食品中限量元素的测定.pptx
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1、人体内矿物质大约占人体重量 6%,其中包括常量元素、微量元素、有毒元素。一常量元素:K、Na、Ca、Mg、P二微量元素:在肌体中起作用的浓度以ppm、ppb计。是人体必需的、但过量又会中毒的元素,现有14种。Fe是人体血液形成不可少的,缺铁性贫血就是因缺乏铁,而多了得“血色病”。第1页/共68页 Zn Zn影响人的消化与代谢,缺ZnZn味觉减退,出现厌食,发育不良等,过多会得胃肠炎。(取头发进行测定可知人体内ZnZn含量情况)。20002000年8 8月调查:北京、广州等城市儿童低锌率44%44%,而山区儿童仅为32.4%32.4%(低于正常值)1 1微量元素的功能形式、化学价态、化学形势非常
2、重要。例:铬的+6+6价毒性大,+3+3价对人体有益(如CrCr2 2O O3 3、Cr(OH)Cr(OH)3 3)。无机锗毒性大,有机锗毒性小。第2页/共68页2 2注意;对这些微量元素不能盲目的补,要适量,要适宜。有时有益量与有害量相差很小。三有毒元素:1 1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HgHg、CdCd、PbPb、AsAs、SnSn、CuCu、CrCr等,这些元素在体内不易排出,有积蓄性,半衰期都很长。例:甲基汞:在体内半衰期为7070天 铅:在体内半衰期为14601460天。在骨骼中为1010年 镉在体内半衰期为16163131年。第3页
3、/共68页北京部分农产品含砷量过高 可能导致中毒!04年网上报道。第4页/共68页2 2微量元素与有毒元素合称限量元素。3.3.这些物质进入人体的渠道有:水源、土壤、环境、原料、辅料、添加剂、农药、化肥的使用、加工、制造、运输等带入;容器本身不纯,金属带入铅、锌;罐头中酸性锡的溶出;铜器带入过量铜;另外,还有呼吸、皮肤。日本,前几年流行含金食物,内含银、铜等杂质。饮水、食品、茶叶、烟草、化妆品等都可能被污染,环境污染已成为世界问题。第5页/共68页食物链水 鱼 鸭子 人 农作物 食品 饲料 家畜 肉制品第6页/共68页4 4我国食品卫生法对食品中有害元素含量的规定(P 233P 233)。表1
4、3131 1,表13132 2为生活饮用水卫生标准(GB5749GB57498585)。联合国粮食卫生组织与世界卫生组织对有些限 量元素许多比中国规定的量大。第7页/共68页13第8页/共68页5 5食品中限量元素的检测方法主要有:食品中限量元素的检测方法主要有:(1)(1)原子吸收分光光度法:选择性好、灵敏度高、原子吸收分光光度法:选择性好、灵敏度高、简便、快速、可同时测定多中元素。简便、快速、可同时测定多中元素。(2)(2)比色法:设备简单、价廉、灵敏度可满足要求。比色法:设备简单、价廉、灵敏度可满足要求。13第9页/共68页(3)(3)另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光分 光光度法。(
5、极谱法光学分析的一种,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,每隔12min12min记录一次水样中CuCu、PbPb、CdCd、ZnZn的含量。第10页/共68页第二节元素的提取与分离 以上这些元素都以金属有机化合物的形式存在于食品中,要测定这些元素先要做两件事:1.1.用灰化法和湿化法先将有机物质破坏掉,释放出被测元素。以不丢失要测的成分为原则。2.2.破坏掉有机物后的样液中,多数情况下是待测元素浓度很低,另外还有其它元素的干扰,所以要浓缩和除去干扰。第11页/共68页浓缩与分离处理方法与后
6、边测定方法有关。例:比色法测定,用合适的金属螯合剂在一定条件下与被测金属离子生成金属螯合物,然后用有机溶剂进行液液萃取,使金属螯合物进入有机相从而达到分离与浓缩。原子吸收分光光度法,测痕量元素则用离子交换法分离、提纯金属离子或除去干扰离子。第12页/共68页一、螯合萃取原理 1.样品溶液:金属离子+螯合剂=金属螯合物(金属螯合物溶于有机溶剂,如果有色可进行比色测定)有机相 水+其它组成 水相 2.2.此法为液液溶剂萃取法。优点:较高的灵敏度,选择性,分离效果好,设 备简单,操作快速。缺点:工作量较大,耗用试剂,溶剂较高,有的 易挥发,易燃,有毒等。第13页/共68页(一)螯合反应与亲水性 金属
7、离子在未成螯合物之前,受水分子极性作用,以水合离子形式存在,为亲水性,难溶于有机溶剂,故不好直接用有机溶剂萃取。选择适当的金属螯合剂可将金属离子变为疏水性的金属螯合物,然后再萃取。物质能否有亲水性,主要看其是否能与水子形成氢键。第14页/共68页氢键(也是一种化学键)。H HO OH O H O 由于“O O”电负性强(吸电子云能力),H H 与 O O 的电子对被强烈吸到“O O”一边,H H外边几乎没有电子云,与另一分子中“O O”(带负电)产生了静电吸引,即氢键。电负性 O O N N S S、ClCl 羰基 +羟胺基 肟 C O+N-OH C O+N-OH C N-OH C N-OH
8、第15页/共68页(二)萃取分离的基本原理 1.1.分配系数 P PD D、K KD D萃取时,有两相互不相溶,一相为水相,一相为有机相,物质A A 在两相中存在量不同。在一定温度下,分配达到平衡。A A在两相中活度比不再变,即P PD D,K KD D为常数。P PDA DA=A A有/A A水 浓度很低时,用浓度代替活度 K KD D=A=A有 /A/A水 第16页/共68页2.2.分配比 D=CD=C有 /C/C水 C C有溶质在有机相中聚合、络合等总浓度C C水溶质在水相中聚合、络合、水解的总浓度3 3.萃取百分率 E E:表示萃取的完全程度E E=(被萃取物在有机相中的总量 /被萃取
9、物的总量)100%100%书中350350页公式推导:第17页/共68页E=CE=C有V V有/(C C水V V水+C+C有V V有)上下同除以C C水,=(C C有/C/C水)V V有/(V V水+C+C有/C/C水VV有)因为C C有/C/C水=D=D=D=D V V有/(V V水+D+D V V有)=D/=D/(V V水/V/V有+D D)(三)萃取平衡与条件一、常用的螯合剂实际应用的,目前已达100100多种,第18页/共68页食品分析中常用的:双硫腙(HDZHDZ)、二乙基二硫代甲酸钠(NaDDTCNaDDTC)、丁二酮肟、铜铁试剂 CuP CuP(N N亚硝基苯胲铵)这些螯合剂与金
10、属离子生成金属螯合物,相当稳定,难溶于水,易溶于有机溶剂,许多带有颜色可直接比色。2 2、金属螯合物的萃取平衡 用有机溶剂萃取金属螯合物,金属在有机相和水相中的分配比与许多因素有关,当其他因素固定下来以后,金属分配率与pHpH有关。第19页/共68页3 3、影响分配比值的几个因素:(1 1)螯合剂的影响:螯合剂与金属离子生成的螯合物越稳定,萃取效率就越高。(2 2)pHpH的影响:pH pH 越高,有利于萃取,但金属离子可能发生水解反应。要正确控制溶液的酸度,对萃取有利,还可提高螯合剂对金属离子的选择性。例:ZnZn2+2+的最适宜pHpH为6.56.51010.第20页/共68页第21页/共
11、68页(3)(3)萃取溶剂的选择:溶剂是否有利于萃取的分离主要取决于它们的物理性质和化学性质。一般尽量采用惰性溶剂,避免产生副反应。根据螯合物的结构,由相似相溶原理来选:含烷基螯合物选卤代烃(CClCCl4 4、CHClCHCl3 3等),含芳香基螯合物选芳香烃(苯、甲苯等)溶剂的相对密度与溶液差别要大、粘度小。无毒。无特殊气体、挥发性较小。第22页/共68页 4 4干扰离子的消除 一种螯合剂往往同时和几种金属离子形成螯合物,控制条件可有选择地只萃取一种离子或连续萃取几种离子,使之相互分离。控制酸度 控制溶液的pHpH值 使用掩蔽剂 例.KCN.KCN 可掩蔽 ZnZn2+2+、CuCu2+2
12、+柠檬酸铵可掩蔽 CaCa2+2+、MgMg2+2+、ALAL3+3+、FeFe3+3+EDTAEDTA可以掩蔽除 HgHg2+2+、AuAu2+2+以外许多金属离子。第23页/共68页 掩蔽剂的使用与溶液pHpH有关 例.碱性液+氰化物 掩蔽 PbPb、SnSn2+2+、TiTi、BiBi 弱酸性液+氰化物 掩蔽 PbPb、HgHg、AgAg、CuCu第24页/共68页3.3.几种重金属离子含量的测定重金属 比重d d 5 5 的金属 一、双硫腙比色法测 PbPb、ZnZn、CdCd、HgHg的含量 (一)双硫腙的性质 名称、结构式、性质、P335P335 腙 羰基 +肼(NHNH2 2NH
13、NH2 2)(二)双硫腙与金属离子的反应 在酸性溶液中并有过量双硫腙存在时生成单取代双硫腙盐,即1 1个双硫腙分子中有1 1个H H原子被金属离子所取代,二价金属离子则同时与2 2个双硫腙分子反应。第25页/共68页在碱性溶液中或双硫腙量不足时、生成二代(双取代)双硫腙盐,即1 1个双硫腙分子中有个H H原子同时被金属离子所取代。双硫腙盐的萃取性能,主要决定于水相中的pHpH值和双硫腙试剂的浓度。应用实例P357P357表12-512-5。某些金属离子有氧化双硫腙的性质,在水溶液中加入盐酸羟胺,可阻止氧化作用。(三)双硫腙酌三氯甲烷或四氯化碳溶液,在光的作用或高温下很快氧化成为黄色化合物。故应
14、置冰箱保存。第26页/共68页(四)双硫腙比色法测定食品中铅、锌、镉、汞的含量 1.铅的测定(Pb)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“号”,增加抗爆震能力。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、陶瓷、搪瓷的釉药。食品缶头马口铁焊锡中铅含量达404060%60%,有时会溶于食品中形成污染。会引起中毒。含铅“松花蛋”。第27页/共68页离地面1m1m处空气铅浓度是1.5m1.5m处的1616倍,儿童受害,20002000年8 8月调查北京、广州城市儿童铅高率达80%80%左右。验头发。铅能与许多有机试剂生成带有颜色的化合物,常用来比
15、色测定的还是双硫腙。(1 1)双硫腙法 原理:在碱性(pHpH值在9 9左右)溶剂中,PbPb2+2+双硫腙形成红色络合物,溶于氯仿或CClCCl4 4中,红色深浅与铅离子浓度成正比,比色测定。测定前要加盐酸羟胺、氰化钾、柠檬酸铵来掩蔽铁、铜、锡、镉等离子。第28页/共68页测定步骤:(1 1)用铅标准溶液(1ug/ml1ug/ml)标定双硫腙溶液,铅标准溶液:用HNOHNO3 3来溶解Pb(NOPb(NO3 3).).双硫腙溶液:0.001%0.001%(溶于CClCCl4 4 )。(2 2)测定样品:粉碎、消化、定容(用蒸馏水)、测定,再根据所用双硫腙量计算样品中铅含量。注意:双硫腙法用氰
16、化钾作掩蔽剂,不要任意增加浓度和用量以免干扰铅的测定。第29页/共68页氰化钾,剧毒,不能用手接触,必须在溶液调至碱性再加入。废的氰化钾溶液应加NaOHNaOH和FeSOFeSO4 4(亚铁),使其变成亚铁氰化钾再倒掉。如果样品中含CaCa、MgMg的磷酸盐时,不要加柠檬酸铵,避免生成沉淀带走使铅损失。样品中含锡量150mg150mg时,要设法让其变成溴化锡,而蒸发除去,以免产生偏锡酸而使铅丢失。测铅要用硬质玻璃皿,提前用1-10%1-10%HNOHNO3 3浸泡,再用水冲洗干净。(2 2)原子吸收分光光度法 这是国标中第一方法。灵敏度高,可用来测定含量 0.01%0.01%痕量铅。第30页/
17、共68页 GB/T 5009.122003 食品中铅铅的测定1.石墨炉原子吸收光谱法2.氢化物原子荧光光谱法3.火焰原子吸收光谱法4.二硫腙比色法5.单扫描极谱法第31页/共68页2 2、锌的测定(ZnZn)GB 5009.142003锌用在电镀、造纸、机械和自来水的制造等工锌用在电镀、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。器包装食品,特别是酸性饮料,易沾有锌。金属锌本身无害。金属锌本身无害。锌化合物可引起急性肠炎、肾损害,特别锌化合物可引起急性肠炎、肾损害,特别是氯化锌是氯化锌3-5g3-
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