食品分析

食品分析学 刘明龙绪论一、 食品分析概念：是依据物理、化学、生物化学等一些基本原理，运用各种科学技术，按照制定的技术标准，对食品的原料，辅料、半成品及成品的质量进行检验，从而研究和评定食品品质及其变化，并保障食品安全的一门科学。二、 食品分析内容*1、 营养成分分析：营养素、微量营养素和其他膳食。2、 毒害物质的测定：生物性污染化学性污染农药污染重金属污染来源于包装材料的有毒有害物质其他化学物质污染3、食品的辅助材料及添加剂的分析：食品添加剂种类繁多，按其来源不同可划分为天然食品添加剂和化学合成食品添加剂两大类。4、食品的感官评定三、食品分析方法1、物理分析法2、化学分析法3、仪器分析法4、微生物分析法四、化学试剂分级：一级品二级品三级品四级品优级纯分析纯化学纯实验试剂有时用一般食品分析常用几乎不用几乎不用五、安全有毒有害气体（在通风橱中进行）鉴别气味易燃易爆试剂（远离火源不用明火加热，水浴加热）易挥发的可燃性废液（倒入水槽，立即用水冲掉）高氯酸钢瓶（避免日晒，远离火源）第一章 样品的采集制备与处理一、概述1、样品的采集：简称采样，又称检样，是从大量的检验物料中抽取一定数量，并有代表性的一部分样品作为检验样品。2、样品：原始样品、平均样品、试验样品、保存样品二、采样原则1、采集的样品要均匀、有代表性2、采样过程中要设法保持原有的理化指标及微生物状况3、采集必须有详细的记录，容器必须贴有标签4、数量应一式三份，分别供检验、复验及备查使用，每份不少于0.5g三、采样方法：1、样品采集一般方法有随机抽样和代表性抽样两种方法2、采样通常采用随机抽样与代表性抽样相结合的方式组分均匀的固体物料无包装的散装固体物料： 三层五点采样：上、中、下三层，四角，中心，五点（上下） 原平均，四分法有完整包装（袋、桶、箱等）的物料 250g以上 3个 250g一下 6个较稠的半固体物料液体物料组成不均匀的固体食品小包装食品罐头按生产班次取样： 取样量为1/3000，尾数超过1000罐者，增取1罐，但每班每个品种取样量基数不得少于3罐。罐头生产量较大 以班产量总罐数20000罐为基数，取样量为1/3000。超过20000罐的，取样量为1/10000，尾数超过1000罐者，增取1罐。个别生产量过小 同品种，同规格罐头可合并班次取样，但并班总罐数不超过5000罐，每生产班次取样量不少于1罐，并班后取样基数不少于3罐。按杀菌锅取样 每锅检取1罐，但每批每个品种不得少于3罐。四、 样品的制备1、 液体、浆体或悬浮液体：一般将样品摇匀，充分搅拌。2、 互不相容的液体：如油与水的混合物，应首先使不相容的成分分离在分别进行采样。3、 固体样品：用切细、粉碎、捣碎、研磨等方法将样品制成均匀可检状态水分含量少，硬度大的固体：粉碎发水分含量高，质地软的样品：匀浆法韧性较强的样品：研磨法4、 带核水果、带骨的肉、带鳞的鱼水果罐头：带核水果，去核肉禽罐头：清除骨头鱼类罐头：去鳞五、样品预处理的方法1、有机物破坏法干法灰化：炭化灰化 直至残灰为白色或浅灰色为止灰化辅助剂：氧化辅助剂固定辅助剂疏松辅助剂中和辅助剂湿法消化2、溶剂提取法：利用样品各组分在某溶剂中溶解度的差异，将各组分完全或部分地分离的方法，称为溶剂提取法。浸提法：用适当的溶剂将固体样品中的某种待测成分浸提出来的方法。又称液固萃取法、浸泡法。溶剂萃取法：是利用某组分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同，使其从一种溶剂转移到另一种溶剂中，而与其他组分分离的方法。又称液液萃取法。萃取通常在分液漏斗中进行。盐析法：向溶液中加入某一盐类物质，使溶质溶解在原溶剂中的溶解度大大降低，从而从溶液中沉淀出来。这种方法叫盐析。1、 蒸馏法是利用液体混合物中各组分挥发度不同所进行分离的方法。常压蒸馏：当被蒸馏的物质受热后不发生分解或沸点不太高时，采用常压蒸馏。减压蒸馏：当常压蒸馏容易使蒸馏物质分解，或其沸点太高时，可以采用减压蒸馏。水蒸气蒸馏分馏：可分离互溶获或沸点相差很小的。2、 色谱分离法：对一系列有机物质的分析测定。吸附色谱分离： 吸附剂经活化处理后所具有的适当的吸附能力，对被测成分或干扰组分进行选择性吸附而进行的分离称为吸附色谱分离。分配色谱分离： 分配系数k=C固/C流（浓度之比）离子交换色谱分离： 是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法。阳离子交换：阴离子交换：3、 化学分离法磺化法和皂化法A磺化法：用浓硫酸处理样品提取液B皂化法：用热碱溶液处理样品提取液掩蔽法：利用掩蔽剂与样液中干扰成分作用，是干扰成分转变为不干扰测定状态，即被掩蔽起来。沉淀分析法：利用沉淀反应进行分离的方法4、 浓缩六、样品的保存采取的样品为防止其水分或挥发性成分散失一起其他待测成分含量的变化如光解、高温分解、发酵等。应尽快在短时间内进行分析。如果不能立即分析，必须加以妥善保存。特殊情况下，样品中可加入适量的不影响分析结果的防腐剂，或将样品置于冷冻干燥器内进行升华干燥来保存。七、分析结果的表示与处理1、分析过程中产生的误差误差的分类系统误差：具有单向性，大笑基本恒定不变，是可测的误差，可校正，是由一些固定因素引起的。偶然误差：大小不可测，无规律，不能校正。 减少方法：多次测量取平均值误差的表示方法准确度（反应系统误差）：测定值与真实值得接近程度，误差大，准确度小，可用绝对误差和相对误差表示。绝对误差：xi-u 相对误差：xi-u/u精密度（反应偶然误差）：用偏差来表示，测定值密集，偏差小，精密度高。 绝对偏差和相对偏差平均偏差和相对平均偏差标准偏差相对标准偏差和标准误3、 提高分析结果准确度的方法仪器校正和溶液标定（消除系统误差）增加平行测定次数（至少三次）做空白试验作对照试验正确选取取样量第二章 一般营养成分分析第一节 水分的测定一、水分的存在状态 根据水在食品中所处的状态不同以及与非水组分结合强弱的不同，可将食品中的水分为结合水和自由水。二、水分的测定方法1、直接测定法：利用水分本身的物理性质和化学性质去掉样品中的水分，再对其进行定量的方法。如烘干法、化学干燥法、蒸馏法和卡尔费休法。2、简介测定法：利用食品的密度、折射率、电导率，介电常数等物理性质测定水分的方法。三、水分的干燥重量法1、操作条件的选择前提条件：水分是唯一的挥发物质水分可以较彻底的被排除食品中的其他组分在干燥过程中由于发生化学反应引起的质量变化可忽略不计。样品的预处理方法：A、固体：一般磨碎、粉碎B、液体：稀溶液：浓缩浓溶液：稀释样品的重量及称量器的规格A、样品的重量：24gB、称量器的规格：液体少时，45cm液体多时，4.59cm干燥条件：A、温度： 真空下70105度，对热稳定的样品120130度，通常100105度B、时间：干燥到恒重规定一定的干燥时间设备：电热烘箱干燥器：放干燥剂变色硅胶（常用），吸水后由蓝色变为浅白色。产生误差的原因当样品中水含量较高，干燥的温度也高，是有些样品发生化学反应，结果偏低（可在低温下加热，然后再提高温度）样品含糖（特别是果糖），糖对热很不稳定。温度高于70度，糖会分解，水分会挥发（采用真空干燥）若含有水分以外其他易挥发物（乙醇、乙酸等），也会使测定结果偏高有双键或其他易氧化基团2、常压干燥法原理：食品中水分在一定温度下蒸发变成水蒸气。干燥过程中失重。如果样品是油脂或高物，在加热过程中由于脂肪氧化，会增重。适用范围：使用语100105度下，不含或含其他挥发性物质甚微且对热稳定的食品。不能反映真实水分，是游离水分。4、 减压干燥法原理：利用水沸点的降低而降低的原理。样品的失重是水分含量，结果接近真实水分含量适用范围：使用于在100度以上加热容易变质及含有不易除去的结合水的食品。蒸馏法1、原理：利用两种互不相溶的二元体沸点，低于各组分的沸点，使高沸点有机溶剂与样品中的水分共沸蒸馏。 热不稳定，沸点仅比水略高的溶剂：甲苯（110度）、二甲苯（140度）、苯（80度）2、适用范围：对于香料，蒸馏法是唯一的，公认的水分测定法。3、产生误差原因：样品中水分没有完全蒸发出来，结果偏低。水分附集在冷凝器和连接管内壁，结果偏低。水分溶解在有机溶剂中，结果偏低。4、注意：装置一定保持清洁，无油脂样品中水分小于10ml才准确，若大于10ml，先浓缩，使其小于10ml测定的冷凝下方，刻度管有水滴，读体积之前，用金属丝或玻璃棒搅动一下三、卡尔费休法（碘量法、滴定法）1、原理：样品中水分能与卡尔费休试剂反应，反应之后生成2mol吡啶碘和1mol吡啶硫酸。反应过程是一个滴定过程，用卡尔费休试剂滴定水。反应完毕后多余的游离碘呈红棕色，即可确定达到终点。卡尔费休试剂：1mol碘，1mol二氧化硫，3mol吡啶和1mol甲醇2、适用范围：可适用于含有大于1%或更多水分的浅色样品。若水大于1%或颜色深样品，可采用电化学方法，也可称为永定滴定法，对水分的测定比较准确。3、注意：卡尔费休试剂使用前应标定，需要仪器和试剂测定样品时，固体需磨碎，细读约40目，不用研磨方法如果样品含有强还原性物质，不能用卡尔费休法卡尔费休测定的是真实水分第二节 灰分的测定一、概述：1、灰分含量：代表食品中总的矿物质含量，指食品中有机物被灼烧或完全氧化后剩余的无机残留物2、灰分的分类（作为生产的一项指标）：水溶性灰分与水不溶性灰分 酸溶性灰分和酸不溶性灰分（一）灰化容器（500600度） 坩埚：A、瓷坩埚：耐高温，可用稀酸清洗，价格低，温度骤变时，容易发生破裂。 B、铂坩埚：导热性能好，耐酸、耐碱。（二）样品的预处理灼烧后10100mg之间1、液体样品：稀溶液：浓缩、蒸干2、固体样品：水分含量高，在干燥箱先干燥3、富含脂肪样品：现将脂肪提取出来4、富含糖、淀粉、蛋白：操作时容易发泡，炭化之前可以像样品加入几滴植物油，起到消泡作用（三）操作条件1、灰化温度：通常：500600度之间水果蔬菜：525度左右谷类：550度左右2、灰化时间：一般不规定，灰化结束后，样品为白色或浅灰色，达到恒重3、加速灰化时间方法：加入灰化辅助剂（固定、氧化、疏松）二、总灰分的测定常用干法灰化，也就是高温煅烧，在马福炉的高温下灼烧灰化样品先炭化，再到马福炉中高温灰化，残留下来的是灰分的测定。称坩埚和灰分的重量，除去坩埚质量得到灰分质量。三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定先测总灰分，再加25ml水，将坩埚盖上，快沸腾时拿下来，使水溶性灰分充分溶解，用无灰滤纸过滤，将不溶物和滤纸再炭化灰化，得到水不溶性灰分。水溶性灰分=总灰分-酸不溶性灰分四、酸溶性灰分和酸不溶性灰分 加25ml，0.1mol盐酸，加热幅度大些，使酸溶性灰分充分溶解，用无灰滤纸过滤，将不溶物和滤纸再炭化灰化，得到水不溶性灰分。酸溶性灰分=总灰分-酸不溶性灰分第三节 脂类物质的测定一、提取剂的选择1、不能采用单独的一种提取剂脂肪：游离态（多） 结合态（类脂等） 采用有机溶剂提取低沸点 采用酸或碱将脂肪破坏，然后让脂肪游离出来乳脂：属于游离态。外面被酪蛋白钙盐所包裹，蛋白质和钙以钙桥连在一起。 先用酸或碱将外面破坏，再游离出来2、提取剂选择：对样品有较强的溶解能力，使用时方便安全，易与脂肪分离。3、常用提取剂：石油醚、乙醚、氯仿甲醇溶液乙醚：有较强的溶解脂肪能力，其他的类脂和非脂肪成分都能被他提取出来，尤其乙醚含水时，提取液里非脂成分能大，用无水乙醚作提取剂，样品也需无水，否则测定结果偏高。（沸点低）石油醚：有较高沸点，溶解脂肪能力比乙醚稍弱些，测定结果比较准确，允许样品中含有一些水分，测定方便，提取的是游离态脂肪。（非脂成分少，杂质少）使用时可以与乙醚混合使用。氯仿甲醇：脂蛋白、磷脂提取率较高，特别是鱼肉家禽。二、样品的预处理测定脂肪时：通常采用溶剂方法（粗细度）易结块：可加入海砂，加入样品重量46倍的海砂，混合均匀三、测定脂类物质的方法（一）索氏提取法（测定乳脂肪的标准方法，最基本、最标准）1、原理：样品用无水乙醚或石油醚回流提取，使样品中的脂肪进入溶剂中，蒸去溶剂后所得到的残留物即为脂肪（粗脂肪），是游离脂肪。2、适用范围：用于游离脂肪含量高，结合脂肪含量低的食品，用于能烘干磨细，不易吸湿结块的样品的测定。测得的只是游离态脂肪，而结合态脂肪测不出来。（二）盖勃法（测定乳脂肪的标准方法）1、原理：用浓硫酸溶解乳中的乳糖和蛋白质，将牛奶中的酪蛋白钙盐转变成可溶性的重硫酸酪蛋白 准确测定稍差，无法测出磷脂的含量（三）巴布科克氏法（四）碱性乙醚提取法（五种方法中准确度最高）原理：氨水作用：使酪蛋白钙盐溶解，变成可溶性盐。乙醇作用：使溶解的蛋白质沉淀析出（五）酸性乙醚提取法1、用HCl把样品水解，再用乙醚进行提取2、测定的是总脂肪含量，包括游离脂肪和结合脂肪第四节 蛋白质的测定1、蛋白质主要由-氨基酸通过酰胺键构成2、构成蛋白质的氨基酸主要有20种，其中有8种氨基酸是人体不能合成的，必须由食物供给的称为必需氨基酸，它们是亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、色氨酸和缬氨酸一、凯氏定氮（一）原理：1、消化2、蒸馏（装置不能漏气）3、吸收4、滴定（要加入指示剂）（二）注意1、所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制2、消化时，消化液在消化过程中，消化完全，温度在420度左右3、消化时不要用强火应保持和缓沸腾4、样品中若含有脂肪或糖较多，消化过程中易产生大量泡沫为防止泡沫溢出瓶外，在开始消化时应用小火加热，并不停的摇动或者加入少量辛醇或液体石蜡或硅油消泡剂，并同时注意控制热源强度5、 蒸馏装置不能漏气6、 混合指示剂在碱性溶液中呈绿色，在中性溶液中呈灰色，在酸性溶液中呈红色(三)快速测定方法 双缩尿、水杨酸比色第五节 碳水化合物的测定一、糖的提取与澄清（一）提取1、取样量及稀释倍数的确定应满足所采用分析方法的检测要求2、如果是含脂肪的样品，要经过脱脂后再用水提取3、含大量淀粉、糊精的样品，宜用乙醇提取4、固体样品，要加热，温度控制在4050度不能超过80度5、含酸性食品的样品，先用NaOH调PH至中性，然后再测定（防止糖酸性条件下水解）6、含有酒精、CO2的液体样品，要先蒸发出去酒精和CO2(二)澄清1、常用澄清剂：中性醋酸铅（最常用） 优点：比较可靠，不会使还原糖从溶液中沉淀出来，在室温也不会形成可溶性的铅糖 缺点：脱色力比较差，不能用于深色糖液澄清碱性醋酸铅： 可形成体积很大的沉淀，可以带走还原糖，特别是果糖。而过量碱性醋酸铅，因其碱性可改变糖的旋光度，可处理深色样品。醋酸锌和亚铁氰化钾溶液： 优点： 澄清效果好，可形成氰亚铁酸锌，具有较强的沉淀蛋白质能力 缺点 ： 脱色能力差，不适于深色样品硫酸铜氢氧化钠溶液： 适用于富含蛋白质样液的澄清，若采用直接滴定法测定，就不能用此溶液氢氧化铝：比其他澄清效果差，适于浅色液澄清活性炭：若样液中只有色素，可用（三）测定 测定还原糖 若以非还原糖测定，首先水解成还原糖 高锰酸滴定法，直接滴定法，碘量法二、单糖和低聚糖的测定（一）高锰酸钾滴定法（比直接滴定法准确，操作麻烦，若采用此方法必须有高锰酸钾糖类检索表）：（二）直接滴定法（三）碘量法三、淀粉的测定可用酸水解，也可用酶水解（一）酸水解测定1、基本原理：样品经乙醚除去脂肪，乙醇除去可溶性糖类后，用盐酸水解淀粉为葡萄糖，然后按还原糖测定方法测定水解所得的葡萄糖含量，再把葡萄糖含量折算为淀粉含量。 淀粉+氢离子G2、适用范围：适用于淀粉含量较高，其他多糖含量较少的样品，水解时它们也被水解，使测定结果偏高（二）酶水解法（比酸水解法准确）：1、基本原理：样品经除去脂肪和可溶性糖类后，在淀粉酶的作用下使淀粉水解为麦芽糖（双糖）和低分子糊精，再用盐酸进一步水解为葡萄糖，然后按还原糖测定法测定其还原糖含量，并这算成淀粉含量 淀粉酶：只水解淀粉，不水解其他多糖2、适用范围：利用淀粉酶水解样品，具有专一性和选择性，只水解淀粉而不会水解多糖，水解后可直接通过过滤除去这类多糖，结果准确可靠第六节 维生素的测定1、维生素按溶解性分为两大类：脂溶性维生素和水溶性维生素2、脂溶性维生素存于脂肪族之中3、水溶性维生素，一般只存在于植物性食品中一、维生素A的测定脂溶性维生素，存在于动物性食品，如乳类、肝脏等。一般植物性食品不含有，但含有大量胡萝卜素，在人体内可转化为维生素A(一)三氯化锑比色法：适用于维生素A含量高1、原理：维生素A在三氯甲烷中与三氯化锑相互作用，产生蓝色物质，其深浅与溶液中所含维生素A的含量成正比在620nm波长下测定其吸光度三氯化锑：具有较强腐蚀性，与水接触生成白色沉淀在620nm波长下为最大吸收光2、测定方法 样品处理，维生素A被极易被光破坏，操作应在微弱光线下进行，且反应速度要快，可采用皂化法。3、注意 三氯化锑有腐蚀性，应注意安全。且与水能生成白色沉淀，所以应避免遇火（二）紫外分光光度法原理：维生素A用异丙醇溶解，在328nm存在吸收峰，根据吸光值量可测维生素A含量，测定维生素含量低的样品。三、 维生素D的测定（与维生素A相似）（一）三氯化锑比色法：适用维生素D含量比较高的样品维生素D与三氯化锑反应生成橙黄色化合物 500nm处形成吸收峰（二）紫外分光光度法适用维生素D含量较低将样品溶解与乙醇溶液，在256处形成吸收峰（三）液相色谱法（比前两者灵敏度高）1、适用维生素D含量特别低2、预处理：皂化3、用分离型色谱柱将维生素D分离出来，再将分离出来的维生素D用分析型色谱分析，可根据峰面积测定4、维生素A与维生素D分离（维生素D纯化）首先制备分离柱（中性氧化铝，聚乙二醇）将提取液倒入分离柱内，然后用石油醚淋洗（淋洗时最初10ml弃去）再用200ml容量瓶接受，（石油醚加时，速度保持23ml/min,，不能太快也不能太慢），接后的淋洗液放在分液漏斗中，（分液漏斗不能太少），然后加过量的蒸馏水（大约100150ml），剧烈震荡，分层后，弃去水层，再重复加水，弃去水层（水层主要是弃去聚乙二醇）（若存在聚乙二醇会与三氯化锑反应，混浊）剩下的石油醚用无水硫酸钠脱水，然后转移到三角瓶内，水溶液缩至大概5ml左右，再用水泵加压至干燥，然后立即向里面加入5ml氯仿，转移到带刻度的10ml试管内，摇匀，备用。三、维生素E的测定维生素E属于酚类物