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1、第四章灰分及几种矿物元素灰分及几种矿物元素的测定的测定第一节第一节 灰分的测定灰分的测定v灰分及其测定的意义灰分及其测定的意义v总灰分的测定总灰分的测定v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v酸不溶性灰分的测定酸不溶性灰分的测定一、灰分及其测定的意义一、灰分及其测定的意义v灰分灰分 食品在高温灼烧时，其组分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（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分。它是标示食品中无机成分总量的一项指标。但是：灰分含量无机成分的含量一、灰分及其测定的意义一、灰分及其测定的意义v粗灰分（总灰分）粗灰分（总灰分）灰分不完全
2、或不确切地代表无机物的总量，如某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的CO2而形成碳酸盐，使无机成分增多了，有的又挥发了（如Cl、I、Pb为易挥发元素。P、S等也能以含氧酸的形式挥发散失）。从这个观点出发通常把食品经高温灼烧后的残留物称为粗灰分（总灰分）总灰分的分类总灰分的分类n水溶性灰分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和盐类的含量n水不溶性灰分n酸溶性灰分反映Fe、Al等氧化物、碱土金属的碱式磷酸盐的含量n酸不溶性灰分反映污染的泥沙及机械物和食品中原来存在的微量SiO2的含量一、灰分及其测定的意义一、灰分及其测定的意义可以考察食品的原料及添加剂的使用情况，以及食品受污染程度 灰分可作为评
3、价食品的质量指标 例：面粉生产，往往在分等级时要用灰分指标，因小麦麸皮的灰分含量比胚乳高20倍n富强粉应为 0.3 0.5%n标准粉应为 0.6 0.9%反映动物、植物的生长条件二、总灰分的测定二、总灰分的测定参见：GB/T 5009.4 2003 食品中灰分的测定方法1 1、原理、原理n把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分的含量 灰化容器灰化容器坩埚坩埚素烧瓷坩埚素烧瓷坩埚n优点：耐高温达 1200 ，内壁光滑，耐酸，价格低廉n缺点：内壁的釉质耐碱性差 温度骤变时，易破裂铂坩埚铂坩埚n优点：耐高温达1773，导热好，耐碱，耐HF，吸湿性小n缺点
4、：价格昂贵；使用不当会腐蚀或发脆u此外，还有石英、铁、镍等材质坩埚，个别情况也可使用蒸发皿（瓷质材料）灰化温度灰化温度一般为500550，由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也有所不同u黄油500u海产品、果蔬制品、砂糖制品、肉制品525u谷类及其制品、乳制品550u大豆粉、谷类饲料等个别样品可以达到600u添加乙酸镁的快速灰化法可达7003 3、加速灰化的方法、加速灰化的方法n含磷较多的食品（如谷物及其制品），磷酸过剩于阳离子，随灰化的进行，磷酸将以磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等形式存在，在比较低的温度下会熔融而包住碳粒，难以完全灰化，即使灰化相当长时间也达不到恒重。对这类难
5、灰化的样品，可采用下述方法来加速灰化3 3、加速灰化的方法、加速灰化的方法加去离子水：加去离子水：样品初步灼烧后，取出，冷却，从灰化容样品初步灼烧后，取出，冷却，从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水，使残灰充分湿润（不可器边缘慢慢加入少量无离子水，使残灰充分湿润（不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬损失），用玻璃棒研碎，直接洒在残灰上，以防残灰飞扬损失），用玻璃棒研碎，使水溶性盐类溶解，被包住的使水溶性盐类溶解，被包住的C粒暴露出来，把玻璃棒粒暴露出来，把玻璃棒上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干，置上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干，置120 130烘箱内干燥，再灼烧至恒重烘箱内干燥
6、，再灼烧至恒重 加加HNO3、H2O2等氧化剂：等氧化剂：样品初步灼烧后，放冷，加样品初步灼烧后，放冷，加入几滴入几滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们的氧化作用来加速的氧化作用来加速C粒灰化粒灰化4 4、总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）恒重恒重取出取出入干燥器冷却入干燥器冷却 30 分钟后称量分钟后称量结果计算结果计算不恒重不恒重灰化灰化炭化样品炭化样品瓷坩埚瓷坩埚的准备的准备马福炉马福炉的准备的准备样品处理样品处理与称样与称样 瓷坩埚的准备瓷坩埚的准备n种类与大小的选择：根据样品的性质、取样量的大小来选取n洗涤
7、：1:4的HCl煮沸12小时，洗净凉干n编号：用FeCl3+蓝墨水混合物编号(埚外壁及盖子)n灼烧恒重：于规定温度（500600）灼烧至恒重（两次称重之差不大于0.5 mg)注：每次开始放入炉内或取出时，都要放在门口缓冲一下温差，以免坩埚破裂 高温炉（马福炉）的准备高温炉（马福炉）的准备一般由箱式电阻炉和温度控制仪两部分组成n接通电源，调好要使用的温度，预热至所需温度 注：马福炉功率大（2000-4000W）电线容量要大，以免失火。同时室内配电容量也要足够大 样品的预处理样品的预处理可用测定水分之后的样品n富含脂肪的样品：先提取脂肪后再测灰分n液体样品：先在水浴上蒸干(直接炭化易造成沸腾溅失)
8、n果蔬、动物组织等含水分较多的样品：先制备成均匀样品，再准确称取样品置于已知重量坩埚中，放烘箱中干燥（先6070，后105），再炭化n谷物、豆类等水分含量较少的固体样：粉碎均匀后可直接称取、炭化 灰化灰化n炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，灰化至恒重 计算：计算：结果一般保留1位小数4 4、总灰分的测定方法总灰分的测定方法几点说明几点说明 从干燥器中取出 冷却的坩埚时，因内部成负压，开盖恢复常压时应让空气缓缓进入，以防残灰飞散 灰化后的残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析 用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(废）浸泡1020分钟，再用水冲刷
9、洗净 测定值()中小数点后保留一位小数 测定食糖中总灰分可用电导法，简单、迅速、准确，免泡沫的麻烦三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定v测定方法：测定方法：结果计算结果计算水浴水浴蒸干蒸干滤渣、纸滤渣、纸移回坩埚移回坩埚已恒重已恒重总灰分总灰分热去离子热去离子水溶解并水溶解并多次洗涤多次洗涤无灰滤无灰滤纸纸过滤过滤炭化炭化灰化至恒重灰化至恒重三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定v结果计算结果计算n 水不溶性灰分水不溶性灰分=100%m4 水不溶性灰分水不溶性灰分+原坩埚质量原坩埚质量 g m1 原坩埚质量原坩埚质量 g m2 样品
10、样品+原坩埚质量原坩埚质量 gn 水溶性灰分水溶性灰分=总灰分总灰分-水不溶性灰分水不溶性灰分四、酸水不溶性灰分的测定四、酸水不溶性灰分的测定v测定方法：测定方法：取水不溶性灰分或总灰分的残留物，加入25mL 0.1mol/L的HCl，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，将残留物连同滤纸置坩埚中进行干燥、炭化、灰化，直到恒重v计算计算:酸不溶性灰分=100%式中：m5酸不溶性灰分+坩埚质量 m1原坩埚质量 m2样品+原坩埚质量一、概述一、概述v矿物质：矿物质：食品中除碳、氢、氧和氮四种组成有机化合物的元素外，其余的元素通称为矿物质。v矿物质分类：矿物质分类：n常量
11、元素：含量大于0.01的，有钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫7种，约占总灰分的80%。n微量元素（痕量元素）：含量小于0.01的，有Fe、Co、Ni、Zn、Cr、Mo、Al、Si、Se、Sn、I、F一、概述一、概述v矿物质测定的样品预处理矿物质测定的样品预处理有机物破坏法有机物破坏法n干法灰化n湿法消化n紫外光分解法：高压汞灯照射+加热（85左右）+氧化剂（H2O2），1-2h即可完全分解。n微波密闭消解法：微波快速加热+密闭高压n优点：消解速度是传统方法的10100倍，消解完全彻底，回收率高，易挥发元素损失少，环境污染少，操作方便等。微波加热原理微波加热原理n微波300 300000 Mhz间的电
12、磁波。微波密闭消解常用 2450 Mhz 为工作频率。微波产生的电磁场正负信号变换 24.5亿次/每秒钟，溶液中极性分子在微波电场作用下，以24.5亿次/每秒钟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。同时还有离子的导电作用。一、概述一、概述v矿物质的测定方法矿物质的测定方法n化学分析法：重量法、容量法n仪器分析法：比色法、原子吸收分光光度法、极谱法、离子选择性电极法、荧光法等二、钙的测定二、钙的测定1 1、KMnOKMnO4 4法（法（p73p73）原理原理:灰分灰分+HCl 溶解溶解 CaCl2+(NH4)2C2O4 CaC2O4+2NH4Cl CaC2O4+H2SO4
13、CaSO4 +H2C2O4 5H2C2O4+2KMnO4 +3 H2SO4 K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O 即：即：2KMnO4相当于相当于5H2C2O4，相当于，相当于5 CaC2O4此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用。二、钙的测定二、钙的测定2、EDTA滴定法滴定法原理原理:Ca2+钙指示剂NN（pH11,纯蓝色）CaNN（酒红色）EDTA+CaNN（酒红色）Ca-EDTA+NN（纯蓝色）注意事项：注意事项：n样品加入钙指示剂后，不能久置，否则终点发灰，不明显n样品中的Fe、Al、Ni、Zn等干扰测定，可用KCN消除n滴定时控制pH为12-14，过高过低指示
14、剂都变红，不显示终点三、铁的测定三、铁的测定1 1、硫氰酸钾比色法、硫氰酸钾比色法原理：原理：在酸性条件下，三价铁离子与硫氰酸钾作用，生成血红色的硫氰酸铁络合物，在485nm有最大吸收，吸光度与铁离子浓度成正比。Fe3+3SCN-Fe(SCN)3注意事项：注意事项：n为防止Fe3+转变为Fe2+，应加入少量K2S2O8作氧化剂nFe(SCN)3稳定性差，易褪色，应及时测定吸光度三、铁的测定三、铁的测定2 2、邻菲罗啉（邻二氮菲）邻菲罗啉（邻二氮菲）比色法比色法n原理：原理：微酸性条件下，Fe2+与邻二氮菲生成稳定的橙红色络合物，max 510nm，吸光度与铁含量成正比。n注意：注意：n显色前需
15、加盐酸羟胺将Fe3+还原为Fe2+；n其他离子可用柠檬酸盐和EDTA掩蔽；n显色稳定，选择性好、灵敏度高。三、铁的测定三、铁的测定3 3、磺基水杨酸比色法、磺基水杨酸比色法n原理：原理：碱性条件下，Fe3+3Sal2-Fe(Sal)33-(黄色，max 465nm)n注意：注意：显色稳定性好，碱性条件不需外加氧化剂4 4、原子吸收光度法、原子吸收光度法四、碘的测定四、碘的测定1、氯仿萃取比色法氯仿萃取比色法n原理：原理：n样品在碱性条件下灰化，碘被有机物还原成I-离子；nI-离子在酸性条件下被重铬酸钾还原，定量析出I2；Cr2O2-+6I-+14H+2Cr2+3I2+7H2O n氯仿萃取I2，
16、I2溶于氯仿中呈粉红色，当碘含量低时，颜色深浅与碘含量成正比；比色测定。n注意：注意：灰化样品时，加入氢氧化钾使碘形成难挥发的碘化钾，防止碘在高温灰化时挥发损失。四、碘的测定四、碘的测定2 2、硫酸铈接触法（自学）、硫酸铈接触法（自学）3 3、溴水氧化法（自学）、溴水氧化法（自学）4 4、催化分光光度法（自学）、催化分光光度法（自学）五、磷的测定五、磷的测定1 1、磷钼酸喹啉重量法（自学）、磷钼酸喹啉重量法（自学）2 2、钼蓝比色法（自学）、钼蓝比色法（自学）补充：比色法（光度法）原理补充：比色法（光度法）原理v物质在光的照射下，产生对光的吸收效应，且具有选择性。不同的物质有各自的特征吸收光谱
17、。当波长一定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。v比尔定律：当一束平行单色光通过均匀、无散射的溶液时，溶液吸光度与溶液的浓度及液层厚度的乘积成正比。即 AKcL吸收光谱图吸收光谱图第四章复习题第四章复习题1.1.为什么把灼烧后的残留物称为粗灰分？粗灰分与无机盐含为什么把灼烧后的残留物称为粗灰分？粗灰分与无机盐含量有什么区别？量有什么区别？2.2.对于难灰化的样品可采用哪些措施加速灰化？对于难灰化的样品可采用哪些措施加速灰化？3.3.说明总灰分测定的原理及操作要点。说明总灰分测定的原理及操作要点。4.4.如何选用灰化容器、确定取样量、灰化温度及灰化时间？如何选用灰化容器、确定取样量、灰化温度及灰化时间？5.5.样品在灰化前为什么要进行炭化？样品在灰化前为什么要进行炭化？6.6.如何正确进行灰化测定中的恒量操作？如何正确进行灰化测定中的恒量操作？7.7.灰分、粗灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、酸溶性灰分、灰分、粗灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、酸溶性灰分、酸不溶性灰分。酸不溶性灰分。8.8.钙的测定方法有哪些，基本原理是什么？钙的测定方法有哪些，基本原理是什么？