食品中矿物质元素的测定课件.ppt
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1、食品中矿物质元素的测定第1页,此课件共46页哦7.17.1、概述、概述v概念概念 食品中所含的元素有食品中所含的元素有5050多种、除去多种、除去C C、H H、O O、N4N4种构成水分和有机物质以外,种构成水分和有机物质以外,其他的元素统称其他的元素统称矿物质元素。矿物质元素。v 分类:分类:从营养学的角度,可分为必需元素、非必从营养学的角度,可分为必需元素、非必需元素和有毒元素三类;需元素和有毒元素三类;从人体需要的角度,可分为常量元素(含从人体需要的角度,可分为常量元素(含量在量在0.01%0.01%以上)、微量元素(含量低于以上)、微量元素(含量低于0.01%0.01%)两类)两类第
2、2页,此课件共46页哦v常量元素需求比例较大如钾、钠、钙、镁、常量元素需求比例较大如钾、钠、钙、镁、磷、氯、硫等磷、氯、硫等v人体必需的微量元素有:铁、铜、锌、锰、人体必需的微量元素有:铁、铜、锌、锰、锡、碘、氟、硒等锡、碘、氟、硒等v有毒元素:其极小的剂量,即可导致机体有毒元素:其极小的剂量,即可导致机体呈现毒性反应,而且人体中具有蓄积性,呈现毒性反应,而且人体中具有蓄积性,随着在人体内的蓄积量的增加,机体会出随着在人体内的蓄积量的增加,机体会出现各种中毒反应,如汞、镉、铅、砷等现各种中毒反应,如汞、镉、铅、砷等第3页,此课件共46页哦 微量元素在机体组织中的作用浓度很低,微量元素在机体组织
3、中的作用浓度很低,往往以百万分之一或十亿分之一甚至更低往往以百万分之一或十亿分之一甚至更低来描述,故需要从食物中摄取的量也很低。来描述,故需要从食物中摄取的量也很低。微量元素的浓度与功能形式常严格局限在微量元素的浓度与功能形式常严格局限在一定的范围之内,而且有的元素的这个范一定的范围之内,而且有的元素的这个范围相当窄。微量元素在这特定的范围内可围相当窄。微量元素在这特定的范围内可以使组织的结构与功能的完整性得到维持,以使组织的结构与功能的完整性得到维持,当其含量低于机体需要的量时,组织功能当其含量低于机体需要的量时,组织功能会减弱或不健全,甚至会受到损害并处于会减弱或不健全,甚至会受到损害并处
4、于不健康的状态之中。但如果含量高于这一不健康的状态之中。但如果含量高于这一特定范围,则可能导致不同程度的毒性反特定范围,则可能导致不同程度的毒性反应,严重的可以引起死亡。应,严重的可以引起死亡。第4页,此课件共46页哦 从含量过低到过高的限量有的元素比较宽,从含量过低到过高的限量有的元素比较宽,有的却很窄,例如硒,其正常需要量到中毒量有的却很窄,例如硒,其正常需要量到中毒量之间相差不到之间相差不到1010倍,人体对硒的每日安全摄入倍,人体对硒的每日安全摄入量为量为5020050200g g,如低于如低于50 50 g g会导致心肌炎、会导致心肌炎、克山病等疾病,并诱发免疫功能低下和老年性克山病
5、等疾病,并诱发免疫功能低下和老年性白内障的发生;但如果摄入量在白内障的发生;但如果摄入量在 2001000 2001000g g之之间则会导致中毒,如果每日摄入量超过间则会导致中毒,如果每日摄入量超过1mg1mg则则可导致死亡。可导致死亡。微量元素的功能形式、化学价态与化学形式也微量元素的功能形式、化学价态与化学形式也非常重要。例如铬,其正六价状态对人体的毒非常重要。例如铬,其正六价状态对人体的毒害很大,只有适量的正三价铬对人体才是有益害很大,只有适量的正三价铬对人体才是有益的。的。第5页,此课件共46页哦 来源:来源:(1 1)由自然条件(如地质、地理、生物种类、品种等)由自然条件(如地质、
6、地理、生物种类、品种等)所决定的,食物本身天然存在的矿物质元素所决定的,食物本身天然存在的矿物质元素(2 2)为营养强化而添加到食品中的微量矿物质元素或食品)为营养强化而添加到食品中的微量矿物质元素或食品加工、包装、贮存时,受到污染,引入了重金属元素。加工、包装、贮存时,受到污染,引入了重金属元素。像锡来自于铁皮上的镀锡,接触中的焊锡;像铜来自加像锡来自于铁皮上的镀锡,接触中的焊锡;像铜来自加工的铜镀浓缩锅,铜勺等造成。工的铜镀浓缩锅,铜勺等造成。(3 3)随着经济的发展,各种新材料的出现,造成了新的食)随着经济的发展,各种新材料的出现,造成了新的食物污染。物污染。(4 4)工业)工业“三废(
7、废水、废气、废渣)以及农药、化三废(废水、废气、废渣)以及农药、化肥用量的增加,造成土壤、水源、空气等的污染,肥用量的增加,造成土壤、水源、空气等的污染,使重金属及有毒元素在动、植物体内富集并直接影使重金属及有毒元素在动、植物体内富集并直接影响人类的健康。响人类的健康。第6页,此课件共46页哦 检测意义检测意义 评价食品的营养价值;评价食品的营养价值;开发和生产强化食品具有指导意义;开发和生产强化食品具有指导意义;有利于食品加工工艺的改进和食品质量的提高有利于食品加工工艺的改进和食品质量的提高可以了解食品污染情况,以便查清和控制污染可以了解食品污染情况,以便查清和控制污染源。源。第7页,此课件
8、共46页哦测定方法:测定方法:食品中矿物质元素的检测方法食品中矿物质元素的检测方法有很多,而尤其以有很多,而尤其以分光光度法、原子吸收分光光度法、原子吸收分光光度法分光光度法用得最多。用得最多。分光光度法分光光度法由于设备简单,能达到食品中由于设备简单,能达到食品中矿物质检测标准要求的灵敏度,故一直被矿物质检测标准要求的灵敏度,故一直被广泛采用;广泛采用;原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法由于它的选择性好,由于它的选择性好,灵敏度高,测定手续简便快速,可同时测灵敏度高,测定手续简便快速,可同时测定多种元素的优点,而成为矿物质测定中定多种元素的优点,而成为矿物质测定中最常用的方法。最常用的方法
9、。第8页,此课件共46页哦 7.27.2、食品中必需矿物质元素的测定、食品中必需矿物质元素的测定 铁、镁、锰、铜、锌的原子吸收分光光度法测定铁、镁、锰、铜、锌的原子吸收分光光度法测定v 原子吸收分光光度法的基本原理原子吸收分光光度法的基本原理 原子吸收光谱法是一种利用被测元素的基态自由原子原子吸收光谱法是一种利用被测元素的基态自由原子对特征波长光吸收程度进行的定量分析方法。试样中对特征波长光吸收程度进行的定量分析方法。试样中被测元素的化合物在高温中被离解成基态原子,光源被测元素的化合物在高温中被离解成基态原子,光源辐射出的待测元素的特征谱线通过样品的蒸气时,被辐射出的待测元素的特征谱线通过样品
10、的蒸气时,被蒸气中待测元素的基态原子所吸收,在一定范围与条蒸气中待测元素的基态原子所吸收,在一定范围与条件下,入射光被吸收而减弱的程度与样品中待测元素件下,入射光被吸收而减弱的程度与样品中待测元素的含量呈正比,由此可得出样品中待测元素的含量。的含量呈正比,由此可得出样品中待测元素的含量。基态原子、原子吸收过程基态原子、原子吸收过程 激发态原子、发射过程、特征谱线激发态原子、发射过程、特征谱线 第9页,此课件共46页哦仪器的结构及性能仪器的结构及性能 仪器的组成:原子吸收分光光度计由仪器的组成:原子吸收分光光度计由4 4个基本单元系统构个基本单元系统构成,即成,即光源系统、原子化系统、分光系统和
11、检测系统光源系统、原子化系统、分光系统和检测系统光源系统主要产生待测元素的特征谱线,一般采用空心阴极光源系统主要产生待测元素的特征谱线,一般采用空心阴极灯;灯;原子化系统主要使试样中的待测元素转变为自由原子蒸气(火焰原子化系统主要使试样中的待测元素转变为自由原子蒸气(火焰原子化器原子化器雾化器和燃烧器;无火焰原子化器雾化器和燃烧器;无火焰原子化器高温石墨管,高温石墨管,试样在石墨管中随着温度的升高而干燥、灰化、原子化,即转试样在石墨管中随着温度的升高而干燥、灰化、原子化,即转变为自由原子蒸气);变为自由原子蒸气);分光系统可以分出通过火焰的光线中待测元素的谱线;分光系统可以分出通过火焰的光线中
12、待测元素的谱线;检测系统则把光信号转换成电信号,经调制、放大、处理,检测系统则把光信号转换成电信号,经调制、放大、处理,最后输出结果。最后输出结果。第10页,此课件共46页哦原子吸收分光光度法进行定量测定的方法原子吸收分光光度法进行定量测定的方法 标准曲线法:标准曲线法:被测元素低浓度时,对分析线的被测元素低浓度时,对分析线的 吸收与浓度之间呈良好的线性关系。故可配制吸收与浓度之间呈良好的线性关系。故可配制 低浓度的标准溶液。分别测定其吸光度,以吸低浓度的标准溶液。分别测定其吸光度,以吸 光度为纵坐标、浓度为横坐标,绘制其标准曲线。光度为纵坐标、浓度为横坐标,绘制其标准曲线。根据样液的吸光度,
13、在标准曲线上求出样液的浓度。根据样液的吸光度,在标准曲线上求出样液的浓度。第11页,此课件共46页哦食品中铁、镁、锰、铜、锌的测定食品中铁、镁、锰、铜、锌的测定(1 1)、原理:)、原理:食食品品中中的的无无机机元元素素一一般般常常与与有有机机物物结结合合,以以金金属属有有机机化化合合物物的的形形式式存存在在于于食食品品中中,在在测测定定无无机机元元素素之之前前,必必须须先先破破坏坏有有机机物物质质,释释放放出出被被测测组组分分,这这称称之之为为有有机机物物破破坏坏法法(干干法法灰灰化化和和湿湿法法消消化化)。样样品品湿湿法法消消化化处处理理后后,导导入入原原子子吸吸收收分分光光光光度度计计中
14、中,经经原原子子化化,铁铁、镁镁、锰锰、铜铜、锌锌分分别别在在波波长长248.3248.3nmnm、285.2nm285.2nm、279.5nm279.5nm、324.8nm324.8nm、213.8nm213.8nm处处,对对铁铁、镁镁、锰锰、铜铜、锌锌空空心心阴阴极极灯灯发发射射的的谱谱线线有有特特异异吸吸收收。在在一一定定浓浓度度范范围围内内,其其吸吸收收值值与与它它们们的的含含量量成成正正比比,与与标标准准系系列列比比较后能求出食品中被测元素的含量。较后能求出食品中被测元素的含量。第12页,此课件共46页哦(2 2)、仪器:)、仪器:原子吸收分光光度计。原子吸收分光光度计。分析天平。分
15、析天平。(3 3)、试剂:)、试剂:盐酸盐酸 硝酸硝酸 高氯酸高氯酸 混合酸消化液:硝酸与高氯酸之比为混合酸消化液:硝酸与高氯酸之比为4:1 4:1(体积比)(体积比)0.5 0.5mol/Lmol/L硝酸溶液:量取硝酸溶液:量取4545mLmL硝酸,用去离子水稀释至硝酸,用去离子水稀释至10001000mLmL 铁、镁、锰、铜、锌的标准溶液:直接购买储备液,然铁、镁、锰、铜、锌的标准溶液:直接购买储备液,然后用后用0.50.5mol/Lmol/L硝酸硝酸溶液稀释成所需要的浓度,储存在聚溶液稀释成所需要的浓度,储存在聚乙烯瓶中,乙烯瓶中,4 4 保存。保存。第13页,此课件共46页哦(4 4)
16、、测定:)、测定:v样品消化:样品消化:精确称取均匀样品干样精确称取均匀样品干样0.51.50.51.5g g、湿样湿样 2.04.02.04.0g g、饮料等液体样品饮料等液体样品5.05.010.010.0mLmL于于250250mLmL高型烧高型烧杯中,加混合酸消化液杯中,加混合酸消化液20203030mLmL,盖上表面皿。置于电盖上表面皿。置于电炉加热消化。最后如未完全消化,可再补加几毫升混合炉加热消化。最后如未完全消化,可再补加几毫升混合酸消化液,继续加热消化,至无色透明为止。加入酸消化液,继续加热消化,至无色透明为止。加入3 3mLmL去离子水,加热以挥去多余的硝酸。待烧杯中的液体
17、接去离子水,加热以挥去多余的硝酸。待烧杯中的液体接近近2 23 3mLmL时,取下冷却。用去离子水洗并转移至时,取下冷却。用去离子水洗并转移至1010mLmL的刻度试管中,用去离子水定容至刻度。的刻度试管中,用去离子水定容至刻度。取与消化样品相同量的混合酸消化液,按上述操作做取与消化样品相同量的混合酸消化液,按上述操作做空白试验。空白试验。第14页,此课件共46页哦 测定:测定:将各标准使用液按下表配制成不同浓度系列的各相应元素的标将各标准使用液按下表配制成不同浓度系列的各相应元素的标准稀释液准稀释液 按仪器说明书调节狭缝、空气及乙炔的流量、灯头高度、按仪器说明书调节狭缝、空气及乙炔的流量、灯
18、头高度、元素空心阴极灯电流等参数至最佳状态,下表为测定时的元素空心阴极灯电流等参数至最佳状态,下表为测定时的参数,供参考。参数,供参考。第15页,此课件共46页哦绘制标准曲线:绘制标准曲线:以标准系列的浓度值为横坐标,各元素对应的以标准系列的浓度值为横坐标,各元素对应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。吸光度为纵坐标绘制标准曲线。计算:计算:第16页,此课件共46页哦(5 5)、说明及注意事项:、说明及注意事项:所用玻璃仪器均以硫酸所用玻璃仪器均以硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时,再用洗衣重铬酸钾洗液浸泡数小时,再用洗衣 粉充分洗刷,后用水反复冲洗,最后用去离子水冲洗烘干,方粉充分洗刷,后用水反复冲洗,
19、最后用去离子水冲洗烘干,方可使用。可使用。微量元素分析的样品制备过程中应特别注意防止各种污染。微量元素分析的样品制备过程中应特别注意防止各种污染。所用设备如电磨、绞肉机、匀浆器、打碎机等必须不锈钢制品。所用设备如电磨、绞肉机、匀浆器、打碎机等必须不锈钢制品。所用容器必须使用玻璃或聚乙烯制品。所用容器必须使用玻璃或聚乙烯制品。蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等含水量高的样品用水冲洗干净后,蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等含水量高的样品用水冲洗干净后,再用去离子水充分洗净。含水量小的样品(如米、面、豆类、再用去离子水充分洗净。含水量小的样品(如米、面、豆类、奶粉等)取样后立即装容器密封保存,防止空气中的灰尘和水奶粉
20、等)取样后立即装容器密封保存,防止空气中的灰尘和水分污染。分污染。由于火焰原子法的原子化程度较低,且待测元素的蒸汽被火由于火焰原子法的原子化程度较低,且待测元素的蒸汽被火焰气体大量稀释,对于要求灵敏度较高的一些重金属含量测定,焰气体大量稀释,对于要求灵敏度较高的一些重金属含量测定,石墨炉原子法是理想的选择。(如铅、镉、铬等元素的测定国石墨炉原子法是理想的选择。(如铅、镉、铬等元素的测定国标中都选用石墨炉原子法作为第一法)。标中都选用石墨炉原子法作为第一法)。第17页,此课件共46页哦7.3.7.3.食品中铅、镉、铬的测定食品中铅、镉、铬的测定 石墨炉原子化法石墨炉原子化法v原理:原理:样品经消
21、解(可选用干法灰化、湿法消化、样品经消解(可选用干法灰化、湿法消化、微波消解法中的任何一种),制成试样液,按照仪器微波消解法中的任何一种),制成试样液,按照仪器说明书调节有关参数至最佳状态,以标准曲线法进行说明书调节有关参数至最佳状态,以标准曲线法进行定量计算。定量计算。v测定参数:测定参数:第18页,此课件共46页哦 7.4、食品中锡的测定方法、食品中锡的测定方法 苯芴酮比色法苯芴酮比色法v原理:原理:样样品品经经消消化化后后,在在弱弱酸酸性性溶溶液液中中,四四价价锡锡离离子子与与苯苯芴芴酮酮形形成成微微溶溶性性橙橙红红色色络络合合物物,在在保保护护性性胶胶体体存存在在下下与与标标准准系系列
22、列比比较定量。较定量。v 仪器:仪器:分光光度计。分光光度计。马福炉。马福炉。分析天平。分析天平。第19页,此课件共46页哦试试 剂:剂:酒石酸溶液酒石酸溶液(100(100g gL)L)。抗坏血酸溶液抗坏血酸溶液(10(10g gL)L),临用时配制。临用时配制。动物胶溶液动物胶溶液(5(5g gL)L),临用时配制。临用时配制。酚酞指示液酚酞指示液(10(10g gL)L):称取称取1 1g g酚酞,用乙醇溶解至酚酞,用乙醇溶解至100100mLmL。氨水氨水(1+1)(1+1)。硫酸硫酸(体积比体积比1+9)1+9)苯芴酮溶液苯芴酮溶液(0.1g0.1gL)L):称取称取0.010g0.
23、010g苯芴酮,加少量甲醇及苯芴酮,加少量甲醇及 硫酸硫酸(1+9)(1+9)数滴溶解,以甲醇稀释至数滴溶解,以甲醇稀释至100100mLmL。锡标准储备液:准确称取锡标准储备液:准确称取0.10000.1000g g金属锡金属锡(99.99(99.99),置于小烧,置于小烧杯中,加杯中,加l0mLl0mL硫酸,盖以表面皿,加热至锡完全溶解,移去硫酸,盖以表面皿,加热至锡完全溶解,移去表面皿,继续加热至发生浓白烟,冷却,慢慢加表面皿,继续加热至发生浓白烟,冷却,慢慢加5050mLmL水,水,移入移入100100mLmL容量瓶中,用硫酸容量瓶中,用硫酸(1+9)(1+9)多次洗涤烧杯,洗液并入多
24、次洗涤烧杯,洗液并入容量瓶中,并稀释至刻度,混匀。此溶液每毫升相当于容量瓶中,并稀释至刻度,混匀。此溶液每毫升相当于1.1.0mg0mg锡。锡。锡标准使用液:用硫酸锡标准使用液:用硫酸(1+9)(1+9)稀释稀释至每毫升相当于稀释稀释至每毫升相当于10.10.0ug0ug锡。锡。第20页,此课件共46页哦测定:测定:(1 1)、样品消化:)、样品消化:称称取取1.001.005.005.00g g样样品品(根根据据锡锡含含量量而而定定)于于瓷瓷坩坩埚埚中中,先先小小火火炭炭化化至至无无烟烟,移移人人高高温温电电炉炉(500500士士2525)灰灰化化6 68h8h,放冷。放冷。若若个个别别不不
25、彻彻底底,则则加加 lmLlmL混混合合酸酸(硝硝酸酸与与高高氯氯酸酸之之比比为为4:14:1),在在小小火火上上加加热热,反反复复多多次次直直到到消消化化完完全全,放放冷冷,用用硝硝酸酸(0.50.5molmol/L L将将灰灰分分溶溶解解,少少量量多多次次地地过过滤滤在在101025mL25mL容量瓶中,并定容至刻度,摇匀备用,同时作试剂空白。容量瓶中,并定容至刻度,摇匀备用,同时作试剂空白。第21页,此课件共46页哦标准曲线的绘制:标准曲线的绘制:吸取吸取0.000.00、0.200.20、0.400.40、0.600.60、0.800.80、1.00mL1.00mL锡标准使用液锡标准使
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