食品中礦物質(zhì)元素的測(cè)定

項(xiàng)目三食品中礦物質(zhì)元素的測(cè)定難點(diǎn)：

基本知識(shí)點(diǎn)：重點(diǎn)：1.折射法的原理2.旋光法的原理原子吸收法的測(cè)定原理及條件

1.了解礦質(zhì)元素的分類(lèi)、來(lái)源及其檢測(cè)意義；2.了解食品中礦物質(zhì)的檢測(cè)預(yù)處理及檢測(cè)方法；3.掌握測(cè)定常見(jiàn)元素的原理，測(cè)定方法、操作要點(diǎn)。

鈣、鐵、鋅、銅、碘的測(cè)定原理、方法及條件。

礦物質(zhì)——人體不可缺少的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。與酶類(lèi)一起參與新陳代謝，使肌體的機(jī)能得到有效的調(diào)節(jié)。人體中不能缺少礦物質(zhì)，否則會(huì)患各種疾?。贿^(guò)量也會(huì)呈現(xiàn)各種毒性反應(yīng)，嚴(yán)重的可以引起死亡。測(cè)定礦物質(zhì)元素的含量，對(duì)于評(píng)價(jià)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)強(qiáng)化食品具有指導(dǎo)意義、食品加工工藝的改進(jìn)和食品質(zhì)量的提高可以了解食品污染情況、以便查清和控制污染源。。礦物質(zhì)常量元素(>0.01%)K、Na、Ca、Mg、F、S、P等；需求比例較大（成人每天至少需要100mg）微量元素(<0.01%)Fe、I、Zn、Cu、Cr、Mn，Mo、F、Se和Si等。需要量很少(mg計(jì)),必需，過(guò)量中毒。食品中除C、H、O、N以外的元素統(tǒng)稱(chēng)硒：安全攝入量：50~200μg;<50μ

g心肌炎、克山病、免疫低下、白內(nèi)障；200~1000μg中毒;>1mg,死亡。礦物質(zhì)必需元素常量元素：K、Na、Ca、Mg、F、S、P

等；微量元素：Fe、I、Zn、Cu、Cr、Mn，Mo、F、Se和Si等。有害元素?zé)o生理功能，人體耐受力極小，Pb,Cd,Hg,As等。極小的劑量，機(jī)體毒性反應(yīng)；有蓄積性；中毒反應(yīng)。一、礦物質(zhì)的來(lái)源天然外來(lái)食物污染三廢、農(nóng)藥、化肥，土壤、水源、空氣污染，重金屬及有毒元素在生物體富集。新材料造成的新食物污染。營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化而添加（Ca、Fe、Zn，碘）

；加工、貯存等污染（銅、錫）。環(huán)境污染地質(zhì)、地理、生物種類(lèi)、品種決定。二、檢測(cè)意義評(píng)價(jià)食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值；開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)強(qiáng)化食品具有指導(dǎo)意義；有利于食品加工工藝的改進(jìn)和食品質(zhì)量的提高可以了解食品污染情況，以便查清和控制污染源。

生理作用人體最多無(wú)機(jī)元素0.5~2.0%；骨骼、牙齒；維持神經(jīng)與肌肉活動(dòng)；促進(jìn)酶的活性；參與血凝過(guò)程、激素分泌、維持體液酸堿平衡以及細(xì)胞內(nèi)膠質(zhì)穩(wěn)定性。鈣供應(yīng)充足，正常發(fā)育、抗老防衰、延年益壽。奶制品，乳酪、蜜糖、乳酸、杏、肝臟、蘿卜、豆類(lèi)及其制品、瓜子、芝麻、小白菜、蝦皮、海產(chǎn)品、榛予、橄欖、花生、骨頭湯、柑桔、山楂、芥菜、棗等

含鈣豐富的食物改善飲食增加戶(hù)外活動(dòng)服用鈣劑適量補(bǔ)充維生素D缺鈣的治療工作效率降低、學(xué)習(xí)能力下降，冷漠呆板；缺鈣兒童易煩躁，抗感染抵抗力下降。常有出現(xiàn)心慌、氣短、頭暈、眼花、精力不集中。缺乏癥狀鈣工作效率降低、學(xué)習(xí)能力下降，冷漠呆板；缺鐵兒童易煩躁，抗感染抵抗力下降。常有出現(xiàn)心慌、氣短、頭暈、眼花、精力不集中。

缺乏癥狀生理作用細(xì)胞生長(zhǎng)、蛋白質(zhì)合成、酶的產(chǎn)生和免疫系統(tǒng)所需的金屬礦物質(zhì)。提高機(jī)體免疫力，促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育。“生命之花”和“智力之源”。溶血性貧血、再障、巨幼紅貧血、血紅蛋白增多、含鐵血黃素沉著、血色素沉著癥、傳染性肝炎及肝壞死、鉛中毒、VB6缺乏導(dǎo)致利用減少等.過(guò)量癥狀動(dòng)物血液，動(dòng)物肝臟、烏賊、黃魚(yú)、大豆、豆制品、蛋黃、紫菜、海帶、黑木耳、蘑菇、菠菜、蔥、大蒜、芹菜、油菜、西紅柿、葡萄干、杏、桃、紅棗、菠蘿等。含鐵豐富的食物琥珀酸亞鐵硫酸亞鐵補(bǔ)充維生素C少飲濃茶、咖啡補(bǔ)鐵的藥物鐵食欲不振“異嗜癖”；生長(zhǎng)發(fā)育停滯、遲緩、形如侏儒。骨骼的異常，貧血、傷口愈合緩慢、皮膚粗糙、肢端皮炎、易患感冒；胎兒畸形。缺鋅癥狀鋅鋅生理作用必需微量元素含量最多的一種，總量約為4~5g（72%血紅蛋白、3%肌紅蛋白、0.2%其他，儲(chǔ)備鐵。）與酶的活性有關(guān)，參與能量代謝、造血及免疫功能。甲亢、嗜酸性粒細(xì)胞增多癥、溶血性貧血、紅細(xì)胞增多癥、精神分裂癥、乳腺癌、惡心、嘔吐、急性腹痛、腹瀉和發(fā)熱。過(guò)量癥狀動(dòng)物肝臟、海產(chǎn)品、核桃、花生、牡蠣、菠菜、黃豆、蘑菇、排骨、魚(yú)、牛肉、雞蛋、芝麻、白菜、花萊、蒜、葡萄、梨、芭蕉、，蝦等。硫酸鋅片硫酸鋅糖漿葡萄糖酸鋅鋅豐富食物補(bǔ)鋅藥物甲狀腺腫大（凸眼癥、怕熱,煩躁不安等）、輕度智能遲緩、輕度聽(tīng)力障礙，伴有體格生長(zhǎng)落后。缺碘癥狀生理作用“智力元素”,總量為30mg,存于甲狀腺。促進(jìn)生物氧化、糖和脂肪代謝、生長(zhǎng)發(fā)育、維生素的吸收利用；調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)合成和分解、水鹽代謝；增強(qiáng)酶的活力。

碘化鉀碘片動(dòng)物肝、貝類(lèi)，豆制品，核桃、栗子、茶葉，牡蠣、蘑菇、可可、牛肉、鴉、鵝肉、西紅柿、菜花、棗等。

含碘豐富的食物補(bǔ)碘的藥物過(guò)量癥狀急性甲亢、甲狀腺腫，引發(fā)甲狀腺癌;碘檢測(cè)方法原子吸收法

選擇性好、靈敏度高、簡(jiǎn)便快速、同時(shí)測(cè)多種元素。化學(xué)分析法常量組分儀器簡(jiǎn)單準(zhǔn)確度高現(xiàn)代分析技術(shù)極譜法、離子選擇電極法、熒光法、色譜法等。分光光度法設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)廉、靈敏度可滿(mǎn)足要求。

一、樣品的處理與制備

將元素從有機(jī)物中游離出來(lái)，或?qū)⒂袡C(jī)物質(zhì)破壞。

1.干法消化

2.濕法消化將樣品在一定溫度下灼燒，有機(jī)物質(zhì)變成水和二氧化碳，無(wú)機(jī)元素留在灰分中。適用于含F(xiàn)e、Cu、Pb、Zn

的樣品樣品5g→低溫炭化→高溫灰化（500℃，6-8h)→2mL（1：1）HCl或HNO3水浴蒸干→加水定容50mL。1.干法消化2.濕法消化①HNO3—H2SO4消化法適用于含Pb、As、Cu、Sn元素的測(cè)定，先加HNO310ml，再加H2SO410ml，補(bǔ)加HNO3

用混合酸（4：1）。

2.濕法消化

②H2SO4—H2O2消化法適用于含F(xiàn)e和含脂肪高的食品；先加H2SO410mL，冷卻再加2mL30%H2O2，滴加H2O2。

高壓消解罐消化

在聚四氟乙烯內(nèi)罐中加入樣品和消化液，放入密封罐內(nèi)，旋轉(zhuǎn)不銹鋼外套，放入恒溫烘箱，120-150℃保持3-4h高壓消解+微波快速加熱樣品和溶劑放在密閉容器里進(jìn)行微波加熱，產(chǎn)生高壓。消解速度是傳統(tǒng)方法的10-100倍，消解完全徹底，回收率高，易揮發(fā)元素?fù)p失少，環(huán)境污染少，操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。

將微波與聚四氟乙烯壓力罐結(jié)合起來(lái)，被加熱物質(zhì)里外一起加熱，瞬間可達(dá)高溫。微波穿透力強(qiáng)，加熱均勻，對(duì)難溶樣品的分解尤為有效，且消化時(shí)間短，僅數(shù)分鐘。微波密閉消解儀器實(shí)際消解速度：

食品樣品10分鐘（2.5MPa)化妝品12分鐘（3MPa)藥、保健品10分鐘（2.0MPa)冶金類(lèi)樣品20分鐘（2.5MPa)1.工作原理試樣中被測(cè)元素的化合物在高溫中被離解成基態(tài)原子，光源輻射出的待測(cè)元素的特征譜線通過(guò)樣品的蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，在一定范圍與條件下，入射光被吸收而減弱的程度與樣品中待測(cè)元素的含量呈正比，由此可得出樣品中待測(cè)元素的含量。2.測(cè)定儀器儀器的組成：光源系統(tǒng)、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)一、原子吸收法測(cè)食品中的鈣、鐵、鋅、銅--原子吸收分光光度計(jì)光源原子化系統(tǒng)檢測(cè)系統(tǒng)分光系統(tǒng)儀器結(jié)構(gòu)作用：產(chǎn)生原子吸收所需要的特征輻射。要求：光強(qiáng)大；穩(wěn)定；背景??；壽命長(zhǎng)；價(jià)格便宜。種類(lèi)：空心陰極燈、無(wú)極放電燈、蒸氣放電燈、激光光源燈?？招年帢O燈光源作用：將試樣中待測(cè)元素變成氣態(tài)的基態(tài)原子。種類(lèi)：火焰原子化器；無(wú)火焰原子化器?；鹧嬖踊黛F化器原子化器預(yù)混合室無(wú)火焰（電熱）原子化器原子化系統(tǒng)作用：將待測(cè)元素的吸收線與鄰近線分開(kāi)。組成：入射狹縫，出射狹縫和色散元件（棱鏡或光柵）。

分光系統(tǒng)作用：將吸收信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，經(jīng)調(diào)制、放大、處理，最后輸出結(jié)果。組成：檢測(cè)系統(tǒng)由光電元件，放大器和顯示裝置等。主要部件：光電倍增管。

檢測(cè)系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)鈕壓力表電源開(kāi)關(guān)減壓閥瓶體無(wú)油空氣壓縮機(jī)高壓氣體鋼瓶綠色－氫氣，黑色－氮?dú)猓諝猓┌咨胰哺邏簹怏w鋼瓶、空氣壓縮機(jī)光源（發(fā)射特征譜線）→原子化器（試樣轉(zhuǎn)化為原子蒸氣）→分光系統(tǒng)（分離特征譜線）→檢測(cè)系統(tǒng)（信號(hào)轉(zhuǎn)換、放大、顯示）分析流程儀器操作方法：接通電源，打開(kāi)電腦；安裝空心陰極燈；打開(kāi)主機(jī)電源；打開(kāi)操作軟件，初始化；設(shè)置實(shí)驗(yàn)條件，尋峰；檢查排水裝置；開(kāi)空氣壓縮機(jī),調(diào)節(jié)出口壓力為0.3MPa；開(kāi)乙炔鋼瓶，調(diào)出口壓力為0.05MPa；點(diǎn)火；樣品測(cè)定；結(jié)束工作，按相反順序關(guān)機(jī)，并填寫(xiě)儀器使用記錄。3.定量方法----標(biāo)準(zhǔn)曲線法被測(cè)元素低濃度時(shí)，對(duì)分析線的吸收與濃度之間呈良好的線性關(guān)系。故可配制低濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測(cè)定其吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)、濃度為橫坐標(biāo)，繪制其標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定樣液的吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上求出樣液的濃度。工作曲線法定量操作步驟：配制標(biāo)準(zhǔn)系列；制備樣品溶液；測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)系列及樣品溶液的吸光度；繪制工作曲線；利用內(nèi)插法查得試液濃度。4.樣品測(cè)定樣品濕法消化處理后，導(dǎo)入原子吸收分光光度計(jì)中，經(jīng)原子化，鈣、鐵、鋅、銅分別在波長(zhǎng)422.7nm、248.3nm、213.8nm、324.8nm處，對(duì)鈣、鐵、鋅、銅空心陰極燈發(fā)射的譜線有特異吸收。在一定濃度范圍內(nèi)，其吸收值與它們的含量成正比，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較后能求出食品中被測(cè)元素的含量。（1）樣品消化處理稱(chēng)樣消化除硝酸定容混合酸稀釋定容溶液去離子水

精確稱(chēng)取均勻樣品干樣0.5-1.5g、濕樣2.0-4.0g、飲料等液體樣品5.0-10.0mL于250mL燒杯中，加混合酸消化液20～30mL，蓋上表面皿。置于電爐加熱消化。最后如未完全消化，可再補(bǔ)加幾毫升混合酸消化液，繼續(xù)加熱消化，至無(wú)色透明為止。

加入3mL去離子水，加熱以揮去多余的硝酸。待燒杯中的液體接近2～3mL時(shí)，取下冷卻。用去離子水洗并轉(zhuǎn)移至10mL的刻度試管中，用去離子水定容至刻度。取與消化樣品相同量的混合酸消化液，按上述操作做空白試驗(yàn)。按儀器說(shuō)明書(shū)調(diào)節(jié)狹縫、空氣及乙炔的流量、火焰高度、元素空心陰極燈電流等參數(shù)至最佳狀態(tài)。（2）測(cè)定將各標(biāo)準(zhǔn)使用液按要求配制成不同濃度系列的各相應(yīng)元素的標(biāo)準(zhǔn)稀釋液。鈣、鐵、鋅、銅原子吸收分光光度法測(cè)定參數(shù)元素波長(zhǎng)/nm狹縫/nm火焰類(lèi)型標(biāo)準(zhǔn)工作液濃度/ug/mL鈣422.70.2空氣-乙炔0.5～3.0鐵248.30.2空氣-乙炔0.5～4.0鋅213.91.0空氣-乙炔0.2～1.0銅324.80.5空氣-乙炔0.1～0.4將消化好的樣液、試劑空白液和各元素的標(biāo)準(zhǔn)系列分別導(dǎo)入火焰進(jìn)行測(cè)定。（3）標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制以標(biāo)準(zhǔn)系列的濃度值為橫坐標(biāo)，各元素對(duì)應(yīng)的吸光度為縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。測(cè)定用樣品液及試劑空白液標(biāo)準(zhǔn)曲線查出濃度值。5.結(jié)果計(jì)算：式中X----樣品的M含量，mg/100g(或μg/100mL)；

c----測(cè)定用樣品液中M的濃度，μg/mL；

c0----試劑空白液中M的濃度，μg/mL；

m----樣品的質(zhì)量或體積，g或mL；

V----樣品處理液總體積，mL；

f----稀釋倍數(shù)。①所用玻璃儀器均以硫酸-重鉻酸鉀洗液浸泡數(shù)小時(shí)，再用洗衣粉充分洗刷，后用水反復(fù)沖洗，最后用去離子水沖洗烘干，方可使用。6.說(shuō)明及注意事項(xiàng)：②微量元素分析的樣品制備過(guò)程中應(yīng)特別注意防止各種污染。所用設(shè)備如電磨、絞肉機(jī)、勻漿器、打碎機(jī)等必須不銹鋼制品。所用容器必須使用玻璃或聚乙烯制品。③蔬菜、水果、鮮魚(yú)、鮮肉等含水量高的樣品用水沖洗干凈后，再用去離子水充分洗凈。含水量小的樣品（如米、面、豆類(lèi)、奶粉等）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。④由于火焰原子法的原子化程度較低，且待測(cè)元素的蒸汽被火焰氣體大量稀釋?zhuān)瑢?duì)于要求靈敏度較高的一些重金屬含量測(cè)定，石墨爐原子法是理想的選擇。（如鉛、鎘、鉻等元素的測(cè)定國(guó)標(biāo)中都選用石墨爐原子法作為第一法）。1.工作原理基于物質(zhì)對(duì)200-780nm區(qū)域光的選擇吸收而建立起來(lái)的分析方法。在測(cè)定條件下，物質(zhì)對(duì)光的吸收程度與溶液的濃度成正比。二、比色法測(cè)食品中的鐵、碘2.測(cè)定儀器--紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)光源單色器吸收池檢測(cè)器信號(hào)顯示系統(tǒng)光源：提供符合要求的入射光。要求：在整個(gè)紫外光區(qū)或可見(jiàn)光譜區(qū)可以發(fā)射連續(xù)光譜，具有足夠的輻射強(qiáng)度、較好的穩(wěn)定性、較長(zhǎng)的使用壽命。紫外光源---氘燈可見(jiàn)光源---鎢燈光源單色器：將光源發(fā)射的復(fù)合光分解成連續(xù)光譜并可從中選出任一波長(zhǎng)單色光的光學(xué)系統(tǒng)。棱鏡單色器光柵單色器單色器吸收池：又叫比色皿，用于盛放待測(cè)溶液和決定透光液層厚度的器件。

主要有石英吸收池和玻璃吸收池兩種。在紫外區(qū)須采用石英吸收池，可見(jiàn)區(qū)一般用吸收玻璃池。吸收池利用光電效應(yīng)將透過(guò)吸收池的光信號(hào)變成可測(cè)的電信號(hào)。常用的有光電池、光電管或光電倍增管。檢測(cè)器信號(hào)顯示器以檢流計(jì)或微安表指示儀表數(shù)字顯示和自動(dòng)記錄型裝置

信號(hào)顯示系統(tǒng)開(kāi)機(jī)預(yù)熱選擇光源選擇波長(zhǎng)調(diào)透射比為零調(diào)透射比為100%測(cè)定3.操作規(guī)程4.定量方法----工作曲線法先配制一系列不同濃度的被測(cè)組分的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在選定的波長(zhǎng)和最佳操作條件下，分別測(cè)定溶液的吸光度，以吸光度為縱坐標(biāo)，以濃度為橫坐標(biāo)作圖，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線。根據(jù)Lambert-Beer定律，以A為縱坐標(biāo)，以c（B）為橫坐標(biāo)作圖，應(yīng)得到一條通過(guò)原點(diǎn)的直線，然后從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得試樣溶液的濃度。三、鄰二氮菲法分光光度法測(cè)鐵樣品中的鐵經(jīng)處理為Fe2+，在pH為2～9的溶液中，F(xiàn)e2+與鄰二氮菲生成穩(wěn)定的橙紅色配合物，在510nm有最大吸收，其吸光度與鐵的含量成正比，故可比色測(cè)定。1.測(cè)定方法：①樣品處理：干法灰化②標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制：吸取10ug/mL鐵標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0mL、1.0mL、3.0mL、4.0mL、5.0mL，分別置于50mL容量瓶中，加入(1+9)鹽酸溶液1mL、10%鹽酸羥胺1mL、0.12%鄰二氮菲1mL。然后加入10%醋酸鈉5mL，用水稀釋至刻度，搖勻，以不加鐵的試劑空白溶液作參比液，在510nm波長(zhǎng)處，用比色皿測(cè)吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。③樣品測(cè)定：準(zhǔn)確吸取樣液5~10mL于50mL容量瓶中，以下按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制操作，測(cè)定吸光度，在標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出相對(duì)應(yīng)的含鐵量（μg）。式中:m----樣品質(zhì)量，g；

V1----測(cè)定用樣液體積，mL

V2----樣液總體積，mL

w----從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查得測(cè)定用樣液相當(dāng)?shù)蔫F含量，μg。2.結(jié)果計(jì)算四、氯仿萃取比色法測(cè)食品中的碘樣品在堿性條件下灰化，碘被有機(jī)物還原成碘離子，碘離子與堿金屬結(jié)合成碘化物，碘化物在酸性條件下被K2CrO7氧化定量析出游離的碘。碘溶于CCl4呈粉紅色，其顏色深淺與碘的濃度在一定條件下成正比，故可用比色法測(cè)定。準(zhǔn)確吸取100μg/ml碘標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0，1.0，2.0，3.0，4.0，5.0ml，分別置于125ml的分液漏斗中，加水至總體積為40ml，再加濃H2SO42ml，K2Cr2O7（aq）15ml,搖勻后放置30min。加入CCl410ml。振搖1min，靜置分層后，通過(guò)脫脂棉（棉花栓）將CCl4過(guò)濾到1cm的比色皿中，以試劑空白調(diào)零，在波長(zhǎng)510nm處，測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)系列的吸光度，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。1、樣品處理準(zhǔn)確稱(chēng)取均勻樣品2~5g于坩堝中。加入5mlKOH（aq），烘干，炭化后，移入高溫爐中在460~500度下灰化完全。冷卻，加10ml水浸漬灰分，加熱使灰分溶解，并過(guò)濾到50ml容量瓶中。再用約30ml熱水分?jǐn)?shù)次洗滌坩堝和濾紙，洗液并入容量瓶中，用水定容至刻度。2、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

3、樣品的測(cè)定吸取適量樣品液于125ml的分掖漏斗中，按標(biāo)準(zhǔn)曲線繪制的同樣步驟操作，測(cè)定樣品溶液的吸光度。從標(biāo)準(zhǔn)曲線上查出樣品待測(cè)液的碘含量。4.結(jié)果計(jì)算式中:X----