南农食品安全导论食品分析

南农食品安全导论食品分析 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望q 食品分析与检验的目的和任务食品分析与检验的目的和任务v 对食品生产所用物料的主要成分及其含量进行监测和检验；对食品生产所用物料的主要成分及其含量进行监测和检验；v 对食品的品质、营养、卫生及安全等方面作出评价；对食品的品质、营养、卫生及安全等方面作出评价；v 对食品生产的工艺过程进行监控，以掌握生产情况，保证产对食品生产的工艺过程进行监控，以掌握生产情况，保证产品质量；品质量；v 为食品新资源和新产品的开发、新技术和新工艺的研究和应为食品新资源和新产品的开发、新技术和新工艺的研究和应用提供可靠的依据。用提供可靠的依据。q 食品分析方法食品分析方法v感官鉴定感官鉴定最简单、成本最低的分析方最简单、成本最低的分析方 法。法。v化学分析法化学分析法常规分析中大量使用的分析方法。常规分析中大量使用的分析方法。v仪器分析仪器分析以物质的物理或化学性质为基础，利用较以物质的物理或化学性质为基础，利用较特殊的仪器来测定物质含量。特殊的仪器来测定物质含量。v快速检测快速检测第一节化学分析法一、什么是化学分析法 q 化学分析法是以化学反应为基础的一种分析方法，化学分析法是以化学反应为基础的一种分析方法，如比色分析法、滴定分析法等。化学分析法作为一种如比色分析法、滴定分析法等。化学分析法作为一种经典的分析方法具有准确度高，适于经典的分析方法具有准确度高，适于高含量或中等含高含量或中等含量量组成的测定，并不需要特殊复杂的仪器设备，因而组成的测定，并不需要特殊复杂的仪器设备，因而应用十分广泛，是分析化学的基础。应用十分广泛，是分析化学的基础。二、化学分析的种类二、化学分析的种类v常量分析常量分析样品中组分样品中组分 1%v微量分析微量分析样品中组分样品中组分=0.1%1%v痕量分析痕量分析样品中组分样品中组分 0.1%v 水分和水分活度水分和水分活度v 灰分及矿物质灰分及矿物质v 酸度酸度v 脂类脂类v 糖类糖类v 蛋白质和氨基酸蛋白质和氨基酸v 维生素维生素v 食品添加剂食品添加剂v 食品中限量元素食品中限量元素v 食品中有害物质食品中有害物质三三 食品理化分析的内容食品理化分析的内容四四 食品分析程序食品分析程序 样品的采集样品的采集 制备和保存制备和保存 样品的预样品的预处理处理 成分分析成分分析 数据记录，整理数据记录，整理 分析报告的撰写。分析报告的撰写。1 1、样品的采集样品的采集采样的原则采样的原则2 2、样品的分类、样品的分类样品样品检样检样原始原始样品样品平均平均样品样品试验样品试验样品保留样品保留样品复检样品复检样品0.5kg0.5kg0.5kg3.3.采样的一般方法采样的一般方法4.4.样品的制备样品的制备4.4.样品的制备样品的制备5.样品的保存样品的保存6 6 样品的预处理样品的预处理目的：目的：v测定前排除干扰组分；测定前排除干扰组分；v对样品进行浓缩。对样品进行浓缩。v完整保留被测组分；完整保留被测组分；v以便获得可靠的分析结果。以便获得可靠的分析结果。6.1 样品预处理方法样品预处理方法（一）有机物破坏法（一）有机物破坏法 （二）蒸馏法（二）蒸馏法（三）溶剂提取法（三）溶剂提取法 （四）盐析法（四）盐析法（五）化学分离法（五）化学分离法 （六）色谱分离法（六）色谱分离法（七）浓缩（七）浓缩（八）液膜分离分析（八）液膜分离分析（九）超临界流体萃取（九）超临界流体萃取（十）固相微萃取技术（十）固相微萃取技术（十一）固相光度法（十一）固相光度法(十二十二)毛细管电泳法毛细管电泳法 6.1.1 6.1.1 有机物破坏法有机物破坏法6.1.2 6.1.2 蒸馏法蒸馏法q利用液体混合物中各种组分挥发度的不同而将其分离利用液体混合物中各种组分挥发度的不同而将其分离。常压蒸馏常压蒸馏 蒸蒸 减压蒸馏减压蒸馏 馏馏 水蒸气蒸馏水蒸气蒸馏方方法法 共沸蒸馏共沸蒸馏 萃取精馏萃取精馏 精馏精馏（1 1）常压蒸馏）常压蒸馏v 适用对象：常压下受热不分解或沸点不太高的物质。适用对象：常压下受热不分解或沸点不太高的物质。v 蒸馏釜：平底、圆底蒸馏釜：平底、圆底v 冷凝管：直管、球型、蛇型冷凝管：直管、球型、蛇型v 注意：注意：1.爆沸现象。（沸石、玻璃珠、爆沸现象。（沸石、玻璃珠、毛细管、素瓷片）毛细管、素瓷片）2.温度计插放位置。温度计插放位置。3.磨口装置涂油脂。磨口装置涂油脂。（2 2）减压蒸馏）减压蒸馏v 适用对象：常压下受热易分解或沸点太高的物质。适用对象：常压下受热易分解或沸点太高的物质。v 原理：物质的沸点随其液面上的压强降低而降低。原理：物质的沸点随其液面上的压强降低而降低。（3 3）水蒸汽蒸馏）水蒸汽蒸馏v 原理：原理：利用某些挥发性成分能随水蒸气蒸发的性质利用某些挥发性成分能随水蒸气蒸发的性质v 适用范围：适用范围：能随水蒸气蒸发而且化学结构遇热稳定、不易被能随水蒸气蒸发而且化学结构遇热稳定、不易被破坏的的挥发油、小分子化合物。破坏的的挥发油、小分子化合物。v 水蒸汽蒸馏装置见下图。水蒸汽蒸馏装置见下图。6.1.36.1.3 溶剂抽提法溶剂抽提法v 利用混合物中各种组分在某种溶剂中溶解度的不同而使混合物利用混合物中各种组分在某种溶剂中溶解度的不同而使混合物分离的方法。分离的方法。浸提法浸提法溶剂抽提法溶剂抽提法 溶剂萃取溶剂萃取 超临界萃取超临界萃取 固相萃取固相萃取 微波萃取微波萃取 超声波萃取超声波萃取 提取剂的选择提取剂的选择v 由相似相溶原理选择由相似相溶原理选择v 选溶剂沸点在选溶剂沸点在4580之间的，低，易挥发；之间的，低，易挥发；高，不高，不易提纯，浓缩，溶剂与提取物不好分离。易提纯，浓缩，溶剂与提取物不好分离。v 选稳定性好的溶剂。选稳定性好的溶剂。提取方法：提取方法：v振荡浸渍法振荡浸渍法v捣碎法捣碎法v索氏提取法索氏提取法v 用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸提出来，又用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸提出来，又称称“液液固萃取法固萃取法”。（2）溶剂萃取法）溶剂萃取法 原理原理:利用组分在两种互不相溶利用组分在两种互不相溶(或微溶或微溶)的溶剂中溶解的溶剂中溶解度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另度或分配系数的不同，使化合物从一种溶剂内转移到另外一种溶剂中外一种溶剂中。6.1.4 超临界流体超临界流体(Supercritical fluid,SCF)(1)(1)超临界流体的性质超临界流体的性质SCFSCF传递特性与气体，液体的特征比较传递特性与气体，液体的特征比较（2 2）超临界流体的主要特点）超临界流体的主要特点v 密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度密度类似液体，因而溶剂化能力很强，压力和温度微小变化可导致其密度显著变化微小变化可导致其密度显著变化v 压力和温度的变化均可改变相变压力和温度的变化均可改变相变v 粘度粘度,扩散系数接近于气体扩散系数接近于气体,具有很强传递性能和具有很强传递性能和运动速度运动速度流体名称分子式临界压力(bar)临界温度()临界密度(g/cm3)二氧化碳CO272.931.20.433水H2O217.6374.20.332氨NH3112.5132.40.235乙烷C2H648.132.20.203氧化二氮N2O71.736.50.450（3 3）常见的超临界流体）常见的超临界流体6.1.4 6.1.4 超临界萃取（超临界萃取（Supercritical fluid Extract,SCFE）v 利用超临界流体（利用超临界流体（SCFSCF）作为溶剂，）作为溶剂，用来有选择性地萃取液体或固体混用来有选择性地萃取液体或固体混合物中的溶质。合物中的溶质。（1 1）超临界流体萃取的基本原理）超临界流体萃取的基本原理 v 超临界流体萃取是利用超临界流体的溶解能力与其超临界流体萃取是利用超临界流体的溶解能力与其密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解密度的关系，即利用压力和温度对超临界流体溶解能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时能力的影响而进行的。当气体处于超临界状态时,成为性质介于液体和气体之间的单一相态成为性质介于液体和气体之间的单一相态,具有和具有和液体相近的密度液体相近的密度,粘度虽高于气体但明显低于液体粘度虽高于气体但明显低于液体,扩散系数为液体的扩散系数为液体的1010100100倍倍;因此对物料有较好的因此对物料有较好的渗透性和较强的溶解能力渗透性和较强的溶解能力,能够将物料中某些成分能够将物料中某些成分提取出来。提取出来。（2 2）超临界流体萃取的基本流程）超临界流体萃取的基本流程分离釜 萃取釜CO2热交换器 压缩机或泵 过滤器 图超临界CO2萃取的基本流程 热交换器（a）等温法）等温法 T1T2 p1p2 1萃取釜；萃取釜；2减压阀；减压阀；3分离釜；分离釜；4压缩机压缩机（b）等压法）等压法 T1T2 p1p2 1萃取釜；萃取釜；2加热器；加热器；3分离釜；分离釜；4高压泵高压泵；5冷却器冷却器（c）吸附法）吸附法 T1T2 p1p2 1萃取釜；萃取釜；2吸附剂；吸附剂；3分离釜；分离釜；4高压泵高压泵（3）超临界）超临界CO2流体萃取的三种基本方式流体萃取的三种基本方式 （4 4）超临界流体的应用）超临界流体的应用 超临界萃取超临界萃取 超临界中化学反应超临界中化学反应超临界聚合反应超临界聚合反应 SCF 超细颗粒及薄膜材料制备超细颗粒及薄膜材料制备v优点优点溶解度可调节；溶解度可调节；溶剂与产品易分离溶剂与产品易分离；无溶剂残留；无溶剂残留；溶剂价格便宜，无溶剂价格便宜，无毒，来源丰富。毒，来源丰富。v缺点缺点操作压力较高；操作压力较高；溶剂的压缩成本；溶剂的压缩成本；设备投资大；设备投资大；可供挑选的溶剂种可供挑选的溶剂种类少。类少。HA421-40-96HA421-40-96型型 南通市华安超临界萃取设备南通市华安超临界萃取设备四四 理化分析理化分析 例例1 1：凯氏定氮法：凯氏定氮法由由KieldhlKieldhl于于18331833年提出，现发展为常量、微量、自动定年提出，现发展为常量、微量、自动定氮仪法，半微量法及改良凯氏法，适用氮仪法，半微量法及改良凯氏法，适用于各类食品中于各类食品中蛋白质含量测定。蛋白质含量测定。1.1.原理原理v样品与样品与浓硫酸浓硫酸和和催化剂催化剂一同加热一同加热消化消化，使蛋白质分解，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出。其中碳和氢被氧化为二氧化碳和水逸出。v而样品中的而样品中的有机氮有机氮转化为氨与硫酸结合成转化为氨与硫酸结合成硫酸铵硫酸铵。v然后加然后加碱碱蒸馏，使蒸馏，使氨氨蒸出，用蒸出，用硼酸硼酸吸收后再以标准盐吸收后再以标准盐酸或硫酸溶液滴定。酸或硫酸溶液滴定。整个过程分三步：消化、蒸馏吸收与滴定整个过程分三步：消化、蒸馏吸收与滴定（1 1）消化）消化总反应式：总反应式：2NH2（CH2）2COOH+13H2SO4 （NH4）2SO4+6CO2+12SO2+16H2O加硫酸钾加硫酸钾 作为增温剂，提高溶液沸点，纯硫酸沸点作为增温剂，提高溶液沸点，纯硫酸沸点 340，加入硫酸钾之后可以提高至加入硫酸钾之后可以提高至400以上。也可加入硫酸钠，以上。也可加入硫酸钠，氯化钾等提高沸点，但效果不如硫酸钾。氯化钾等提高沸点，但效果不如硫酸钾。加硫酸铜加硫酸铜 作为催化剂。还可以作消化终点作为催化剂。还可以作消化终点指示剂（做蒸馏时碱性指示剂）。指示剂（做蒸馏时碱性指示剂）。加氧化剂加氧化剂 如双氧水、次氯酸钾等加速有机如双氧水、次氯酸钾等加速有机 物氧化速度。物氧化速度。消化装置消化装置“自动回流消化仪自动回流消化仪”（2 2）蒸馏）蒸馏消化完全的样品溶液，消化完全的样品溶液，浓氢氧浓氢氧化钠化钠使呈使呈碱性碱性，加热蒸馏，加热蒸馏，即可释放出即可释放出氨气氨气(NH4)2SO4+2NaOHNH3+Na2SO4+2H2O(3(3）吸收与滴定）吸收与滴定(titration)(titration)吸收：加热蒸馏所放出的氨，吸收：加热蒸馏所放出的氨，硼酸硼酸溶液溶液 滴定：盐酸标准溶液，滴定：盐酸标准溶液，33427424274243334225)(5)(42BOHClNHHClOHOBNHOHOBNHBOHNH例例2 2 脂类的测定方法（索氏提取法）脂类的测定方法（索氏提取法）（1）原理）原理v 将经前处理的、分散且干燥的样品用乙醚或石油将经前处理的、分散且干燥的样品用乙醚或石油醚等溶剂回流提取，使样品中的脂肪进入溶剂中，醚等溶剂回流提取，使样品中的脂肪进入溶剂中，回收溶剂后所得到的残留物，即为粗脂肪。回收溶剂后所得到的残留物，即为粗脂肪。v 粗脂肪粗脂肪残留物中除游离脂肪外，还含有色素残留物中除游离脂肪外，还含有色素、树脂、蜡状物、挥发油等。、树脂、蜡状物、挥发油等。样品预备处理干燥、松散样品乙醚、石油醚等有机溶剂提取非脂类物质有机溶剂+脂肪(粗脂肪)挥干脂肪(粗脂肪)（2）提取过程）提取过程（3 3）适用范围与特点适用范围与特点v适用于脂类含量较高，结合态脂类含量少或经水解适用于脂类含量较高，结合态脂类含量少或经水解处理过的，（结合态已转变成游离态），样品应能处理过的，（结合态已转变成游离态），样品应能烘干，磨细，不易吸湿结块。烘干，磨细，不易吸湿结块。v此法经典，对大多数样品的测定结果比较可靠。但此法经典，对大多数样品的测定结果比较可靠。但费时长（费时长（816 h）溶剂用量大，需要专门的仪器）溶剂用量大，需要专门的仪器,索氏提取器。索氏提取器。