第八章-食品中矿物质的测定.ppt
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1、 第七章第七章 食品中矿物质的测定食品中矿物质的测定一、概述(组成、存在、分类)一、概述(组成、存在、分类)二、样品的处理与制备二、样品的处理与制备 三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法一、矿物质概述一、矿物质概述 1.1.定义:定义:食物或机体灰分中那些为人体生理功能食物或机体灰分中那些为人体生理功能所必需的无机元素称为矿物质所必需的无机元素称为矿物质(无机盐无机盐).).2.2.组成元素组成元素:除:除C C、H H、O O、N N以外的以外的 3.3.存在存在:有机物和无机盐:有机物和无机盐 4.4.分类分类 必需元素必需元素 非必需元素非必需元素 有毒元素有毒元素 一、矿物质概
2、述一、矿物质概述微量元素微量元素 4.4.分类分类 大量元素或常量元素:大量元素或常量元素:含量含量0.01%0.01%(每每天天至至少少需需要要100mg 100mg),(CaCa、MgMg、K K、NaNa、P P、S S、ClCl)占总灰分)占总灰分80%80%;微量元素或痕量元素:微量元素或痕量元素:含量含量0.01%0.01%,(FeFe、CoCo、NiNi、ZnZn、CrCr、MoMo、AlAl、SiSi、SeSe、SnSn、I I、F F)。)。一、矿物质概述一、矿物质概述一、矿物质概述一、矿物质概述一、矿物质概述一、矿物质概述n有毒元素:有毒元素:1 1目前未发现对人体有生理功
3、能、且人体耐受目前未发现对人体有生理功能、且人体耐受力极小、进入体内量稍大就中毒的元素。如力极小、进入体内量稍大就中毒的元素。如HgHg、CdCd、PbPb、AsAs、SnSn、CrCr等,这些元素在体内不易等,这些元素在体内不易排出,有积蓄性,半衰期都很长。排出,有积蓄性,半衰期都很长。例:例:甲基甲基汞汞:在体内半衰期为:在体内半衰期为7070天天 铅铅:在体内半衰期为:在体内半衰期为14601460天。天。在骨骼中为在骨骼中为1010年年 镉镉在体内半衰期为在体内半衰期为16311631年。年。北京部分北京部分农产品含农产品含砷量过高砷量过高 可能导致可能导致中毒!中毒!0404年网上年
4、网上报道。报道。2.2.微量元素与有毒元素合称限量元素微量元素与有毒元素合称限量元素。3.3.这这些些物物质质进进入入人人体体的的渠渠道道有有:水水源源、土土壤壤、环环境境、原原料料、辅辅料料、添添加加剂剂、农农药药、化化肥肥的的使使用用、加加工工、制制造造、运运输输等等带带入入;容容器器本本身身不不纯纯,金金属属带带入入铅铅、锌锌;罐罐头头中中酸酸性性锡锡的的溶溶出出;铜铜器器带带入入过过量铜;另外,还有呼吸、皮肤。量铜;另外,还有呼吸、皮肤。日本日本,前几年流行含金食物,内含银、铜等杂质。前几年流行含金食物,内含银、铜等杂质。饮水、食品、茶叶、烟草、化妆品等都可能被饮水、食品、茶叶、烟草、
5、化妆品等都可能被污染,污染,环境污染已成为世界问题环境污染已成为世界问题。1313二、样品的处理与制备二、样品的处理与制备 将元素从有机物中游离出来,或将元素从有机物中游离出来,或将有机物质破坏。将有机物质破坏。1.1.干法消化干法消化 2.2.湿法消化湿法消化 n n将样品在一定温度下将样品在一定温度下灼烧灼烧,有机物质变成水,有机物质变成水和二氧化碳,无机元素留在灰分中。和二氧化碳,无机元素留在灰分中。n适用于含适用于含FeFe、CuCu、PbPb、ZnZn 的样品的样品 n样品样品5g 5g 低温炭化低温炭化 高温灰化(高温灰化(500500,6-6-8h)8h)2mL2mL(1 1:1
6、 1)HClHCl或或HNOHNO3 3水浴蒸干水浴蒸干加加水定容水定容50mL50mL。1.1.干法消化干法消化2.2.湿法消化湿法消化2.2.湿法消化湿法消化 HN0HN03 3H H2 2S0S04 4消化法消化法 适用于含适用于含PbPb、AsAs、CuCu、SnSn元素的测定,先加元素的测定,先加 HNOHNO3 3 10 ml10 ml,再加,再加H H2 2SOSO4 4 10 ml10 ml,补加,补加HN0HN03 3 用用混合酸(混合酸(4 4:1 1)。)。2.2.湿法消化湿法消化 H H2 2S0S04 4H H2 20 02 2消化法消化法 l适用于含适用于含FeFe
7、和含脂肪高和含脂肪高的食品;的食品;l先加先加 H H2 2SOSO4 4 10 ml10 ml,冷却再加,冷却再加2 ml2 ml 30%H30%H2 2O O2 2 ,滴加,滴加 H H2 2O O2 2。高压消解罐消化高压消解罐消化 在在聚四氟乙烯内罐聚四氟乙烯内罐中加入样品和消化液,中加入样品和消化液,放入密封罐内,旋转不锈钢外套,放入放入密封罐内,旋转不锈钢外套,放入恒温烘恒温烘箱,箱,120-150120-150保持保持3-4h3-4h微波消解器消化微波消解器消化 将将微波微波与与聚四氟乙烯压力罐聚四氟乙烯压力罐结结合起来,被加热物质里外一起合起来,被加热物质里外一起加热,瞬间可达
8、高温。微波穿加热,瞬间可达高温。微波穿透力强,加热均匀,对难溶样透力强,加热均匀,对难溶样品的分解尤为有效,且消化品的分解尤为有效,且消化时时间短,仅间短,仅3-5 min3-5 min。一种新的样品处理技术一种新的样品处理技术微波密闭消解微波密闭消解高压消解高压消解+微波快速加热微波快速加热u样品和溶剂放在密闭容器里进行微波加样品和溶剂放在密闭容器里进行微波加热,产生高压。消解速度热,产生高压。消解速度是传统方法的是传统方法的10-10010-100倍倍,消解完全彻底,回收率高,消解完全彻底,回收率高,易挥发元素损失少,环境污染少,操作易挥发元素损失少,环境污染少,操作简便等优点。简便等优点
9、。微波密闭消解仪器微波密闭消解仪器 实际消解速度:实际消解速度:食品样品食品样品 10 10 分钟(分钟(2.5 2.5 MPaMPa)化妆品化妆品 12 12 分钟(分钟(3 3 MPaMPa)药、保健品药、保健品 10 10 分钟(分钟(2.0 2.0 MPaMPa)冶金类样品冶金类样品 20 20 分钟(分钟(2.5 2.5 MPaMPa)1.1.比色测定比色测定三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法 铜:铜试剂比色法铜:铜试剂比色法 (黄色络合物)(黄色络合物)锌:双硫腙比色法锌:双硫腙比色法 (红色)(红色)铁:硫氰酸盐比色法铁:硫氰酸盐比色法 (血红色)(血红色)铬:二苯胺基
10、脲比色法铬:二苯胺基脲比色法 (紫色)(紫色)锰:过硫酸铵比色法锰:过硫酸铵比色法 (紫红色)(紫红色)三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法 2.2.容量滴定容量滴定三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法3.3.重量法重量法 磷:喹钼柠酮法磷:喹钼柠酮法(淡黄色沉淀)(淡黄色沉淀)n 待测元素原子化产生基态原子待测元素原子化产生基态原子,光源光源发出待测元素特征的共振线发出待测元素特征的共振线,根据基态原根据基态原子吸收共振线的程度来测定含量。子吸收共振线的程度来测定含量。原子吸收仪由三部分组成:原子吸收仪由三部分组成:原子化系统原子化
11、系统 光源系统光源系统 检测系统检测系统 三、微量元素的测定方法三、微量元素的测定方法4.4.原子吸收光谱法原子吸收光谱法图图3 原子吸收分光光度计示意图原子吸收分光光度计示意图光源光源原子化系统原子化系统分光分光系统系统检测显检测显示系统示系统空心阴极灯空心阴极灯反反射射镜镜旋转斩光器旋转斩光器废液废液光束光束反射镜反射镜半反射镜半反射镜狭缝狭缝反反射射镜镜吸光度吸光度空气空气光栅光栅原子吸收光谱仪主要部件原子吸收光谱仪主要部件 根据物质产生的原子蒸气中待测元素根据物质产生的原子蒸气中待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合的基态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合朗伯朗伯-比尔定律进行定
12、量的分析方法。比尔定律进行定量的分析方法。图图1 1 基态原子对光的吸收基态原子对光的吸收 图图7 7 雾化室工作原理雾化室工作原理5.5.另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光分光光度法。分光光度法。(极谱法(极谱法光学分析的一种,让电流通过溶液,光学分析的一种,让电流通过溶液,然后增加电压,由电流变化情况来进行定量、定然后增加电压,由电流变化情况来进行定量、定性分析。如:小型极谱仪,可用来自动监测自来性分析。如:小型极谱仪,可用来自动监测自来水中限量元素的含量,实验操作全都自动化,每水中限量元素的含量,实验操作全都自动化,每隔隔12min12min记录一次
13、水样中记录一次水样中CuCu、PbPb、CdCd、ZnZn的含量的含量(一)食品中铜的测定方法(一)食品中铜的测定方法(一)食品中铜的测定方法(一)食品中铜的测定方法 GB/T5009.13GB/T5009.131996 1996(铜试剂比色法)(铜试剂比色法)1 1 原理原理:在在碱性碱性溶液中溶液中CuCu2+2+与二乙基二硫与二乙基二硫代氨基甲酸钠(简称代氨基甲酸钠(简称铜试剂铜试剂)作用生成)作用生成黄色黄色配合物,溶于配合物,溶于CClCCl4 4,在,在440nm440nm波长处波长处比色。可加比色。可加EDTAEDTA和柠檬酸铵掩蔽。和柠檬酸铵掩蔽。2.2.测定要素测定要素 条件
14、条件:碱性溶液:碱性溶液pHpH为为 9.09.0-9.2 9.2 用麝香草酚蓝指示剂,用麝香草酚蓝指示剂,1 11 1氨水调节氨水调节 显色剂显色剂:二乙基二硫代氨基甲酸钠:二乙基二硫代氨基甲酸钠 有机溶剂抽提:有机溶剂抽提:CClCCl4 4 掩蔽剂掩蔽剂:EDTAEDTA和柠檬酸和柠檬酸 排除排除FeFe、CoCo、NiNi的干扰的干扰 测定吸光度测定吸光度:440 nm440 nm波长处波长处食品中铜的测定方法食品中铜的测定方法3.3.测定步骤测定步骤 样品处理样品处理 标准曲线的绘制标准曲线的绘制 样品分析样品分析 操作操作:样品消化、定容样品消化、定容 取样品消化液和铜标准溶液取样
15、品消化液和铜标准溶液 加入掩蔽剂加入掩蔽剂 调节溶液调节溶液pH pH 加入显色剂和加入显色剂和CClCCl4 4 在在440nm440nm波长处测定吸光度波长处测定吸光度食品中铜的测定方法食品中铜的测定方法 4.4.结果计算结果计算 式中式中 C C从标准曲线上查出铜的含量(微克)从标准曲线上查出铜的含量(微克)m m样品的质量样品的质量(g)(g)V V测定时所取试液的体积测定时所取试液的体积(m1)(m1)V V。样品处理后定容的体积样品处理后定容的体积(m1)(m1)食品中铜的测定方法食品中铜的测定方法 锌的功能锌的功能:酶的组成成分酶的组成成分 参加构成胰岛素和前列腺素参加构成胰岛素
16、和前列腺素 促进性器官发育和维持正常的性机能促进性器官发育和维持正常的性机能 保扩皮肤、骨骼和牙齿保扩皮肤、骨骼和牙齿 维护免疫功能维护免疫功能 维持味觉的正常功能维持味觉的正常功能(二)食品中锌的测定方法(二)食品中锌的测定方法污染源和危害:污染源和危害:n锌用在电镀、造纸、机械和自来水的制造等工业中应用,镀锌厂的废水,采用镀锌铁的容器包装食品,特别是酸性饮料,易沾有锌。n金属锌本身无害。n锌化合物可引起急性肠炎、肾损害,特别是氯化锌3-5g可导致死亡。原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法(国标中第一法)(国标中第一法)方法方法双硫腙比色法双硫腙比色法用二用二硫腙分别提取硫腙分别提取2 2次
17、次用二硫腙提取用二硫腙提取1 1次次(二)食品中锌的测定方法(二)食品中锌的测定方法 GB 5009.142003(双硫腙比色法双硫腙比色法)1.1.原理原理:在:在pH4.5pH4.55.05.0时,时,锌锌与与双硫腙双硫腙作作用生成用生成紫红色紫红色配合物配合物,它能溶于氯仿、它能溶于氯仿、四氯化碳等有机溶剂。可用硫代硫酸钠四氯化碳等有机溶剂。可用硫代硫酸钠和盐酸羟胺掩蔽干扰离子。和盐酸羟胺掩蔽干扰离子。2.2.测定要素测定要素 pHpH条件:条件:4.54.55.0 5.0 显色剂:双硫腙显色剂:双硫腙 有机溶剂萃取:氯仿、四氯化碳有机溶剂萃取:氯仿、四氯化碳 掩蔽剂:硫代硫酸钠和盐酸羟
18、胺掩蔽剂:硫代硫酸钠和盐酸羟胺 PbPb、CdCd、CuCu、HgHg、FeFe等离子等离子 测定吸光度测定吸光度 530nm530nm波长处波长处 n 食品中锌的测定方法食品中锌的测定方法(三)食品中铁的测定方法(三)食品中铁的测定方法食品中铁的测定方法食品中铁的测定方法n原理原理 :在酸性条件下,:在酸性条件下,FeFe3+3+与与CNSCNS-作用,作用,生成生成血红色血红色硫氰酸铁配合物,溶液颜色深硫氰酸铁配合物,溶液颜色深浅与铁含量成正比,可以比色测定。浅与铁含量成正比,可以比色测定。1.1.硫氰酸盐比色法硫氰酸盐比色法 测定要素测定要素:pH pH条件:酸性条件:酸性 显色剂:硫氰
19、酸钾显色剂:硫氰酸钾(20%)(20%)氧化剂:过硫酸钾氧化剂:过硫酸钾(2%)(2%)测定吸光度测定吸光度:485nm:485nm波长处波长处 食品中铁的测定方法食品中铁的测定方法1.1.硫氰酸盐比色法硫氰酸盐比色法 2.2.邻菲罗啉比色法邻菲罗啉比色法 邻菲罗啉与邻菲罗啉与FeFe2+2+作用,生成稳定的作用,生成稳定的橙红色橙红色配合物配合物 显色之前应预先用盐酸羟胺或对苯二酚还原显色之前应预先用盐酸羟胺或对苯二酚还原FeFe3+3+pH pH条件条件:pH=5:pH=5 显色剂:邻菲罗啉显色剂:邻菲罗啉 还原剂:盐酸羟胺或对苯二酚还原剂:盐酸羟胺或对苯二酚 测定吸光度测定吸光度 510
20、 nm 510 nm 波长处波长处 n 食品中铁的测定方法食品中铁的测定方法(四)(四)钙的测定钙的测定钙的测定钙的测定原理:原理:CaCa2+2+与与C C2 2O O4 42-2-作用,生成作用,生成CaCCaC2 2O O4 4 沉淀,用硫酸溶解后生成沉淀,用硫酸溶解后生成草酸草酸,用,用高锰酸钾标准溶液滴定草酸高锰酸钾标准溶液滴定草酸,从而,从而间接测定钙的含量。间接测定钙的含量。1.1.高锰酸钾法高锰酸钾法结果计算结果计算 n n n 式中式中:C:C KMn0 KMn04 4浓度浓度(mo1/L)(mo1/L)V V2 2KMn0KMn04 4的体积的体积(m1)(m1)V V 0
21、 0样品处理后定容体积样品处理后定容体积(m1)(m1)V V1 1 测定时所取试液的体积测定时所取试液的体积(m1)(m1)M M 钙的摩尔质量的钙的摩尔质量的5/2 5/2 m m 样品的质量样品的质量(g)(g)钙的测定钙的测定1.1.高锰酸钾法高锰酸钾法2.EDTA2.EDTA滴定法滴定法 原理原理:在在pHpH1010时,时,CaCa2+2+与与EDTAEDTA定量作用,生定量作用,生成稳定的成稳定的EDTAEDTACaCa配合物,选用钙指示剂配合物,选用钙指示剂(简简称称NN)NN)可以直接滴定可以直接滴定。n 钙的测定钙的测定排除其它金属离子的干扰排除其它金属离子的干扰 pH=1
22、2 pH=12 此时此时MgMg2+2+沉淀为沉淀为Mg(OH)Mg(OH)2 2 用用KCNKCN或或NaNa2 2S S掩蔽少量掩蔽少量ZnZn、CuCu、CoCo、Ni Ni 用柠檬酸钠掩蔽用柠檬酸钠掩蔽Fe Fe 钙的测定钙的测定2.EDTA2.EDTA滴定法滴定法 功能缺乏症:功能缺乏症:是合成是合成甲状腺素作用甲状腺素作用的原料的原料 缺碘出现甲状腺肿大缺碘出现甲状腺肿大 n (五五)食品中碘的测定食品中碘的测定 (五五)食品中碘的测定食品中碘的测定 碘碘碘碘化化物物容于氯仿容于氯仿呈呈粉红色粉红色比色法比色法KOH灰化灰化重铬酸钾重铬酸钾+硫酸硫酸滴定法滴定法补充:加碘食盐中碘的
23、定性测定补充:加碘食盐中碘的定性测定 混合指示剂:硫酸(混合指示剂:硫酸(1+31+3)4 4滴滴 0.5%0.5%亚硝酸钠溶液亚硝酸钠溶液8 8滴滴 0.5%0.5%淀粉溶液淀粉溶液20ml 20ml 临用时混合配制临用时混合配制 原理原理:在酸性条件下碘化钾氧化而释放出为原来在酸性条件下碘化钾氧化而释放出为原来样品中样品中6 6倍的游离碘倍的游离碘补充:加碘食盐中碘的定性测定补充:加碘食盐中碘的定性测定 混合指示剂:硫酸(混合指示剂:硫酸(1+31+3)4 4滴滴 0.5%0.5%亚硝酸钠溶液亚硝酸钠溶液8 8滴滴 0.5%0.5%淀粉溶液淀粉溶液20ml 20ml 临用时混合配制临用时混
24、合配制 原理原理:在酸性条件下碘化钾氧化而释放出为原来在酸性条件下碘化钾氧化而释放出为原来样品中样品中6 6倍的游离碘倍的游离碘四、几种重金属离子含量的测定四、几种重金属离子含量的测定重金属重金属 比重比重 d d 5 5 的金属的金属 一、双硫腙比色法测一、双硫腙比色法测 PbPb、ZnZn、CdCd、HgHg的含量的含量 GB/T 5009.12GB/T 5009.122003 2003 食品中铅铅的测定食品中铅铅的测定1.1.石墨炉原子吸收光谱法石墨炉原子吸收光谱法(国标中第一方法,测定国标中第一方法,测定含量含量 0.01%0.01%痕量铅痕量铅)2.2.氢化物原子荧光光谱法氢化物原子
25、荧光光谱法3.3.火焰原子吸收光谱法火焰原子吸收光谱法4.4.二硫腙比色法二硫腙比色法5.5.单扫描极谱法单扫描极谱法1.1.铅的测定(铅的测定(PbPb)铅用于选矿、冶炼、电镀等工业,制四乙基铅用于选矿、冶炼、电镀等工业,制四乙基铅加到汽油中,提高辛烷值,提高铅加到汽油中,提高辛烷值,提高“号号”,增,增加抗爆震能力。但由于环境污染,现国家已禁加抗爆震能力。但由于环境污染,现国家已禁用。改用无水乙醇汽油。反应缶涂有铅的涂层、用。改用无水乙醇汽油。反应缶涂有铅的涂层、陶瓷、搪瓷的釉药。陶瓷、搪瓷的釉药。食品缶头马口铁焊锡中铅含量达食品缶头马口铁焊锡中铅含量达4060%4060%,有时会溶于食品
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