10灰分的測(cè)定解析

食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院張秋會(huì)zhang-qiuhui@163第十章灰分的測(cè)定22023/10/30第一節(jié)灰分的測(cè)定一、概述二、總灰分的測(cè)定三、水溶性和水不溶性灰分分析四、酸不溶灰分分析五、灰分的快速分析其次節(jié)幾種重要元素化學(xué)分析一、概述鈣、磷、鐵、鎂、錳、鋅、銅、硒、碘本章主要內(nèi)容32023/10/30一、概述1、概念2、主要測(cè)定工程3、食品中灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)4、測(cè)定意義第一節(jié)

灰分的測(cè)定42023/10/301、概念食品經(jīng)高溫灼燒時(shí)各成分發(fā)生一系列的物理和化學(xué)變化，最終有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無機(jī)成分則殘留下來，這些殘留物稱為灰分〔總灰分亦稱粗灰分〕。是表示食品無機(jī)成分總量的一項(xiàng)指標(biāo)。第一節(jié)灰分的測(cè)定52023/10/301、概念灰化過程中：氯、碘、鉛等易揮發(fā)元素會(huì)散失；磷、硫等元素以含氧酸形式揮發(fā)；金屬氧化物會(huì)吸取有機(jī)物分解的二氧化碳形成碳酸鹽。第一節(jié)灰分的測(cè)定62023/10/302、主要測(cè)定工程總灰分：金屬氧化物和無機(jī)鹽，以及一些雜質(zhì)。水溶性灰分：鉀、鈉、鈣、鎂等元素的氧化物及可溶性鹽類水不溶性灰分：鐵、鋁等金屬的氧化物，堿土金屬的堿式磷酸鹽，以及污染物混入的泥沙酸不溶灰分：污染的泥沙和存在于食品中的微量二氧化硅72023/10/303、食品中灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不同類食品灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)有確定的范圍〔%〕脂肪、油類0-4.09乳制品瓜果類干果面粉類純淀粉0.3肉及海產(chǎn)品82023/10/304、測(cè)定意義食品質(zhì)量把握指標(biāo)，食品成分分析工程之一；推斷食品受污染的程度；推斷食品是否摻假；反映植物生長(zhǎng)的成熟度和自然條件，反映動(dòng)物品種、飼料狀況。92023/10/30二、總灰分的測(cè)定1、原理2、儀器與試劑3、測(cè)定4、樣品的預(yù)處理及操作條件的選擇5、加速灰化的方法102023/10/301、原理將食品經(jīng)炭化后置于高溫爐〔500-600℃〕內(nèi)灼燒，有機(jī)物質(zhì)以二氧化碳、氮氧化物及水等形式逸出，無機(jī)物質(zhì)以硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物等無機(jī)鹽和金屬氧化物形式殘留下來〔灰分〕，稱量殘留物的量即可算出樣品中總灰分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。112023/10/302、儀器與試劑儀器高溫爐分析天平坩堝坩堝鉗枯燥器試劑1：4鹽酸溶液0.5%FeCl3溶液和等量的藍(lán)墨水混合液122023/10/303、測(cè)定〔1〕瓷坩堝的預(yù)備酸煮編號(hào)坩堝

1∶4鹽酸煮沸1-2h→洗凈，晾干用FeCl3與藍(lán)墨水的混合液在坩堝外壁及蓋上編號(hào)灼燒反復(fù)至恒重550±25℃灼燒0.5h→移至爐口冷卻到200℃移至枯燥器→冷卻→稱重→再灼燒30min→至恒重13〔2〕樣品稱量在坩鍋中參與預(yù)先處理好的2-3g固體或5-10g液體試樣。液體樣品應(yīng)先在沸水浴上蒸干。〔3〕炭化坩堝→置于電爐或煤氣燈，半蓋坩堝蓋→留神加熱炭化直至無黑煙產(chǎn)生。14〔4〕灰化坩堝→移入已達(dá)規(guī)定溫度的高溫爐爐口→稍留片刻→漸漸移入爐膛內(nèi)→堝蓋斜依在坩堝口→關(guān)閉爐門→灼燒4h至灰中無碳粒存在→翻開爐門→將坩堝移至爐口→冷卻至200℃左右→移入枯燥器→冷卻→稱重→再灼燒至恒重。15〔5〕結(jié)果計(jì)算m0為空坩堝的質(zhì)量m1為樣品+空坩堝的質(zhì)量m2為殘灰+空坩堝的質(zhì)量16〔6〕說明：①灰化時(shí)要留意熱源強(qiáng)度，防止產(chǎn)生大量泡沫。樣品量少時(shí)可直接在高溫爐中分二階段灰化，150℃炭化至無煙300℃炭化至無煙。②從枯燥器內(nèi)取出坩堝時(shí)，因內(nèi)部成真空，開蓋時(shí)，應(yīng)留意使空氣緩慢流入，以防灰分飛散。③灰化后所得的殘?jiān)闪糇鰿a、P、Fe等成分的分析。④用過的坩堝，初步洗刷，粗鹽酸或廢鹽酸浸泡10-20min，用水沖涮潔凈。17需要解決的問題灰化條件的選擇加速灰化的方法灰化容器樣品預(yù)處理取樣量灰化溫度灰化時(shí)間182023/10/304、樣品的預(yù)處理及操作條件的選擇〔1〕采樣量確實(shí)定原則：以灼燒后得到的灰重量為10-100mg來預(yù)備取樣量。奶粉、麥乳精、大豆、調(diào)味料、魚類及海產(chǎn)品：1-2g。蔬菜、砂糖、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油：5-10g。谷物及其制品、肉及其制品、糕點(diǎn)、牛乳：3-5g。油脂：50g。水果及其制品：20g。19〔2〕樣品的預(yù)處理果汁、牛乳等液體試樣：取樣→瓷坩堝→水浴蒸干→炭化果蔬、動(dòng)物組織等含水分較多的試樣：樣品→制備成均勻試樣→取樣→水浴蒸干→炭化20谷物、豆類等固體試樣：樣品→粉碎→取樣→瓷坩堝→烘箱烘干→炭化富含脂肪的樣品：樣品→制備成均勻試樣→取樣→抽提脂肪→殘留物→瓷坩堝→炭化21〔3〕灰化容器通常以坩堝為灰化容器灰化容器瓷坩堝鋁箔杯22瓷坩堝優(yōu)點(diǎn)：耐高溫、耐酸、價(jià)格低廉缺點(diǎn)：耐堿性差。當(dāng)灰化堿性〔蔬菜、水果、豆類等〕食品時(shí)，瓷坩堝內(nèi)壁的釉層會(huì)局局部解。鋁箔杯優(yōu)點(diǎn)：耐高溫，耐堿，導(dǎo)熱性好、吸濕性小缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴使用時(shí)特殊留意其性能和使用規(guī)章！23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、取樣量較大的樣品

容器過大，則會(huì)使稱量誤差增大!24〔4〕灰化溫度原則：一般為500-600℃，依據(jù)食品中無機(jī)成分的組成、性質(zhì)及含量預(yù)備灰化溫度。黃油≤500℃。果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品≤525℃。谷類食品、乳制品(奶油除外)、魚、海產(chǎn)品、酒類≤550℃。25留意事項(xiàng)溫度過高K，Na，Cl等元素易揮發(fā)損失；磷酸鹽會(huì)熔融，將碳粒包藏起來，使碳粒無法氧化。溫度過低灰化速度慢、時(shí)間長(zhǎng)，不易灰化完全；不利于除去過剩的堿吸取的CO2。26〔5〕灰化時(shí)間原則：一般需要2-5h。一般以灼燒至灰分呈白色或淺灰色，無碳粒存在并到達(dá)恒重為止。留意：有些樣品，即使灰化完全，殘灰也不愿定是白或灰白色。如：鐵含量高的食品褐色；錳銅含量高的食品藍(lán)綠色有時(shí)即使灰的外表呈白色，內(nèi)部仍殘留有炭塊。27灰化過程中存在的問題：285、加速灰化的方法①針對(duì)難揮發(fā)樣品樣品→初步灼燒→取出冷卻→冷靜器邊緣漸漸參與少量無離子水→水浴蒸發(fā)至枯槁→120-130℃烘干→再灼燒至恒重。29②針對(duì)沒有完全灰化的碳粒樣品→初步灼燒→取出冷卻→參與幾滴硝酸〔1∶1〕、乙醇、10%碳酸銨或H202→蒸干→再灼燒至恒重。留意：不要直接灑在灰分上，以防殘灰飛揚(yáng)，將被水溶性鹽類包住的碳粒暴露出來30③針對(duì)糖類制品的灰化樣品→初步灼燒→取出冷卻→滴加少量硫酸→連續(xù)灼燒至恒重留意：滴加硫酸過程一局部殘灰溶液和二氧化碳?xì)怏w呈霧狀揚(yáng)起，要蓋住灰化容器，最終再將蓋上的附著物洗入灰化容器。31④針對(duì)谷物及其制品樣品→參與醋酸鎂、硝酸鎂等助灰化劑→灰化留意：要做空白試驗(yàn)，以校正參與的鎂鹽灼燒后分解產(chǎn)生的氧化鎂的量。321、水不溶性灰分：總灰分→參與25mL去離子水→加熱至沸→無灰濾紙過濾→用25mL熱的去離子水洗滌屢次→殘?jiān)B同濾紙移回原坩堝→水浴蒸發(fā)至枯槁→烘干灼燒→冷卻→稱重→反復(fù)操作至恒重→計(jì)算水不溶性灰分含量。2、水溶性灰分水溶性灰分=總灰分-水不溶性灰分三、水溶性和水不溶性灰分分析33四、酸不溶性灰分的測(cè)定總灰分〔或水不溶性灰分〕參與25mL0.1mol/LHCl，以下操作同水溶性灰分的測(cè)定，計(jì)算酸不溶性灰分含量。34五、灰分的快速分析1、微波快速灰化法2、面粉灰分快速測(cè)定法35五、灰分的快速分析1、微波快速灰化法PHOENIX微波灰化馬弗爐是全球第一臺(tái)以微波能量作為熱源進(jìn)展灰化的儀器。設(shè)計(jì)者CEM公司主要針對(duì)傳統(tǒng)馬弗爐耗時(shí)長(zhǎng)，易產(chǎn)生污染煙霧等缺點(diǎn)推出的一種廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的微波灰化儀器，可節(jié)省時(shí)間97%，提高了工作效率且環(huán)保。應(yīng)用范圍：能進(jìn)展各種有機(jī)物和無機(jī)物的灰化、磺化、熔融、烘干、臘燒除、熔合、熱處理以及灼燒殘?jiān)?、燒失量等的測(cè)試。361、微波快速灰化法PHOENIX微波灰化馬弗爐以其優(yōu)越的性能得到國(guó)內(nèi)用戶高度評(píng)價(jià)。CEM代表了主流微波化學(xué)技術(shù)進(jìn)展方向。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)使用數(shù)量占同類產(chǎn)品85％以上。CEM專利的石英纖維坩堝：循環(huán)氣流增進(jìn)氧化速度體積容量:20,50,100mL牢固抗斷裂可重復(fù)使用60秒內(nèi)冷卻至室溫樣品加密閉蓋子371、微波快速灰化法主要特點(diǎn)升溫速度快且易把握：最高溫度可達(dá)1200℃，1-8步16段梯度升溫。無須炭化直接灰化：省略了樣品放進(jìn)馬弗爐前蒸發(fā)水分、燃燒除去有機(jī)物的炭化過程?；一瘯r(shí)間短：大局部樣品10分鐘之內(nèi)就可灰化完全，而一般馬弗爐卻需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)。瞬間冷卻：灰化完成后只需幾十秒即可冷卻，傳統(tǒng)方法需要一個(gè)小時(shí)甚至更長(zhǎng)時(shí)間。準(zhǔn)確、安全：內(nèi)部的安全鎖定機(jī)制可在發(fā)生意外狀況時(shí)自動(dòng)停頓儀器運(yùn)作。381、微波快速灰化法技術(shù)參數(shù)溫度范圍：0-1200℃±1℃梯度升溫或快速升溫,可24h最高溫連續(xù)工作功率輸出：1400W±50W,15Amps排風(fēng)系統(tǒng)：標(biāo)準(zhǔn)100CFM,可選排風(fēng)放大系統(tǒng)130CFM(可調(diào))尺寸：46.2*65.4*49.8cm爐腔體積:1.8L/5L爐腔材料:環(huán)形熱導(dǎo)體確保溫度均勻性,各點(diǎn)溫差不超過±1℃坩鍋冷卻時(shí)間:小于30秒(從1200℃至室溫)紅外監(jiān)測(cè)系統(tǒng):防止微波泄露,保證操作安全BITS內(nèi)置診斷系統(tǒng):監(jiān)控機(jī)內(nèi)重要組件狀況,以防過熱反響引起的溫控系統(tǒng),熱電偶,安全門的老化,損壞,提高儀器的安全性39五、灰分的快速分析2、面粉灰分快速測(cè)定法〔1〕近紅外快速測(cè)定〔2〕電導(dǎo)法測(cè)定面粉中的灰分402023/10/30一、概述二、鈣含量分析三、鐵鎂錳含量分析四、鋅含量分析五、銅含量分析六、硒含量分析七、碘含量分析其次節(jié)幾種重要元素化學(xué)分析41一、概述一般食品存在的微量元素和常量元素：常量元素〔7種〕：鈣、鎂、磷、鈉、鉀、氯、硫。微量化學(xué)元素〔14種〕：鐵、銅、鋅、碘、錳、鉬、鈷、硒、鎳、錫、硅、氟、鉻、釩。依據(jù)元素在體內(nèi)的功能：涉及體液調(diào)整的化學(xué)元素構(gòu)成骨骼的化學(xué)元素參與體內(nèi)生物化學(xué)反響和作為生物體化學(xué)成分的化學(xué)元素42二、鈣的測(cè)定測(cè)定方法原子吸取光譜法乙二胺四乙酸滴定法〔EDTA〕431、原理：利用鈣離子具有特定的吸取光譜〔422.7nm〕,且其吸取強(qiáng)度與鈣含量成正比關(guān)系的性質(zhì)進(jìn)展測(cè)定。2、試劑：混合酸〔硝酸：高氯酸=4：1〕；0.5mol/L的硝酸溶液；20g/L氯化鑭溶液；鈣標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。3、儀器原子吸取分光光度計(jì)、鈣空心陰極燈〔一〕原子吸取光譜法測(cè)鈣的含量444、操作方法〔1〕樣品濕法消化均勻樣品→150ml三角燒瓶→參與20-30ml混合酸→蓋以玻片，放置過夜→加熱消化〔留意防止炭化〕→消化液→冷卻→用氧化鑭溶液將消化液移入10ml有刻度試管。同時(shí)做試劑空白比照?！?〕樣品測(cè)定〔3〕結(jié)果計(jì)算45〔二〕滴定法〔EDTA〕測(cè)鈣的含量原理在適當(dāng)?shù)腜H范圍內(nèi)，用EDTA滴定鈣，到達(dá)化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，EDTA結(jié)合溶液中的鈣離子，使溶液指示劑由紫紅色變藍(lán)為止，依據(jù)EDTA用量計(jì)算鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。46三、原子吸取光譜法鐵的測(cè)定原理利用鐵離子具有特定的吸取光譜〔248.3nm〕,且其吸取強(qiáng)度與鐵含量成正比關(guān)系的性質(zhì)進(jìn)展測(cè)定。47