海南大學(xué)食品分析六2014

第六章灰分及幾種礦物元素的測(cè)定海南大學(xué)食品學(xué)院第一節(jié)灰分的測(cè)定灰分的定義在高溫灼燒時(shí)，食品發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無(wú)機(jī)成分（主要是無(wú)機(jī)鹽和氧化物）則殘留下來(lái)，這些殘留物稱為灰分。它標(biāo)示食品中無(wú)機(jī)成分總量的一項(xiàng)指標(biāo)。粗灰分的定義灰分不完全或不確切地代表無(wú)機(jī)物的總量，如某些金屬氧化物會(huì)吸收有機(jī)物分解產(chǎn)生的CO2而形成碳酸鹽，使無(wú)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）。粗灰分水溶性灰分水不溶性灰分酸溶性灰分酸不溶性灰分水溶性灰分——反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類的含量。可反映果醬、果凍等制品中果汁的含量。酸溶性灰分——反映Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。酸不溶性灰分——反映污染的泥沙及機(jī)械物和食品中原來(lái)存在的微量SiO2的含量?；曳譁y(cè)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(jí)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(dòng)物、植物的生長(zhǎng)條件。一、總灰分的測(cè)定GB/T5009.4—2003《食品中灰分的測(cè)定方法》1、原理：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。2、灰化條件的選擇（1）灰化容器——坩堝坩堝蓋子與堝要配套。坩堝材質(zhì)有多種：①素瓷②鉑③石英個(gè)別情況也可使用蒸發(fā)皿。（2）取樣量

根據(jù)試樣種類和性狀來(lái)定，一般控制灼燒后灰分為10～100mg。通常：

乳粉、麥乳精、大豆粉、調(diào)味料、水產(chǎn)品等取1～2g。谷物及制品、肉及制品、糕點(diǎn)、牛乳等取3～5g。蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取5～10g。水果及制品取20g、油脂取50g。（3）灰化溫度由于各種食品中無(wú)機(jī)成分的組成、性質(zhì)及含量各不相同，灰化溫度一般為525~600℃。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(huì)熔融，將碳粒包藏起來(lái)，使元素?zé)o法氧化。溫度太低，則灰化速度慢，時(shí)間長(zhǎng)，不宜灰化完全，也不利于除去過(guò)剩的堿性食物吸收的CO2。

（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(wú)殘留的碳?jí)K，并達(dá)到恒重為止。兩次結(jié)果相差<0.5mg。對(duì)于已做過(guò)多次測(cè)定的樣品，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)限定時(shí)間?？偟臅r(shí)間一般為2~5小時(shí)，個(gè)別樣品有規(guī)定溫度、時(shí)間。3、加速灰化的方法有些樣品難于灰化，如含磷較多的谷物及其制品。為了縮短灰化周期，采用加速灰化過(guò)程。改變操作方法：樣品初步灼燒后取出坩堝→冷卻→在灰中加少量熱水→攪拌使水溶性鹽溶解，使包住的碳粒游離出來(lái)→蒸去水分→干燥→灼燒2.

加HNO3(1：1)或30%H2O2（灰化助劑）：使未氧化的碳粒充分氧化并且使它們生成NO2和水，這類物質(zhì)灼燒時(shí)完全消失，又不至于增加殘留物灰分重量。3.加惰性物質(zhì)：如Mg,CaCO3等，這些都不溶解，使碳粒不被覆蓋，此法同時(shí)作空白實(shí)驗(yàn)。4、總灰分的測(cè)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

測(cè)定步驟在坩堝中稱取定量樣品→在電爐中炭化至無(wú)煙

→在500℃馬福爐中灼燒到灰白色→冷卻到200℃→入干燥皿冷卻到室溫→稱重

灼燒1小時(shí)→冷卻到恒重

m1—空坩堝質(zhì)量，gm2—樣品+空坩堝質(zhì)量，gm3—?dú)埢?空坩堝質(zhì)量，gB—空白試驗(yàn)殘灰重，g有的樣品如面粉等糧食樣品是以干物質(zhì)的灰分來(lái)計(jì)算的，從總重中減去水分。5、結(jié)果計(jì)算×100%灰分=×100%如有空白試驗(yàn)為=6、說(shuō)明：①?gòu)母稍锲髦腥〕隼鋮s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。②灰化后的殘?jiān)闪糇鰿a、P、Fe等成分的分析。③樣品炭化的過(guò)程中,要注意控制熱源,防止產(chǎn)生大量的泡沫總灰分稱量、計(jì)算后→約加25ml熱無(wú)離子水→無(wú)灰濾紙過(guò)濾→分多次洗滌坩堝、濾紙及殘?jiān)鷮堅(jiān)盀V紙一起移回原坩堝中→在水浴上蒸發(fā)至干涸→放入干燥箱中干燥→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gm1—原坩堝質(zhì)量gm2—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%二、水溶性灰分和水不溶性灰分的測(cè)定三、酸不溶性灰分的測(cè)定取水不溶性灰分或總灰分的殘留物→加入25ml0.1mol/L的HCl→放在小火上輕微煮沸→用無(wú)灰濾紙過(guò)濾→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→稱量,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)量第二節(jié)幾種重要礦物元素的測(cè)定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(cè)定。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等）

食品樣本無(wú)機(jī)態(tài)灼燒、灰化比色法原子吸收分光光度法其它熒光法化學(xué)分析法測(cè)定方法一、鈣的測(cè)定－－滴定法（EDTA法）

(1)原理:EDTA與消化液中的鈣能形成比鈣紅指示劑與鈣所形成的絡(luò)合物更為穩(wěn)定的EDTA-Ca絡(luò)合物。在pH13-14的含鈣溶液中，首先是鈣紅指示劑與溶液中鈣絡(luò)合成酒紅色,隨著滴入EDTA，由于形成了更為穩(wěn)定的EDTA-Ca絡(luò)合物,鈣紅指示劑變成了藍(lán)色的游離狀態(tài)（終點(diǎn)）。根據(jù)EDTA絡(luò)合劑用量，可計(jì)算鈣的含量。（1）樣品消化精確稱取均勻樣品于250mL高型燒杯→加混合酸消化液(硝酸和高氯酸之比為4:1)20－30ml→上蓋表皿→加熱消化（直至無(wú)色透明為止）→加幾毫升去離子水，加熱（以除去多余的硝酸）→待燒杯中的液體接近2-3mL→取下冷卻→用去離子水洗并轉(zhuǎn)移于10ml刻度試管→定容取與消化樣品相同量的混合酸消化液，按上述操作做試劑空白試驗(yàn)測(cè)定。（2）標(biāo)定EDTA

吸取0.5mL鈣標(biāo)準(zhǔn)溶液(100μg/ml)，以EDTA滴定，標(biāo)定其EDTA的濃度，根據(jù)滴定結(jié)果計(jì)算出每毫升EDTA相當(dāng)于鈣的毫克數(shù)，即滴定度（T）樣品及空白的滴定吸取0.1-0.5ml（根據(jù)鈣的含量而定）樣品消化液及空白于試管中→加1滴氰化鈉溶液和0.1mL檸檬酸鈉溶液→1.5ml1.25mol/LKOH→加3滴鈣紅指示劑→以EDTA溶液滴定（紫紅變?yōu)樗{(lán)色）注意:①滴定用的樣品量隨鈣含量而定,最適合的范圍是5-50μg;②樣液中加入氰化鉀和檸檬酸鈉掩蔽劑③加鈣紅指示劑后要立即滴定;④滴定的pH范圍為12-14,過(guò)高過(guò)低都滴定不出終點(diǎn).二、碘的測(cè)定

溴能定量地氧化碘離子為碘酸根離子，生成的碘酸根離子在碘化鉀的酸性溶液中被還原析出碘，用硫代硫酸鈉溶液滴定反應(yīng)中析出的碘。操作步驟：準(zhǔn)確稱取適量的樣品→置于瓷坩鍋中→電爐碳化至無(wú)煙→550℃—600℃馬福爐中灼燒40min→冷卻→在坩禍中加少許蒸餾水?dāng)噭?dòng)→轉(zhuǎn)入250mL燒杯→沖洗坩禍→總量約為100mL→煮沸5min→過(guò)濾至250mL容量瓶中→燒杯及漏斗內(nèi)殘?jiān)脽崴磸?fù)沖洗→放冷后定容

取25mL濾液→250mL碘量瓶中→0.1%甲基橙2-3滴→用稀硫酸將溶液調(diào)至紅色→加人5mL飽和溴水→加熱煮沸至黃色消失→稍冷后加人20%甲酸鈉溶液5mL→加熱煮沸2min→用冷水浴冷卻

在碘量瓶中加人5mL3mol/L硫酸溶液及5mL15%碘化鉀溶液→蓋上瓶蓋，放置10min→用0.01mol/L的硫代硫酸鈉(Na2S2O3)溶液滴定至淺黃色，加人0.5%淀粉指示劑1mL，繼續(xù)滴定至藍(lán)色消失三、磷含量的測(cè)定（1）原理食品中的有機(jī)物經(jīng)酸破壞以后，磷在酸性條件下與鉬酸銨結(jié)合生成磷鉬酸銨。用抗壞血酸、氯化亞錫、或?qū)Ρ蕉优c亞硫酸鈉還原磷鉬酸銨生成藍(lán)色化合物——鉬藍(lán)。藍(lán)色強(qiáng)度與磷含量成正比，可進(jìn)行比色定量。（2）樣品處理

稱取各類食品的均勻試樣于凱式燒瓶中→加入3mL硫酸，3ml高氯酸－硝酸消化液→置于消化爐上→待溶液變成無(wú)色或微帶黃色清亮液體時(shí)，即消化完全→冷卻→取20ml→移至100mL容量瓶中→水洗于凱式燒瓶并入容量瓶中→定容（3）標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制準(zhǔn)確吸取磷標(biāo)準(zhǔn)使用液0、0.5、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml,(相當(dāng)于含磷量0、5、10、20、30、40、50μg)→置于20mL具塞試管中→加入2ml鉬酸溶液搖勻，靜置幾秒鐘→加入1mL亞硫酸鈉溶液→

1mL對(duì)苯二酚溶液→加水至刻度，混勻→靜置0.5h→在660nm波長(zhǎng)處比色（4）樣品的測(cè)定

準(zhǔn)確稱取樣品測(cè)定液2ml及同量的空白溶液→置于20mL具塞試管中→其余操作步驟同標(biāo)準(zhǔn)曲線,以測(cè)出的吸光度在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得未知液中的磷含量。四、鐵的測(cè)定

鐵是人體內(nèi)不可缺少的微量元素，它與蛋白質(zhì)結(jié)合形成血紅蛋白，參與了血液中氧的運(yùn)輸作用，缺乏鐵會(huì)引起缺鐵性貧血。鐵也是與能量代謝有關(guān)的酶的成分，所以人體每日都必須攝入一定量的鐵。（1）原理在酸性條件下，三價(jià)鐵離子與硫氰酸鉀作用，生成血紅色的硫氰酸鐵絡(luò)合物，溶液顏色深淺與鐵離子濃度成正比，故可以比色測(cè)定。反應(yīng)式如下：Fe2（SO4）3+6KCNS→2Fe（CNS）3+3K2SO41、硫氰酸鉀比色法①樣品處理：稱取均勻樣品10.0g，干法灰化后，加入2ml1：1鹽酸，在水浴上蒸干，再加入5ml蒸餾水，加熱煮沸后移入100ml容量瓶中，以水定容，混勻。（2）測(cè)定方法樣品處理→標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制→樣品測(cè)定②標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液于比色管中0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，水5ml，濃硫酸0.5ml，過(guò)硫酸鉀2%0.2ml，20%硫氰酸鉀2ml，混勻后稀釋后至刻度，用1cm比色皿，在485nm處，以試劑空白作參比液測(cè)定吸光度。以鐵含量（μg）為橫坐標(biāo)，以吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。③樣品測(cè)定：準(zhǔn)確吸取樣液5~10ml，置于25ml容量瓶或比色管中，以下按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制步驟進(jìn)行，測(cè)得吸光度，從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相對(duì)應(yīng)的鐵的含量。Fe（μg/100g）=×100式中：x——從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得測(cè)定用樣液相當(dāng)?shù)蔫F含量，μg；V1——測(cè)定用樣液體積，ml；V2——樣液總體積，ml；m——樣品質(zhì)量，g；（3）計(jì)算①加入的過(guò)硫酸鉀是作為氧化劑，以防止三價(jià)鐵變成二價(jià)鐵。②硫氰酸鐵的穩(wěn)定性差，時(shí)間稍長(zhǎng)，紅色會(huì)逐漸消退，故應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成比色。③隨硫氰酸根濃度的增加，F(xiàn)e+3可與之形成FeCNS2+直至Fe（CNS）63-等一系列化合物，溶液顏色由橙黃色至血紅色，影響測(cè)定，因此，應(yīng)嚴(yán)格控制硫氰酸鉀的用量。（4）說(shuō)明（1）原理在pH2~9的溶液中，二價(jià)鐵離子能與鄰二氮菲生成穩(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，故可比色測(cè)定。反應(yīng)式如下：Fe2++32+Fe32、鄰二氮菲比色法pH﹤2時(shí)反應(yīng)進(jìn)行較慢，而pH﹥9酸度過(guò)低又會(huì)引起二價(jià)鐵離子水解，故應(yīng)通常在pH=5左右的微酸條件下進(jìn)行。同時(shí)樣品制備液中鐵元素常以三價(jià)離子形式存在，可用鹽酸羥胺先還原成二價(jià)離子再作反應(yīng)，反應(yīng)式如下：4Fe3++2NH2OH·HCl→4Fe2++4H++N2O+H2O+2Cl-本法選擇性高，干擾少，顯色穩(wěn)定，靈敏度和精密度都較高。①樣品處理：稱取均勻樣品10.0g，干法灰化后，加入2ml1：1鹽酸，在水浴上蒸干，再加入5ml蒸餾水，加熱煮沸后移入100ml容量瓶中，以水定容，混勻。（2）測(cè)定方法②標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：10μg/ml鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液（標(biāo)準(zhǔn)溶液吸取量可根據(jù)樣品含鐵量高低來(lái)確定）0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，分別置于50ml容量瓶中

→加入1mol/L鹽酸溶液1ml

→10%鹽酸羥胺1ml

→0.12%鄰二氮菲1ml

→加入10%醋酸鈉5ml

→用水稀釋至刻度，搖勻(以不加鐵的試劑空白溶液作參比液)→在510nm波長(zhǎng)處，用1cm比色皿測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。③樣品測(cè)定：準(zhǔn)確吸取樣液5-10ml（視含鐵量高低而定）于50ml容量瓶中，以下按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制操作，測(cè)定吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相對(duì)應(yīng)的鐵含量（μg）。（3）結(jié)果計(jì)算同硫氰酸鉀法。五、鉛的測(cè)定GB/T5009.12—2003《食品中鉛的測(cè)定》1.石墨爐原子吸收光譜法2.氫化物原子熒光光譜法3.火焰原子吸收光譜法4.二硫腙比色法5.單掃描極譜法案例：離地面1m處空氣鉛濃度是1.5m處的1