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1、第五章第五章 灰分灰分及几种矿物元素的测定及几种矿物元素的测定 食品分析食品分析第一节第一节 灰分的测定灰分的测定灰分的概念灰分的概念 在高温灼烧时，食品发生一系列物理和化学变化，最在高温灼烧时，食品发生一系列物理和化学变化，最在高温灼烧时，食品发生一系列物理和化学变化，最在高温灼烧时，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后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化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。物）则残留下来，这些残留物称为灰分。物）则残
2、留下来，这些残留物称为灰分。物）则残留下来，这些残留物称为灰分。一、概述一、概述总灰分总灰分水不溶水不溶性灰分性灰分粗灰分的概念粗灰分的概念水溶性水溶性灰分灰分酸不溶酸不溶性灰分性灰分反映可溶性反映可溶性K K、NaNa、CaCa、MgMg等等的氧化物和盐的氧化物和盐类的含量。类的含量。反映反映FeFe、AlAl等氧化等氧化物、碱土金属的碱物、碱土金属的碱式磷酸盐的含量。式磷酸盐的含量。反映污染的泥沙及反映污染的泥沙及机械物和食品中原机械物和食品中原来存在的微量来存在的微量SiOSiO2的的含量含量部分食品的灰分含量部分食品的灰分含量摘自摘自摘自摘自USDA Nutrient Database
3、 USDA Nutrient Database 的参考文献（的参考文献（的参考文献（的参考文献（1997.8.11-11997.8.11-1） 食品种类食品种类食品种类食品种类灰分含量灰分含量灰分含量灰分含量食品种类食品种类食品种类食品种类灰分含量灰分含量灰分含量灰分含量谷物、面包、面制品谷物、面包、面制品谷物、面包、面制品谷物、面包、面制品水果和蔬菜水果和蔬菜水果和蔬菜水果和蔬菜大米（褐色，大颗粒，生）大米（褐色，大颗粒，生）大米（褐色，大颗粒，生）大米（褐色，大颗粒，生）1.51.51.51.5苹果（带皮，未经加工）苹果（带皮，未经加工）苹果（带皮，未经加工）苹果（带皮，未经加工）0.30
4、.30.30.3玉米片（整粒，黄色）玉米片（整粒，黄色）玉米片（整粒，黄色）玉米片（整粒，黄色）1.11.11.11.1香蕉（未经加工）香蕉（未经加工）香蕉（未经加工）香蕉（未经加工）0.80.80.80.8去胚玉米（整粒磨碎）去胚玉米（整粒磨碎）去胚玉米（整粒磨碎）去胚玉米（整粒磨碎）0.90.90.90.9土豆（带皮，未经加工）土豆（带皮，未经加工）土豆（带皮，未经加工）土豆（带皮，未经加工）1.61.61.61.6白米（大颗粒，生的）白米（大颗粒，生的）白米（大颗粒，生的）白米（大颗粒，生的）0.60.60.60.6葡萄干葡萄干葡萄干葡萄干1.81.81.81.8小麦粉（整粒）小麦粉（整
5、粒）小麦粉（整粒）小麦粉（整粒）1.61.61.61.6樱桃（甜，未经加工）樱桃（甜，未经加工）樱桃（甜，未经加工）樱桃（甜，未经加工）0.50.50.50.5通心粉（干的，浓缩）通心粉（干的，浓缩）通心粉（干的，浓缩）通心粉（干的，浓缩）0.70.70.70.7西红柿（成熟，未经加工）西红柿（成熟，未经加工）西红柿（成熟，未经加工）西红柿（成熟，未经加工）0.40.40.40.4黑麦面包黑麦面包黑麦面包黑麦面包2.52.52.52.5肉、家禽和渔产品肉、家禽和渔产品肉、家禽和渔产品肉、家禽和渔产品牛奶制品牛奶制品牛奶制品牛奶制品鲜鸡蛋（未经加工，新鲜）鲜鸡蛋（未经加工，新鲜）鲜鸡蛋（未经加工
6、，新鲜）鲜鸡蛋（未经加工，新鲜） 0.90.90.90.9奶油奶油奶油奶油( ( ( (含盐含盐含盐含盐) ) ) )2.12.12.12.1普通低脂酸奶普通低脂酸奶普通低脂酸奶普通低脂酸奶0.70.70.70.7奶油奶油奶油奶油( ( ( (半液状半液状半液状半液状) ) ) )0.70.70.70.7鸡肉（烤或炸、胸脯肉、未经加工）鸡肉（烤或炸、胸脯肉、未经加工）鸡肉（烤或炸、胸脯肉、未经加工）鸡肉（烤或炸、胸脯肉、未经加工）1.01.01.01.0大豆人造奶油大豆人造奶油大豆人造奶油大豆人造奶油2.02.02.02.0牛肉（颈肉，烤前腿，未经加工）牛肉（颈肉，烤前腿，未经加工）牛肉（颈肉
7、，烤前腿，未经加工）牛肉（颈肉，烤前腿，未经加工）0.90.90.90.9灰分测定的意义灰分测定的意义1 1、可判断食品污染的程度；、可判断食品污染的程度；、可判断食品污染的程度；、可判断食品污染的程度；2 2、可以作为评价食品的质量指标；、可以作为评价食品的质量指标；、可以作为评价食品的质量指标；、可以作为评价食品的质量指标；3 3、评价植物生长的成熟度及其营养指标、评价植物生长的成熟度及其营养指标、评价植物生长的成熟度及其营养指标、评价植物生长的成熟度及其营养指标灰化方法灰化方法干法干法湿法湿法干法湿法干法湿法微波法微波法湿法破坏和干法破坏的优缺点湿法破坏和干法破坏的优缺点湿法破坏湿法破坏
8、湿法破坏湿法破坏 干法破坏干法破坏干法破坏干法破坏消化时间快消化时间快消化时间快消化时间快 消化时消化时消化时消化时间很慢间很慢间很慢间很慢需温度低，挥发少，时间短需温度低，挥发少，时间短需温度低，挥发少，时间短需温度低，挥发少，时间短 要求温度高要求温度高要求温度高要求温度高, , , ,挥发快，挥发快，挥发快，挥发快，时间长时间长时间长时间长对样品性质不敏感对样品性质不敏感对样品性质不敏感对样品性质不敏感 对样品有选择性对样品有选择性对样品有选择性对样品有选择性较多的监视（需人看管）较多的监视（需人看管）较多的监视（需人看管）较多的监视（需人看管） 不需监视不需监视不需监视不需监视试剂空白
9、大试剂空白大试剂空白大试剂空白大 试剂试剂试剂试剂空白小空白小空白小空白小不能处理大量样品不能处理大量样品不能处理大量样品不能处理大量样品 能处理大量样品能处理大量样品能处理大量样品能处理大量样品二、总灰分的测定二、总灰分的测定GB/T5009.4 2003GB/T5009.4 2003食品中灰分的测定方法食品中灰分的测定方法食品中灰分的测定方法食品中灰分的测定方法 (一一) 原理：原理： 把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转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，计算出样品总灰分化
10、，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分的含量。的含量。的含量。的含量。1 1 1 1、灰化容器、灰化容器、灰化容器、灰化容器坩埚。坩埚。坩埚。坩埚。 坩埚盖子与埚要配套。坩埚盖子与埚要配套。坩埚盖子与埚要配套。坩埚盖子与埚要配套。 坩埚材质有多种：坩埚材质有多种：坩埚材质有多种：坩埚材质有多种： 素瓷素瓷素瓷素瓷 (1200) (1200) (1200) (1200) 铂铂铂铂 (1773) (1773) (1773) (1773) 石英石英石英石英 铁铁铁铁 （二）灰化条件的选择（二）灰化条件的选择
11、根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为 10 10 100 mg100 mg 。 灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。灰化温度也灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。灰化温度也灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。灰化温度也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，一般为应有所不同，一般为应有所不同，一般为应有所不同，一般为525 600525 600，谷类的饲料达，谷类的饲料达，谷类的饲料达，谷类的饲料达 600600上。上。上。上。2
12、 2、取样量、取样量3. 3. 灰化温度灰化温度4. 4. 灰化时间灰化时间 一般不规定灰化时间，而是观察残留物（灰分）为全白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，并达到色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重恒重恒重恒重为止。两次结为止。两次结果相差果相差 0.5 mg。（三）加速灰化的方法（三）加速灰化的方法1 1、从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水、从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水、从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水、从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水2 2、加入、加入、加入、加入HNOHNO3 3、H H2 2OO2 2等，利用它们的氧化等，利
13、用它们的氧化等，利用它们的氧化等，利用它们的氧化 作用来加速作用来加速作用来加速作用来加速C C粒灰化。粒灰化。粒灰化。粒灰化。3 3、硫酸灰化法（糖类制品）、硫酸灰化法（糖类制品）、硫酸灰化法（糖类制品）、硫酸灰化法（糖类制品）4 4、加入助灰化剂、加入助灰化剂、加入助灰化剂、加入助灰化剂（四）总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）（四）总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例） 恒重恒重取出取出入干燥器冷却入干燥器冷却 30 分钟分钟结果计算结果计算不恒重不恒重灰化灰化炭化样品炭化样品瓷坩瓷坩埚的埚的准备准备马福炉马福炉的准备的准备称样品称样品三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定三、水溶性灰分和水不溶性灰分
14、的测定水溶性灰分水溶性灰分=总灰分总灰分 - - 水不溶性灰分水不溶性灰分四、四、 酸不溶性灰分的测定酸不溶性灰分的测定 取水不溶性灰分或总灰分的残留物，加取水不溶性灰分或总灰分的残留物，加入入25ml 0.1mol/L25ml 0.1mol/L的的HClHCl，放在小火上轻微放在小火上轻微煮沸，用无灰滤纸过滤后，再用热水洗涤煮沸，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。埚中进行干燥、炭化、灰化，直到恒重。1.确确定定在在灰灰分分分分析析的的样样品品制制备备中中可可能能的的错错误误来来源源，并并描
15、描述克服每种错误的方法。述克服每种错误的方法。2.利利用用干干法法灰灰化化的的方方法法确确定定产产品品中中灰灰分分的的总总量量。由由于于湿湿法氧化的时间比干法短，考虑换成湿法氧化：法氧化的时间比干法短，考虑换成湿法氧化：a.你是否会考虑时间的问题？为什么？你是否会考虑时间的问题？为什么？ b.如如不不考考虑虑这这个个问问题题，你你为为何何仍仍使使用用干干法法灰灰化化？能能改改成成使用湿法氧化吗？使用湿法氧化吗？思考一下？你你实实验验室室的的实实验验员员使使用用干干法法灰灰化化测测定定含含脂脂牛牛奶奶的的灰灰分分，称称取取5含含脂脂牛牛奶奶放放入入铂铂坩坩埚埚中中，使使用用不不锈锈钢钢坩坩埚埚钳
16、钳将将其其放放入入马马福福炉炉中中，在在800高高温温下下灰灰化化48hr，坩坩埚埚从从马马福福炉炉中中取取出出，冷冷却却后后称称重重。在在开开始始操操作作之之前前，你你应应告告诉诉实实验验员员哪哪些些注注意意事事项，以避免出现误差。项，以避免出现误差。作业称取一含有称取一含有11.5%水分的粮食水分的粮食 5.2146g，样品放入坩埚样品放入坩埚(28.5053g)中，中，灰化后称重为灰化后称重为28.5939g，计算样品中灰分的百分含量计算样品中灰分的百分含量（a）以样品标准重计，以样品标准重计， (b)以干基计。以干基计。23.5000g蔬菜中含有蔬菜中含有0.0940g酸不溶性灰分，酸
17、不溶性灰分的百分含酸不溶性灰分，酸不溶性灰分的百分含量是多少？量是多少？假如想得到假如想得到100mg以上的谷物灰分，而谷物的平均灰分含量为以上的谷物灰分，而谷物的平均灰分含量为2.5%那么应该称取多少克谷物样品进行灰化？那么应该称取多少克谷物样品进行灰化？以下是对汉堡包灰分含量测定的数据：样品重以下是对汉堡包灰分含量测定的数据：样品重2.034g; 干燥后重干燥后重1.0781g；乙醚抽提后重乙醚抽提后重0.4679g；灰化后重灰化后重0.0233g 。求灰分的含量求灰分的含量（a）以湿重计，以湿重计，(b)以除脂后干重计。以除脂后干重计。 第二节第二节 几种重要矿物元素的测定几种重要矿物元
18、素的测定一、一、一、一、 概述概述概述概述 常量元素含量常量元素含量常量元素含量常量元素含量0.010.010.010.01 （CaCaCaCa、MgMgMgMg、K K K K、NaNaNaNa、P P P P、S S S S、ClClClCl）占总灰分占总灰分占总灰分占总灰分80%80%80%80%， 微量元素（痕量元素）含量微量元素（痕量元素）含量微量元素（痕量元素）含量微量元素（痕量元素）含量0.010.010.010.01 （FeFeFeFe、CoCoCoCo、NiNiNiNi、ZnZnZnZn、CrCrCrCr、MoMoMoMo、AlAlAlAl、SiSiSiSi、SeSeSeSe
19、、SnSnSnSn、I I I I、FFFF）二、二、 钙的测定钙的测定（一）（一）（一）（一） KMnOKMnO4 4法法法法 （7373页）页）页）页） 原理原理原理原理: : 灰分灰分灰分灰分 + + HClHCl 溶解溶解溶解溶解 CaCaClCl2 2+(NH+(NH4 4 ) )2 2C C2 2OO4 4 CaC CaC2 2OO4 4 +2NH+2NH4 4ClCl CaCaC C2 2OO4 4 + H+ H2 2SOSO4 4 CaCaSOSO4 4 + + H H2 2C C2 2OO4 4 5H5H2 2C C2 2OO4 4 + +2KMnO2KMnO4 4 +3 H
20、 +3 H2 2SOSO4 4 K K2 2SOSO4 4 +2MnSO+2MnSO4 4 +10CO +10CO2 2 +8H +8H2 2OOCaC2O4CaC2O4( (二）二）EDTA滴定法（乙二胺四乙酸）滴定法（乙二胺四乙酸） 原理：原理：原理：原理： 先向系统中加入先向系统中加入先向系统中加入先向系统中加入 钙红指示剂钙红指示剂钙红指示剂钙红指示剂（pHpH11,11,纯蓝纯蓝纯蓝纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成色），它与二价钙离子络合，生成色），它与二价钙离子络合，生成色），它与二价钙离子络合，生成 酒红色酒红色酒红色酒红色 的络的络的络的络合物，再用合物，再用合物，再用合物，
21、再用EDTAEDTA滴定，它先与游离的钙离子络滴定，它先与游离的钙离子络滴定，它先与游离的钙离子络滴定，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合，因其络合能力强，当与游离二价钙离子结合合，因其络合能力强，当与游离二价钙离子结合合，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，使完以后，又夺取指示剂已络合的二价钙离子，使完以后，又夺取指示剂已络合的二价钙离子，使完以后，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，用以指示终点指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点指示剂又显原来
22、颜色，生成蓝色，用以指示终点酒红色酒红色酒红色酒红色钙红指示剂钙红指示剂钙红指示剂钙红指示剂三、三、 铁的测定铁的测定1、硫氰酸盐光度法、硫氰酸盐光度法 原理：原理：原理：原理：在酸性溶液中，铁离子与硫氰酸钾作用，在酸性溶液中，铁离子与硫氰酸钾作用，在酸性溶液中，铁离子与硫氰酸钾作用，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，其颜色的深浅与生成血红色的硫氰酸铁络合物，其颜色的深浅与生成血红色的硫氰酸铁络合物，其颜色的深浅与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。铁离子的浓度成正比，可用光度法测定。铁离子的浓度成正比，可用光度法测定。铁
23、离子的浓度成正比，可用光度法测定。 FeFe3+ + 3SCN + 3SCN- Fe（CNS）32 2、邻菲罗啉光度法、邻菲罗啉光度法原理：原理：原理：原理：邻菲罗啉在酸性条件下能与二价铁作用生成邻菲罗啉在酸性条件下能与二价铁作用生成邻菲罗啉在酸性条件下能与二价铁作用生成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，在红色络合离子，在红色络合离子，在红色络合离子，在510nm510nm510nm510nm波长下有最大吸收，波长下有最大吸收，波长下有最大吸收，波长下有最大吸收， 其颜色强度与铁离子含量成正比。其颜色强度与铁离子含量成正比。其颜色强度与铁离子含量成正比。其颜色强度与铁离子含
24、量成正比。注意：注意： 经消化处理后的样品中的铁是三价形式存在，而二价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。羟胺将三价铁还原为二价铁。四、四、 碘的测定碘的测定 （一）氯仿萃取比色法（一）氯仿萃取比色法 （二）硫酸铈接触法（二）硫酸铈接触法 ( (三）溴水氧化法法三）溴水氧化法法 ( (四）催化分光光度法四）催化分光光度法五、磷的测定五、磷的测定 （自学）（自学）分光光度计原理：分光光度计原理：分光光度计原理：分光光度计原理： 物质在光的照射下，产生对光的吸
25、收效应，且具有物质在光的照射下，产生对光的吸收效应，且具有物质在光的照射下，产生对光的吸收效应，且具有物质在光的照射下，产生对光的吸收效应，且具有选择性。不同的物质有各自的特征吸收光波。当波长一选择性。不同的物质有各自的特征吸收光波。当波长一选择性。不同的物质有各自的特征吸收光波。当波长一选择性。不同的物质有各自的特征吸收光波。当波长一定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。 A A 确定最适宜波长方法确定最适宜波长方法确定最适宜波长方法确定最适宜波长方法 使用铂坩埚
26、应注意：使用铂坩埚应注意：使用铂坩埚应注意：使用铂坩埚应注意：1. 1. 铂坩埚要保持清洁，内外光亮，若含尘土，铂坩埚要保持清洁，内外光亮，若含尘土，铂坩埚要保持清洁，内外光亮，若含尘土，铂坩埚要保持清洁，内外光亮，若含尘土， 会因还原作会因还原作会因还原作会因还原作用而引起腐蚀。用而引起腐蚀。用而引起腐蚀。用而引起腐蚀。2 . 2 . 样品中不允许含有多量的磷酸盐，因磷化样品中不允许含有多量的磷酸盐，因磷化样品中不允许含有多量的磷酸盐，因磷化样品中不允许含有多量的磷酸盐，因磷化 物与铂生成低物与铂生成低物与铂生成低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。熔点的共熔混合物。不可
27、与游离卤素的试剂接触。熔点的共熔混合物。不可与游离卤素的试剂接触。熔点的共熔混合物。不可与游离卤素的试剂接触。3. 3. 样品中不应有铅、砷、锑、铋等元素，铂最怕这些元素。样品中不应有铅、砷、锑、铋等元素，铂最怕这些元素。样品中不应有铅、砷、锑、铋等元素，铂最怕这些元素。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。如有铅应加入氧化剂，防止铅被还原成单质。如有铅应加入氧化剂，防止铅被还原成单质。如有铅应加入氧化剂，防止铅被还原成单质。4 . 4 . 铂较软，不能用玻璃及其它尖头物质刮取赃物，必要时铂较软，不能用玻璃及其它尖头物质刮取赃物，必要时铂较软
28、，不能用玻璃及其它尖头物质刮取赃物，必要时铂较软，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。用水湿润的极细的海砂擦洗。用水湿润的极细的海砂擦洗。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。可用水或酸在沸腾状态下清洗。可用水或酸在沸腾状态下清洗。可用水或酸在沸腾状态下清洗。如坩埚中含有如坩埚中含有如坩埚中含有如坩埚中含有KClOKClO3 3（白（白（白（白药粉药粉药粉药粉）、）、）、）、KMnOKMnO4 4、K K2 2ClCl2 2OO7 7、K K2 2S S2 2OO7 7（二硫酸钾、焦硫酸钾）、二硫酸钾、焦硫酸钾）、二硫酸钾、焦硫酸钾）、二硫酸钾、焦硫酸钾）、H H2 2S S2 2OO7 7（焦硫酸）等焦硫酸）等焦硫酸）等焦硫酸）等强氧化剂，则不能用王水、盐酸清洗，视坩埚内已有的强氧化剂，则不能用王水、盐酸清洗，视坩埚内已有的强氧化剂，则不能用王水、盐酸清洗，视坩埚内已有的强氧化剂，则不能用王水、盐酸清洗，视坩埚内已有的内容物而定。内容物而定。内容物而定。内容物而定。5. 5. 坩埚钳应包以铂头。灼烧后，防在烧过，除去坩埚钳应包以铂头。灼烧后，防在烧过，除去坩埚钳应包以铂头。灼烧后，防在烧过，除去坩埚钳应包以铂头。灼烧后，防在烧过，除去C C粒的石粒的石粒的石粒的石棉板上。棉板上。棉板上。棉板上。
