第二章食品样品的采集和预处理.ppt

第二章食品样品的采集和预处理 主讲教师 徐坤 主要内容 第一节食品样品的采集 制备及保存 食品分析的对象包括各种原材料 农副产品 半成品 各种添加剂 辅料及产品 种类繁多 成分复杂 来源不一 分析的目的 项目和要求也不尽相同 但无论哪种对象 都要按一个共同程序进行一般为 样品的采集 制备和保存样品的预处理成分分析数据记录 整理分析报告的撰写 采样 从大量的分析对象中抽取有一定代表性的一部分样品作为分析材料 这项工作叫采样 一 样品的采集 1 采样的意义尽管一系列检验工作非常精密 准确 但如果采取的样品不足以代表全部物料的组成成分 则其检验结果也将毫无价值 所以采用正确的采样技术采集样品尤为重要 1 正确采样的原则 2 样品采集的要求 步骤 数量和方法 采集的样品要均匀 有代表性 能反映全部被检食品的组成 质量和卫生状况 采样方法要与分析目的一致 采样过程要设法保持原有的理化指标 防止成分逸散 如水分 气味 挥发性酸等 防止带入杂质或污染 采样方法要尽量简单 处理装置尺寸适当 细则 采样的一般程序 2 采样的步骤 检样 由整批食物的各个部分采取的少量样品 称为检样 检样的量按产品标准的规定 原始样品 把许多份检样综合在一起称为原始样品 平均样品 原始样品经过处理再抽取其中一部分作检验用者称为平均样品 应一式三份 分别供检验 复验及备查使用 每份样品数量一般不少于0 5公斤 采样的原则 最常用的采集方法是随机抽样 均衡地 不加选择地从全部产品的各个部分取样 注意 随机 随意 随机 要保证所有物料各个部分被抽到的可能性均等 3 采样的一般方法 具体作法 补充 掷骰子 简便易行 适于生产现场用 用随机表 用计算器 计算机 用抽奖机 少量食品的采样 原始样品的采样 随机采样虹吸法采样电动搅拌器搅拌后采样 平均样品的采集液体试样 按需要量采样颗粒 粉状样品 四分法和分样器混匀缩分 细则 补充 四分法的做法是 将采集的样品放在干净的塑料薄膜上弄碎 混合均匀并铺成四方形 划分对角线 分成四份 保留对角的两份 其余两份弃去 如果保留的土样数量仍很多 可再用四分法处理 直至对角的两份达到所需数量为止 四分法 将分样器内部清理干净 关上漏半开关 放好承接器 将样品从高于分样器口5厘米处均匀地炷入漏斗内 刮平样品后打开漏斗开关 样品即分别流入两个承接器内的样品同时倒入漏斗内 继续混合二次 然后取出一个承接器 仍按上述操作方法继续分样 直至一个承接器的样品接近所需试样的重量为止 分样器取样 注意事项分样器必须与地面垂直 切忌放入稻草 麦杆之类杂物 分样格请勿任意拔动 以免产生分样误差 工作完毕之后 清理积物 保持清洁 大量不均匀食品的采样 几何法 流动定时采样 分档采样 分区分层采样 按批次件数比例采样 细则 1 散粒状样品 如粮食 粉状食品 可用双套回转取样管 因2 1 插入容器中 回转一百八十度取出样品 每一包装须由上 中 下三层取出三份捡样 把许多检样合起来成为原始样品 双套回转取样管取样 原始样仍用四分法做成平均样品 即将原始样品充分混合均匀后堆集在清洁的玻璃板上 压平成厚度在3厘米以下的正方形并划成对角线 将样品分成四仇取两对角的二份再如上混合 分为四份 取两对角的二份 这样操作至取得所需数量为止 此即是平均样品 2 较稠的半固体样品 如稀奶油 可用采样器从上 中 下层分别取出检样 然后混合缩减至得到所需数设的平均样品 3 液体样品在采样前须充分混合 混合时可用混合器 如容器内被检物量不多时 可用由这一容器转移到另一容器的方法来混合 采样用长形管或特制采样器 可用虹吸法分层取化每层各取500毫升左右 装入小口瓶中混匀 4 小包装的样品如罐头 瓶装奶粉等连包装一起采样 5 鱼 肉 蔬菜等组成不均匀样品视检验目的 可由被检物各个部分分别采样 须从有代表性的各部位 如肌肉 脂肪 蔬菜之根 茎 叶等 分别采样 经过充分打浆混合后成为平均样品 将样品装入预先洗净烘干的广口瓶中 瓶签上注明名称 采样日期 交货数量 采样方法及其他应说明的情况 并由经手人签封 固体样品取样法 样品的制备 指对样品的粉碎 混匀 缩分等过程 样品的制备方法因产品类型不同而异 二 样品的制备 1 液体 浆体或悬浮液体摇匀 充分搅拌 常用的简便的搅拌工具是玻璃搅拌捧 还有带变速器的电动搅拌器 可任意调节搅拌速度 2 互不相容的液体 如油与水的混合物 先分离 再分别取样 3 固体样品切细 粉碎 捣碎 研磨等 常用工具有绞肉机 磨粉机 研钵等 4 罐头除核 去骨 去调味品 捣碎 细则 1 采集的样品应在短时间内分析 否则应妥善保管 2 放在密闭 洁净容器内 置于阴暗处保存 3 易腐败变质的放在0 5 冰箱内 保存时间也不能太长 4 易分解的要避光保存 5 特殊情况下 可加入不影响分析结果的防腐剂或冷冻干燥保存 三 样品保存 目的 测定前排除干扰组分 对样品进行浓缩 原则 消除干扰因素 完整保留被测组分 使被测组分浓缩 以便获得可靠的分析结果 第二节样品的预处理 测定食品中无机成分 无机盐和金属离子 的含量 需要在测定前破坏有机结合体 如蛋白质等 操作方法分为干法和湿法两大类 一 有机物破坏法 有机物破坏法 在高温或是强氧化剂条件下 使食品中的有机物质分解并在加热过程中呈气态逸散 被测无机元素得以释放的方法 常用于测定食品中的微量金属元素及硫 氯 氮 磷等非金属元素 根据具体操作的不同 分为干法和湿法两大类 1 干法灰化原理 将样品至于电炉上加热 使其中的有机物脱水 炭化 分解 氧化 再置于高温炉 马福炉550 中灼烧 灰化 直至残灰为白色或灰色为止 所得残渣即为无机成分 铂金蒸发皿石英玻璃蒸发皿 器具 坩埚 干法灰化方法优点 优点 有机物分解彻底 操作简单 灰分体积小 可处理较多的样品 可富集被测组分 此法基本不加或加入很少的试剂 故空白值低 干法灰化方法缺点 缺点 坩埚有吸留作用 使测定结果和回收率降低 因温度高易造成易挥发元素的损失 所需时间长 原理 样品中加入强氧化剂 并加热消煮 使样品中的有机物质完全分解 氧化 呈气态逸出 待测组分转化为离子状态存在于消化液中 2 湿法消化 常用的强氧化剂有浓硝酸 浓硫酸 高氯酸 高锰酸钾 过氧化氢等 粉碎好的样品 凯氏烧瓶 浓硝酸20ml 小火加热使样品溶化 浓硫酸10ml 加强火力 溶液颜色变深即加硝酸 溶液无色透明 硝酸 硫酸法 高氯酸 硝酸 硫酸法 高氯酸 过氧化氢 硫酸法 硝酸 高氯酸法 湿法灰化方法优点 优点 由于加热温度低 可减少金属挥发逸散的损失 湿法灰化方法缺点 缺点 试剂用量大 空白值偏高 初期易产生大量泡沫外溢 产生有害气体 原理 利用液体混合物中各种组分挥发度的不同而将其分离为纯组分 二 蒸馏法 食品分析中常用前3种 适用对象 常压下受热不分解或沸点不太高的物质 1 常压蒸馏 加热方式 水浴油浴 沙浴 盐浴 石棉浴直火加热 蒸馏釜 平底 圆底烧瓶 蒸馏物为烧瓶的三分之一冷凝管 液体沸点高于150 时用空气冷凝管 低于150 时用直型冷凝管 a 爆沸现象 沸石 玻璃珠 毛细管 素瓷片 b 温度计选择及插放位置 温度计的量程应在被蒸馏物质沸点20 以上 温度计水银球的上沿在蒸馏头支管下沿在同一水平面上 c 磨口装置涂油脂 d冷凝水的流动方向 下端进 上短出 先通冷凝水 后加热 注意 e 蒸馏速度 每秒1 2滴f 蒸馏完毕先关加热器 稍冷后再关冷凝水 g 安装 拆卸仪器的原则 安装 自下而上 从左至右拆卸 自上而下 从右至左 视频 普通蒸馏 减压蒸馏 真空蒸馏 是借助于真空泵降低系统内压力 从而降低液体的沸点的蒸馏方法 适用 在常压蒸馏时未达到沸点即已受热分解 氧化或聚合的物质的蒸馏 减压蒸馏 仪器 真空泵 热源 蒸馏烧瓶 克氏蒸馏瓶 毛细管 温度计 冷凝管 接受瓶 接收管 安全瓶 视频 减压蒸馏 A接收器 减压蒸馏必须以耐压的梨型瓶或圆底烧瓶做接收器B毛细管的高度其下端距烧瓶1 2mmC检查是否漏气D蒸馏完毕 操作顺序 先将蒸汽发生瓶与蒸馏瓶拆开 再撤掉热源 避免发生回吸现象 注意 水蒸汽蒸馏是用水蒸汽加热混合液体 使具有一定挥发度的被测组分与水蒸汽分压成比例地自溶液中一起蒸馏出来 用于常压蒸馏时达到沸点后易分解的物质的提纯和从天然原料中分离纯液体产物和固体产物 水蒸汽蒸馏 要求 1 有机物与水不混溶 不反应 2 近100 时 蒸汽压不小于1 33kPa 水蒸汽蒸馏装置见下图 视频 水蒸汽蒸馏 原理 同一溶剂中 不同物质有不同的溶解度 同一物质在不同溶剂中溶解度也不同 利用样品中各种组分在某种溶剂中溶解度的差异 使其完全或部分分离 此过程称为提取 也叫萃取 三 溶剂抽提法 无机溶剂有 水 稀酸 稀碱有机溶剂有 乙醇 乙醚 氯仿 丙酮 石油醚等 在食品中常用于维生素 重金属 农药 黄曲霉毒素的测定 可用于提取固体 液体 半流体样品 用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸提出来 又称 液 固萃取法 如测定样品的脂肪含量 1 浸提法 从固体中萃取有效成分 1 提取剂的选择a对被测组分溶解度最大 对杂质溶解度最小 b由相似相溶原理选择c选溶剂沸点在45 80 之间的 若沸点低 易挥发 若沸点高 不易提纯 浓缩 溶剂与提取物不好分离 d选稳定性好的溶剂 2 提取方法 萃取 利用适当溶剂 常为有机溶剂 将液体中的被测组分 或杂质 提取提取出来的操作 2 溶剂萃取法 1 原理 利用适当的溶剂把样品溶液中的一种组分萃取出来 这种组分在原溶液中的溶解度小于在新溶剂中的溶解度 即分配系数不同 2 适用范围 用于原溶液中各组分沸点非常相近或形成了共沸物 无法用一般蒸馏法分离的物质 3 优缺点优点 操作简单 快速 分离效果好 使用广泛 缺点 萃取剂易燃 有毒 4 关于萃取剂的选择 a萃取剂与原溶剂不互溶且比重不同 b萃取剂与被测组分的溶解度要大于组分在原溶剂中的溶解度 对其它组分溶解度很小 c萃取相经蒸馏可使萃取剂与被测组分分开 有时萃取相整体就是产品 向溶液中加入某种盐类 使溶质在原溶剂中的溶解度大大降低 从而从溶液中沉淀出来 所加盐类要求 1 不会破坏析出物质的结构 2 注意盐析条件的选择 3 注意盐析后分离方法的选择 3 盐析法 原理 利用超临界流体SCF作为溶剂 用来有选择性地溶解液体或固体混合物中的溶质 对溶质的溶解度大大增加 超临界流体 流体的温度 压力处于临界状态以上 常用CO2作为超临界流体 临界温度为31 05 临界压力7 37Mpa 不可燃 无毒 廉价易得 化学稳定性好 4 超临界萃取 SFE 1906年 俄国植物学家茨威特分离植物叶绿体中色素而得名 玻璃管中装CaCO3 石油醚溶解植物叶绿体倒入管内 再用石油醚做淋洗剂 结果柱子中被分成几个不同颜色的谱带 四 色谱分离法 色谱分离法 是将样品中的组分在载体上进行分离的一系列方法 1 按固定相材料及使用形式分类柱色谱 固定相装在色谱柱中纸色谱 层析滤纸为支持剂 滤纸上结合水为固定相 薄层色谱 TLC 将固定相粉末制成薄层 气相色谱 GC 流动相为气体 液相色谱 HPLC 流动相为液体 原理 利用吸附剂对不同组分的物理吸附性能的差异进行分离 吸附力相差越大分离效果越好 固定相 固体吸附剂 聚酰胺 硅胶 氧化铝等流动相 气体或液体 一 吸附色谱 举例 纸层析分析法 视频 薄层色谱操作演示 原理 利用样品中的组分在固定相和流动相中的分配系数不同来进行分离 溶解度的不同 固定相 固体支持剂 担体 固定液流动相 气体或液体 与固定相不相溶 二 分配色谱 原理 利用样品溶液中的离子与离子交换树脂发生离子交换来实现分离 阳离子交换 R H M X R M HX阴离子交换 R OH M X R X MOH 三 离子交换色谱法 一 磺化法和皂化法用来除去样品中脂肪或或含脂肪的样品 使本来憎水性油脂变成亲水性化合物 从样品中分离出去 五 化学分离法 用浓硫酸处理样品 引进典型的极性官能团SO3使脂肪 色素 蜡质等干扰物质变成极性较大 能溶于水和酸的化合物 与那些溶于有机溶剂的待测成分分开 可用于食品中农药残留的分析 1 硫酸磺化法 磺化法 油脂遇到浓硫酸灰磺化成极性极大且易溶于水的化合物 磺化法利用这一特性 将样品中的脂肪磺化后经水洗除去 主要用于有机氯农药残留物的测定 皂化法以热发生碱KOH 乙醇溶液与及其杂质发生皂化反应 而将其除去 原理 酯 碱酸或脂肪酸盐 醇本法只适用于对碱稳定的农药提取液的净化 用于白酒中总酯的测定 用过量的NaOH将酯皂化掉 过量的碱再用酸滴定 最后由用碱量来计算总酯 用于植物油的皂化价的测定 皂化价高示含游离脂肪酸量大 常用碱为NaOH或KOH NaOH直接用水配制 而KOH易溶于乙醇溶液 原理 利用沉淀反应进行分离 在试样中加入适当的沉淀剂 使被测组分沉淀下来或将干扰组分沉淀下来 再经过滤或离心把沉淀和母液分开 是常用的样品净化方法 常用的沉淀剂 碱性硫酸铜 碱性醋酸铅等 二 沉淀分离法 原理 向样品中加入一种掩蔽剂使干扰成分改变其存在的状态 以消除其对被测组分的干扰 三 掩蔽法 原理 为了提高待测组分的浓度 常对样品提取液进行浓缩 1 常压浓缩待测组分不易挥发 可用蒸发皿直接加热浓缩 也可用蒸馏装置等 六 浓缩 2 减压浓缩适用对易挥发 热不稳定性组分的浓缩 常用K D浓缩器 旋转蒸发器等 水浴加热并抽气减压 浓缩速度快 被测组分损失少 旋转蒸发仪 食品样品分析的程序采样 检样 原始样品 平均样品 什么是随机抽样 样品如何保存 样品的6种预处理方法 思考题 第三节食品分析的误差与数据处理 真实值 一个客观存在的具有一定数值的被测成分的物理量称为真实值 准确度 测定值与真实值的接近程度 精确度 多次平行测定结果相互接近的程度 一 基本知识 误差 测定值与真实值之差 系统误差 由固定原因造成的误差 在测定过程中按一定的规律重复出现 一般具有单向性 即测定值总是偏高或总是偏低 它一般可以分为 仪器误差 方法误差 试剂误差和操作误差等 偶然误差 由于一些偶然的外因所引起的误差 产生偶然误差的原因一般是不固定的 未知的 且大小不一 具有不确定性 可能由于环境的偶然波动或仪器的性能 分析人员的操作不一致所产生的