《食品分析》課件-第十三章 食品中限量元素的測定

第十三章食品中限量元素的測定GB5009.11-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無機砷的測定GB5009.12-2017食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測定GB5009.13-2017食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中銅的測定GB5009.17-2014食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機汞的測定【教學(xué)目標(biāo)與要求】1、教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會測定食品中限量元素的方法。2、教學(xué)要求：通過本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解測定限量元素的重要性；掌握限量元素的的提取方法、原子吸收分光光度法的測定原理及操作步驟；理解食品中有毒有害物質(zhì)的基本概念及測定方法的原理。【教學(xué)重點與難點】1、教學(xué)重點：限量元素銅、鉛、汞的提取與分離及比色法的測定。2、教學(xué)難點：限量元素測定時干擾元素的去除及屏蔽方法的選擇。【教學(xué)內(nèi)容】13.1概述13.2元素的提取與分離13.3幾種金屬離子含量的測定13.4砷、硒的測定思考題1、常量元素、微量元素、有毒元素、限量元素的概念？2、限量元素測定的樣品前處理方法？3、原子吸收分光光度法測定的原理？4、原子吸收分光光度法原子化的方法有？5、雙硫腙比色法測Pb的原理、步驟？6、銀鹽法測定砷的原理？7、砷斑法測定砷的原理？第一節(jié)概述

食物中各種元素對人體來說，分為：

必需元素非必需元素有毒元素

人體內(nèi)礦物質(zhì)大約占人體重量6%，其中包括常量元素、微量元素、有毒元素。一．常量元素：K、Na、Ca、Mg、P……二．微量元素：在肌體中起作用的濃度以ppm、ppb計。是人體必需的、但過量又會中毒的元素，現(xiàn)有14種。①Fe是人體血液形成不可少的，缺鐵性貧血就是因缺乏鐵，而得“血色病”。②Zn影響人的消化與代謝，缺Zn味覺減退，出現(xiàn)厭食，發(fā)育不良等，過多會得胃腸炎。（取頭發(fā)進行測定可知人體內(nèi)Zn含量情況）。

微量元素的功能形式、化學(xué)價態(tài)、化學(xué)形勢非常重要。

例：鉻的+6價毒性大，+3價對人體有益（如Cr2O3、

Cr(OH)3）。

無機鍺毒性大，有機鍺毒性小。

注意：對這些微量元素不能盲目的補，要適量，要適宜。有時有益量與有害量相差很小。

三．有毒元素：1．目前未發(fā)現(xiàn)對人體有生理功能、且人體耐受力極小、進入體內(nèi)量稍大就中毒的元素。如Hg、Cd、Pb、As、Sn、Cu、Cr等，這些元素在體內(nèi)不易排出，有積蓄性，半衰期都很長。

例：①甲基汞：在體內(nèi)半衰期為70天

②鉛：在體內(nèi)半衰期為1460天。在骨骼中為10年

③鎘在體內(nèi)半衰期為16—31年。

北京部分農(nóng)產(chǎn)品含砷量過高可能導(dǎo)致中毒！04年網(wǎng)上報道。2．微量元素與有毒元素合稱限量元素。3.這些物質(zhì)進入人體的渠道有：水源、土壤、環(huán)境、原料、輔料、添加劑、農(nóng)藥、化肥的使用、加工、制造、運輸?shù)葞?；容器本身不純，金屬帶入鉛、鋅；罐頭中酸性錫的溶出；銅器帶入過量銅；另外，還有呼吸、皮膚。飲水、食品、茶葉、煙草、化妝品等都可能被污染，環(huán)境污染已成為世界問題。4．我國食品衛(wèi)生法對食品中有害元素含量的規(guī)定（P233）。表13—1，表13—2為生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—85）。聯(lián)合國糧食衛(wèi)生組織與世界衛(wèi)生組織對有些限量元素許多比中國規(guī)定的量大。13135．食品中限量元素的檢測方法主要有：

(1)原子吸收分光光度法：選擇性好、靈敏度高、簡便、快速、可同時測定多中元素。

(2)比色法：設(shè)備簡單、價廉、靈敏度可滿足要求。

(3)另外還有極譜法、離子選擇電極法和熒光分光光度法。

第二節(jié) 元素的提取與分離

以上這些元素都以金屬有機化合物的形式存在于食品中，要測定這些元素先要做兩件事：1.用灰化法或濕化法先將有機物質(zhì)破壞掉，釋放出被測元素。以不丟失要測的成分為原則。2.破壞掉有機物后的樣液中，多數(shù)情況下是待測元素濃度很低，另外還有其它元素的干擾，所以要濃縮和除去干擾。濃縮與分離處理方法與后邊測定方法有關(guān)。例：

比色法測定，用合適的金屬螯合劑在一定條件下與被測金屬離子生成金屬螯合物，然后用有機溶劑進行液液萃取，使金屬螯合物進入有機相從而達(dá)到分離與濃縮。

原子吸收分光光度法，測痕量元素則用離子交換法分離、提純金屬離子或除去干擾離子。

1.常用的螯合劑實際應(yīng)用的，目前已達(dá)100多種，食品分析中常用的：雙硫腙（HDZ）、二乙基二硫代甲酸鈉（NaDDTC）、丁二酮肟、銅鐵試劑CuP

（N—亞硝基苯胲銨）這些螯合劑與金屬離子生成金屬螯合物，相當(dāng)穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機溶劑，許多帶有顏色可直接比色。2．干擾離子的消除一種螯合劑往往同時和幾種金屬離子形成螯合物，控制條件可有選擇地只萃取一種離子或連續(xù)萃取幾種離子，使之相互分離。

⑴控制酸度控制溶液的pH值

⑵使用掩蔽劑例.KCN可掩蔽Zn2+、Cu2+

檸檬酸銨可掩蔽Ca2+、Mg2+、AL3+、Fe3+EDTA可以掩蔽除Hg2+、Au2+以外許多金屬離子。

掩蔽劑的使用與溶液pH有關(guān)例.堿性液+氰化物掩蔽Pb、Sn2+、Ti、Bi

弱酸性液+氰化物掩蔽Pb、Hg、Ag、Cu§3.幾種金屬離子含量的測定

重金屬比重d＞5的金屬原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度計來測定限量元素。1、基本原理原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度計來測定限量元素。它是基于基態(tài)原子對特定波長光吸收的一種測量方法。它的基本原理是使光源輻射出的待測元素的特征光譜通過樣品的蒸氣時，被蒸氣中待測元素的基態(tài)原子所吸收，在一定范圍與條件下，入射光被吸收而減弱的程度與樣品中待測元素的含量呈正相關(guān)。

原子吸收光譜分析的儀器包括四大部分（1）光源：發(fā)射待測元素的特征譜線（2）原子化系統(tǒng)：將樣品中的元素轉(zhuǎn)化為自由態(tài)原子蒸氣，并處于基態(tài)。（3）分光系統(tǒng)：單色器（4）檢測系統(tǒng)：檢測器，放大器，讀數(shù)顯示器

火焰原子化法原子化法無火焰原子化法石墨爐法冷原子化法空心陰極燈火焰棱鏡光電管原理：1.火焰式——儀器內(nèi)有燃燒的火焰，提供一定能量讓含有限量元素的溶液霧化后，經(jīng)過火焰獲得能量，熱離解為原子狀態(tài)就可吸收特定波長的光，由基態(tài)→激發(fā)態(tài)，不同的原子所吸收的波長不一樣，如測Cu就要將儀器換上Cu空心陰極燈，讓其發(fā)射出Cu的特定波長光，根據(jù)其吸收的多少來定量。（與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較）2. 無火焰原子化法

石墨爐法：讓樣品溶液在石墨管小空間內(nèi)完成干燥、灰化、原子化三步，儀器提供高溫，原子再去吸收特定波長光。靈敏度比火焰原子化法高。

冷原子化法：讓溶液進行化學(xué)反應(yīng)，使元素為原子態(tài)，再噴入原子吸收分光光度計測定。原子吸收分光光度法的特點：優(yōu)點：靈敏度高，應(yīng)用廣，選擇性好，抗干擾性強，適于元素的痕量分析。缺點：要連續(xù)測不同的元素，就要多次換不同的陰極燈。一、雙硫腙比色法測Pb、Cd、Hg的含量（一）雙硫腙的性質(zhì)名稱、結(jié)構(gòu)式、性質(zhì)腙——

羰基+肼（NH2NH2）（二）雙硫腙與金屬離子的反應(yīng)在酸性溶液中并有過量雙硫腙存在時生成單取代雙硫腙鹽，即1個雙硫腙分子中有1個H原子被金屬離子所取代，二價金屬離子則同時與2個雙硫腙分子反應(yīng)。在堿性溶液中或雙硫腙量不足時、生成二代（雙取代）雙硫腙鹽，即1個雙硫腙分子中有兩個H原子同時被金屬離子所取代。雙硫腙鹽的萃取性能，主要決定于水相中的pH值和雙硫腙試劑的濃度。某些金屬離子有氧化雙硫腙的性質(zhì)，在水溶液中加入鹽酸羥胺，可阻止氧化作用。（三）

雙硫腙酌三氯甲烷或四氯化碳溶液，在光的作用或高溫下很快氧化成為黃色化合物。故應(yīng)置冰箱保存。(四)雙硫腙比色法測定鉛、鎘、汞的含量

1.鉛的測定（Pb）

鉛用于選礦、冶煉、電鍍等工業(yè)，制四乙基鉛加到汽油中，提高辛烷值，提高“號”，增加抗爆震能力。但由于環(huán)境污染，現(xiàn)國家已禁用。改用無水乙醇汽油。反應(yīng)罐涂有鉛的涂層、陶瓷、搪瓷的釉藥。食品罐頭馬口鐵焊錫中鉛含量達(dá)40—60%，有時會溶于食品中形成污染。會引起中毒。含鉛“松花蛋”。離地面1m處空氣鉛濃度是1.5m處的16倍，兒童受害，2000年8月調(diào)查北京、廣州城市兒童鉛高率達(dá)80%左右。驗頭發(fā)。鉛能與許多有機試劑生成帶有顏色的化合物，常用來比色測定的還是雙硫腙。（1）雙硫腙法原理：在堿性（pH值在9左右）溶劑中，Pb2+雙硫腙形成紅色絡(luò)合物，溶于氯仿或CCl4中，紅色深淺與鉛離子濃度成正比，比色測定。測定前要加鹽酸羥胺、氰化鉀、檸檬酸銨來掩蔽鐵、銅、錫、鎘等離子。

測定步驟：（1）用鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（1ug/ml）標(biāo)定雙硫腙溶液，①鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：用HNO3來溶解Pb(NO3).②雙硫腙溶液：0.001%（溶于CCl4

）。（2）測定樣品：粉碎、消化、定容（用蒸餾水）、測定，再根據(jù)所用雙硫腙量計算樣品中鉛含量。注意：

①雙硫腙法用氰化鉀作掩蔽劑，不要任意增加濃度和用量以免干擾鉛的測定。②氰化鉀，劇毒，不能用手接觸，必須在溶液調(diào)至堿性再加入。廢的氰化鉀溶液應(yīng)加NaOH和FeSO4(亞鐵)，使其變成亞鐵氰化鉀再倒掉。③如果樣品中含Ca、Mg的磷酸鹽時，不要加檸檬酸銨，避免生成沉淀帶走使鉛損失。④樣品中含錫量＞150mg時，要設(shè)法讓其變成溴化錫，而蒸發(fā)除去，以免產(chǎn)生偏錫酸而使鉛丟失。⑤測鉛要用硬質(zhì)玻璃皿，提前用1-10%HNO3浸泡，再用水沖洗干凈。（2）原子吸收分光光度法這是國標(biāo)中第一方法。靈敏度高，可用來測定含量＞0.01%痕量鉛。

GB5009.12—2017《食品中鉛的測定》1.石墨爐原子吸收光譜法2.電感耦合等離子體質(zhì)譜法3.火焰原子吸收光譜法4.二硫腙比色法2、鎘的測定（Cd)GB5009.15—2014

鎘用于治金、電鍍、顏料、原子工業(yè)、農(nóng)藥等，生活用水，因使用鍍鋅、塑料管中鎘的污染經(jīng)消化道、呼吸道進入人體，損害人的腎、肝，易引起“骨痛病”。書中介紹的測定方法不是標(biāo)準(zhǔn)方法。國標(biāo)方法是石墨爐原子吸收光譜法石墨爐原子吸收光譜法原理：酸性溶液中，鎘離子與碘離子形成絡(luò)合物，并經(jīng)4-甲基戊酮—2萃取分離，導(dǎo)入原子吸收儀中，原子化后，吸收228.8nm共振線，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：用金屬鎘溶于HCL中加HNO3+H2O稀釋。3、汞的測定汞多用于電氣儀器及設(shè)備、電解食鹽、農(nóng)藥等等。工業(yè)自動化越發(fā)展，汞的用量越大，環(huán)境污染就越嚴(yán)重。污染嚴(yán)重的日本、瑞典40ug/人·

天攝入，其它國家10ug/人·天，F(xiàn)AO/WHO規(guī)定34ug/人·天，中國食品汞允許量（mg/kg）糧食0.02 禽肉蛋0.05

水產(chǎn)0.3 牛乳0.01蔬菜水果0.01 植物油0.05汞揮發(fā)性強，氣態(tài)汞被人呼吸進入肺部，大部分進入紅血球中；進入消化道；接觸或皮膚吸收進入體內(nèi)。汞對中樞神經(jīng)損害，汞蒸汽中毒：興奮亢進、易怒、健忘失眠。汞急性中毒：惡心、嘔吐、腹痛、腎損害、死亡。有機汞毒性更強，特別是甲基汞：使人感官失調(diào)、視野縮小、頭發(fā)損傷、各機群間共濟失調(diào)。

（1）比色法：（＞1mg/kg）原理：雙硫腙氯仿溶液與樣品中汞離子在酸性條件下生成雙硫腙汞，在氯仿溶液中呈橙黃色，顏色深淺與汞離子濃度成正比。主要儀器：消化裝置：上帶冷凝管的平底燒瓶。

721型分光光度計（2）測汞儀法（＜1mg/kg）又叫冷離子吸收法現(xiàn)有590型測汞儀。

（3）甲基汞測定：1、薄層層析分離

2、氣相色譜法

另：分離測定痕量汞時要注意試劑、濾紙、橡皮管上可能含有少量汞。

汞若灑在地上，應(yīng)馬上用吸塵器或用洗耳球吸除干凈，或用脫汞劑去除。（1）硫磺粉（2）20%FeCl2溶液（3）礦物油+含有粉末硫、碘的水→乳濁液（4）鹽酸酸化的10%KMnO4溶液。GB5009.17—2014《總汞及有機汞的測定》1.氫化物原子熒光光譜法（雙道原子熒光光度計）

2.冷原子吸收光譜法

3.二硫腙比色法壓力消解法其他消化法（二）銅的測定

GB5009.13—2017

中第一法是原子吸收光譜法

銅在工業(yè)廣泛應(yīng)用，銅的化合物作為殺蟲劑、殺菌劑和消毒劑等。食品加工中由于使用銅器而易于受污染，銅是人體所必須的微量元素，但過量在人體積累中毒可引起肝腎障礙，甚至死亡。經(jīng)“食物鏈”進入人體。書中介紹：二乙胺基二硫代甲酸鈉比色法，常用的方法，可檢出2.5ppm。（三）鉻的測定GB5009.123—2014

鉻用于印染、電鍍、制革工業(yè)中。主要是6價鉻對人體造成危害。測定方法：1.二苯碳酰二肼比色法：二苯碳酰二肼（二苯胺基脲、二苯卡巴脲、二苯偕肼）

C6H5NH-NHC=OC6H5NH-NH原理：在消化液中加KMnO4，將鉻氧化成鉻酸，在酸性溶液中，鉻酸變?yōu)橹劂t酸，再遇二苯胺基脲，溶液由黃色變?yōu)樽仙Ｗ⒁猓?)用重鉻酸鉀溶于水制標(biāo)準(zhǔn)樣液。2)二苯碳酸二肼用丙酮溶解，不穩(wěn)定，臨用時配置。

3)此法測出的是6價鉻與3價Cr的總量。4)所用儀器不能用重鉻酸鉀洗液洗滌。要排除鐵的干擾，可用銅鐵試劑處理（二乙基硫代氨甲酸鈉）2.鉻及原子吸收光譜測定

§4、砷、硒的測定

一、砷的測定GB5009.11—2014

砷廣泛存在于自然界，幾乎在人類所有食品中都有，各種食品及飲水中允許含量，各國都有規(guī)定。中國原糧＜0.7mg/kg；日本原糧＜1mg/kg（一）銀鹽法1、原理：樣品消化后，讓所含5價砷→ASH