5食品分析-第五章灰分的測(cè)定

第五章食品中灰分

及幾種礦物元素的測(cè)定第一節(jié)灰分的測(cè)定灰分的概念灰分測(cè)定的意義總灰分的測(cè)定水溶性灰分和水不溶性灰分的測(cè)定酸不溶性灰分的測(cè)定第二節(jié)幾種重要礦物質(zhì)元素的測(cè)定鈣的測(cè)定鐵的測(cè)定其它礦物質(zhì)的測(cè)定【教學(xué)目標(biāo)】：1.掌握灰分的概念和知識(shí)；2.掌握樣品灼燒、灰化、恒重的操作技能；3.掌握總灰分的測(cè)定技能。4.了解幾種礦物元素測(cè)定的方法。第一節(jié)灰分的測(cè)定

灰分食品經(jīng)高溫灼燒后所殘留的無(wú)機(jī)物質(zhì)稱(chēng)為灰分，主要包括食品中的礦物質(zhì)和無(wú)機(jī)鹽類(lèi)。

一、概述總灰分水不溶性灰分根據(jù)溶解性水溶性灰分酸不溶性灰分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類(lèi)的含量。反映Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。反映環(huán)境污染帶入的泥沙及機(jī)械物和食品中原來(lái)存在的微量SiO2的含量灰分測(cè)定的意義1、可判斷食品受污染的程度；2、可以評(píng)價(jià)食品的加工精度和食品品質(zhì)；3、評(píng)價(jià)植物生長(zhǎng)的成熟度自然條件對(duì)其影響4、反映動(dòng)物的品種及飼料組分對(duì)動(dòng)物的影響。局部食品的灰分含量摘自USDANutrientDatabase的參考文獻(xiàn)〔〕食品種類(lèi)灰分含量食品種類(lèi)灰分含量大米（褐色，大顆粒，生）1.5蘋(píng)果（帶皮，未經(jīng)加工）0.3玉米片（整粒，黃色）1.1香蕉（未經(jīng)加工）0.8去胚玉米（整粒磨碎）0.9土豆（帶皮，未經(jīng)加工）1.6白米（大顆粒，生的）0.6葡萄干1.8小麥粉（整粒）1.6櫻桃（甜，未經(jīng)加工）0.5通心粉（干的，濃縮）0.7西紅柿（成熟，未經(jīng)加工）0.4黑麥面包2.5鮮肉0.5～1.2牛奶0.6～0.7鮮魚(yú)0.8～2奶油(含鹽)2.1鮮雞蛋（未經(jīng)加工，新鮮）0.9奶油(半液狀)0.7普通低脂酸奶0.7大豆人造奶油2.0雞肉（烤或炸、胸脯肉、未經(jīng)加工）1.0水果和蔬菜0.2～1.2牛肉（頸肉，烤前腿，未經(jīng)加工）0.9二、總灰分的測(cè)定GB/T5009.4—2003?食品中灰分的測(cè)定方法?(一)原理：把一定的樣品經(jīng)炭化后放入500~600℃高溫爐內(nèi)灼燒，稱(chēng)量殘留物的重量至恒重，即得總灰分的含量。恒重冷卻至200℃取出入干燥器冷卻30分鐘結(jié)果計(jì)算不恒重灰化〔馬弗爐〕炭化樣品〔電爐至無(wú)煙〕瓷坩堝的準(zhǔn)備馬弗爐的準(zhǔn)備稱(chēng)樣品——坩堝。坩堝蓋子與堝要配套。坩堝材質(zhì)有多種：①素?zé)?/p>

②鉑③石英④鋁箔杯1、灰化容器素?zé)?/p>

石英坩堝坩堝的替代品近年來(lái)，某些國(guó)家采用鋁箔杯作灰化容器，比較起來(lái)，它本身質(zhì)量輕，在550~6000C范圍內(nèi)，能穩(wěn)定地使用，同時(shí)冷卻效果好，且在一般溫度下沒(méi)有吸濕性，如果將杯子上緣折疊封口，根本密封好，冷卻時(shí)間可不放入枯燥器內(nèi)，幾分鐘后便可降到室溫，縮短了冷卻時(shí)間。坩堝鉗

根據(jù)試樣的種類(lèi)和性狀來(lái)決定。以灼燒后的灰分含量為10-100mg來(lái)決定取樣量。2、取樣量奶粉、麥乳精、大豆粉、調(diào)味料、魚(yú)類(lèi)及海產(chǎn)品等取1-2g；谷物及其制品、肉及其制品、糕點(diǎn)、牛乳等取3-5g；蔬菜及其制品、砂糖及其制品、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油等取5-10g；水果及其制品取20g；油脂取50g。3.灰化溫度灰化溫度的上下對(duì)灰分測(cè)定結(jié)果影響很大?；一瘻囟纫矐?yīng)有所不同，一般為525~600℃，谷類(lèi)的飼料達(dá)600℃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(huì)熔融，將碳粒包藏起來(lái)，使元素?zé)o法氧化。溫度太低，那么灰化速度慢，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。樣品種類(lèi)灰化溫度/℃魚(yú)類(lèi)及海產(chǎn)品、谷類(lèi)及其制品、乳制品（不包括奶油）≤550奶油≤500果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品≤525個(gè)別樣品（如谷類(lèi)飼料）600以灼燒至灰分呈白色或淺灰色，無(wú)碳粒存在并到達(dá)恒重為止。一般需2-5h。

4.灰化時(shí)間

鐵含量高的食品褐色錳、銅含量高的試樣藍(lán)綠色〔1〕改變操作方法：樣品初步灼燒取出冷卻從坩堝邊緣慢慢參加少量無(wú)離子水使被融熔的磷酸鹽所包住的碳粒，重新游離出來(lái)水浴蒸發(fā)至干涸120-130℃烘干再灼燒至恒重谷物及其制品磷酸過(guò)剩于陽(yáng)離子磷酸以KH2PO4orNaH2PO4等形式存在在較低溫度下會(huì)熔融包住碳粒灰化困難5.加速灰化方法〔2〕添加硝酸、乙醇、碳酸銨、過(guò)氧化氫等：這類(lèi)物質(zhì)灼燒后完全消失，不增加殘留灰分的重量。〔3〕添加氧化鎂、碳酸鈣等惰性不熔物質(zhì):這類(lèi)物質(zhì)純屬機(jī)械性添加，它們與灰分混雜使碳微粒不受覆蓋，加速灰化，但須作空白試驗(yàn)。測(cè)定PP可能以含氧酸的形式揮發(fā)散失，對(duì)含P較高的生物材料，常用硝酸鎂或氯化鎂保存其中的P。測(cè)定S食品中S主要來(lái)源是pro或光Aa、蛋Aa，還有洋蔥硫胺素等，在定量前需先將S氧化，可參加Mg(NO3)2。測(cè)定ClCl容易損失，必須在堿性條件下灰化，可參加Na2CO3或NaOH.測(cè)定重金屬〔濕法消化〕對(duì)某些極易揮發(fā)散失的物質(zhì)，一般采用濕法消化。如汞以蒸汽揮發(fā)。6.特殊的灰化方法測(cè)定方法1、瓷坩堝的準(zhǔn)備：坩堝→〔1：4〕鹽酸煮沸洗凈→標(biāo)號(hào)〔FeCl3〕→575±25℃下灼燒0.5小時(shí)→降至200℃→

放入枯燥器內(nèi)

→

冷卻到室溫→恒重〔空坩堝〕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發(fā)至干涸炭化果蔬、動(dòng)植物等含水較多的試樣樣品制備成均勻試樣取樣水浴蒸發(fā)至干涸炭化谷物、豆類(lèi)等水分含量少的固體樣品樣品粉碎取樣瓷坩堝炭化富含脂肪的樣品樣品制成均勻試樣取樣提取脂肪殘留物瓷坩堝炭化

3、炭化坩堝置于電爐或煤氣燈、半蓋坩堝蓋小心加熱炭化直至無(wú)黑煙產(chǎn)生數(shù)滴辛醇或植物油易膨脹食品（富含糖、炭化蛋白質(zhì)的食品）

為什么要炭化？〔1〕防止在灼燒時(shí)，因溫度高試樣中的水分急劇蒸發(fā)使試樣飛揚(yáng)；〔2〕防止糖、蛋白質(zhì)、淀粉等易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)在高溫下發(fā)泡膨脹而溢出坩堝；〔3〕不經(jīng)炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。4、灰化坩堝→移入已達(dá)規(guī)定溫度的高溫爐口→稍留片刻→慢慢移入爐腔內(nèi)→坩堝蓋斜倚在坩堝口→關(guān)閉爐門(mén)→灼燒至灰中無(wú)碳粒存在→翻開(kāi)爐門(mén)→冷卻至200℃左右→移入枯燥器→冷卻→稱(chēng)重→再次灼燒至恒重結(jié)果計(jì)算灰分（%）=m3—m1m2—m1×100%式中：m1——空坩堝質(zhì)量，g；m2——樣品加空坩堝質(zhì)量，g；m3——?dú)埢壹涌折釄遒|(zhì)量，g。說(shuō)明①樣品炭化時(shí)要注意熱源強(qiáng)度，防止產(chǎn)生大量泡沫溢出坩堝。②把坩堝放入高溫爐或從爐中取出時(shí)，要放在爐口停留片刻，使坩堝預(yù)熱或冷卻，防止因溫度劇變而使坩堝破裂。③灼燒后的坩堝應(yīng)冷卻到200℃以下再移入枯燥器中，否那么因熱的對(duì)流作用，易造成殘灰飛散，且冷卻速度慢，冷卻后枯燥器內(nèi)形成較大真空，蓋子不易翻開(kāi)。④從枯燥器內(nèi)取出坩堝時(shí)，因內(nèi)部成真空，開(kāi)蓋恢復(fù)常壓時(shí)，應(yīng)注意使空氣緩緩流入，以防殘灰飛散。⑤灰化后所得殘?jiān)闪糇鰿a、P、Fe等成分的分析。⑥用過(guò)的坩堝經(jīng)初步洗刷后，可用粗鹽酸或廢鹽酸浸泡10~20分鐘，再用水沖刷潔凈。說(shuō)明三、水溶性灰分和水不溶性灰分的測(cè)定水溶性灰分％=總灰分％-水不溶性灰分％總灰分+25ml水〔加蓋〕→加熱用無(wú)灰濾紙過(guò)濾→殘?jiān)?5ml水洗〔使可溶性灰分全部進(jìn)入濾紙〕→殘?jiān)B同濾紙一起放回坩堝中灰化〔枯燥，灼燒〕→稱(chēng)重→得到水不溶性灰分〔水不溶性灰分除泥沙外，還有Fe、AL等金屬氧化物和堿土金屬的堿式磷酸鹽〕

無(wú)灰濾紙〔定量濾紙〕按灰分分為三個(gè)等級(jí)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(guò)濾速度，顯中性，耐稀酸。四、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，參加25ml0.1mol/L的HCl，放在小火上輕微煮沸，用無(wú)灰濾紙過(guò)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)行枯燥、炭化、灰化，直到恒重。計(jì)算：酸不溶性灰分%=殘留物重量/樣品重量

×100計(jì)算：酸溶性灰分%=總灰分%-酸不溶性灰分%第二節(jié)幾種重要礦物元素的測(cè)定一、概述礦物元素：除去C、H、O、N的其他元素的統(tǒng)稱(chēng)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……〕測(cè)定方法食品樣本無(wú)機(jī)態(tài)灼燒、灰化比色法原子吸收其它熒光法Ca是人體中含量最豐富的礦質(zhì)元素，其作用除了作為骨骼組織及牙齒的組成成分外〔９９％〕，還參與整個(gè)生長(zhǎng)、發(fā)育過(guò)程及多種生理活動(dòng)。Ca的缺乏會(huì)引起軟骨病。嬰兒，兒童，妊娠期的婦女及哺乳期的母親都需要大量的鈣。因此，測(cè)定食品中的鈣具有非常重要的營(yíng)養(yǎng)學(xué)意義。二、鈣的測(cè)定

鈣的食物來(lái)源應(yīng)考慮二個(gè)方面，鈣含量及吸收利用率。奶與奶制品含鈣豐富吸收率也高，是理想的鈣來(lái)源。水產(chǎn)品中小蝦皮含鈣特別多，其次是海帶、發(fā)菜等含量也非常豐富。豆和豆制品以及油料種子和蔬菜含鈣也較高。特別突出的有黃豆及其制品，黑豆、赤小豆、各種瓜子、芝麻醬等。食品中鈣的含量

食品中鈣的強(qiáng)化(一)、食品中鈣的測(cè)定高錳酸鉀滴定法

測(cè)定方法：EDTA絡(luò)合滴定法

原子吸收光譜法二、鈣的測(cè)定1、KMnO4滴定法原理：樣品灰化后，所得粗灰分，用鹽酸溶解，在酸性溶液中，鈣與草酸銨反響生成草酸鈣沉淀，沉淀經(jīng)過(guò)濾，洗滌后，溶解于硫酸中，把草酸游離出來(lái)，以標(biāo)準(zhǔn)的高錳酸鉀滴定游離的草酸根離子，而后根據(jù)高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液的用量，來(lái)計(jì)算鈣的含量。因?yàn)?NCa2+相當(dāng)于1NC2O42-。稍過(guò)量一點(diǎn)的高錳酸鉀溶液呈現(xiàn)微紅色，即為滴定終點(diǎn)。高錳酸鉀測(cè)定法圖解2、EDTA滴定法〔乙二胺四乙酸二鈉鹽〕〔1〕原理：先向系統(tǒng)中參加鈣紅指示劑〔pH﹥11,純藍(lán)色〕，它與二價(jià)鈣離子絡(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(lái)顏色，生成藍(lán)色，用以指示終點(diǎn)。酒紅色鈣紅指示劑〔2〕本卷須知滴定用的樣品量隨鈣含量而定，最適合的范圍是5-50微克；加鈣紅指示劑后，不能放置過(guò)久，否那么終點(diǎn)發(fā)灰，不明顯；滴定時(shí)pH應(yīng)為12-14，過(guò)高過(guò)低指示劑變紅，滴定不出終點(diǎn)。3、原子吸收分光光度法原理：樣品經(jīng)消化后，加酸使無(wú)機(jī)物全局部解，直接吸入空氣和乙炔中原子化，吸收422.7nm的共振線，其吸收量與含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量?？招年帢O燈原子化器單色儀檢測(cè)器原子化系統(tǒng)霧化器樣品液

光源、原子化系統(tǒng)（類(lèi)似樣品容器）、分光系統(tǒng)及檢測(cè)系統(tǒng)。廢液切光器助燃?xì)馊細(xì)庠游諆x器結(jié)構(gòu)示意圖三、鐵的測(cè)定硫氰酸鹽比色法鄰菲羅啉比色法〔鄰二氮菲比色法〕磺基水楊酸比色法原子吸收分光光度法1、硫氰酸鹽比色法原理：在酸性溶液中，鐵離子與硫氰酸鉀作用，生成血紅色的硫氰酸鐵絡(luò)合物，其顏色的深淺與鐵離子的濃度成正比，可用光度法測(cè)定。Fe3++3SCN-→Fe〔CNS〕3