣沉淀。,消化,樣品硝酸+高氯酸的混合酸,蓋表面皿加熱至無色透明加水加熱除去多余硝酸至2-3ml時(shí)冷卻氧化鑭溶液定容,,,高型燒杯,滴定,分別吸取0.1-0.5mL（根據(jù)鈣的含量而定）試樣消化液及空

15、白于試管中，加1滴氰化鈉溶液和0.1mL檸檬酸鈉溶液，用滴定管加1.5mL1.25mol/L氫氧化鉀溶液，加3滴鈣紅指示劑，立即以EDTA溶液滴定，至指示劑由紫紅色變藍(lán)色為止。,EDTA,消化液+氰化鈉+檸檬酸鈉+氫氧化鉀+鈣紅指示劑,原子吸收分光光度法,鈣的測(cè)定,樣品經(jīng)濕法消化后，導(dǎo)入原子吸收分光光度計(jì)中，經(jīng)火焰原子化后，吸收422.7nm共振線，其吸收量與含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。,原子吸收分光光度計(jì),硫氰酸鹽比色法,鐵的測(cè)定

16、,樣品經(jīng)消化后，鐵均以Fe3+形成存在，在酸性溶液中，F(xiàn)e3+ 與硫氰酸鉀溶液作用，生成紅色的硫氰酸鐵配合物，在485nm下有最大吸收，其吸光度與鐵含量成正比。,紅色,為了防止Fe3+ →Fe2+，應(yīng)加入少量過硫酸鉀（K2S2O8）作氧化劑。,磺基水楊酸法,磺基水楊酸在堿性條件下與三價(jià)鐵離子生成黃色絡(luò)合物，在465nm 下有最大吸收,其吸光度與鐵含量成正比。,鐵的測(cè)定,黃色,鄰二氮菲比色法,在pH2～9的溶液中，二價(jià)鐵離子能與鄰二氯菲生

17、成穩(wěn)定的橙紅色絡(luò)合物，在510nm有最大吸收，其吸光度與鐵的含量成正比。,鐵的測(cè)定,鹽酸羥胺,三種鐵測(cè)定方法的比較,氯仿萃取比色法,碘的測(cè)定,樣品在堿性條件下灰化，碘被有機(jī)物還原成碘離子，碘離子與堿金屬離子結(jié)合成碘化物，碘化物在酸性條件下與重鉻酸鉀作用，定量析出碘。當(dāng)用氯仿萃取時(shí)，碘溶于氯仿中呈現(xiàn)粉紅色，當(dāng)?shù)夂康蜁r(shí)，顏色深淺與碘含量成正比。,O,硫酸鈰（shì）接觸法,碘的測(cè)定,碘催化亞砷酸與硫酸鈰在室溫下的氧化還原反應(yīng)，碘

18、的催化作用與與碘離子濃度成比例，在恒溫反應(yīng)一段時(shí)間后，加入亞鐵鹽中止砷與鈰離子的氧化還原反應(yīng)，余下的高鈰離子與亞鐵離子作用，把亞鐵離子氧化成鐵離子，生成的鐵離子用硫氰酸鉀生成紅色的硫氰酸鐵，其濃度與碘離子含量成反比。,硫酸鈰接觸法反應(yīng)式,當(dāng)有碘離子存在時(shí),加入亞鐵鹽,紅色，越多，碘離子越少,總反應(yīng)式,磷鉬酸喹啉重量法,磷的測(cè)定,樣品經(jīng)消化或灰化后，在酸性條件下，磷與喹鉬檸酮作用生成磷鉬酸喹啉沉淀，沉淀物經(jīng)過濾，洗滌，在260±

19、20℃下烘干，稱重可計(jì)算出磷的含量。,【喹鉬檸酮】是由喹啉、鉬酸鈉、檸檬酸和丙酮配制而成的溶液,磷鉬酸喹啉重量法計(jì)算公式,磷含量的表示方法,m1——磷鉬酸喹啉沉淀和砂芯漏斗的質(zhì)量，g。 m2——砂芯漏斗的質(zhì)量，g。 m——稱取試樣的質(zhì)量，g。 V——樣液的總體積。 0.03207——磷鉬酸喹啉摩爾質(zhì)量換算為P2O5摩爾質(zhì)量的系數(shù)。,鉬藍(lán)比色法,食品樣品中的磷經(jīng)灰化或消化后以，磷酸根形式進(jìn)入