食品理化檢驗灰分及礦物元素的測定

1、,灰分及礦物元素的測定,廣東藥科大學食品科學學院,掌握： 總灰分的概念、測定原理及具體方法 鈣、鐵、碘、磷的測定方法及各自的特點熟悉： 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 性灰分的測定,主要內容,灰分的測定 概述總灰分的測定水溶性和水不溶性灰分的測定酸不溶性灰分的測定幾種重要礦物元素的測定鈣的測定鐵的測定碘的測定磷的測定,灰分的定義,在高溫灼燒時，食品發(fā)生一系列物

2、理和化學變化，最后有機成分揮發(fā)逸散，而無機成分（主要是無機鹽和氧化物）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； 灰分可以作為評價食品質量的指標；反映動物、植物的生長條件。,灰分測定的

3、意義,部分食品的灰分含量,總灰分的測定,原理 將食品經炭化后置于500~600℃高溫爐內灼燒，食品中的水分及揮發(fā)物質以氣態(tài)放出，有機物質中的C、H、N等元素與有機物質本身的氧及空氣中的氧生成CO2 、N的氧化物及水分而散失；無機物質以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氯化物等無機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，即可計算出樣品中總灰分的含量。,GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的測定方

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：耐高溫、耐酸，價格低廉。 缺點：耐堿性差,素瓷坩堝,鉑坩堝,,優(yōu)點：耐高溫、耐堿、耐HF,導熱 性好缺點：價格昂貴,優(yōu)點：耐高溫缺點：質脆，易破，不耐HF、高 溫時，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℃灰化時間： 2～5h，觀察殘留物為全白 色或淺灰色粉末，并達恒 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,,做空白,總灰分的測定方法(以瓷坩堝為例),高溫爐（馬弗爐 ）的準備,接通電源，調好要使用的溫度,瓷坩堝的準備,,兩次稱重之差≤0.5 mg,FeCl3 + 藍墨水的混合物,,樣品的預處理,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; 防止易發(fā)泡膨脹的物質高溫下發(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→直至無黑煙產生,炭化操作,易膨脹食品（糖、蛋白含量多的樣品）,,炭化,數滴辛醇或植物油,炭化后，把坩堝移入已達規(guī)定溫度的高溫爐口，稍停片

8、刻，再慢慢移入爐膛內，以下操作同求坩堝恒重時一樣，至恒重。,灰化,結果計算,m 1—空坩堝質量g ; m 2—樣品+空坩堝質量，g m 3—殘灰+空坩堝質量g; B —空白試驗殘灰重，g,灰分 =,如有空白試驗為,,水溶性灰分和水不溶性灰分的測定,用煮沸的無離子水反復洗滌坩堝及灰分，使水溶性灰分溶解，無灰濾紙過濾后剩下的殘渣經干燥、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算,m4— 不溶性灰分

9、+ 原坩堝質量 gm1— 原坩堝質量 gm2— 樣品 + 原坩堝質量 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行干燥、炭化、灰化，直到恒重。,酸不溶性灰分計算,m5:酸不溶性灰分+坩堝質量；m1:原坩堝質量；m2:樣品+原坩堝

10、質量,幾種重要礦物元素的測定,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 —— 微波密閉消解,高壓消解,+,微波快速加熱,微波加熱原理：微波產生的電磁場正負信號變換 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的速度改變其正負方向，使分子產生高速的碰撞和摩

11、擦而產生高熱。,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)元素損失少，環(huán)境污染少操作簡便，勞動強度低,微波密閉消解的特點,美國：測定金屬離子是消解樣品的標準方法,實際消解速度：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,鈣的測定,高錳酸鉀滴定法反應式,鈣的測定,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，費時費力，較為少用,,滴定終點：過量KMnO4微紅色,EDTA滴定法,鈣的測定,先向系統(tǒng)中加入鈣紅指示劑（pH﹥11，純藍色），它與二價鈣離子絡合，生成酒紅色的絡合物，再用EDTA滴定，因其絡合能力強，奪取指示劑已絡合的二價鈣離子，使指示劑又顯原來顏色，生成藍色，用以指示終點。,EDTA滴定法反應式,Ca2+ +

14、 NN（藍色）→NN-Ca2+ （酒紅色）NN-Ca2+（酒紅色）+ EDTA →EDTA-Ca + NN（藍色）,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,鈣的測定,樣品經濕法消化后，導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化后，吸收422.7nm共振線，其吸收量與含量成正比，與標準系列比較定量。,原子吸收分光光度計,硫氰酸鹽比色法,鐵的測定

16、,樣品經消化后，鐵均以Fe3+形成存在，在酸性溶液中，Fe3+ 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鐵離子生成黃色絡合物，在465nm 下有最大吸收,其吸光度與鐵含量成正比。,鐵的測定,黃色,鄰二氮菲比色法,在pH2～9的溶液中，二價鐵離子能與鄰二氯菲生

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

18、的催化作用與與碘離子濃度成比例，在恒溫反應一段時間后，加入亞鐵鹽中止砷與鈰離子的氧化還原反應，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。,硫酸鈰接觸法反應式,當有碘離子存在時,加入亞鐵鹽,紅色，越多，碘離子越少,總反應式,磷鉬酸喹啉重量法,磷的測定,樣品經消化或灰化后，在酸性條件下，磷與喹鉬檸酮作用生成磷鉬酸喹啉沉淀，沉淀物經過濾，洗滌，在260±

19、20℃下烘干，稱重可計算出磷的含量。,【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量，g。 m2——砂芯漏斗的質量，g。 m——稱取試樣的質量，g。 V——樣液的總體積。 0.03207——磷鉬酸喹啉摩爾質量換算為P2O5摩爾質量的系數。,鉬藍比色法,食品樣品中的磷經灰化或消化后以，磷酸根形式進入