食品理化检验灰分及矿物元素的测定.ppt

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1、灰分及矿物元素的测定灰分及矿物元素的测定广东药科大学食品科学学院广东药科大学食品科学学院掌握：掌握：总灰分的概念、测定原理及具体方法总灰分的概念、测定原理及具体方法 钙、铁、碘、磷的测定方法及各自的特点钙、铁、碘、磷的测定方法及各自的特点熟悉：熟悉：加速食品灰化的方法加速食品灰化的方法了解：了解：水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶 性灰分的测定性灰分的测定主要内容主要内容灰分的灰分的测测定定 概概述述总总灰分的灰分的测测定定水溶性和水不溶性灰分的水溶性和水不溶性灰分的测测定定酸不溶性灰分的酸不溶性灰分的测测定定几几种种重要重要矿矿物元素的物元素的测测定定钙钙的

2、的测测定定铁铁的的测测定定碘碘的的测测定定磷的磷的测测定定灰分的定义灰分的定义在高温灼烧时，食品发生一系列物理和化学变化，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盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分（总灰分、粗灰分）。（总灰分、粗灰分）。灰分的分类灰分的分类K,Na,Ca,Mg等氧化物和盐类等氧化物和盐类污染的泥沙和污染的泥沙和Fe，Al等氧化物等氧化物和碱土金属的碱式磷酸盐和碱土金属的碱式磷酸盐污染的泥沙和样品中微量氧化硅污染的泥沙和样品中微量氧化硅按溶

3、解性按溶解性水溶性水溶性水不溶酸溶水不溶酸溶水不溶酸不溶水不溶酸不溶v考察食品的原料及添加剂的使用情况；考察食品的原料及添加剂的使用情况；v判断食品受污染程度；判断食品受污染程度；v灰分可以作为评价食品质量的指标；灰分可以作为评价食品质量的指标；v反映动物、植物的生长条件。反映动物、植物的生长条件。灰分灰分测测定的意定的意义义 部分食品的灰分含量部分食品的灰分含量食品种类食品种类灰分含量灰分含量食品种类食品种类灰分含量灰分含量大米（褐色，大颗粒，生）大米（褐色，大颗粒，生）1.51.5苹果（带皮，未经加工）苹果（带皮，未经加工）0.30.3玉米片（整粒，黄色）玉米片（整粒，黄色）1.11.1香

4、蕉（未经加工）香蕉（未经加工）0.80.8去胚玉米（整粒磨碎）去胚玉米（整粒磨碎）0.90.9土豆（带皮，未经加工）土豆（带皮，未经加工）1.61.6白米（大颗粒，生的）白米（大颗粒，生的）0.60.6葡萄干葡萄干1.81.8小麦粉（整粒）小麦粉（整粒）1.61.6樱桃（甜，未经加工）樱桃（甜，未经加工）0.50.5通心粉（干的，浓缩）通心粉（干的，浓缩）0.70.7西红柿（成熟，未经加工）西红柿（成熟，未经加工）0.40.4黑麦面包黑麦面包2.52.5牛肉（颈肉，烤前腿，未经加工）牛肉（颈肉，烤前腿，未经加工）0.90.9大豆人造奶油大豆人造奶油2.02.0鲜鸡蛋（未经加工，新鲜）鲜鸡蛋（未

5、经加工，新鲜）0.90.9奶油奶油(含盐含盐)2.12.1普通低脂酸奶普通低脂酸奶0.70.7奶油奶油(半液状半液状)0.70.7鸡鸡肉肉（烤烤或或炸炸、胸胸脯脯肉肉、未未经经加加工）工）1.01.0总灰分的测定总灰分的测定原理原理将食品经炭化后置于将食品经炭化后置于500600高温炉内灼烧，高温炉内灼烧，食品中的水分及挥发物质以气态放出，有机物质食品中的水分及挥发物质以气态放出，有机物质中的中的C、H、N等元素与有机物质本身的氧及空等元素与有机物质本身的氧及空气中的氧生成气中的氧生成CO2、N的氧化物及水分而散失；的氧化物及水分而散失；无机物质以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机物质以硫酸

6、盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的重量至恒重，即可计物即为灰分，称量残留物的重量至恒重，即可计算出样品中总灰分的含量。算出样品中总灰分的含量。GB/T 5009.4GB/T 5009.420032003食品中灰分的食品中灰分的测测定方法定方法仪器仪器坩埚坩埚坩埚钳坩埚钳马弗炉马弗炉灰化容器的选择灰化容器的选择坩埚种类坩埚种类石英坩石英坩埚埚优点：优点：耐高温、耐酸，价格低廉。耐高温、耐酸，价格低廉。缺点：缺点：耐碱性差耐碱性差素瓷坩素瓷坩埚埚铂铂坩坩埚埚优优点：点：耐高耐高温温、耐、耐碱碱、耐

7、、耐HF,HF,导热导热 性好性好缺点：缺点：价格价格昂贵昂贵优优点：点：耐高耐高温温缺点：缺点：质质脆，易破，不耐脆，易破，不耐HFHF、高、高 温时温时，易和苛性，易和苛性碱碱及及碱碱金金 属属的的碳碳酸酸盐盐作用作用 容器大小的选择容器大小的选择以下样品应选择稍大的容器以下样品应选择稍大的容器l需要前处理的液态样品需要前处理的液态样品l加热易膨胀的样品加热易膨胀的样品l灰分含量低、取样量较大的样品灰分含量低、取样量较大的样品l取样量取样量（P163-164表表9-2）:一般控制一般控制灼烧后灰分为灼烧后灰分为10100mgl灰化温度灰化温度：一般情况下一般情况下，525600l灰化时间灰

8、化时间：25h，观察残留物为全白，观察残留物为全白色或浅灰色粉末，并达恒色或浅灰色粉末，并达恒重（重（0.5mg）为止。）为止。加速灰化的方法加速灰化的方法v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v加入加入HNO3、H2O2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C粒灰化粒灰化v硫酸灰化法（糖类制品）硫酸灰化法（糖类制品）v加入加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化剂等助灰化剂v添加添加MgO、CaCO3等惰性不熔物质等惰性不熔物质做空白做空白总总灰分的灰分的测测定方法定方法(以瓷坩以瓷坩埚为埚为例例)恒重恒重取出取出入干燥器冷却入干燥器冷却30

9、分钟分钟结果计算结果计算不恒重不恒重灰化灰化1小时小时炭化样品炭化样品瓷坩埚瓷坩埚的准备的准备马弗炉马弗炉的准备的准备称样品称样品高高温炉温炉（马马弗弗炉炉 ）的准）的准备备接通接通电电源，源，调调好要使用的好要使用的温温度度瓷坩瓷坩埚埚的准的准备备选选取坩取坩埚埚用用HClHCl煮煮沸沸洗洗净净凉干凉干编号编号灼灼烧烧冷却冷却称称重重两两次次称称重之重之差差0.5mgFeCl3+蓝墨水的混合物蓝墨水的混合物样样品的品的预处预处理理 富含脂肪的富含脂肪的样样品：品：提取脂肪提取脂肪炭化炭化 液体液体样样品：品：水浴蒸干水浴蒸干炭化炭化 含水分含水分较较多的多的样样品：品：烘箱中干燥烘箱中干燥炭

10、化炭化 谷物等水分含量谷物等水分含量较较少的固体少的固体样样：直接炭化直接炭化样样品灰化前品灰化前为为什什么么要要进进行炭化行炭化处处理？理？防止因高防止因高温温造成造成试样试样中的水分急中的水分急剧剧蒸蒸发发 使使样样品品飞扬飞扬;防止易防止易发发泡膨泡膨胀胀的物的物质质高高温温下下发发泡溢出泡溢出;减减少少碳碳粒被包裹住的可能性。粒被包裹住的可能性。炭化炭化 坩埚坩埚置于电炉上，半盖坩埚盖置于电炉上，半盖坩埚盖加加热炭化热炭化直至无黑烟产生直至无黑烟产生炭化操作炭化操作易膨胀食品易膨胀食品（糖、蛋白含（糖、蛋白含量多的样品）量多的样品）炭化炭化数滴辛醇数滴辛醇或植物油或植物油炭化后，把坩埚

11、移炭化后，把坩埚移入已达规定温度的入已达规定温度的高温炉口，高温炉口，稍停片稍停片刻刻，再慢慢移入炉，再慢慢移入炉膛内，以下操作同膛内，以下操作同求坩埚恒重时一样，求坩埚恒重时一样，至恒重。至恒重。灰化灰化结结果果计计算算m1空坩空坩埚质埚质量量g;m2样样品品+空坩空坩埚质埚质量，量，gm3残残灰灰+空坩空坩埚质埚质量量g;B空白空白试验残试验残灰重，灰重，g灰分灰分 =如有空白如有空白试验为试验为水溶性灰分和水不溶性灰分的测定水溶性灰分和水不溶性灰分的测定用煮沸的无离子水反复洗涤坩埚用煮沸的无离子水反复洗涤坩埚及灰分，使水溶性灰分溶解，无及灰分，使水溶性灰分溶解，无灰滤纸过滤后剩下的残渣经

12、干燥、灰滤纸过滤后剩下的残渣经干燥、炭化、灰化至恒重，即为水不溶炭化、灰化至恒重，即为水不溶性灰分。性灰分。水溶性和水不溶性灰分水溶性和水不溶性灰分计计算算m4不溶性灰分不溶性灰分+原坩原坩埚质埚质量量gm1原坩原坩埚质埚质量量gm2样样品品+原坩原坩埚质埚质量量g水不溶性灰分水不溶性灰分 =100%水溶性灰分水溶性灰分=总总灰分水不溶性灰分灰分水不溶性灰分酸不溶性灰分的测定酸不溶性灰分的测定向总灰分中加入向总灰分中加入25ml0.1mol/L的的HCl，放在小火上轻微煮沸，用无灰滤纸过滤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，将后，再用热水洗涤至不显酸性为止，将残留

13、物连同滤纸置坩埚中进行干燥、炭残留物连同滤纸置坩埚中进行干燥、炭化、灰化，直到恒重。化、灰化，直到恒重。酸不溶性灰分酸不溶性灰分计计算算m5:酸不溶性灰分酸不溶性灰分+坩埚质量；坩埚质量；m1:原坩埚质量；原坩埚质量；m2:样品样品+原坩埚质量原坩埚质量几几种种重要重要矿矿物元素的物元素的测测定定必需元素必需元素有害元素：铅、镉、汞、砷等有害元素：铅、镉、汞、砷等常量元素：钙、镁、磷、钾常量元素：钙、镁、磷、钾微量元素：铁、锌、碘、铜、硅微量元素：铁、锌、碘、铜、硅含量含量0.01%钴、硒、镍、铝钴、硒、镍、铝含量含量0.01食品中的矿物元素食品中的矿物元素 一种新的样品处理技术一种新的样品处

14、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微波加热原理：微波加热原理：微波产生的微波产生的电磁场正负信号变换电磁场正负信号变换24.5亿次亿次/s，溶液中极性分子在微波电场作用下，以，溶液中极性分子在微波电场作用下，以24.5亿次亿次/s的速度改变其正负方向，使分子的速度改变其正负方向，使分子产生高速的碰撞和摩擦而产生高热。产生高速的碰撞和摩擦而产生高热。微波为能量，微波为能量，HNO3和和HCl为消化液，为消化液，530min消解速度快（传统方法的消解速度快（传统方法的10100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，环境污染少易

15、挥发元素损失少，环境污染少操作简便，劳动强度低操作简便，劳动强度低微波密闭消解的特点微波密闭消解的特点美国：测定金属离子是消解样品的标准方法美国：测定金属离子是消解样品的标准方法实际消解速度：实际消解速度：n食品样品：食品样品：10min（2.5MPa)n化妆品样品：化妆品样品：12min（3MPa)n药、保健品：药、保健品：10min（2.0MPa)n冶金类样品：冶金类样品：20min（2.5MPa)微波消解仪微波消解仪微微波波消消解解罐罐高锰酸钾滴定法高锰酸钾滴定法样样品品灰化灰化溶解溶解草酸草酸钙钙沉淀沉淀洗洗涤涤溶解溶解草酸游离出草酸游离出来来滴定滴定盐盐酸酸草酸草酸水水硫酸硫酸高高锰

16、锰酸酸钾钾钙的测定钙的测定高高锰锰酸酸钾钾滴定法反滴定法反应应式式钙的测定钙的测定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，较为少用此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用滴定终点：过量滴定终点：过量KMnO4微红色微红色EDTAEDTA滴定法滴定法钙的测定钙的测定 先向系统中加入钙红指示剂（先向系统中加入钙红指示剂（pH11pH11，纯蓝色），纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物

17、，它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物，再用再用EDTAEDTA滴定，因其络合能力强，夺取指示剂已滴定，因其络合能力强，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。成蓝色，用以指示终点。EDTAEDTA滴定法反滴定法反应应式式Ca2+NN（蓝蓝色）色）NN-Ca2+（酒酒红红色）色）NN-Ca2+（酒酒红红色）色）+EDTAEDTA-Ca+NN（蓝蓝色）色）加加钙红钙红指示指示剂剂后不能放置太久后不能放置太久pH值为值为12-14氰氰化化钾钾消除消除锌锌、铁铁、铜铜、铝铝等的影等的影响响柠檬柠檬酸酸钠钠防止防止钙钙和磷

18、和磷结结合生成磷酸合生成磷酸钙钙沉淀。沉淀。消化消化样品样品硝酸硝酸+高氯酸的混合酸高氯酸的混合酸盖表面皿盖表面皿加热至无色透明加热至无色透明加水加热除去多余硝酸加水加热除去多余硝酸至至2-3ml2-3ml时冷却时冷却氧化镧溶液定容氧化镧溶液定容高型烧杯滴定滴定分别吸取（根据钙的含量而定）分别吸取（根据钙的含量而定）试样消化液及空白于试管中，试样消化液及空白于试管中，加加1 1滴氰化钠溶液和滴氰化钠溶液和0.1mL0.1mL柠檬柠檬酸钠溶液，用滴定管加氢氧化酸钠溶液，用滴定管加氢氧化钾溶液，加钾溶液，加3 3滴钙红指示剂，立滴钙红指示剂，立即以即以EDTAEDTA溶液滴定，至指示剂溶液滴定，至

19、指示剂由紫红色变蓝色为止。由紫红色变蓝色为止。EDTAEDTA消化液消化液+氰化氰化钠钠+柠檬酸钠柠檬酸钠+氢氧化钾氢氧化钾+钙钙红指示剂红指示剂原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法钙的测定钙的测定样样品品经湿经湿法消化后，法消化后，导导入原子吸入原子吸收分光光度收分光光度计计中，中，经经火焰原子化后，火焰原子化后，吸收吸收422.7422.7nmnm共振共振线线，其吸收量，其吸收量与与含含量成正比，量成正比，与标与标准系列比准系列比较较定量。定量。原子吸收分光光度原子吸收分光光度计计硫硫氰氰酸酸盐盐比色法比色法铁的测定铁的测定样样品品经经消化后，消化后，铁铁均以均以FeFe3+3+形成存在，

20、形成存在，在酸性溶液中，在酸性溶液中，FeFe3+3+与与硫硫氰氰酸酸钾钾溶液作用，溶液作用，生成生成红红色的硫色的硫氰氰酸酸铁铁配合物，在配合物，在485nm485nm下有下有最大吸收，其吸光度最大吸收，其吸光度与铁与铁含量成正比。含量成正比。红色红色为为了防止了防止Fe3+Fe2+，应应加入少量加入少量过过硫酸硫酸钾钾（K2S2O8）作）作氧氧化化剂剂。磺基水磺基水杨杨酸法酸法磺基水磺基水杨杨酸在酸在碱碱性性条条件下件下与与三价三价铁铁离离子生成子生成黄黄色色络络合物，在合物，在465nm 465nm 下有最大下有最大吸收吸收,其吸光度其吸光度与铁与铁含量成正比含量成正比。铁的测定铁的测定

21、黄黄色色邻邻二二氮氮菲比色法菲比色法在在pH2pH29 9的溶液中，二价的溶液中，二价铁铁离子能离子能与邻与邻二二氯氯菲生成菲生成稳稳定的定的橙橙红红色色络络合物合物，在，在510510nmnm有最有最大吸收，其吸光度大吸收，其吸光度与铁与铁的含量成正比。的含量成正比。铁的测定铁的测定盐酸酸羟胺胺测测定方法定方法反反应应形式形式酸酸碱碱性性氧氧化化还还原原剂剂稳稳定性定性准确度准确度 灵灵敏敏度度硫硫氰氰酸酸盐盐比比色法色法FeFe3+3+酸性酸性过过硫酸硫酸钾钾（氧氧化化剂剂）不不稳稳定定低低较较低低磺基水磺基水杨杨酸酸比色法比色法FeFe3+3+碱碱性性不需要不需要稳稳定定较较低低低低邻邻

22、菲菲罗啉罗啉比比色法色法FeFe2+2+微酸性微酸性盐盐酸酸羟胺羟胺（还还原原剂剂）稳稳定定较较高高较较高高三三种铁测种铁测定方法的比定方法的比较较氯氯仿萃取比色法仿萃取比色法碘的测定碘的测定样样品在品在碱碱性性条条件下灰化，件下灰化，碘碘被有机物被有机物还还原成原成碘碘离子，离子，碘碘离子离子与碱与碱金金属属离子离子结结合成合成碘碘化物，化物，碘碘化物化物在酸性在酸性条条件下件下与与重重铬铬酸酸钾钾作用，定量析出作用，定量析出碘碘。当当用用氯氯仿萃取仿萃取时时，碘碘溶于溶于氯氯仿中呈仿中呈现现粉粉红红色，色，当碘当碘含量含量低低时时，颜颜色深色深浅与碘浅与碘含量成正比含量成正比。O O硫酸硫

23、酸铈铈（shsh）接）接触触法法碘的测定碘的测定碘碘催化催化亚砷亚砷酸酸与与硫酸硫酸铈铈在室在室温温下的下的氧氧化化还还原反原反应应，碘碘的催化作用的催化作用与与碘与与碘离子离子浓浓度成比例，在恒度成比例，在恒温温反反应应一段一段时间时间后，加入后，加入亚铁盐亚铁盐中止中止砷与铈砷与铈离子的离子的氧氧化化还还原反原反应应，余下的高，余下的高铈铈离子离子与亚铁与亚铁离子作用，把离子作用，把亚铁亚铁离子离子氧氧化成化成铁铁离子，生成的离子，生成的铁铁离子用硫离子用硫氰氰酸酸钾钾生成生成红红色的硫色的硫氰氰酸酸铁铁，其，其浓浓度度与碘与碘离子含量成反比。离子含量成反比。硫酸硫酸铈铈接接触触法反法反应

24、应式式当当有有碘碘离子存在离子存在时时加入加入亚铁盐亚铁盐红色，越多，碘红色，越多，碘离子越少离子越少总反应式总反应式磷磷钼钼酸酸喹啉喹啉重量法重量法磷的测定磷的测定样样品品经经消化或灰化后，在酸性消化或灰化后，在酸性条条件件下，磷下，磷与喹钼柠酮与喹钼柠酮作用生成磷作用生成磷钼钼酸酸喹啉喹啉沉淀，沉淀物沉淀，沉淀物经过滤经过滤，洗，洗涤涤，在，在2602026020下烘干，下烘干，称称重可重可计计算出磷的含算出磷的含量。量。【喹钼柠酮喹钼柠酮】是由喹啉、钼酸钠、是由喹啉、钼酸钠、柠檬酸和丙酮配制而成的溶液柠檬酸和丙酮配制而成的溶液 磷磷钼钼酸酸喹啉喹啉重量法重量法计计算公式算公式磷含量磷含量

25、的表示的表示方法方法mm1 1磷磷钼钼酸酸喹啉喹啉沉淀和砂芯漏斗的沉淀和砂芯漏斗的质质量，量，g g。mm2 2砂芯漏斗的砂芯漏斗的质质量，量，g g。mm称称取取试样试样的的质质量，量，g g。V V样样液的液的总总体体积积。0.032070.03207磷磷钼钼酸酸喹啉喹啉摩尔摩尔质质量量换换算算为为P P2 2O O5 5摩尔摩尔质质量的系量的系数数。mm1 1mm2 2钼蓝钼蓝比色法比色法食品食品样样品中的磷品中的磷经经灰化或消化后以，灰化或消化后以，磷酸根磷酸根形式形式进进入入样样品溶液，在酸性品溶液，在酸性条条件下件下与钼与钼酸酸铵铵作用作用生成淡生成淡黄黄色的磷色的磷钼钼酸酸铵铵，

26、其中高价的，其中高价的钼钼具有具有氧氧化化性，可被抗坏血酸，性，可被抗坏血酸，氯氯化化亚锡亚锡（或者（或者对苯对苯二二酚与酚与亚亚硫酸硫酸钠钠）还还原成原成蓝蓝色化合物色化合物-钼蓝钼蓝在在650nm650nm（或（或660nm660nm）下有最大吸收，其吸光度）下有最大吸收，其吸光度与与磷磷浓浓度成正比。度成正比。磷的测定磷的测定钼蓝钼蓝比色法反比色法反应应式式钼蓝钼蓝（蓝蓝色化合物色化合物650nm650nm ）磷钼酸铵磷钼酸铵氯化亚锡氯化亚锡本章思考本章思考题题总总灰分的灰分的概概念、念、测测定原理、具体方定原理、具体方法及注意事法及注意事项项钙钙、铁铁的的测测定方法及各自的特点定方法及各自的特点加速食品灰化的方法加速食品灰化的方法