食品分析与检测课件.ppt

食品分析 1 培养熟练的动手能力严谨的分析态度独立的自学能力 2 成绩评定 平时作业 20 实验操作 20 期末考试 60 作业要求 独立思考书写整齐 3 第一章绪论一 食品分析的性质 任务和作用1 食品分析的性质 食品分析 是专门研究各种食品组成成分的检测方法及有关理论 进而评定食品品质的一门技术性学科 4 2 食品分析的任务 食品分析的任务是运用物理 化学 生物化学等学科的基本原理及各种科学技术 对食品工业生产中的物料 原料 辅助材料 半成品 成品 副产品等 的主要成分及其含量和工艺参数进行检测 5 控制和管理生产 保证和监督食品的质量 为科研与开发提供可靠的依据 3 食品分析的作用 6 二 食品分析的内容 食品营养的分析食品添加剂的分析食品中有害成分的分析食品的感官鉴定 7 三 食品分析的方法 感官检验法化学分析法仪器分析法微生物分析法酶分析法 8 感官鉴定 最简单 成本最低的分析方法 化学分析法 常规分析中大量使用的分析方法 仪器分析 以物质的物理或化学性质为基础 利用较特殊的光电仪器来测定物质含量 9 四 食品分析的现状及发展方向 蛋白质和脂肪的测定方法变动不大 但是已经实现半自动化分析 气相色谱法和液相色谱法测定游离糖已有较可靠的分析方法 但尚未做为常规分析方法 多糖的测定仍沿用多种方法 且至今尚未统一 氨基酸自动分析仪 高效液相应用于氨基酸的测定 分析效果大为提高 10 气相色谱的应用使得脂肪酸的测定方法得到了飞跃发展 微量元素的检测方法层出不穷 但仍需研究铬 硒 锌 镉等元素适用于工厂常规检验的简便 快速 高效地同时测定多种元素地方法 微波炉高压消化罐法消化法和氧等离子体低温灰化法都已经应用于无机元素的分析中 维生素的测定一直沿用化学法和微生物法等 操作繁琐费时 干扰多 准确度差 目前均可使用仪器分析法或自动化操作法代替 11 食品分析的发展方向 随着食品污染源的增多及各种新型食品添加剂的相继出现 食品卫生检验的任务越来越重 食品分析的仪器化食品分析的自动化 12 五 食品分析的总则 常量分析 样品中组分 1 微量分析 样品中组分 0 1 1 痕量分析 样品中组分 0 1 超微量分析 样品中组分PPM partspermillion 10 6 mg kg 或 mg L PPB partsperbillion 10 9 PPT partspertrillion 10 12 13 水为蒸馏水 去离子水常用带刻度的玻璃仪器是在20 条件下标注的 分样筛 用来筛分体积大小不同的固体颗粒的筛子 分子筛 具有均一微孔结构而能将不同大小分子分离的固体吸附剂 称取 称至0 1g 精密称取 必须按所列数值称取 精确至0 0001g 精密称取约 必须精确至0 0001g 可接近所列数值 不超过所列数值10 14 容量百分比溶液 V V 系指溶液100毫升中含有液体溶质若干毫升 重量容量百分比溶液 W V 系指溶液100毫升中含溶质 一般为固体 若干克 一般百分浓度溶液就是指取溶质x克溶于水中 并稀释到100毫升 1纳米 nm 10 9米 m 1埃 0 1 nm 10 10米 m 1微克 g 10 6克 g 1纳可 ng 10 9克 g 1升 l 1000毫升 ml 1微升 l 10 6升 l 15 分样筛筛目与筛孔大小 16 实验室操作人员应该具备最基本的安全常识 1 用移液管吸取有毒样品时 要用橡皮球操作 不得用嘴 如须以鼻鉴别试剂时 可用手轻轻扇动 使试剂气体流到自己面前 稍闻其味即可 切勿以鼻子接近瓶口 2 易燃药品 如汽油 乙醚 苯 酒精 及其他低沸点物质不可放在火源附近 启用易挥发物时应先冷却 尤其在夏季 对于易燃 易挥发物 如须加热 应在水浴 油浴或封闭式电热板上进行 严禁用火焰或电炉直接加热 17 3 腐蚀性 刺激性药品 如强酸 强碱 浓氨水 浓过氧化氢 冰醋酸等 取用时尽可能戴上橡皮手套和防护眼镜等 倾注腐蚀性药品时 切勿直对容器口俯视 以免伤害人体 4 高氯酸是一种常见的分析试剂 高氯酸溶液与易氧化 易燃烧的物质以及脱水剂等接触 可能引起灾害 浓于72 的高氯酸对热和冲击作用反应灵敏 分析实验室不用无水和浓于85 的高氯酸 18 用高氯酸消化样品的通风橱和导管应定时用水冲洗 特别是木料部分 不慎溢漏高氯酸时应立即用大量的水充分洗涤 尽可能不用棉布拭擦 高氯酸蒸汽与易燃气体或易燃物的蒸汽会形成爆炸猛烈的混合物 切忌使之相遇 因此 蒸发高氯酸的通风橱内 决不能同时处理氢气 乙醚 乙醇等易燃物 除非另作说明 使用高氯酸进行湿法灰化时 要先用硝酸处理样品 以除去易于氧化的有机物 高氯酸与强烈的脱水剂如五氧化二磷或浓硫酸接触时 可能形成爆炸性的无水高氯酸 19 六 国内外食品分析标准介绍 制定标准的必要性 使分析结果具有权威性 标准的分类按使用范围分五种 国际 国家 行业 地方 企业 20 1 国际标准 由国际标准化组织制定的 在国际间通用的标准 每年10月14日为国际标准日 ISO 国际标准化组织 成立于1947年2月23日 总部在日内瓦 是世界上最大的标准化组织 目前 已有90多个成员国 我国是78年恢复加入的 21 ISO下设27个国际组织 与食品有关的是FAO 联合国粮农组织 WHO 世界卫生组织 CAC 食品法典联合委员会 CCPR 国际农药残留法典委员会 22 ISO下设200多个技术委员会 与食品有关的如 TC34 农产食品TC54 香精油TC122 包装TC166 接触食品的陶瓷器皿 玻璃器皿 23 ISO的标准每隔5年重审一次 检索ISO标准的主要工具是 1 国际标准题内关键词索引 KWICIndex 2 国际标准目录 设有委员会序号目录 主题索引目录 标准号目录 作废标准目录 24 2 国家标准 一般由国家标准局颁布 各个国家标准有自己的代号 如中国 GB意大利 UNI美国 ANS西班牙 UNE英国 BS日本 JIS德国 DIN法国 NF 25 有关GB GB5009 1 GB5009 70 2003 中华人民共和国食品卫生检验方法 理化部分 GB4927 2001 啤酒 GB4928 2001 啤酒试验方法 GB18186 2000 酿造酱油 GB18187 2000 酿造食醋 GB5009 55 1996 饴糖分析 26 3 行业标准 对GB没有又要在全国某个行业范围内统一的技术要求 由国内各专业部颁布的标准 例如 化工部颁标准HB石油部颁标准SY轻工业部颁标准QB商业部部颁标准SBSB10336 2000 配制酱油 SB10337 2000 配制食醋 SB10338 2000 酸水解植物蛋白调味液 27 4 地方标准 对没有GB和行业标准的产品 需要在省市范围内统一的 可由省市标准局制订 审批 报国家标准局备案 当相应的GB与行业标准实施后 自行废止 28 5 企业标准 QB当企业生产一种新产品 无GB 行业标准 地方标准就要制定企业标准 作为组织生产的依据 如果企业产品质量特别好 即便有GB 行业标准 也可再制订高于它的企业标准 国家质检部门根据你的QB测试你的产品 发 生产许可证 29 企业标准制定程序 1 反复测定产品的主要指标 2 按GB T13494 92 食品标准编写规定 写出标准草案 要取检测指标数据的下限 3 请专家 本行业的 及省 市标准局的负责人一起审定 提出修改意见 4 修改 5 报标准局备案 给批准号后生效 执行 30 写标准的要求 1 文字简练 层次分明 2 要有具体数据 3 要有统一性和连续性 4 要有具体的 明确的内容 不用抽象的模棱两可的语言 5 要有时间性和稳定性 介绍 www chinagb org中国国家标准咨询服务网中国标准网 31 第一章重点 食品分析的性质PPM PPB PPT食品分析方法五种标准国际标准国家标准 32 第二章食品样品的采集与处理 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 33 1 采样 在大量产品 分析对象中 抽取有一定代表性样品 供分析化验用 这项工作叫采样 第一节样品的采集 制备及保存一 样品的采集 34 正确采样的意义 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 甚至得出错误结论 造成重大经济损失以至误伤人命 酿成大祸 35 正确采样的原则 1 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 2 采样方法要与分析目的一致 3 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 4 防止带入杂质或污染 5 采样方法要尽量简单 处理装置尺寸适当 36 2 样品的分类检样 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 37 3 采样的一般方法 第一种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 但随机 随意 随机 要保证所有物料各个部分被抽到的可能性均等 具体作法 38 1 掷骰子 简便易行 适于生产现场用 2 用随机表 3 用计算器 计算机 4 用抽奖机 39 第二种采集方法是代表性抽样 可按不同生产日期也可在流水线上按一定的时间间隔抽样按分析的目的取样如 粘稠不好混匀的液体 从包装内上 中 下分别取样 蔬菜的营养成分 全菜 要从茎 枝 叶分别取 粉碎后 混匀 测鱼头部分的成分就只取鱼头 总之要根据测定的目的而定采样方法 40 二 样品的制备 样品的制备 指对样品的粉碎 混匀 缩分等过程 四分法 41 样品的制备方法因产品类型不同而异 液体 浆体或悬浮液体摇匀 充分搅拌 互不相容的液体 如油与水的混合物 先分离 再分别取样 固体样品切细 粉碎 捣碎 研磨等 罐头除核 去骨 去调味品 捣碎 42 三 样品保存 采取的样品应在短时间内分析 否则应妥善保管 放在密闭 洁净容器内 置于阴暗处保存 易腐败变质的放在0 5 冰箱内 保存时间也不能太长 易分解的要避光保存 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 43 第二节样品的预处理 目的 1 测定前排除干扰组分 2 对样品进行浓缩 方法 主要有6种 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 44 一 有机物破坏法 测定食品中无机成分的含量 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 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 在置高温炉中灼烧灰化 直至残灰为白色或灰色为止 所得残渣即为无机成分 45 干法灰化方法特点 优点 此法基本不加或加入很少的试剂 故空白值低 因灰分体积很小 因而可处理较多的样品 可富集被测组分 有机物分解彻底 操作简单 缺点 所需时间长 因温度高易造成易挥发元素的损失 坩埚对被测组分有吸留作用 使测定结果和回收率降低 46 2 湿法消化 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 待测组分转化为无机物状态存在于消化液中 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 47 湿法消化的优缺点 优点 1 有机物分解速度快 所需时间短 2 由于加热温度低 可减少金属挥发逸散的损失 缺点 1 产生有害气体 2 初期易产生大量泡沫外溢 3 试剂用量大 空白值偏高 48 3 紫外光分解法高压汞灯提供紫外光 85 5 加双氧水 4 微波高压消煮器 食品样品最多只要10分钟 2 5MPa 其它方法 1 高压密封消化法 120 150 数小时 要求密封条件高 2 自动回流消化仪 49 二 蒸馏法 利用液体混合物中各种组分挥发度的不同而将其分离 常压蒸馏蒸减压蒸馏馏水蒸气蒸馏方扫集共蒸馏法共沸蒸馏萃取精馏 食品分析中常用前4种 50 1 常压蒸馏 适用对象 常压下受热不分解或沸点不太高的物质 蒸馏釜 平底 圆底冷凝管 直管 球型 蛇型注意 1 爆沸现象 沸石 玻璃珠 毛细管 素瓷片 2 温度计插放位置 3 磨口装置涂油脂 51 52 2 减压蒸馏 适用对象 常压下受热易分解或沸点太高的物质 原理 物质的沸点随其液面上的压强增高而增高 53 54 减压蒸馏装置 1 水抽子 水喷射泵 2 安全瓶3 蒸馏瓶中一长管通入液下4 停机时 先移开热源 慢慢放入空气再撤真空 55 3 水蒸汽蒸馏 适用于沸点较高 易炭化 易分解物质 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 水蒸汽蒸馏装置见下图 56 57 馏分收集器 58 三 溶剂抽提法 利用混合物中各种组分在某种溶剂中溶解度的不同而是混合物分离的方法 浸提法溶剂抽提法溶剂萃取 LIE 超临界萃取 SCFE SFE 固相萃取 SPE 微波萃取 MAE 超声波萃取 UE 59 1 浸提法 从固体中萃取有效成分 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 60 由相似相溶原理选择选溶剂沸点在45 80 之间的 低 易挥发 高 不易提纯 浓缩 溶剂与提取物不好分离 选稳定性好的溶剂 2 提取方法 1 振荡浸渍法2 捣碎法3 索氏提取法 1 提取剂的选择 61 2 溶剂萃取法 溶剂分层 液液萃取 抽提 1 原理 用一种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 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 新溶剂 萃取剂 新溶剂 被溶解组分 萃取相 原溶液 被溶解组分 萃余相 62 3 关于萃取剂的选择 1 萃取剂与原溶剂不互溶且比重不同 2 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 3 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 2 方法 工业上用萃取塔实验室用分液漏斗 63 溶剂萃取法优点 操作迅速 分离效果好 应用广泛 缺点 萃取剂往往易燃 易挥发 有毒 64 3 超临界萃取 SFE 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 65 温度 压力 固体 液体 气体 流体 C T A B 66 四 色层分离法 又称色谱分离 色层分析 层析 层离法 色层分析 使多种组分混合物在不同的载体上进行分离 67 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 68 两相物质 固定相流动相 样品要制备成液体或气体 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 69 按不同的分离原理分 吸附层析分配层析离子交换层析凝胶层析 一 吸附色谱 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 固体吸附剂流动相 气体或液体 70 二 分配色谱 利用不同组分在两相中的不同分配系数来进行分离 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 纸层析 纸是支持剂 结合水为固定相 溶剂作为流动相 71 三 离子交换色谱法 利用各组分与离子交换树脂的亲和力的不同来分离 阳离子交换 R H M X R M HX阴离子交换 R OH M X R X MOH 72 五 化学分离法 1 磺化法和皂化法用来除去样品中脂肪或处理油脂中其它成分 使本来憎水性油脂变成亲水性化合物 从样品中分离出去 1 硫酸磺化法 磺化法 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 主要用于有机氯农药残留物的测定 73 2 皂化法原理 酯 碱酸或脂肪酸盐 醇 1 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 2 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 74 2 沉淀分离法 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 常用的沉淀剂 碱性硫酸铜 碱性醋酸铅等 75 例如 测冷饮中糖精钠含量时 加入碱性硫酸铜 将蛋白质及其它干扰物 杂质沉淀出来 而糖精钠留在试液中 取滤液进行分析 76 1 盐析法所加盐类不得破坏所要析出的成分 实质 盐类属强电解质 有强烈的水化作用 破坏物质原有的水化层而使之沉淀 注意 要调整pH T 等条件 缺点 沉淀物中往往存有大量盐类 分离不彻底 77 2 等电点法凡具有两性电解质性质的物质 如氨基酸 蛋白质等 当pH调到适当数值时 它们显电中性 在水中溶解度最小 易形成沉淀 例 味精生产中 把发酵液的pH调到谷氨酸的等电点 大量谷氨酸就结晶析出 78 3 掩蔽法向样品中加入一种掩蔽剂使干扰成分仍在溶液中 而失去了干扰作用 多用于络合滴定中 79 六 浓缩 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 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 80 第二章重点 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 四分法 样品如何保存 样品的6种预处理方法 81 习题 82 安全瓶原理示意图 83 第三章食品分析数据评价 84 第一节分析方法的选择 一 正确选择分析方法的重要性选择正确的分析方法是保证分析结果准确的关键环节之一 二 选择分析方法应考虑的因素1 要根据分析要求的准确度和精密度来选 2 要考虑分析方法的繁简和速度 3 考虑样品的特性 4 现有条件 85 三 分析方法的评价 一 精密度 指多次平行测定结果相互接近的程度 它代表测定方法的稳定性和重现性 精密度的高低用偏差来衡量 1 绝对偏差 测定结果与测定平均值之差 d xi 分析结果的精密度可用多次测定结果的平均绝对偏差 表示 d1 d2 dn n 86 为了准确地表示样本内各个观测值的变异程度 人们首先会考虑到以平均数为标准 求出各个观测值与平均数的离差 称为离均差 虽然离均差能表示一个观测值偏离平均数的性质和程度 但因为离均差有正 有负 离均差之和为零 即 0 因而不能用离均差之和 来表示资料中所有观测值的总偏离程度 下一张 主页 退出 上一张 87 为了解决离均差有正 有负 离均差之和为零的问题 可先求离均差的绝对值并将各离均差绝对值之和除以观测值个数n求得平均绝对离差 即 n 虽然平均绝对离差可以表示资料中各观测值的变异程度 但由于平均绝对离差包含绝对值符号 使用很不方便 在统计学中未被采用 88 2 相对偏差 绝对偏差占平均值的百分比 1 相对算术平均偏差 d x 100 2 标准偏差S d2 n 1 3 相对标准偏差 变异系数 S x 100 标准偏差较平均偏差更有统计意义 说明数据的分散程度 因此通常用标准偏差和变异系数来表示一种分析方法的精密度 变异系数 S X 100 89 我们还可以采用将离均差平方的办法来解决离均差有正 有负 离均差之和为零的问题 先将各个离均差平方 即 2 再求离均差平方和 即 简称平方和 记为SS 由于离差平方和常随样本大小而改变 为了消除样本大小的影响 用平方和除以样本大小 即 求出离均差平方和的平均数 下一张 主页 退出 上一张 90 为了使所得的统计量是相应总体参数的无偏估计量 统计学证明 在求离均差平方和的平均数时 分母不用样本含量n 而用自由度n 1 于是 我们采用统计量表示资料的变异程度 统计量称为均方 meansquare缩写为MS 又称样本方差 记为S2 即S2 下一张 主页 退出 上一张 91 由于样本方差带有原观测单位的平方单位 在仅表示一个资料中各观测值的变异程度而不作其它分析时 常需要与平均数配合使用 这时应将平方单位还原 即应求出样本方差的平方根 统计学上把样本方差S2的平方根叫做样本标准差 记为S 即 下一张 主页 退出 上一张 92 在资料服从正态分布的条件下 资料中约有68 26 的观测值在平均数左右一倍标准差 S 范围内 约有95 43 的观测值在平均数左右两倍标准差 2S 范围内 约有99 73 的观测值在平均数左右三倍标准差 3S 范围内 也就是说全距近似地等于6倍标准差 可用 全距 6 来粗略估计标准差 下一张 主页 退出 上一张 93 在试验研究工作中 通常将平均数与标准差写在一起 用 S例子 94 变异系数的计算公式为 下一张 主页 退出 上一张 95 二 准确度 指测定值与真实值的接近程度 反映测定结果的可靠性 准确度高的方法精密度必然高 而精密度高的方法准确度不一定高 准确度的高低可用误差或回收率来表示 误差越小或回收率越大则准确度越高 1 绝对误差 测定结果与真实值 通常用平均值代表 之差 96 2 相对误差 绝对误差占真实值的百分率 相对误差比绝对误差更能描绘误差相对样品的影响 当两个样品的绝对误差相同时 由于样品含量大小不一样 其相对误差可差若干倍 例如绝对误差都是1g 1 样品的真实值是10g 相对误差为10 2 样品的真实值是1g 相对误差为100 97 3 回收率P x1 x0 m 100 加入标准物质的量未知样品的测定值加标样品的测定值 灵敏度 指分析方法所能检测到的最低限量 在选择分析方法时 要根据待测成分的含量范围选择适宜的方法 灵敏度的高低并不是评价分析方法好坏的绝对标准 一味追求选用高灵敏度的方法是不合理的 灵敏度较高的方法相对误差较大 98 三 灵敏度 灵敏度 分析方法