食品检验与分析

1、食品样品的预处理 【知识目标】 掌握样品预处理的目的 掌握样品预处理的常用方法 了解样品预处理的新技术 【技能目标】 在检测不同的样品及不同的检测项目时，能 选择合适的预处理方法，并能熟练操作。 样品预处理 一、预处理的目的与原则一、预处理的目的与原则 二、预处理方法二、预处理方法 样品分析过程样品分析过程 样品采集 分析测定 数据处理 撰写报告 关键环节关键环节 样品预处理的目的样品预处理的目的 除去微粒 减少干扰杂质 浓缩微量的组份 提高检测的灵敏度及选择性 改善分离的效果 有利于色谱柱及仪器的保护 需要预处理的样品需要预处理的样品 样品中欲测组分含量很低 原始样品的基体干扰大 样品是粘滞

2、的流体、胶体溶液或者固体 样品预处理的原则样品预处理的原则 消除干扰因素； 完整保留被测组分； 使被测组分处于适当的浓度范围，以获 得可靠的分析结果。 有机物破坏法有机物破坏法 蒸馏法蒸馏法 溶剂提取法溶剂提取法 色谱分离法色谱分离法 化学分离法化学分离法 浓缩法浓缩法 （一）有机物破坏法 主要用于无机元素的测定主要用于无机元素的测定 在不损失矿物质的前提下，将有机物在不损失矿物质的前提下，将有机物 在在高温高温或或强氧化强氧化条件下破坏，使矿物元素条件下破坏，使矿物元素 从中游离出来的方法。从中游离出来的方法。 分为分为干法灰化干法灰化和和湿法消化湿法消化两大类。两大类。 1、干法灰化： 原

3、理原理：利用高温灼烧的方式破坏样品中的有机物。利用高温灼烧的方式破坏样品中的有机物。 过程：过程：样品炭化样品炭化高温高温灼烧（灼烧（550 550 ） 残渣用稀酸溶解后测定残渣用稀酸溶解后测定 特点：特点：简便易行，破坏彻底，使用试剂少。简便易行，破坏彻底，使用试剂少。 时间长，容器吸附，易使低沸点元素时间长，容器吸附，易使低沸点元素 损失。损失。 适用：适用：粮食、豆类、脱水蔬菜等干样。粮食、豆类、脱水蔬菜等干样。 干法灰化注意事项 样品炭化时加热要缓慢，以防止着火或喷样品炭化时加热要缓慢，以防止着火或喷 出损失。出损失。 可加入助灰化剂增强灰化效果，但应不含可加入助灰化剂增强灰化效果，但

4、应不含 被测元素和干扰物。被测元素和干扰物。 干法灰化不适合汞的测定。干法灰化不适合汞的测定。 含油脂高的样品，如油类，炭化时易燃，含油脂高的样品，如油类，炭化时易燃， 不建议采用该法。不建议采用该法。 常用助灰化剂：硫酸、硝酸镁、氯化镁等常用助灰化剂：硫酸、硝酸镁、氯化镁等 2 2、湿法消化：、湿法消化： 原理：原理：样品样品强氧化剂强氧化剂消煮消煮有机物破坏，有机物破坏， 待测组分呈离子状态待测组分呈离子状态 测定。测定。 特点：特点：简便快速，破坏彻底，减少金属挥简便快速，破坏彻底，减少金属挥 发。酸气刺激性大，腐蚀性大，试剂发。酸气刺激性大，腐蚀性大，试剂 用量大，样品易溢出。用量大，

5、样品易溢出。 适用适用: : 低沸点、粘稠、高脂、高糖的样品。低沸点、粘稠、高脂、高糖的样品。 常用的湿法消化方法常用的湿法消化方法 硝酸高氯酸消化法硝酸高氯酸消化法 硝酸硫酸消化法硝酸硫酸消化法 硝酸硝酸高氯酸硫酸消化法高氯酸硫酸消化法 硫酸消化法硫酸消化法 硫酸高氯酸消化法硫酸高氯酸消化法 湿法消化注意事项 高氯酸在撞击和剧烈加热时会爆炸，使高氯酸在撞击和剧烈加热时会爆炸，使 用时应注意安全。用时应注意安全。 对于含糖量高的样品最好先加入混合酸对于含糖量高的样品最好先加入混合酸 浸泡过夜，使样品易于消化。浸泡过夜，使样品易于消化。 当消化过程中液体变黑色时，表明酸加当消化过程中液体变黑色时

6、，表明酸加 入量不够，应取下冷却，加入混合酸再入量不够，应取下冷却，加入混合酸再 消化至无色透明。消化至无色透明。 3 3、微波消解技术、微波消解技术 原理：原理：利用微波的穿透性和激活反应能力，加热利用微波的穿透性和激活反应能力，加热 密闭容器内的试剂和样品，可使制样容器内压力密闭容器内的试剂和样品，可使制样容器内压力 增加，反应温度提高，从而大大提高了反应速率。增加，反应温度提高，从而大大提高了反应速率。 特点：特点：缩短制备时间，控制缩短制备时间，控制 反应条件，减少对环境的污染反应条件，减少对环境的污染 方法：方法：浓硝酸、浓硝酸、H2O2共热，共热， 直至样品液透明。直至样品液透明。

7、 适用：适用：任何样品，尤其是高任何样品，尤其是高 油样品。油样品。 （二）蒸馏法二）蒸馏法 利用食品中各组分挥发性的差异利用食品中各组分挥发性的差异 （沸点不同）而进行分离的方法，有分离（沸点不同）而进行分离的方法，有分离 和净化的双重功效。和净化的双重功效。 常用的蒸馏法： 1、常压蒸馏 2、减压蒸馏 3、水蒸气蒸馏 常压蒸馏常压蒸馏 适用范围：适用范围：被测组分不易分解或被测组分不易分解或 沸点不太高的组分。沸点不太高的组分。 减压蒸馏减压蒸馏 适用范围：适用范围：被测组分受热易分解、被测组分受热易分解、 沸点较高的样品沸点较高的样品 液体的液体的沸点沸点是指它的蒸气压等于外界压是指它的

8、蒸气压等于外界压 力时的温度，所以液体的沸点是随外界力时的温度，所以液体的沸点是随外界 压力的变化而变化的。压力的变化而变化的。 借助于真空泵降低系统内的压力即可降借助于真空泵降低系统内的压力即可降 低液体的沸点，这种在较低压力下进行低液体的沸点，这种在较低压力下进行 蒸馏的操作称为蒸馏的操作称为减压蒸馏减压蒸馏。 当压力降低到当压力降低到1.32.0 KPa（1015 mmHg）时，许多有机化合物的沸点可）时，许多有机化合物的沸点可 以比其常压下的沸点降低以比其常压下的沸点降低80100 。 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏 用水蒸气加热被测物质，使组分同用水蒸气加热被测物质，使组分同 水蒸气一起蒸馏出

9、来，收集馏液水蒸气一起蒸馏出来，收集馏液 适用范围：适用范围：低沸点或易分解、易挥低沸点或易分解、易挥 发物质发物质 水蒸气蒸馏 凯式定氮蒸馏装置蛋白质测定 （三）溶剂提取法（三）溶剂提取法 利用样品中各组分在某一溶剂中溶解利用样品中各组分在某一溶剂中溶解 度不同将其溶解分离的方法度不同将其溶解分离的方法. . 常用方法常用方法：浸提法浸提法 常用溶剂：常用溶剂： 萃取法萃取法 1 1、浸提法（液固提取法）、浸提法（液固提取法） 将样品浸泡在溶剂中，将固体样品将样品浸泡在溶剂中，将固体样品 中的某些待测组分中的某些待测组分 浸提出来的方法。浸提出来的方法。 （1 1）提取剂的选择）提取剂的选择

10、 a a、提取剂和被提取物的极性（相似相溶）提取剂和被提取物的极性（相似相溶） b b、提取剂的沸点提取剂的沸点（40408080） c c、稳定，不与样品发生作用稳定，不与样品发生作用 d d、毒性毒性 （2 2）提取方法）提取方法 振荡浸提法振荡浸提法 样品切碎样品切碎置溶剂中置溶剂中振荡浸提振荡浸提 特点：特点：简便易行、回收率低简便易行、回收率低 适用：适用：样品测定不需要定量时样品测定不需要定量时 捣碎提取法捣碎提取法 样品磨碎样品磨碎加提取剂加提取剂 在捣碎机上使被测组分提取出来在捣碎机上使被测组分提取出来 特点：特点：回收率高，但干扰较多回收率高，但干扰较多 适用：适用：许多食品

11、分析中的定量测定许多食品分析中的定量测定 索氏提取法索氏提取法 方法：方法：反复回流提取反复回流提取 特点：特点：提取剂用量少、提取完全、提取剂用量少、提取完全、 回收率高，但时间较长回收率高，但时间较长 适用：适用：含水量少的固体样品含水量少的固体样品 超声提取法超声提取法 样品磨碎样品磨碎加提取剂加提取剂在超声波提取器在超声波提取器 上使被测组分提取出来。上使被测组分提取出来。 特点：特点：高频振荡、提取迅速、完全高频振荡、提取迅速、完全 适用：适用：许多食品分析许多食品分析 中的定量测定中的定量测定 2 2、萃取法（液液提取法）、萃取法（液液提取法） 利用被测组分在利用被测组分在互不相溶

12、互不相溶的的两溶剂两溶剂中中分配系分配系 数不同数不同而达到分离。而达到分离。 特点：特点：设备简单、操作迅速、分离效果好，设备简单、操作迅速、分离效果好， 成批样品分析时工作量大，有一定毒性。成批样品分析时工作量大，有一定毒性。 萃取剂的选择萃取剂的选择 与提取液不相溶与提取液不相溶 对被测组分有最大溶解度对被测组分有最大溶解度 两相分离的难易两相分离的难易 . （四）色谱（层析）分离法（四）色谱（层析）分离法 是一种在特定载体上进行是一种在特定载体上进行 物质分离物质分离的一些方法的总称。的一些方法的总称。 原理：原理：由一种流动相，带着被分离的物质由一种流动相，带着被分离的物质 流经固定

13、相，根据流经固定相，根据吸附原理吸附原理不同，不同， 使试液中各组分分离，使试液中各组分分离， 是应用最广是应用最广 泛的分离技术之一。泛的分离技术之一。 34 按固定相材料及使用形式分类按固定相材料及使用形式分类 柱色谱柱色谱:固定相装在色谱柱中（固定相装在色谱柱中（包括 GC、HPLC） 气相色谱（气相色谱（GC）:流动相为气体。流动相为气体。 液相色谱（液相色谱（HPLC）:流动相为液体。流动相为液体。 纸色谱纸色谱:层析滤纸为支持剂层析滤纸为支持剂, 滤纸上结合水为固定相滤纸上结合水为固定相 。 薄层色谱（薄层色谱（TLC）:将固定相粉末制成薄层。将固定相粉末制成薄层。 常见色谱分离方

14、法 35 按不同的分离原理分：按不同的分离原理分： 吸附色谱分离吸附色谱分离:吸附剂对不同吸附剂对不同 组分的物理吸附性能的差异组分的物理吸附性能的差异 分配色谱分离分配色谱分离:不同组分在两相中的不同分配系数不同组分在两相中的不同分配系数 离子交换色谱分离离子交换色谱分离:各组分与离子交换树脂的亲和力的不同各组分与离子交换树脂的亲和力的不同 凝胶色谱分离凝胶色谱分离:物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同物质分子量大小的不同和在填料上渗透程度的不同 常见色谱分离方法 优点 最大优点是分离效率高，最大优点是分离效率高， 能把各种性质极为相似能把各种性质极为相似 的物质彼此分离。的物质彼此

15、分离。 （五）化学分离法五）化学分离法 利用化学反应分离出被测组分的方法利用化学反应分离出被测组分的方法 1、磺化法和皂化法 处理处理油脂油脂或或含油样含油样时常用的方法，时常用的方法， 也可用于食品中农药残留的分析。也可用于食品中农药残留的分析。 （1 1）磺化法）磺化法 原理：原理：以以硫酸硫酸处理样品提取液，硫酸使其中处理样品提取液，硫酸使其中 的脂肪磺化，并与脂肪和色素中的不的脂肪磺化，并与脂肪和色素中的不 饱和键起加成作用，生成溶于硫酸和饱和键起加成作用，生成溶于硫酸和 水的强极性化合物，从有机溶剂中分水的强极性化合物，从有机溶剂中分 离出来。离出来。 适用范围：适用范围：在强酸中稳

16、定的化合物，如有机在强酸中稳定的化合物，如有机 氯中的六六六、氯中的六六六、DDTDDT （2 2）皂化法）皂化法 原理：原理：以热以热氢氧化钾乙醇氢氧化钾乙醇溶液与脂肪及溶液与脂肪及 杂质发生皂化反应而将其除去。杂质发生皂化反应而将其除去。 适用范围：适用范围：对碱稳定的化合物，如对碱稳定的化合物，如 维生素维生素A A、D D、E E 等等 2 2、沉淀分离法、沉淀分离法 利用利用沉淀反应分离沉淀反应分离干扰成分干扰成分的方法。的方法。 原理：原理：在试样中加入在试样中加入沉淀剂沉淀剂，利用沉淀反应，利用沉淀反应 将被测组分或干扰组分沉淀下去，过将被测组分或干扰组分沉淀下去，过 滤或离心分

17、离。滤或离心分离。 沉淀形式沉淀形式 a a、盐析盐析 b b、有机溶剂沉淀有机溶剂沉淀 c c、等电点沉淀等电点沉淀 3 3、掩蔽法、掩蔽法 向试液中加入向试液中加入掩蔽剂掩蔽剂，使干扰组分改变，使干扰组分改变 存在状态，以消除对被测组分的干扰。存在状态，以消除对被测组分的干扰。 优点：优点：免去分离的操作，简化步骤免去分离的操作，简化步骤 应用：应用：样品净化，样品净化， 尤其测金属元素尤其测金属元素 （六）浓缩法（六）浓缩法 常用方法常用方法 1、常压浓缩、常压浓缩：对非挥发性和热稳定性样品：对非挥发性和热稳定性样品 方法：方法：直接挥发直接挥发 优点：优点：简便、快速简便、快速 2、减

18、压浓缩：、减压浓缩：对热不稳定或易挥发样品对热不稳定或易挥发样品 方法：方法：水浴加热并减压水浴加热并减压 优点：优点：温度低、速度快、损失小温度低、速度快、损失小 3、氮吹法：、氮吹法：对易被氧化的样品对易被氧化的样品 样品预处理新技术样品预处理新技术 固相萃取法（固相萃取法（SPESPE） 基质固相分散萃取法（基质固相分散萃取法（MSPDEMSPDE） 超临界萃取法（超临界萃取法（SFESFE） 无溶剂固相微萃取法（无溶剂固相微萃取法（SPMESPME） 微波萃取微波萃取 固相萃取法（SPE） 原理：原理：以以固定相固定相作为载体，当提取液流经时，作为载体，当提取液流经时， 将将被测组分截

19、留被测组分截留, ,与其他不易截留组分分离与其他不易截留组分分离. . 然后用然后用溶剂溶剂将被测组分将被测组分洗脱洗脱下来。下来。 特点：特点：省时简便省时简便, ,有机溶剂少有机溶剂少, ,可分离净化可分离净化, , 富集效果好，接触毒物少，应用广泛。富集效果好，接触毒物少，应用广泛。 固相萃取原理固相萃取原理 固相萃取（固相萃取（SPESPE）装置装置 手动装置 自动装置 例如例如 三聚氰胺呈弱碱性三聚氰胺呈弱碱性( (弱阳离子化合物弱阳离子化合物) )，采用，采用 阳离子交换柱进行净化可达到去除杂质，提阳离子交换柱进行净化可达到去除杂质，提 高检测灵敏度、重现性和回收率的效果。高检测灵

20、敏度、重现性和回收率的效果。 原理：将固相萃取材料与样品一起研磨，得原理：将固相萃取材料与样品一起研磨，得 到半干状态的混合物并将其作为填料装柱，到半干状态的混合物并将其作为填料装柱， 然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物然后用不同的溶剂淋洗柱子，将各种待测物 洗脱下来。洗脱下来。 特点：操作及其简便，不需要特殊的仪器设特点：操作及其简便，不需要特殊的仪器设 备。浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化备。浓缩了传统的样品前处理中的样品匀化 、组织细胞裂解、提取、净化等过程，避免、组织细胞裂解、提取、净化等过程，避免 了样品的损失。了样品的损失。 基质固相分散萃取法（基质固相分散萃取法（MSPDE

21、MSPDE） 基质固相分散萃取法（基质固相分散萃取法（MSPDEMSPDE）过程过程 超临界流体萃取法（超临界流体萃取法（SFESFE） Supercritical Fluid Extraction 超临界流体及其性质超临界流体及其性质 a.a.流体是非液非气的流体是非液非气的, ,具有气体较强的具有气体较强的 穿透能力和液体较大的密度及溶解度穿透能力和液体较大的密度及溶解度, , 有较大的吸附能力有较大的吸附能力, ,流动性好流动性好. . b.b.萃取速度快萃取速度快 超临界二氧化碳萃取的优点超临界二氧化碳萃取的优点 接近常温，对物质没有变解作用接近常温，对物质没有变解作用 易达到临界压力

22、易达到临界压力Pc和临界温度和临界温度Tc 化学稳定性好，安全、无污染化学稳定性好，安全、无污染 萃取时间短萃取时间短 费用低费用低 适用热敏感样品适用热敏感样品 有防氧化和抑菌作用有防氧化和抑菌作用 超临界萃取在食品分析中的应用 营养素的提取营养素的提取 香精香料的提取香精香料的提取 脂类物质的提取脂类物质的提取 功能成分提取功能成分提取 色素提取色素提取 农药残留提取等农药残留提取等 无溶剂固相微萃取法（无溶剂固相微萃取法（SPMESPME） 分为直接萃取和顶空萃取分为直接萃取和顶空萃取 直接萃取：直接萃取：涂有萃取固定相的石英纤维涂有萃取固定相的石英纤维 被直接插入到样品基质中，目标组分

23、直被直接插入到样品基质中，目标组分直 接从样品基质中转移到萃取固定相中。接从样品基质中转移到萃取固定相中。 顶空萃取：顶空萃取：被分析组分从液相中先扩散被分析组分从液相中先扩散 穿透到气相中；被分析组分从气相转移穿透到气相中；被分析组分从气相转移 到萃取固定相中。到萃取固定相中。 无溶剂固相微萃取法（无溶剂固相微萃取法（SPMESPME）过程及装置过程及装置 新技术的特点新技术的特点 省时、省力、节省溶剂省时、省力、节省溶剂 微污染微污染/ /无污染无污染 样品用量少、提取净化效率高样品用量少、提取净化效率高 微型化和自动化微型化和自动化 样品预处理的目的样品预处理的目的 除去微粒 减少干扰杂

24、质 浓缩微量的组份 提高检测的灵敏度及选择性 改善分离的效果 有利于色谱柱及仪器的保护 湿法消化注意事项 高氯酸在撞击和剧烈加热时会爆炸，使高氯酸在撞击和剧烈加热时会爆炸，使 用时应注意安全。用时应注意安全。 对于含糖量高的样品最好先加入混合酸对于含糖量高的样品最好先加入混合酸 浸泡过夜，使样品易于消化。浸泡过夜，使样品易于消化。 当消化过程中液体变黑色时，表明酸加当消化过程中液体变黑色时，表明酸加 入量不够，应取下冷却，加入混合酸再入量不够，应取下冷却，加入混合酸再 消化至无色透明。消化至无色透明。 3 3、微波消解技术、微波消解技术 原理：原理：利用微波的穿透性和激活反应能力，加热利用微波的穿透性和激活反应能力，加热 密闭容器内的试剂和样品，可使制样容器内压力密闭容器内的试剂和样品，可使制样容器内压力 增加，反应温度提高，从而大大提高了