食品理化检验 灰分及矿物元素的测定

,灰分及矿物元素的测定,广东药科大学食品科学学院,掌握： 总灰分的概念、测定原理及具体方法 钙、铁、碘、磷的测定方法及各自的特点熟悉： 加速食品灰化的方法了解： 水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶 性灰分的测定,主要内容,灰分的测定 概述总灰分的测定水溶性和水不溶性灰分的测定酸不溶性灰分的测定几种重要矿物元素的测定钙的测定铁的测定碘的测定磷的测定,灰分的定义,在高温灼烧时，食品发生一系列物理和化学变化，最后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分（总灰分、粗灰分）。,灰分的分类,K, Na, Ca, Mg等氧化物和盐类,污染的泥沙和Fe，Al等氧化物和碱土金属的碱式磷酸盐,污染的泥沙和样品中微量氧化硅,按溶解性,水溶性,水不溶酸溶,水不溶酸不溶,考察食品的原料及添加剂的使用情况；判断食品受污染程度； 灰分可以作为评价食品质量的指标；反映动物、植物的生长条件。,灰分测定的意义,部分食品的灰分含量,总灰分的测定,原理 将食品经炭化后置于500600高温炉内灼烧，食品中的水分及挥发物质以气态放出，有机物质中的C、H、N等元素与有机物质本身的氧及空气中的氧生成CO2 、N的氧化物及水分而散失；无机物质以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的重量至恒重，即可计算出样品中总灰分的含量。,GB/T 5009.42003食品中灰分的测定方法,仪器,坩埚,坩埚钳,马弗炉,灰化容器的选择,坩埚种类,石英坩埚,优点：耐高温、耐酸，价格低廉。 缺点：耐碱性差,素瓷坩埚,铂坩埚,优点：耐高温、耐碱、耐HF,导热 性好缺点：价格昂贵,优点：耐高温缺点：质脆，易破，不耐HF、高 温时，易和苛性碱及碱金 属的碳酸盐作用,容器大小的选择,以下样品应选择稍大的容器需要前处理的液态样品加热易膨胀的样品灰分含量低、取样量较大的样品,取样量（P163-164表9-2） : 一般控制 灼烧后灰分为10100 mg灰化温度：一般情况下，525600灰化时间： 25h，观察残留物为全白 色或浅灰色粉末，并达恒 重（0.5mg）为止。,加速灰化的方法,从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水加入HNO3、H2O2等，利用它们的氧化 作用来加速C粒灰化硫酸灰化法（糖类制品）加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化剂添加MgO、CaCO3 等惰性不熔物质,做空白,总灰分的测定方法(以瓷坩埚为例),高温炉（马弗炉 ）的准备,接通电源，调好要使用的温度,瓷坩埚的准备,两次称重之差0.5 mg,FeCl3 + 蓝墨水的混合物,样品的预处理,富含脂肪的样品：提取脂肪炭化 液体样品：水浴蒸干炭化 含水分较多的样品：烘箱中干燥炭化 谷物等水分含量较少的固体样：直接炭化,样品灰化前为什么要进行炭化处理？ 防止因高温造成试样中的水分急剧蒸发 使样品飞扬; 防止易发泡膨胀的物质高温下发泡溢出; 减少碳粒被包裹住的可能性。,炭化,坩埚置于电炉上，半盖坩埚盖加热炭化直至无黑烟产生,炭化操作,易膨胀食品（糖、蛋白含量多的样品）,炭化,数滴辛醇或植物油,炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，以下操作同求坩埚恒重时一样，至恒重。,灰化,结果计算,m 1空坩埚质量g ; m 2样品+空坩埚质量，g m 3残灰+空坩埚质量g; B 空白试验残灰重，g,灰分 =,如有空白试验为,水溶性灰分和水不溶性灰分的测定,用煮沸的无离子水反复洗涤坩埚及灰分，使水溶性灰分溶解，无灰滤纸过滤后剩下的残渣经干燥、炭化、灰化至恒重，即为水不溶性灰分。,水溶性和水不溶性灰分计算,m4 不溶性灰分 + 原坩埚质量 gm1 原坩埚质量 gm2 样品 + 原坩埚质量 g,水不溶性灰分 =,100%,水溶性灰分=总灰分水不溶性灰分,酸不溶性灰分的测定,向总灰分中加入25ml 0.1mol/L的HCl，放在小火上轻微煮沸，用无灰滤纸过滤后，再用热水洗涤至不显酸性为止，将残留物连同滤纸置坩埚中进行干燥、炭化、灰化，直到恒重。,酸不溶性灰分计算,m5:酸不溶性灰分+坩埚质量；m1:原坩埚质量；m2:样品+原坩埚质量,几种重要矿物元素的测定,必需元素,有害元素：铅、镉、汞、砷等,常量元素：钙、镁、磷、钾,微量元素：铁、锌、碘、铜、硅,含量0.01%,钴、硒、镍、铝,含量0.01,食品中的矿物元素,一种新的样品处理技术 微波密闭消解,高压消解,+,微波快速加热,微波加热原理：微波产生的电磁场正负信号变换 24.5亿次/s，溶液中极性分子在微波电场作用下，以24.5亿次/s的速度改变其正负方向，使分子产生高速的碰撞和摩擦而产生高热。,微波为能量，HNO3和HCl 为消化液，530min消解速度快（传统方法的10100倍）消解完全彻底，回收率高易挥发元素损失少，环境污染少操作简便，劳动强度低,微波密闭消解的特点,美国：测定金属离子是消解样品的标准方法,实际消解速度：食品样品： 10 min（2.5 MPa)化妆品样品： 12 min（3 MPa)药、保健品： 10 min（2.0 MPa)冶金类样品： 20 min（2.5 MPa),微波消解仪,微波消解罐,高锰酸钾滴定法,样品,灰化,溶解,草酸钙沉淀,洗涤,溶解,草酸游离出来,滴定,盐酸,草酸,水,硫酸,高锰酸钾,钙的测定,高锰酸钾滴定法反应式,钙的测定,CaCl2+(NH4 )2C2O4 CaC2O4 +2NH4Cl CaC2O4 + H2SO4 CaSO4 + H2C2O4 5H2C2O4 +2KMnO4 +3 H2SO4 K2SO4 +2MnSO4 +10CO2 +8H2O,此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用,滴定终点：过量KMnO4微红色,EDTA滴定法,钙的测定,先向系统中加入钙红指示剂（pH11，纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物，再用EDTA滴定，因其络合能力强，夺取指示剂已络合的二价钙离子，使指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点。,EDTA滴定法反应式,Ca2+ + NN（蓝色）NN-Ca2+ （酒红色）NN-Ca2+（酒红色）+ EDTA EDTA-Ca + NN（蓝色）,加钙红指示剂后不能放置太久pH值为12-14氰化钾消除锌、铁、铜、铝等的影响柠檬酸钠防止钙和磷结合生成磷酸钙沉淀。,消化,样品硝酸+高氯酸的混合酸,盖表面皿加热至无色透明加水加热除去多余硝酸至2-3ml时冷却氧化镧溶液定容,高型烧杯,滴定,分别吸取0.1-0.5mL（根据钙的含量而定）试样消化液及空白于试管中，加1滴氰化钠溶液和0.1mL柠檬酸钠溶液，用滴定管加1.5mL1.25mol/L氢氧化钾溶液，加3滴钙红指示剂，立即以EDTA溶液滴定，至指示剂由紫红色变蓝色为止。,EDTA,消化液+氰化钠+柠檬酸钠+氢氧化钾+钙红指示剂,原子吸收分光光度法,钙的测定,样品经湿法消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7nm共振线，其吸收量与含量成正比，与标准系列比较定量。,原子吸收分光光度计,硫氰酸盐比色法,铁的测定,样品经消化后，铁均以Fe3+形成存在，在酸性溶液中，Fe3+ 与硫氰酸钾溶液作用，生成红色的硫氰酸铁配合物，在485nm下有最大吸收，其吸光度与铁含量成正比。,红色,为了防止Fe3+ Fe2+，应加入少量过硫酸钾（K2S2O8）作氧化剂。,磺基水杨酸法,磺基水杨酸在碱性条件下与三价铁离子生成黄色络合物，在465nm 下有最大吸收,其吸光度与铁含量成正比。,铁的测定,黄色,邻二氮菲比色法,在pH29的溶液中，二价铁离子能与邻二氯菲生成稳定的橙红色络合物，在510nm有最大吸收，其吸光度与铁的含量成正比。,铁的测定,盐酸羟胺,三种铁测定方法的比较,氯仿萃取比色法,碘的测定,样品在碱性条件下灰化，碘被有机物还原成碘离子，碘离子与碱金属离子结合成碘化物，碘化物在酸性条件下与重铬酸钾作用，定量析出碘。当用氯仿萃取时，碘溶于氯仿中呈现粉红色，当碘含量低时，颜色深浅与碘含量成正比。,O,硫酸铈（sh）接触法,碘的测定,碘催化亚砷酸与硫酸铈在室温下的氧化还原反应，碘的催化作用与与碘离子浓度成比例，在恒温反应一段时间后，加入亚铁盐中止砷与铈离子的氧化还原反应，余下的高铈离子与亚铁离子作用，把亚铁离子氧化成铁离子，生成的铁离子用硫氰酸钾生成红色的硫氰酸铁，其浓度与碘离子含量成反比。,硫酸铈接触法反应式,当有碘离子存在时,加入亚铁盐,红色，越多，碘离子越少,总反应式,磷钼酸喹啉重量法,磷的测定,样品经消化或灰化后，在酸性条件下，磷与喹钼柠酮作用生成磷钼酸喹啉沉淀，沉淀物经过滤，洗涤，在26020下烘干，称重可计算出磷的含量。,【喹钼柠酮】是由喹啉、钼酸钠、柠檬酸和丙酮配制而成的溶液,磷钼酸喹啉重量法计算公式,磷含量的表示方法,m1磷钼酸喹啉沉淀和砂芯漏斗的质量，g。m2砂芯漏斗的质量，g。m称取试样的质量，g。V样液的总体积。0.03207磷钼酸喹啉摩尔质量换算为P2O5摩尔质量的系数。,钼蓝比色法,食品样品中的磷经灰化或消化后以，磷酸根形式进入样品