5食品分析-第五章 灰分的测定

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1、第五章 食品中灰分 及几种矿物元素的测定,第一节 灰分的测定灰分的概念灰分测定的意义总灰分的测定水溶性灰分和水不溶 性灰分的测定酸不溶性灰分的测定,第二节 几种重要矿物质元素的测定钙的测定铁的测定其它矿物质的测定,【教学目标】： 1.掌握灰分的概念和知识； 2.掌握样品灼烧、灰化、恒重的操作技能； 3.掌握总灰分的测定技能。 4.了解几种矿物元素测定的方法。,第一节 灰分的测定,灰分食品经高温灼烧后所残留的无机物质称为灰分，主要包括食品中的矿物质和无机盐类。,一、概述,总灰分,水不溶 性灰分,根据溶解性,水溶性 灰分,酸不溶 性灰分,反映Fe、Al等氧化物、碱土金属的碱式磷酸盐的含量。,反映环

2、境污染带入的泥沙及机械物和食品中原来存在的微量SiO2的含量,灰分测定的意义,1、可判断食品受污染的程度； 2、可以评价食品的加工精度和食品品质； 3、评价植物生长的成熟度自然条件对其影响 4、反映动物的品种及饲料组分对动物的影响。,部分食品的灰分含量,摘自USDA Nutrient Database 的参考文献（1997.8.11-1）,二、总灰分的测定,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500600 高温炉内灼烧，称量残留物的重量至恒重，即得总灰分的含量。,恒重,结果计算,不恒重,灰化（马弗炉）,炭化样品（电炉至无烟）,瓷坩埚的准备,

3、马弗炉 的准备,称样品,坩埚。坩埚盖子与埚要配套。 坩埚材质有多种： 素烧瓷 铂 石英 铝箔杯,1、灰化容器,素烧瓷,石英坩埚,坩埚的替代品,近年来，某些国家采用铝箔杯作灰化容器，比较起来，它本身质量轻，在5506000C 范围内，能稳定地使用，同时冷却效果好，且在一般温度下没有吸湿性，如果将杯子上缘折叠封口，基本密封好，冷却时间可不放入干燥器内，几分钟后便可降到室温，缩短了冷却时间。,坩埚钳,根据试样的种类和性状来决定。以灼烧后的灰分含量为10-100mg来决定取样量。,2、取样量,奶粉、麦乳精、大豆粉、调味料、鱼类及海产品等取1-2g； 谷物及其制品、肉及其制品、糕点、牛乳等取3-5g；

4、蔬菜及其制品、砂糖及其制品、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油等取5-10g； 水果及其制品取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。灰化温度也应有所不同，一般为525 600，谷类的饲料达 600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。,以灼烧至灰分呈白色或浅灰色，无碳粒存在并达到恒重为止。一般需2-5h。,4. 灰化时间,（1）改变操作方法：样品 初步灼烧 取出冷却 从坩埚边缘慢慢加入少量无离子水 使被融熔的

5、磷酸盐所包住的碳粒，重新游离出来 水浴蒸发至干涸 120-130烘干 再灼烧至恒重谷物及其制品 磷酸过剩于阳离子 磷酸以KH2PO4 or NaH2PO4等形式存在 在较低温度下会熔融 包住碳粒 灰化困难,5. 加速灰化方法,（2）添加硝酸、乙醇、碳酸铵、过氧化氢等：这类物质灼烧后完全消失，不增加残留灰分的重量。（3）添加氧化镁、碳酸钙等惰性不熔物质:这类物质纯属机械性添加，它们与灰分混杂使碳微粒不受覆盖，加速灰化，但须作空白试验。,测定PP可能以含氧酸的形式挥发散失，对含P较高的生物材料，常用硝酸镁或氯化镁保存其中的P。 测定S食品中S主要来源是pro或光Aa、蛋Aa，还有洋葱硫胺素等，在定

6、量前需先将S氧化，可加入Mg(NO3)2。 测定ClCl容易损失，必须在碱性条件下灰化，可加入Na2CO3或NaOH. 测定重金属（湿法消化）对某些极易挥发散失的物质，一般采用湿法消化。如汞以蒸汽挥发。,6. 特殊的灰化方法,测定方法,1、瓷坩埚的准备：坩埚 （1：4）盐酸煮沸洗净 标号（FeCl3 ） 575 25 下灼烧0.5小时降至200 放入干燥器内 冷却到室温恒重（空坩埚）,2、样品的预处理： 果汁、牛乳等液体试样取样 瓷坩埚 水浴蒸发至干涸 炭化 果蔬、动植物等含水较多的试样样品 制备成均匀试样 取样 水浴蒸发至干涸 炭化 谷物、豆类等水分含量少的固体样品样品 粉碎 取样 瓷坩埚

7、炭化 富含脂肪的样品样品 制成均匀试样 取样 提取脂肪 残留物 瓷坩埚 炭化,3、炭化坩埚 置于电炉或煤气灯、半盖坩埚盖 小心加热炭化 直至无黑烟产生,为什么要炭化？ （1）防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬； （2）防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀而溢出坩埚； （3）不经炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。,4、灰化,坩埚 移入已达规定温度的高温炉口稍留片刻慢慢移入炉腔内坩埚盖斜倚在坩埚口关闭炉门灼烧至灰中无碳粒存在打开炉门冷却至200左右移入干燥器冷却 称重 再次灼烧至恒重,结果计算,式中： m1空坩埚质量，g；m2样品加空坩埚质量，g；m3残

8、灰加空坩埚质量，g。,说明,样品炭化时要注意热源强度，防止产生大量泡沫溢出坩埚。 把坩埚放入高温炉或从炉中取出时，要放在炉口停留片刻，使坩埚预热或冷却，防止因温度剧变而使坩埚破裂。 灼烧后的坩埚应冷却到200 以下再移入干燥器中，否则因热的对流作用，易造成残灰飞散，且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真空，盖子不易打开。,从干燥器内取出坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时，应注意使空气缓缓流入，以防残灰飞散。 灰化后所得残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。 用过的坩埚经初步洗刷后，可用粗盐酸或废盐酸浸泡1020分钟，再用水冲刷洁净。,说明,三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定,水溶性灰分=总灰

9、分 - 水不溶性灰分,总灰分+25ml水（加盖）加热用无灰滤纸过滤 残渣用25ml水洗（使可溶性灰分全部进入滤纸）残渣连同滤纸一起放回坩埚中灰化（干燥，灼烧）称重 得到水不溶性灰分（水不溶性灰分除泥沙外，还有Fe、AL等金属氧化物和碱土金属的碱式磷酸盐）,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。,四、 酸不溶性灰分的测定,取水不溶性灰分或总灰分的残留物，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

10、，直到恒重。,计算：酸不溶性灰分%=残留物重量/样品重量 100 计算：酸溶性灰分%=总灰分%-酸不溶性灰分%,第二节 几种重要矿物元素的测定,一、 概述矿物元素：除去C、H、O、N的其他元素的统称 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）,测定方法,食品样本,无机态,灼烧、灰化,比色法,原子吸收,其它,荧光法,Ca是人体中含量最丰富的矿质元素，其作用除了作为骨骼组织及牙齿的组成成分外（），还参与整个生长、发育过程及多种生理活动。Ca的缺乏会引起软骨病。婴儿

11、，儿童，妊娠期的妇女及哺乳期的母亲都需要大量的钙。因此，测定食品中的钙具有非常重要的营养学意义。,二、 钙的测定,钙的食物来源应考虑二个方面，钙含量及吸收利用率。奶与奶制品含钙丰富吸收率也高，是理想的钙来源。水产品中小虾皮含钙特别多，其次是海带、发菜等含量也非常丰富。豆和豆制品以及油料种子和蔬菜含钙也较高。特别突出的有黄豆及其制品，黑豆、赤小豆、各种瓜子、芝麻酱等。,食品中钙的含量,食品中钙的强化,(一)、食品中钙的测定高锰酸钾滴定法测定方法： EDTA络合滴定法 原子吸收光谱法,二、 钙的测定,1、KMnO4滴定法,原理：样品灰化后，所得粗灰分，用盐酸溶解，在酸性溶液中，钙与草酸铵反应生成草

12、酸钙沉淀，沉淀经过滤，洗涤后，溶解于硫酸中，把草酸游离出来，以标准的高锰酸钾滴定游离的草酸根离子，而后根据高锰酸钾标准溶液的用量，来计算钙的含量。因为1NCa2+相当于1NC2O4 2- 。稍过量一点的高锰酸钾溶液呈现微红色，即为滴定终点。,高锰酸钾测定法图解,2、EDTA滴定法（乙二胺四乙酸二钠盐）（1）原理：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，它先与游离的钙离子络合，因其络合能力强，当与游离二价钙离子结合完以后，又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。,酒红色,钙红指示剂,（2）注

13、意事项滴定用的样品量随钙含量而定，最适合的范围是5-50微克； 加钙红指示剂后，不能放置过久，否则终点发灰，不明显；滴定时pH应为12-14，过高过低指示剂变红，滴定不出终点。,3、原子吸收分光光度法,原理：,样品经消化后，加酸使无机物全部分解，直接吸入空气和乙炔中原子化，吸收422.7nm的共振线，其吸收量与含量成正比，与标准系列比较定量。,三、 铁的测定,硫氰酸盐比色法 邻菲罗啉比色法（邻二氮菲比色法） 磺基水杨酸比色法 原子吸收分光光度法,1、硫氰酸盐比色法,原理：在酸性溶液中，铁离子与硫氰酸钾作用，生成血红色的硫氰酸铁络合物，其颜色的深浅与铁离子的浓度成正比，可用光度法测定。Fe3+

14、+ 3SCN- Fe（CNS）3,2、邻菲罗啉比色法,原理：邻菲罗啉在酸性条件下能与二价铁作用生成 红色络合离子，在510nm波长下有最大吸收， 其颜色强度(红色)与铁离子含量成正比。,注意：经消化处理后的样品中的铁是三价形式存在，而二价铁与邻菲罗啉络合更为完全，所以应在酸性溶液中加入盐酸羟胺将三价铁还原为二价铁。,1、原理：食品中的有机物经酸氧化，使磷在酸性条件下与钼酸铵结合生成淡黄色磷钼酸铵。此化合物可被抗坏血酸、氯化亚锡（或苯二酚与亚硫酸钠）还原成蓝色化合物钼蓝。用分光光度计在650nm或660nm处测定钼蓝的吸光值，其吸收光度与磷浓度成正比，即可定量分析磷含量。本法最低检出限为2微克。,四、 磷的测定-钼蓝比色法,原理样品经消化后，在pH4.05.5时，锌离子与二硫腙形成紫红色络合物，溶于四氯化碳，加入硫代硫酸钠，防止铜、汞、铅、铋，银和镉等离子干扰，则可以吸取有机相直接进行比色测定，与标准系列比较定量。这种方法又称为溶剂萃取比色法。,食品中锌的测定,五、 锌的测定-二硫腙比色法,谢谢！,