第五章灰分测定.ppt

1、灰分及几种矿物元素的测定,第一节 灰分的测定 一 、 概述 1.食品的组成十分复杂，由大量有机物质和丰富的 无机成分组成。 2.灰分的概念 在高温灼烧时，食品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。它是食品中无机成分总量的一项指标。,3.粗灰分的概念 灰分不完全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）。,4水溶性灰

2、分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和盐类的含量。可反映果酱、果冻等制品中果汁的含量。 5. 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。 6. 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。,7灰分测定的意义 （1）考察食品的原料及添加剂的使用情况； （2）灰分指标是一项有效的控制指标； 面粉的加工精度要正确评价某食品的营养价值，其无机盐含量是一个评价指标。 生产果胶、明胶之类的胶质品时，灰分是这些制品的胶冻性能的标志。 水溶性灰分和酸不溶性灰分可作为食品生产的一项控制指标。 （3）反映动物、植物的生长条件。,二、总灰分的测定,(一) 原理

3、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。,（二）灰化条件的选择 1.灰化容器坩埚 坩埚盖子与埚要配套。 坩埚材质有多种： 素瓷 铂 石英 铁 镍等， 个别情况也可使用蒸发皿, 素瓷坩埚 优点：耐高温可达 1200 ，内壁光滑，耐酸，价格低廉。 缺点： 耐碱性差，灰化成碱性食品（如水果、蔬菜、豆类等），坩埚内壁的釉质会部分溶解，反复多次使用后，往往难以得到恒重。 温度骤变时，易炸裂破碎。, 铂坩埚 优点： 耐高温 达1773，导热良好，耐碱，吸湿性小。 缺点： 价格昂贵，约为黄金的9倍，要有专人保管，免丢失。 使用不当会腐蚀或发脆。,2.取样量

4、 测定灰分时，取样量的多少应根据试样的种类和性状来决定，食品的灰分与其他成分相比，含量较少，所以取样时应考虑称量误差，以灼烧后得到的灰分量为10100mg来决定取样量。,3. 灰化温度 一般为525 600，如：鱼类及海产品、谷类及其制品、乳制品 5500C；果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品 5250C；个别样品（如谷类饲料）可以达到600 0C以上。 温度太高： 1）引起K、Na、Cl等元素的挥发损失； 2）磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，灰化不完全。,温度太低： 1）灰化速度慢，时间长，不易灰化完全； 2）不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。 所以要在保证灰化完全的前提下，尽可

5、能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。,4. 灰化时间 一般不规定灰化时间，一是观察残留物颜色（灰分）为全白色或浅灰色，内部无残留的碳块;二是达到恒重即两次结果相差 0.5 mg。 应指出，对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。 锰、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色；有时即使灰的表面呈白色，内部仍残留有碳块。所以应根据样品的组成、性状注意观察残灰的颜色，正确判断灰化程度。,（三）加速灰化的方法 有些样品难于灰化，如含磷较多的谷物及其制品。磷酸过剩于阳离子，灰化过程中易形成KH2

6、PO4、NaH2PO4等，会熔融而包住C粒，即使灰化相当长时间也达不到恒重。对于难以灰化的样品，可采用下述方法加速灰化：, 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，用玻璃棒研碎，使水溶性盐类溶解，被包住的C粒暴露出来，把玻璃棒上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干涸，至 120 130烘箱内干燥，再灼烧至恒重。, 经初步灼烧后，放冷，加入几滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们的氧化作用来加速C粒灰化。也可加入10（NH4）2CO3等疏松剂，在灼烧时分解为气体逸出，使灰分呈松散状态，促进灰化。, 糖类样品残灰中加入硫酸，可以进一步加速。

7、 加入 MgAc2、Mg(NO3)2 等助灰化剂，这类镁盐随灰化而分解，与过剩的磷酸结合，残灰不熔融而呈松散状态，避免了碳粒被包裹，可缩短灰化时间，但产生了MgO会增重，应做空白试验。 添加 MgO、CaCO3 等惰性不熔物质，它们的作用纯属机械性，它们和灰分混杂在一起，使C粒不受覆盖，应做空白试验，因为它们使残灰增重。,（四）总灰分的 测定方法（以瓷坩埚为例）, 瓷坩埚的准备 根据取样量的大小、样品的性质（如易膨胀等）来选取坩埚的大小。有时样品太多，宜选素瓷蒸发皿。使用的容器大会使称量的误差增大。 将两个坩埚用（1:4）的HCl煮沸12小时，洗净凉干,用FeCl3 + 蓝墨水的混合物在坩埚外

8、壁及盖子上编号。打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放在炉口预热再移入马福炉灼烧；后移至炉口冷却到2000C 左右后，再移入干燥器中，冷却至室温后，准确称重，再放入高温炉内灼烧30分钟，取出冷却称重，直至恒重（两次称量之差不超过0.5mg）。,真正灼烧时不能放在靠近门口部分，每次开始放入炉内或取出时，都要放在门口缓冲一下温差，不然就会破裂，然后慢慢往里面放，把盖子搭在旁边。 稍停一下在关炉门，于规定温度（500600）灼烧半小时，再移至炉口冷却到 200左右，再移入干燥器中，冷却至室温，准确称量，再入高温炉中烧 30分钟，取出冷却称重，直至恒重（两次称重之差不大于0.5 mg ), 记录数据备用。,高

9、温炉（马福炉、蒙弗炉）的准备 SRTX-4-9型箱式电阻炉、 DRZ-4型温度控制仪。 接通电源，调好要使用的温度，电线容量要大，因为功率为 2000-4000W，不然会失火。如室内配电容量小，其他电器都不得与它同时使用。, 样品的预处理 可用测定水分之后的样品。 富含脂肪的样品先提取脂肪后再测灰分。 对于液体样品应先在水浴上蒸干，否则直接炭化，液体沸腾易造成溅失。, 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。 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。, 炭化样品 a.以防温度高，试

10、样中的水分急剧蒸发使样品飞扬;b.防止易发泡膨胀的物质在高温下发泡而溢出;c.减少碳粒被包裹住的可能性。 炭化操作一般在电炉或煤气灯下进行，半盖坩埚盖，小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。对易膨胀、发泡的如含糖多的，含蛋白多的样品，可在样品上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。,4.灰化 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，以下操作同求坩埚恒重时一样，至恒重。 5.结果计算,6.说明： 样品炭化时要注意热源强度，防止产生大量泡沫溢出坩埚。 把坩埚放入高温炉或从炉中取出时，要放在炉口停留片刻，使坩埚预热或冷却。 灼烧后的坩埚应冷却到200C 以下再

11、移入干燥器中，否则因热的对流作用，易造成残灰飞散，且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真空，盖子不易打开。, 从干燥器中取出 冷却的坩埚时，因内部成真空，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，再用水冲刷洗净。,.日本有采用自制铝箔杯直接灰化的。特点：杯子不吸湿好恒重，本身重量轻，好冷却，减小误差。,三、 水溶性灰分和水不溶性灰分的测定 将测定所得的总灰分称量、计算后，约加25ml热无离子水，分多次洗涤坩埚、滤纸及残渣。将残渣及滤纸一起移回原坩埚中，在水浴上蒸发

12、至干涸，入干燥箱中干燥，再进行炭化、灼烧、冷却、称量，至恒重,第二节 几种重要矿物元素的测定 一、 概述 食品中除含有大量有机物外，还含有丰富的矿物质,它们都存在于灰分之中，要先灰化处理，然后再测定。 其中： 常量元素含量0.01 （Ca、Mg、K、Na、P、S、Cl）占总灰分80%， 微量元素（痕量元素）含量0.01 （Fe、Co、Ni、Zn、Cr、Mo、Al、Si、Se、Sn、I、F）,矿物元素的测定方法很多： 化学分析法、比色法、原子吸收分光光度法、极谱法、离子选择性电极法、荧光法等等. 矿物元素必须先与有机物分离，然后才能测定，有机物破坏法有干法和湿法灰化两种.,介绍一种新的样品处理技

13、术 微波密闭消解 样品和溶剂放在密闭容器里进行微波加热，产生高压。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，劳动强度低等优点。 操作简便：只需把样品及溶剂放入消解罐，调整好所需要的压力，设定好加热时间，即可进行微波消解。,高压消解,+,微波快速加热,实际消解速度： 食品样品最多只要 10 分钟（2.5 MPa); 化妆品样品有的要 12 分钟（3 MPa); 药、保健品最多只要 10 分钟（2.0 MPa); 冶金类样品最多要 20 分钟（2.5 MPa);,二、 钙的测定 一） KMnO4法 原理: 灰分 + HCl 溶解 CaCl2+(NH4

14、)2C2O4 CaC2O4 +2NH4Cl CaC2O4 + H2SO4 CaSO4 + H2C2O4 5H2C2O4 +2KMnO4 +3 H2SO4 K2SO4 +2MnSO4 +10CO2 +8H2O 此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用。,(二）EDTA滴定法（乙二胺四乙酸） 原理： 先向系统中加入钙红指示剂（pH11,纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物，再用EDTA滴定，它先与游离的钙离子络合，因其络合能力强，当与游离二价钙离子结合完以后，又夺取指示剂已络合的二价钙离子，使指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点。,(三）原子吸收分光光度法 三、 铁的测

15、定 （一）硫氰酸钾比色法 （二）磺基水杨酸比色法 (三）邻菲罗啉（邻二氮菲）比色法 (四）原子吸收分光光度法,铁是人体内不可缺少的微量元素，它与蛋白质结合形成血红蛋白；铁也是与能量代谢有关的酶的成分，所以人体每日都必须摄入一定量的铁。 食品在加工及贮藏过程中铁的含量会发生变化，并影响食品的质量。因此，测定食品中铁的含量除了有营养学意义外，还可以鉴定食品中铁的污染程度，控制食品的质量。,2.4.1 硫氰酸钾比色法 (1) 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，溶液颜色深浅与铁离子浓度成正比，故可以比色测定。反应式如下： Fe2（SO4）3+6KCNS2Fe（C

16、NS）3+3K2SO4,(3)测定方法 样品处理 标准曲线绘制 样品测定,(4) 计算 Fe（g/100g）= 100 式中：x从标准曲线上查得测定用样液相当的铁含量， g； V1测定用样液体积，ml； V2样液总体积，ml； m样品质量，g；,(5) 说明 加入的过硫酸钾是作为氧化剂，以防止三价铁变成二价铁。 硫氰酸铁的稳定性差，时间稍长，红色会逐渐消退，故应在规定时间内完成比色。 随硫氰酸根浓度的增加， Fe+3可与之形成FeCNS2+直至Fe（CNS）63-等一系列化合物，溶液颜色由橙黄色至血红色，影响测定，因此，应严格控制硫氰酸钾的用量。,2.4.2 邻二氮菲比色法 (1) 原理 在p

17、H29的溶液中，二价铁离子能与邻二氮菲生成稳定的橙红色络合物，在510nm有最大吸收，其吸光度与铁的含量成正比，故可比色测定。反应式如下,pH2时反应进行较慢，而酸度过低又会引起二价铁离子水解，故应通常在pH=5左右的微酸条件下进行。 本法选择性高，干扰少，显色稳定，灵敏度和精密度都较高。,磺基水杨酸比色法,1 原理 在pH 811的氨性溶液中，三价铁与磺基水杨酸生成稳定的黄色络合物，最大吸收波长420 nm，颜色强度与铁的含量成正比。 Fe3 在不同的pH下可以与磺基水杨酸形成不同组成和颜色的几种络合物。在pH1.82.5的溶液中，形成红紫色的Fe(SSal) ；在pH 48的溶液中，形成褐色的Fe(SSal)2-；在pH 811.5的氨性溶液中，形成黄色的Fe(SSal)33-；若pH12，则不能形成络合物而生成氢氧化铁沉淀。,2.注意事项： 按上述方法测定出的结果为样品中全铁的含量。 钙、镁、铝、稀土和铍等与磺基水杨酸生成可溶性的无色络合物而消耗试剂，故必须加入足量试剂。一般加入显色剂