灰分及幾種礦物元素的測定課件2

1、第六章灰分及幾種礦物元素的測定2022/7/29第六章灰分及幾種礦物元素的測定第1頁，共56頁。3.粗灰分的概念 灰分不完全或不確切地代表無機(jī)物的總量，如某些金屬氧化物會吸收有機(jī)物分解產(chǎn)生的CO2而形成碳酸鹽，使無機(jī)成分增多了，有的又揮發(fā)了（如Cl、I、Pb為易揮發(fā)元素。P、S等也能以含氧酸的形式揮發(fā)散失）。從這個(gè)觀點(diǎn)出發(fā)通常把食品經(jīng)高溫灼燒后的殘留物稱為粗灰分（總灰分）。 酸溶性灰分 酸不溶性灰分總灰分水溶性灰分水不溶性灰分第六章灰分及幾種礦物元素的測定第2頁，共56頁。4水溶性灰分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類的含量?？煞从彻u、果凍等制品中果汁的含量。 5. 酸溶性灰分反

2、映Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。6. 酸不溶性灰分反映污染的泥沙及機(jī)械物和食品中原來存在的微量SiO2的含量。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第3頁，共56頁。7灰分測定的意義 考察食品的原料及添加劑的使用情況； 灰分指標(biāo)是一項(xiàng)有效的控制指標(biāo)；例：面粉生產(chǎn)，往往在分等級時(shí)要用灰分指標(biāo)，因小麥麩皮的灰分含量比胚乳高20倍。 富強(qiáng)粉應(yīng)為 0.3 0.5 %， 標(biāo)準(zhǔn)粉應(yīng)為 0.6 0.9 %，反映動物、植物的生長條件。其他食品灰分含量可查68頁表6-1或有關(guān)手冊。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第4頁，共56頁。生產(chǎn)明膠、果膠類膠制品，灰分是它膠凍性能的標(biāo)志。同時(shí)還可檢驗(yàn)食品加工過程的

3、污染情況。所以，灰分是食品成分全分析的項(xiàng)目之一。 第六章灰分及幾種礦物元素的測定第5頁，共56頁。二、總灰分的測定GB / T 5009.4 2003 食品中灰分的測定方法 (一) 原理：（P68） 把一定的樣品經(jīng)炭化后放入高溫爐內(nèi)灼燒，轉(zhuǎn)化，稱量殘留物的重量至恒重，計(jì)算出樣品總灰分的含量。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第6頁，共56頁。（二）灰化條件的選擇灰化容器坩堝。 坩堝蓋子與堝要配套。 坩堝材質(zhì)有多種： 素瓷 鉑 石英 鐵 鎳等， 個(gè)別情況也可使用蒸發(fā)皿。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第7頁，共56頁。 素瓷坩堝優(yōu)點(diǎn)： 耐高溫可達(dá) 1200 ，內(nèi)壁光滑，耐酸，價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)： 耐堿性

4、差，灰化成堿性食品（如水果、蔬菜、豆類等），坩堝內(nèi)壁的釉質(zhì)會部分溶解，反復(fù)多次使用后，往往難以得到恒重。 溫度驟變時(shí)，易炸裂破碎。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第8頁，共56頁。 鉑坩堝優(yōu)點(diǎn)： 耐高溫 達(dá)1773，導(dǎo)熱良好，耐堿，耐HF,吸濕性小。 缺點(diǎn)： 價(jià)格昂貴，約為黃金的9倍，要有專人保管，免丟失。 使用不當(dāng)會腐蝕或發(fā)脆。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第9頁，共56頁。 取樣量 根據(jù)試樣種類和性狀來定，一般控制灼燒后灰分為 10 100 mg 。通常： 乳粉、麥乳精、大豆粉、調(diào)味料、水產(chǎn)品等 取 12 g 。谷物及制品、肉及制品、糕點(diǎn)、牛乳等取 35 g 。蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、

5、奶油等取510g 。水果及制品取 20g 、油脂取50 g 。具體見69頁表6-2。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第10頁，共56頁。3. 灰化溫度 灰化溫度的高低對灰分測定結(jié)果影響很大。由于各種食品中無機(jī)成分的組成、性質(zhì)及含量各不相同，灰化溫度也應(yīng)有所不同，一般為525 600，谷類的飼料達(dá) 600以上。 溫度太高，將引起K、Na、Cl等元素的揮發(fā)損失，磷酸鹽、硅酸鹽也會熔融，將碳粒包藏起來，使元素?zé)o法氧化。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第11頁，共56頁。溫度太低，則灰化速度慢，時(shí)間長，不宜灰化完全，也不利于除去過剩的堿性食物吸收的CO2。所以要在保證灰化完全的前提下，盡可能減少無機(jī)成分的

6、揮發(fā)損失和縮短灰化時(shí)間。加熱速度不可太快，防急劇干餾時(shí)灼熱物的局部產(chǎn)生大量氣體，而使微粒飛失、易燃。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第12頁，共56頁。4. 灰化時(shí)間一般不規(guī)定灰化時(shí)間，而是觀察殘留物（灰分）為全白色或淺灰色，內(nèi)部無殘留的碳塊，并達(dá)到恒重為止。兩次結(jié)果相差 0.5 mg。對于已做過多次測定的樣品，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)限定時(shí)間。總的時(shí)間一般為 2 5 小時(shí)，個(gè)別樣品有規(guī)定溫度、時(shí)間。應(yīng)指出，對某些樣品即使灰化完全，殘灰也不一定呈白色或淺灰色，如鐵含量高的食品，殘灰呈褐色。 錳、銅含量高的食品，殘灰呈藍(lán)綠色。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第13頁，共56頁。（三）加速灰化的方法 有些樣品難于灰

7、化，如含磷較多的谷物及其制品。磷酸過剩于陽離子，灰化過程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，會熔融而包住C粒，即使灰化相當(dāng)長時(shí)間也達(dá)不到恒重。對這類樣品，可采用下述方法加速灰化：第六章灰分及幾種礦物元素的測定第14頁，共56頁。 樣品初步灼燒后，取出，冷卻，從灰化容器邊緣慢慢加入少量無離子水，使殘灰充分濕潤（不可直接灑在殘灰上，以防殘灰飛揚(yáng)損失），用玻璃棒研碎，使水溶性鹽類溶解，被包住的C粒暴露出來，把玻璃棒上粘的東西用水沖進(jìn)容器里，在水浴上蒸發(fā)至干涸，至 120 130烘箱內(nèi)干燥，再灼燒至恒重。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第15頁，共56頁。 經(jīng)初步灼燒后，放冷，加入幾滴HNO3、H2

8、O2等，蒸干后再灼燒至恒重，利用它們的氧化作用來加速C粒灰化。也可加入10（NH4）2CO3等疏松劑，在灼燒時(shí)分解為氣體逸出，使灰分呈松散狀態(tài)，促進(jìn)灰化。這些物質(zhì)的添加不會增加殘灰的質(zhì)量，灼燒后完全消失。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第16頁，共56頁。 糖類樣品殘灰中加入硫酸，可以進(jìn)一步加速。加入 MgAc2、Mg(NO3)2 等助灰化劑，這類鎂鹽隨灰化而分解，與過剩的磷酸結(jié)合，殘灰不熔融而呈松散狀態(tài)，避免了碳粒被包裹，可縮短灰化時(shí)間，但產(chǎn)生了MgO會增重，也應(yīng)做空白試驗(yàn)。添加 MgO、CaCO3 等惰性不熔物質(zhì)，它們的作用純屬機(jī)械性，它們和灰分混雜在一起，使C粒不受覆蓋，應(yīng)做空白試驗(yàn)，因?yàn)?/p>

9、它們使殘灰增重。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第17頁，共56頁。（四）總灰分的 測定方法（以瓷坩堝為例） 恒重取出入干燥器冷卻 30 分鐘結(jié)果計(jì)算不恒重灰化1小時(shí)炭化樣品瓷坩堝的準(zhǔn)備馬福爐的準(zhǔn)備稱樣品第六章灰分及幾種礦物元素的測定第18頁，共56頁。瓷坩堝的準(zhǔn)備根據(jù)取樣量的大小、樣品的性質(zhì)（如易膨脹等）來選取坩堝的大小。有時(shí)樣品太多，宜選素瓷蒸發(fā)皿。使用的容器大會使稱量的誤差增大（有的蒸發(fā)皿在光電天平中放不下）。將兩個(gè)坩堝用（1:4）的HCl煮沸12小時(shí)，洗凈涼干。 第六章灰分及幾種礦物元素的測定第19頁，共56頁。 用FeCl3 + 藍(lán)墨水的混合物在坩堝外壁及蓋子上編號。打開馬福爐，用坩堝

10、鉗夾住，先放在爐口預(yù)熱，因爐內(nèi)各部位的溫度不一致，假如設(shè)定 600，爐內(nèi)熱電偶附近為 60010，中間部位為 59010，前面部分為 56010，不論爐子大小，門口部分溫度最低。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第20頁，共56頁。 真正灼燒時(shí)不能放在靠近門口部分，每次開始放入爐內(nèi)或取出時(shí)，都要放在門口緩沖一下溫差，不然就會破裂，然后慢慢往里面放，把蓋子搭在旁邊。 稍停一下在關(guān)爐門，于規(guī)定溫度（500600）灼燒半小時(shí)，再移至爐口冷卻到 200左右，再移入干燥器中，冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱量，再入高溫爐中燒 30分鐘，取出冷卻稱重，直至恒重（兩次稱重之差不大于0.5 mg ), 記錄數(shù)據(jù)備用。第六章灰分

11、及幾種礦物元素的測定第21頁，共56頁。高溫爐（馬福爐、蒙弗爐）的準(zhǔn)備 SRTX-4-9型箱式電阻爐、 DRZ-4型溫度控制儀。接通電源，調(diào)好要使用的溫度，電線容量要大，因?yàn)楣β蕿?2000-4000W，不然會失火。如室內(nèi)配電容量小，其他電器都不得與它同時(shí)使用。電加熱管式（分1、2、3段），少量樣品方便。 箱式（有不同體積），要預(yù)熱，用電量大。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第22頁，共56頁。 樣品的預(yù)處理 可用測定水分之后的樣品。 富含脂肪的樣品先提取脂肪后再測灰分。 對于液體樣品應(yīng)先在水浴上蒸干，否則直接炭化，液體沸騰易造成濺失。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第23頁，共56頁。 果蔬、動

12、物組織等含水分較多的樣品,先制備成均勻樣品，再準(zhǔn)確稱取樣品置于已知重量坩堝中，放烘箱中干燥（先6070，后105），再炭化。谷物、豆類等水分含量較少的固體樣，粉碎均勻后可直接稱取、炭化。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第24頁，共56頁。 炭化樣品 準(zhǔn)確稱量一定量處理好的樣品，放在高溫爐之前，要先進(jìn)行炭化處理，以防溫度高，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)在高溫下發(fā)泡而溢出，減少碳粒被包裹住的可能性。 炭化操作一般在電爐或煤氣燈下進(jìn)行，半蓋坩堝蓋，小心加熱使樣品在通氣情況下逐漸炭化，直至無黑煙產(chǎn)生。對易膨脹、發(fā)泡的如含糖多的，含蛋白多的樣品，可在樣品上加數(shù)滴辛醇或純植物油，再進(jìn)

13、行炭化。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第25頁，共56頁。4.灰化 炭化后，把坩堝移入已達(dá)規(guī)定溫度的高溫爐口，稍停片刻，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。 m 1空坩堝質(zhì)量，g m 2樣品+空坩堝質(zhì)量，g m 3殘灰+空坩堝質(zhì)量，g B 空白試驗(yàn)殘灰重，g5.結(jié)果計(jì)算100 %灰分 =100 %如有空白試驗(yàn)為第六章灰分及幾種礦物元素的測定第26頁，共56頁。 有的樣品如面粉等糧食樣品是以干物質(zhì)的灰分來計(jì)算的，從總重中減去水分。6.說明： 從干燥器中取出 冷卻的坩堝時(shí)，因內(nèi)部成真空，開蓋恢復(fù)常壓時(shí)應(yīng)讓空氣緩緩進(jìn)入，以防殘灰飛散。 灰化后的 殘?jiān)闪糇鰿a、P、Fe等成分的分析

14、。 用過的坩堝，應(yīng)把殘灰及時(shí)倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(廢）浸泡1020分鐘，再用水沖刷洗凈。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第27頁，共56頁。 日本有采用自制鋁箔杯直接灰化的。特點(diǎn)：杯子不吸濕好恒重，本身重量輕，好冷卻，減小誤差。在600以下，可穩(wěn)定使用，用圓形鋁箔套在塑料瓶上向上捻成杯狀。 測定值中小數(shù)點(diǎn)后保留一位小數(shù)。 測定食糖中總灰分可用電導(dǎo)法，簡單、迅速、準(zhǔn)確，免泡沫的麻煩。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第28頁，共56頁。三、 水溶性灰分和水不溶性灰分的測定 將測定所得的總灰分稱量、計(jì)算后，約加25ml熱無離子水，分多次洗滌坩堝、濾紙及殘?jiān)堅(jiān)盀V紙一起移回原坩堝中，在水浴上

15、蒸發(fā)至干涸，入干燥箱中干燥，再進(jìn)行炭化、灼燒、冷卻、稱量，至恒重。 m4 不溶性灰分 + 原坩堝質(zhì)量 g m1 原坩堝質(zhì)量 g m2 樣品 + 原坩堝質(zhì)量 g水溶性灰分=總灰分 - 水不溶性灰分計(jì)算：水不溶性灰分 =100%第六章灰分及幾種礦物元素的測定第29頁，共56頁。四、 酸不溶性灰分的測定 取水不溶性灰分或總灰分的殘留物，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。計(jì)算: 酸不溶性灰分= 100% m5酸不溶性灰分+坩堝質(zhì)量 m1原坩堝質(zhì)量 m2樣品+原坩堝質(zhì)量第六章灰

16、分及幾種礦物元素的測定第30頁，共56頁。無灰濾紙（定量濾紙）按灰分分為三個(gè)等級 甲0.01 乙0.03 丙0.06 是化學(xué)純度高度純潔，疏松多孔，有一定過濾速度，顯中性，耐稀酸。 第六章灰分及幾種礦物元素的測定第31頁，共56頁。第二節(jié) 幾種重要礦物元素的測定一、 概述 食品中除含有大量有機(jī)物外，還含有豐富的礦物質(zhì),它們都存在于灰分之中，要先灰化處理，然后再測定。 其中： 常量元素含量0.01 （Ca、Mg、K、Na、P、S、Cl）占總灰分80%， 微量元素（痕量元素）含量0.01 （Fe、Co、Ni、Zn、Cr、Mo、Al、Si、Se、Sn、I、F）第六章灰分及幾種礦物元素的測定第32頁，

17、共56頁。礦物元素的測定方法很多：化學(xué)分析法、比色法、原子吸收分光光度法、極譜法、離子選擇性電極法、熒光法等等。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第33頁，共56頁。 介紹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300 30 0000 Mhz間的電磁波。微波密閉消解常用 2450 Mhz 為工作頻率。微波產(chǎn)生的電磁場正負(fù)信號變換 24.5億次/每秒鐘，溶液中極性分子在微波電場作用下，以24.5億次/每秒鐘的速度改變其正負(fù)方向，使分子產(chǎn)生高速的碰撞和摩擦而產(chǎn)生高熱。同時(shí)還有離子的導(dǎo)電作用。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第34頁，共56頁。樣品和溶劑放在密閉容器里進(jìn)行

18、微波加熱，產(chǎn)生高壓。消解速度是傳統(tǒng)方法的10100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，勞動強(qiáng)度低等優(yōu)點(diǎn)。操作簡便：只需把樣品及溶劑防入消解罐，調(diào)整好所需要的壓力，設(shè)定好加熱時(shí)間，即可進(jìn)行微波消解。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第35頁，共56頁。微波密閉消解儀器：1. 上海新儀微波化學(xué)科技有限公司生產(chǎn)的 MDS 2002A 型壓力自控密閉微波溶樣系統(tǒng)。2. 美國CEM公司生產(chǎn)的 MARS 5 型微波消解系統(tǒng)實(shí)際消解速度：食品樣品最多只要 10 分鐘（2.5 MPa);化妝品樣品有的要 12 分鐘（3 MPa);藥、保健品最多只要 10 分鐘（2.0 MPa);冶金類樣品最

19、多要 20 分鐘（2.5 MPa);第六章灰分及幾種礦物元素的測定第36頁，共56頁。二、 鈣的測定（一） KMnO4法 （73頁） 原理: 灰分 + HCl 溶解 CaCl2+(NH4 )2C2O4 CaC2O4 +2NH4Cl CaC2O4 + H2SO4 CaSO4 + H2C2O4 5H2C2O4 +2KMnO4 +3 H2SO4 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。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第37頁，共56頁。(二）EDTA滴定法（乙二胺四乙酸） 原理： 先向系統(tǒng)中加入鈣紅指示劑（pH11,純藍(lán)色），它與二價(jià)鈣離

20、子絡(luò)合，生成酒紅色的絡(luò)合物，再用EDTA滴定，它先與游離的鈣離子絡(luò)合，因其絡(luò)合能力強(qiáng)，當(dāng)與游離二價(jià)鈣離子結(jié)合完以后，又奪取指示劑已絡(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)。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第38頁，共56頁。(三）原子吸收分光光度法三、 鐵的測定（74頁） （一）硫氰酸鉀比色法 （二）磺基水楊酸比色法 (三）鄰菲羅啉（鄰二氮菲）比色法 (四）原子吸收分光光度法第六章灰分及幾種礦物元素的測定第39頁，共56頁。四、 碘的測定 （一）氯仿萃取比色法（二）硫酸鈰接觸法 (三）溴水氧化法法 (四）催化分光光度法碘鹽中的 I2可用數(shù)字顯示儀快速測出碘含量，使鹽溶為液相

21、再測。五、磷的測定 （自學(xué)）第六章灰分及幾種礦物元素的測定第40頁，共56頁。分光光度計(jì)原理：物質(zhì)在光的照射下，產(chǎn)生對光的吸收效應(yīng)，且具有選擇性。不同的物質(zhì)有各自的特征吸收光波。當(dāng)波長一定，光吸收程度與物質(zhì)濃度有一定的比例關(guān)系。比爾定律：T = I / I0 log 1/T = k c l =E （消光值、光密度、吸光度） A 確定最適宜波長方法 第六章灰分及幾種礦物元素的測定第41頁，共56頁。關(guān)于第六章的總結(jié)測定樣品的灰分只能用干法灰化。測定樣品中的各種礦物質(zhì)含量的前處理可用 干法灰化 高壓密閉微波消解法第六章灰分及幾種礦物元素的測定第42頁，共56頁。第六章 重點(diǎn)灰分的定義、分類?？偦曳值臏y定原理、方法、條件、加速方法。鈣的主要測定方法。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第43頁，共56頁。第六章灰分及幾種礦物元素的測定第44頁，共56頁。第六章灰分及幾種礦物