4-食品灰分的测定VIP

本节内容：1、灰分的概念，检测的意义及总灰分检测方法2、水溶性及水不溶性灰分的测定3、酸不溶性灰分的测定目的要求：1、熟悉灰分的概念，检测的意义；2、掌握总灰分检测方法。3、熟悉水溶性及水不溶性灰分的测定；酸不溶性灰分的测定。,1.食品的组成十分复杂，由大量有机物质和丰富的无机成分组成。2.灰分的概念在高温灼烧时，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。它标示食品中无机成分总量的一项指标。,3.粗灰分的概念灰分不完全或不确切地代表无机物的总量，如某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的CO2而形成碳酸盐，使无机成分增多了，有的又挥发了（如Cl、I、Pb为易挥发元素。P、S等也能以含氧酸的形式挥发散失）。从这个观点出发通常把食品经高温灼烧后的残留物称为粗灰分（总灰分）。,酸溶性灰分酸不溶性灰分,总灰分,水溶性灰分水不溶性灰分,4水溶性灰分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和盐类的含量。可反映果酱、果冻等制品中果汁的含量。5.酸溶性灰分反映Fe、Al等氧化物、碱土金属的碱式磷酸盐的含量。6.酸不溶性灰分反映污染的泥沙及机械物和食品中原来存在的微量SiO2的含量。,7灰分测定的意义考察食品的原料及添加剂的使用情况；灰分指标是一项有效的控制指标；例：面粉生产，往往在分等级时要用灰分指标，因小麦麸皮的灰分含量比胚乳高20倍。富强粉应为0.30.5%，标准粉应为0.60.9%，反映动物、植物的生长条件。其他食品灰分含量可查有关手册。,生产明胶、果胶类胶制品，灰分是它胶冻性能的标志。同时还可检验食品加工过程的污染情况。所以，灰分是食品成分全分析的项目之一。,GB/T5009.4-2003食品中灰分的测定方法(一)原理把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分的含量。,（二）灰化条件的选择灰化容器坩埚。坩埚盖子与埚要配套。坩埚材质有多种：素瓷铂石英铁镍等，个别情况也可使用蒸发皿。,素瓷坩埚优点：耐高温可达1200，内壁光滑，耐酸，价格低廉。缺点：耐碱性差，灰化成碱性食品（如水果、蔬菜、豆类等），坩埚内壁的釉质会部分溶解，反复多次使用后，往往难以得到恒重。温度骤变时，易炸裂破碎。,铂坩埚优点：耐高温达1773，导热良好，耐碱，耐HF,吸湿性小。缺点：价格昂贵，约为黄金的9倍，要有专人保管，免丢失。使用不当会腐蚀或发脆。,取样量根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为10100mg。通常：乳粉、麦乳精、大豆粉、调味料、水产品等取12g。谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取35g。蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取510g。水果及制品取20g、油脂取50g。,3.灰化温度灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同，一般为525600，谷类的饲料达600以上。温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法氧化。,温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。,一般不规定灰化时间，而是观察残留物（灰分）为全白色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重为止。两次结果相差0.5mg。对于已做过多次测定的样品，可根据经验限定时间。总的时间一般为25小时，个别样品有规定温度、时间。应指出，对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。锰、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色。,有些样品难于灰化，如含磷较多的谷物及其制品。磷酸过剩于阳离子，灰化过程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，会熔融而包住C粒，即使灰化相当长时间也达不到恒重。对这类样品，可采用下述方法加速灰化：,样品初步灼烧后，取出，冷却，从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水，使残灰充分湿润（不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬损失），用玻璃棒研碎，使水溶性盐类溶解，被包住的C粒暴露出来，把玻璃棒上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干涸，至120130烘箱内干燥，再灼烧至恒重。,经初步灼烧后，放冷，加入几滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们的氧化作用来加速C粒灰化。也可加入10（NH4）2CO3等疏松剂，在灼烧时分解为气体逸出，使灰分呈松散状态，促进灰化。这些物质的添加不会增加残灰的质量，灼烧后完全消失。,糖类样品残灰中加入硫酸，可以进一步加速。加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化剂，这类镁盐随灰化而分解，与过剩的磷酸结合，残灰不熔融而呈松散状态，避免了碳粒被包裹，可缩短灰化时间，但产生了MgO会增重，也应做空白试验。添加MgO、CaCO3等惰性不熔物质，它们的作用纯属机械性，它们和灰分混杂在一起，使C粒不受覆盖，应做空白试验，因为它们使残灰增重。,（四）总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）,根据取样量的大小、样品的性质（如易膨胀等）来选取坩埚的大小。有时样品太多，宜选素瓷蒸发皿。使用的容器大会使称量的误差增大（有的蒸发皿在光电天平中放不下）。将两个坩埚用（1:4）的HCl煮沸12小时，洗净凉干。,用FeCl3+蓝墨水的混合物在坩埚外壁及盖子上编号。打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放在炉口预热，因炉内各部位的温度不一致，假如设定600，炉内热电偶附近为60010，中间部位为59010，前面部分为56010，不论炉子大小，门口部分温度最低。,真正灼烧时不能放在靠近门口部分，每次开始放入炉内或取出时，都要放在门口缓冲一下温差，不然就会破裂，然后慢慢往里面放，把盖子搭在旁边。稍停一下在关炉门，于规定温度（500600）灼烧半小时，再移至炉口冷却到200左右，再移入干燥器中，冷却至室温，准确称量，再入高温炉中烧30分钟，取出冷却称重，直至恒重（两次称重之差不大于0.5mg),记录数据备用。,2、高温炉（马福炉、蒙弗炉）的准备SRTX-4-9型箱式电阻炉、DRZ-4型温度控制仪。接通电源，调好要使用的温度，电线容量要大，因为功率为2000-4000W，不然会失火。如室内配电容量小，其他电器都不得与它同时使用。,3、样品的预处理可用测定水分之后的样品。富含脂肪的样品先提取脂肪后再测灰分。对于液体样品应先在水浴上蒸干，否则直接炭化，液体沸腾易造成溅失。,果蔬、动物组织等含水分较多的样品,先制备成均匀样品，再准确称取样品置于已知重量坩埚中，放烘箱中干燥（先6070，后105），再炭化。谷物、豆类等水分含量较少的固体样，粉碎均匀后可直接称取、炭化。,4、炭化样品准确称量一定量处理好的样品，放在高温炉之前，要先进行炭化处理，以防温度高，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在高温下发泡而溢出，减少碳粒被包裹住的可能性。炭化操作一般在电炉或煤气灯下进行，半盖坩埚盖，小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。对易膨胀、发泡的如含糖多的，含蛋白多的样品，可在样品上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。,5.灰化炭化后，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。,m1空坩埚质量，gm2样品+空坩埚质量，gm3残灰+空坩埚质量，gB空白试验残灰重，g,6.结果计算,有的样品如面粉等粮食样品是以干物质的灰分来计算的，从总重中减去水分。7.说明：从干燥器中取出冷却的坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时应让空气缓缓进入，以防残灰飞散。灰化后的残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(废）浸泡1020分钟，再用水冲刷洗净。,日本有采用自制铝箔杯直接灰化的。特点：杯子不吸湿好恒重，本身重量轻，好冷却，减小误差。在600以下，可稳定使用，用圆形铝箔套在塑料瓶上向上捻成杯状。测定值中小数点后保留一位小数。测定食糖中总灰分可用电导法，简单、迅速、准确，免泡沫的麻烦。,三、本次课剩余时间完成内容1、分组讨论，制定方案。2、将坩埚洗净、入马弗炉灼烧至恒重，放入干燥器备用。,四、操作根据上节课各组制定的方案，进行面粉灰分含量的测定操作。注意事项：1、马弗炉高温，注意安全，防止被灼伤。2、用电炉碳化时注意控制温度，防止试样迸溅。3、马弗炉用完之后及时关闭电源，不要将炉门完全关闭，待温度降至100后方可关闭。课代表事后务必检查确认。,将测定所得的总灰分称量、计算后，约加25ml热无离子水，分多次洗涤坩埚、滤纸及残渣。将残渣及滤纸一起移回原坩埚中，在水浴上蒸发至干涸，入干燥箱中干燥，再进行炭化、灼烧、冷却、称量，至恒重。,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水溶性灰分=总灰分-水不溶性灰分,取水不溶性灰分或总灰分的残留物，加入25ml0.1mol/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。计算:酸不溶性灰分=100%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,无灰滤纸（定量滤纸）按灰分分为三个等级甲0.01乙0.03丙0.06是化学纯度高度纯洁，疏松多孔，有一定过滤速度，显中性，耐稀酸。,1.铂坩埚要保持清洁，内外光亮，若含尘土，会因还原作用而引起腐蚀。2.样品中不允许含有多量的磷酸盐，因磷化物与铂生成低熔点的共熔混合物。不可与游离卤素的试剂接触。3.样品中不应有铅、砷、锑、铋等元素，铂最怕这些元素。如有铅应加入氧化剂，防止铅被还原成单质。,4.铂较软，不能用玻璃及其它尖头物质刮取赃物，必要时用水湿润的极细的海砂擦洗。可用水或酸在沸腾状态下清洗。如坩埚中含有KClO3（白药粉）、KMnO4、K2Cl2O7、K2S2O7（二硫酸钾、焦硫酸钾）、H2S2O7（焦硫酸）等强氧化剂，则不能用王水、盐酸清洗，视坩埚内已有的内容物而定。5.坩埚钳应包以铂头。灼烧后，防在烧过，除去C粒的石棉板上。,活性钙贝壳经高温煅烧成粉，再经微粉碎成细粉，在pH1.7，3537条件下，可离解成Ca2+,比普通钙粉更易吸收、利用。,知识拓展：水分及矿物元素的测定（Ca、Fe的测定）,本节内容：1、矿质元素检测的意义及基本步骤2、原子吸收分光光度法（原子吸收光谱法）的原理3、食品中Ca、Fe元素的检测方法目的要求：1、熟悉矿质元素检测的意义及基本步骤；2、掌握原子吸收分光光度法（原子吸收光谱法）的原理。3、掌握食品中Ca、Fe元素的检测方法。,一、矿质元素检测的意义及基本步骤（一）测定食品中矿质元素含量的意义,1、评价食品的营养价值2、开发营养强化食品常量元素含量0.01（Ca、Mg、K、Na、P、S、Cl）占总灰分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）,那么测定矿质元素的基本步骤是怎样的呢？,矿物元素的测定方法,（二）矿质元素测定的基本步骤,样品,结果计算,检测,预处理,取样,有机物破坏（灰化、消化）,化学分析法、比色法、原子吸收光谱法等,二、钙的测定,食品中钙的测定方法,钙的测定方法,原子吸收分光光度法,高锰酸钾滴定法,EDTA滴定法,（一）KMnO4法,1、原理样品（Ca）-HCL-CaCl-草酸铵-草酸钙-分离-稀硫酸溶解-释放草酸-高锰酸钾标准溶液滴定草酸-间接地求出钙的含量。灰分+HCl溶解CaCl2+(NH4)2C2O4CaC2O4+2NH4ClCaC2O4+H2SO4CaSO4+H2C2O45H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用。,2、试剂1）草酸铵饱和溶液；2）盐酸溶液（1+1）3）盐酸溶液（1+3）4）氨水溶液（1+1）5）氨水溶液（1+50）6）5g/L甲基红指示剂7）硫酸；,8）0.05mol/L高锰酸钾标准溶液（教材P30）1.7g+1000mL水。标定：称取烘干的基准草酸钠0.1000g，溶于50mL水中，加入8mL硫酸，加热至80左右，不断搅拌，以用高锰酸钾标准溶液滴定至溶液呈淡粉红色，并在30s内不消失为终点。按下式计算高锰酸钾标准溶液浓度。,式中c-高锰酸钾标准溶液的物质的量浓度（mol/L)；m-草酸钠的质量（g）；V1-高锰酸钾标准溶液的用量（mL）V0-空白试液高锰酸钾标准溶液的用量（mL）；0.06700-1/2草酸钠分子的摩尔质量（kg/mol）。,3、操作步骤1）样品处理：湿法消化法（P90）2）测定：在保温条件下，以高锰酸钾标准溶液滴至出现微红色并保持15s不消失为止。,式中wCa-样品中钙的质量分数（%）；c-高锰酸钾标准溶液的物质的量浓度（mol/L)；V1-滴定样液所耗高锰酸钾标准溶液的体积（mL）；V0-滴定空白所耗高锰酸钾标准溶液的体积（mL）；m-样品的质量（g）；20.04-1/2钙原子的摩尔质量（g/mol）。,4、结果计算,1、原理湿法消化后的样品测定液导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7nm的共振线，根据吸收量的大小与钙的含量成正比的关系，与标准系列比较定量分析。,（二）原子吸收分光光度法,原子吸收分光光度法示意图,3、主要仪器原子吸收分光光度计4、操作方法样品处理系列标准溶液配制仪器参考条件选择标准曲线的绘制样品测定,2、主要试剂,样品消化（0.5mol/LHNO3溶液，高氯酸-硝酸消化液：1+4）释放剂（25g/L氧化镧溶液作用？）标准溶液（每毫升含钙25g。）,样品液浓度的读取,仪器参考条件的选择：波长：422.7nm；光源：可见；火焰：空气-乙炔；其他如灯电流、狭缝、空气及乙炔流量、灯头高度均按仪器说明调至最佳状态。5、结果计算式中X-样品中钙元素的含量，mg/100g；-测定用样品中钙元素的浓度（从标准曲线查得），g/mL；0-空白溶液中钙元素的浓度（从标准曲线查得），g；V-样品消化液定容总体积，mL；f-稀释倍数；m-样品质量，g。,6、说明（1）所用玻璃仪器需用硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时，再用洗衣粉充分洗刷，而后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗、烘干。（2）样品制备时，湿样（如蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等）用水冲洗干净后，要用去离子水充分洗净。干粉类样品（如面粉、奶粉等）取样后立即装容器密封保存，防止空气中的灰尘和水分污染。（3）本法最低检出限为0.1g。,(三）EDTA滴定法（乙二胺四乙酸）,1、原理根据钙与氨羧络合剂能定量地形成金属络合物，该络合物的稳定性较钙与指示剂所形成的络合物强。在一定的pH范围内，以氨羧络合剂EDTA滴定，在达到化学计量点时，EDTA就从指示剂络合物中夺取钙离子，使溶液呈现游离指示剂的颜色。由络合剂消耗量计算出钙的含量。,原理,氨羧络合剂EDTA,显色,2、主要试剂（1）1.25mol/LKOH溶液（2）10g/L氰化钠溶液（3）0.05mol/LNa3C6H5O7（柠檬酸钠）溶液（4）高氯酸-硝酸消化液：1+4（体积比）（5）EDTA溶液（6）钙标准溶液：每毫升相当于100g钙。（7）钙红指示液3、主要仪器滴定装置,5、结果计算式中X-样品中钙元素的含量，mg/100g；T-EDTA的滴定度，mg/mL；V-滴定样品消化液时所用EDTA量，mL；V0-滴定空白消化溶液时所用EDTA量，mL；f-样品稀释倍数；m-样品质量，g。,4、操作方法样品处理标定EDTA浓度（TCa/EDTA）P92样品及空白的滴定P92其中样品处理与原子吸收分光光度法相同。,6、说明（1）所用玻璃仪器需用硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时，再用洗衣粉充分洗刷后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗、烘干。（2）钙标准溶液和EDTA溶液配制后应住址于聚乙烯瓶内，4保存。,三、食品中铁的测定（P92）,食品中铁的测定有：火焰原子吸收光谱法、二硫腙比色法（邻二氮菲、磺基水杨酸、硫氰酸等）两种国家标准方法。下面对原子吸收分光光度法、分光光度法（邻二氮菲法）进行详细阐述。,（一）原子吸收分光光度法,1、原理经湿法消化样品测定液后，导入原子吸收分光光度计，经火焰原子化后，吸收波长248.3nm的共振线，其吸收量与铁的含量成正比，与标准系列比较定量。2、主要试剂：（1）高氯酸-硝酸消化液：1+4（体积比）（2）0.5mol/LHNO3溶液,（3）铁标准储备液：每毫升相当于1mg铁。（4）铁标准使用液：取10.0mL(3)液于100mL容量瓶中，加入0.5mol/L硝酸溶液，定容。3、主要仪器原子吸收分光光度计（铁空心阴极灯）4、操作方法：样品处理品系列标准溶液