Chapter5灰分及幾種重要礦物質元素含量的測定

1、Chapter 5 灰分及幾種重要礦物質元素的測定1Section 1 灰分的測定一、概述 1. 灰分：食品高溫灼燒時，有機成分揮發(fā)逸散，殘留物主要是無機成分（無機鹽和氧化物），稱為灰分。2 2. 灰分不完全或不確切地代表無機物的總量。 從這個觀點出發(fā)，通常把食品經高溫灼燒后的殘留物稱為粗灰分（或總灰分）。3 3. 灰分的分類 水溶性灰分溶解度 水不溶性灰分 酸不溶性灰分44灰分測定的意義:（1）判斷食品受污染的程度。（2）評價食品的加工精度和食品品質。5二、總灰分的測定（一） 原理樣品經炭化后放入高溫爐內灼燒，殘留物稱重后即可計算出樣品中總灰分的含量。（二）灰化條件的選擇1. 灰化容器：常用

2、素瓷坩堝。2. 以灼燒后得到灰分量的多少來決定取樣量。鉑坩堝瓷坩堝坩堝鉗673. 灰化溫度：一般為500 550。（1）溫度太高，將引起K、Na、Cl等元素的揮發(fā)損失，磷酸鹽、硅酸鹽也會熔融，將碳粒包藏起來，使元素無法氧化。（2）溫度太低，則灰化速度慢，時間長，不易灰化完全，也不利于除去食物吸收的CO2。4. 灰化時間：一般不規(guī)定灰化時間，而以灼燒至無碳粒存在，并達到恒重為止。8（三）操作方法入干燥器冷卻30 min不恒重恒重結果計算馬福爐、瓷坩堝的準備灰化樣品稱樣品灰化2 h取出91. 馬福爐、瓷坩堝的準備 （1）馬福爐的準備 （2）瓷坩堝的準備：選取合適大小的坩堝用HCl煮1 2 h，洗凈

3、涼干編號，置于馬福爐中灼燒2 h，移至爐口冷卻到200左右后，移入干燥器中冷卻至室溫，準確稱量，重復上述步驟直至恒重。102. 樣品的預處理：可用測定水分之后的樣品。（1）水分含量較少的樣品，粉碎均勻后可直接稱取、炭化；水分含量較多的樣品，需先于烘箱中干燥至一定程度后再炭化。 （2）液體樣品需先在水浴上蒸干后再炭化。（3）富含脂肪的樣品需先提取脂肪后再測灰分。113. 炭化 炭化時，半蓋坩堝蓋，小心加熱使樣品在通氣情況下逐漸炭化，直至無黑煙產生。 注意：熱源強度，以防溫度高，試樣中水分急劇蒸發(fā)使樣品飛揚； 對含糖多、含蛋白多、 易發(fā)泡膨脹的樣品，可在樣品上加數(shù)滴辛醇或純植物油，再進行炭化 ，防

4、止高溫下發(fā)泡溢出；減少碳粒被包裹。124. 灰化 炭化后，把坩堝移入已達規(guī)定溫度的馬福爐口，稍停片刻，再慢慢移入爐膛內，以下操作同求坩堝恒重時一樣，至恒重。13（五）Calculation100 %灰分 =m1空坩堝質量，g m2樣品 + 空坩堝質量，gm3殘灰 + 空坩堝質量，gB 空白試驗殘灰重，g14（六）Announcements1. 坩堝放入馬福爐中時，要在爐口停留片刻，使坩堝預熱，防止溫度劇變而破裂。2. 灼燒后的坩堝應冷卻到200以下再移入干燥器中。防止溫度劇變而破裂；防止因熱的對流作用而造成的殘灰飛散。15（六）Announcements3. 從干燥器中取出坩堝時，因內部成真空

5、，開蓋恢復常壓時應讓空氣緩緩進入，以防殘灰飛散。4. 液體樣品需先在水浴上蒸干后再炭化，以防炭化時液體沸騰易造成濺失。165. 加速灰化的方法 有些樣品難于灰化，如含磷較多的谷物及其制品，灰化過程中易形成呈熔融狀態(tài)的KH2PO4、NaH2PO4包住C粒，使灰化很難達到恒重。對這類樣品，可采用下述方法加速灰化：171. 樣品經初步灼燒，取出冷卻，從灰化容器邊緣慢慢加入少量無離子水，使水溶性鹽類溶解，被包住的C粒暴露，蒸干后再灼燒至恒重。2. 樣品經初步灼燒，加入幾滴HNO3、H2O2、H2SO4 ，利用氧化作用加速C?；一舾珊笤僮茻梁阒?。183. 灼燒時加入(NH4)2CO3等疏松劑。 (

6、NH4)2CO3灼燒時分解為氣體，使灰分呈松散狀態(tài)，促進灰化。4. 灼燒時加入 MgAc2、Mg(NO3)2等助灰劑。這類鎂鹽隨灰化而分解，與過剩的磷酸結合，殘灰不熔融，呈松散狀態(tài)，避免碳粒被包裹，可縮短灰化時間，但會產生MgO，增重，應做空白試驗。19Section 2 幾種重要礦物元素的測定一、概述（一）礦物質元素的分類1. 從營養(yǎng)角度分為必需元素、非必需元素和有毒元素。20 有毒元素：目前尚未能證實對人體有生理功能，或者正常情況下人體只需要極少的數(shù)量或者人體可以耐受極少的數(shù)量，劑量稍高即可呈現(xiàn)毒性作用的元素，如Hg、Cd、Pb、As等，其在體內不易排出，有蓄積性，半衰期都很長。212.

7、從人體對其需求量分為常量元素（含量0.01%，如Ca、Mg、K、Na等）和微量元素（含量0.01%，如Fe、Zn、Co、I等）。 缺Fe會得缺鐵性貧血；Fe過多會得“血色病”。缺Zn會出現(xiàn)味覺減退，厭食，發(fā)育不良等； Zn過多會得胃腸炎。22（二）礦物質元素的來源Animal foodMeats：Na、K、Fe、P含量較高，Cu、Co、Zn含量較少，以可溶性氯化物、磷酸鹽形式存在，或與蛋白相結合。 Milk：主要含Ca，也含有少量的Na、Mg、P等。Eggs：含人體所需的各類礦物質。Plant foodFruit：K含量高，大部分與有機物結合，常以草酸鹽、磷酸鹽的形式存在。 Beans：礦物質

8、含量最豐富，K、P、Fe、Mn、Zn等含量均較高，其中P主要以磷酸鹽的形式存在。Cereals：礦物質含量較少，主要存在于種子外皮。23二、鈣的測定 EDTA （乙二胺四乙酸二鈉）滴定法（GB/T 5009.92-2003）鈣是構成機體骨骼、牙齒的主要成分。含鈣較多的食品：乳及乳制品、豆及豆制品、排骨、蝦皮等。其中，乳及乳制品不但含量豐富，而且吸收率高。24鈣的吸收率取決于維生素D的攝入量及受太陽紫外線的照射量，同時也受膳食中鈣含量及年齡的影響。蛋白質、氨基酸、乳糖、維生素有利于鈣的吸收；脂肪、鎂含量過多不利于鈣的吸收；草酸（菠菜、韭菜、莧菜等蔬菜中含草酸量較高）、植酸或脂肪酸的陰離子能與鈣生

9、成不溶性沉淀，影響鈣的吸收。25中國營養(yǎng)學會制定鈣每日攝入量為800 mg，但全國人均不足。長期缺鈣：可導致兒童生長發(fā)育緩慢，骨軟化、骨骼變形，嚴重缺乏者可導致佝僂??；中老年人易患骨質疏松癥；易患齲齒，影響牙齒質量；鈣還參與凝血過程和維持毛細血管的正常滲透壓，并影響神經肌肉的興奮性，缺鈣時可引起手足抽搐。26過量鈣的攝入可能增加腎結石的危險性。目前，鈣營養(yǎng)強化劑有如下三代產品：第一代，主要以無機鹽為主，主要形式為磷酸鈣和碳酸鈣。第二代，主要以有機鹽為主，如乳酸鈣、醋酸鈣、葡萄糖酸鈣、檸檬酸鈣等有機鈣鹽。第三代，具有生物活性結構的有機酸鈣，如L - 蘇糖酸鈣、 L - 天冬氨酸鈣及甘氨酸鈣。27

10、（一） 原理在pH 13 14的含鈣溶液中，同時有氰化鉀和檸檬酸等掩蔽劑消除干擾離子的影響，首先鈣紅指示劑與溶液中鈣絡合成酒紅色，滴入EDTA，形成更穩(wěn)定的EDTA - Ca絡合物，鈣紅指示劑變成藍色游離狀態(tài)，終點時溶液呈純藍色，根據(jù)滴入的EDTA量和它的滴定度即可算出樣液中鈣的含量。28（二） 操作步驟1. 試樣制備：精確稱取適量試樣于燒杯中，加適量硝酸 - 高氯酸（4：1）混合酸消化液，上蓋表面皿，置于沙浴上加熱消化至無色透明為止，加幾毫升水，加熱以除去多余的硝酸。待燒杯中液體接近2 3mL時，取下冷卻。用氧化鑭溶液沖洗燒杯并將洗液移于10 mL刻度試管中，定容至刻度，備用。292. 取相

11、同量的硝酸 - 高氯酸（4:1）混合酸消化液，按上述操作做試劑空白試驗測定。3. 標定EDTA：吸取0.5 mL鈣標準溶液，以EDTA滴定，標定EDTA的濃度，根據(jù)滴定結果計算出每毫升EDTA相當于鈣的質量（mg），即為滴定度（T）。304. 試樣及空白滴定：分別吸取適量試樣消化液及空白于試管中，加1滴10 g/L氰化鈉溶液和0.1 mL 0.05 mol/L檸檬酸鈉溶液，用滴定管加1.5 mL 1.25 mol/L氫氧化鉀溶液，加3滴鈣紅指示劑，立即以稀釋10倍的EDTA溶液滴定至指示劑由紫紅色變藍為止。31（三） 計算x = m T（V - V0）f100 x ：試樣中鈣含量，mg/100

12、g；T：EDTA滴定度，mg/mL；V ：滴定試樣時所用EDTA的量，mL ；V0：滴定空白時所用EDTA的量，mL；f：試樣稀釋倍數(shù)；m：試樣質量，g。32（四）說明 試樣制備過程應特別注意防止各種污染。所用設備如電磨、絞肉機、均漿器、打碎機等必須是不銹鋼制品。所用容器必須使用玻璃或聚乙烯制品。鮮樣用自來水沖洗干凈后，還要用去離子水充分洗凈。干粉類試樣取樣后立即裝容器密封保存，防止空氣中的灰塵和水分污染。33三、鐵的測定 鄰菲羅啉法鐵是人體必需的微量元素，是人體內血紅蛋白和肌紅蛋白的組成成分，參與了血液中氧的運輸作用，又能促進脂肪氧化。中國營養(yǎng)學會推薦成年男子12 mg/d，女子18 mg/

13、d。鐵缺乏會引起低色素性貧血和血漿水平低下等病癥，鐵過量會引起血紅癥等疾病。34肉、蛋、肝臟和果蔬中均含有豐富的鐵。食品在貯存過程中常由于污染了大量鐵而使之產生金屬味，色澤加深并導致食品中脂肪氧化和維生素D分解，造成食品品質降低，影響食品風味，所以食品中鐵的測定不但具有衛(wèi)生意義而且具有營養(yǎng)學意義。35（一）原理鄰菲羅啉亦稱鄰二氮菲，在酸性條件下能與Fe2+作用生成橙紅色絡合離子，在510 nm波長下有最大吸收，其顏色強度與鐵離子含量成正比。36（二）實驗步驟 測量波長的選擇：用吸管吸取鐵標準溶液，注入比色管中，加入鹽酸羥胺溶液（？），搖勻，加入鄰二氮菲溶液，溶液（？），以水稀釋至刻度。采用試劑

14、溶液為參比溶液，在440 560 nm間，每隔10 nm測量一次吸光度（在最大吸收波長處，每隔2 nm），選擇測量的適宜波長。37加鹽酸羥胺的目的：鐵常以Fe2+和Fe3+的混合形式存在，F(xiàn)e3+能與鄰菲羅啉生成淡藍色配合物，而Fe2+與鄰菲羅啉生成穩(wěn)定的桔紅色配合物， 絡合更為完全，所以在加入顯色劑之前，應在酸性溶液中加入鹽酸羥胺將Fe3+還原為Fe2+，消除強氧化劑的影響，再進行鐵總量的測定。添加NaAc溶液的目的：調整反應液pH值至酸性。382. 顯色劑用量的選擇：在6支比色管中各加入鐵標準溶液和鹽酸羥胺溶液，搖勻。分別加入0.1, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0及4.0 mL 0

15、.15%鄰菲羅啉溶液，5.0 mL NaAc溶液，以水稀釋至刻度，搖勻。采用試劑溶液為參比溶液，測吸光度。以鄰菲羅啉溶液體積為橫坐標，吸光度為縱坐標，繪制吸光度 - 試劑用量曲線，從而確定最佳顯色劑用量。 393. 鐵含量的測定（1）標準曲線的制作：分別往6支比色管中加入0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0 mL 100 g/mL鐵標準溶液，再加入鹽酸羥胺，鄰菲羅啉和NaAc，以水稀釋至刻度，搖勻。以試劑空白為參比，在512 nm處測吸光度A。（2）試樣測定：準確吸取適量樣品三份，按標準曲線的操作步驟，測定吸光度。40（三）實驗結果與分析1. 測量波長的選擇波長(nm)48

16、0490492494496498吸光度 A0.34780.36450.36860.37680.37680.3788波長(nm)500502504506508510吸光度 A0.38090.38720.39790.38620.38720.4001波長(nm)512514516518520530吸光度 A0.40670.40340.40010.39790.38820.3188412. 顯色劑用量的測定：（=512 nm）鄰菲羅啉的體積(mL)0.10 0.50 1.00 2.00 3.00 4.00 吸光度 A 0.07010.29160.43890.4450.44250.4342423. 食品中

17、鐵含量的測定（1）標準曲線的制備鐵標液體積(mL) 00.2 0.4 0.6 0.8 1.0 鐵濃度(g/mL) 00.4 0.8 1.2 1.6 2.0 吸光度 A 00.07060.17850.23810.38620.4191據(jù)上面數(shù)據(jù)，作得標準曲線為y = 0.2216x - 0.0061，R2 = 0.98。43（2）試樣的測定 把y = 0.0851, 0.1244代入標準曲線方程 y = 0.2216x - 0.0061，得到x = 0.4116, 0.5889，即樣品中鐵的含量為0.4116 g/mL, 0.5889 g/mL。未知樣標號12樣品液的體積(mL)1.0 1.5 吸

18、光度A0.08510.1244樣品中鐵的含量(g / mL)0.41160.588944 結論：通過實驗數(shù)據(jù)可知，最適宜波長為512 nm；鄰菲羅啉(0.15%)的適宜用量為2 mL；最終由標準曲線得樣品中鐵的含量為0.5 g/mL。45（四）說明強氧化劑、氰化物、亞硝酸鹽、焦磷酸鹽、偏聚磷酸鹽及某些重金屬離子會干擾測定。經加酸煮沸可將氰化物及亞硝酸鹽除去，并使焦磷酸鹽、偏聚磷酸鹽轉化為正磷酸鹽以減輕干擾。3. 水樣有底色，可用不加鄰菲羅啉的試液作參比，對水樣的底色進行校正。464. 鄰菲羅啉能與其中某些金屬離子形成有色絡合物而干擾測定，但在乙酸 - 乙酸銨緩沖溶液中，不大于鐵含量10倍的銅、

19、鋅、鈷、鉻及小于2 mg/L的鎳，不干擾測定。當含量再高時，可加入過量顯色劑予以消除。汞、鎘、銀等能與鄰菲羅啉形成沉淀，含量低時，可加入過量鄰菲羅啉來消除；含量高時，可將沉淀過濾除去。47四、碘的測定 氯仿萃取比色法碘是人體必需的微量元素之一，是人體內甲狀腺球蛋白、甲狀腺素的重要組成成分。甲狀腺素能能夠調節(jié)體內新陳代謝，促進身體的生長發(fā)育，是人體正常健康生長必不可少的激素之一。48人體對碘的日需要量為100 150 g。身體缺碘時，會發(fā)生甲狀腺腫大，甲狀腺素的合成減少甚至缺乏，可使人產生呆小癥。食品中碘含量最豐富的是海產品，如海帶、紫菜、海參等。49（一）原理樣品在堿性條件下灰化，碘被有機物還

20、原成I-，I-與堿金屬離子結合成碘化物，碘化物在酸性條件下與重鉻酸鉀作用，定量析出碘。當用氯仿萃取時，碘溶于氯仿中呈粉紅色，當?shù)夂康蜁r，顏色深淺與碘含量成正比，故可以比色測定。Cr2O72- + 6 I- + 14 HI 2 Cr3+ + 10 I2 + 7 H2O50（二）實驗步驟1. 樣品處理：準確稱取樣品于坩堝中，加入KOH溶液（？），烘干，電爐上碳化，然后移入高溫爐中，在460 500下灰化至呈白色灰燼。取出冷卻后加水，加熱溶解，過濾，用熱水分次洗滌坩堝和濾紙，洗液并入容量瓶中，以水定容至刻度。512. 標準曲線繪制：準確吸取10 g/mL碘標準溶液0.0, 2.0, 4.0, 6.

21、0, 8.0, 10.0 mL分別置于分液漏斗中，加水至總體積為40 mL，加入濃H2SO4，重鉻酸鉀溶液，搖勻后靜置30 min，加入氯仿，振搖1 min，靜置分層后通過棉花將氯仿層過濾至比色皿中，在510 nm波長處測定吸光度，繪制標準曲線。523. 樣品測定：根據(jù)樣品含碘量高低，吸取數(shù)毫升樣液置于分液漏斗中，以下步驟按標準曲線制作進行，測定樣液吸光度，在標準曲線上查出相應的碘含量（g）。53（三）計算碘含量（g/100g）=100mVm1V0m1：在標準曲線上查得的測定用樣液中的碘量，g；V0 ：樣液總體積，mL；m：樣品質量，g；V：測定時吸取樣液的體積，mL。54（四）說明1. 灰化

22、樣品時，加入KOH的作用是使碘形成難揮發(fā)的碘化鉀，防止碘在高溫灰化時揮發(fā)損失。2. 樣品灰化后一定要用熱水分數(shù)次洗滌并過濾，避免碘的損失。3. 本法操作簡便，顯色穩(wěn)定，重現(xiàn)性好。55六、鉛的測定 雙硫腙比色法（一）原理 在加入掩蔽劑后，調節(jié)pH為8.5 9.0，鉛離子可與雙硫腙形成可溶于三氯甲烷的紅色雙硫腙鉛，根據(jù)三氯甲烷呈現(xiàn)顏色與標準比色，510 mm處測定。56（二）操作步驟 吸收適量樣液于分液漏斗中加適量檸檬酸銨、鹽酸羥胺、酚紅指示劑用濃氨水調pH為8.5 9.0加適量氰化鉀 搖勻加適量雙硫腙氯仿應用液搖動后分層將氯仿層放入干凈的比色管中510nm測定吸光度 從標準曲線上查出相應鉛含量。

23、57（三）說明1. KCN是劇毒藥品，操作時不能用嘴吸，使用后要洗手，且不能與酸接觸以防產生氰化氫氣體而中毒。向濃KCN溶液中加入NaOH和硫酸亞鐵使它生成氰氫化鉀，可降低KCN的毒性。58（三）說明2. 采用雙硫腙法測Pb，干擾離子有Fe3+、Sn4+、Cu2+、Cd2+、Zn2+等。加入鹽酸羥胺使 Fe3+Fe2+，可避免因Fe3+ + 3 CN- Fe(CN)3高鐵氰化物，氧化雙硫腙。3. 加檸檬酸銨的目的是阻止堿性條件下金屬離子與堿生成金屬離子的氫氧化物。59（三）說明4. 本法適用于測定天然水和廢水中微量鉛。測定鉛濃度在0.01 0.30 mg/L之間。鉛濃度高于0.30mg/L，可對樣品作適當稀釋后再進行測定。60七、總砷的測定 銀鹽法砷廣泛存在于自然界，幾乎在人類所有食品中都有，各種食品及飲水中允許含量，各國都有規(guī)定。三氧化二砷