食品理化检验-灰分及矿物元素的测定课件

灰分及灰分及矿物元素的物元素的测定定广广东药东药科大学食品科学学院科大学食品科学学院1 1精选精选pptppt掌握：掌握：总灰分的概念、灰分的概念、测定原理及具体方法定原理及具体方法 钙、铁、碘、磷的、碘、磷的测定方法及各自的特点定方法及各自的特点熟悉：熟悉：加速食品灰化的方法加速食品灰化的方法了解：了解：水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶 性灰分的性灰分的测定定2精选ppt主要内容主要内容灰分的灰分的测定定 概述概述总灰分的灰分的测定定水溶性和水不溶性灰分的水溶性和水不溶性灰分的测定定酸不溶性灰分的酸不溶性灰分的测定定几种重要几种重要矿物元素的物元素的测定定钙的的测定定铁的的测定定碘的碘的测定定磷的磷的测定定灰分的定灰分的定义在高温灼在高温灼烧时，食品，食品发生一系列物理和化学生一系列物理和化学变化，化，最后有机成分最后有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）和氧化物）则残留下来，残留下来，这些残留物称些残留物称为灰分灰分（总灰分、粗灰分）。灰分、粗灰分）。灰分的分灰分的分类K,Na,Ca,Mg等氧化物和等氧化物和盐类污染的泥沙和染的泥沙和Fe，Al等氧化物等氧化物和碱土金属的碱式磷酸和碱土金属的碱式磷酸盐污染的泥沙和染的泥沙和样品中微量氧化硅品中微量氧化硅按溶解性按溶解性水溶性水溶性水不溶酸溶水不溶酸溶水不溶酸不溶水不溶酸不溶v考察食品的原料及添加考察食品的原料及添加剂的使用情况；的使用情况；v判断食品受判断食品受污染程度；染程度；v灰分可以作灰分可以作为评价食品价食品质量的指量的指标；v反映反映动物、植物的生物、植物的生长条件。条件。灰分灰分测定的意定的意义 部分食品的灰分含量部分食品的灰分含量食品种食品种类灰分含量灰分含量食品种食品种类灰分含量灰分含量大米（褐色，大大米（褐色，大颗粒，生）粒，生）1.51.5苹果（苹果（带皮，未皮，未经加工）加工）0.30.3玉米片（整粒，黄色）玉米片（整粒，黄色）1.11.1香蕉（未香蕉（未经加工）加工）0.80.8去胚玉米（整粒磨碎）去胚玉米（整粒磨碎）0.90.9土豆（土豆（带皮，未皮，未经加工）加工）1.61.6白米（大白米（大颗粒，生的）粒，生的）0.60.6葡萄干葡萄干1.81.8小麦粉（整粒）小麦粉（整粒）1.61.6樱桃（甜，未桃（甜，未经加工）加工）0.50.5通心粉（干的，通心粉（干的，浓缩）0.70.7西西红柿（成熟，未柿（成熟，未经加工）加工）0.40.4黑麦面包黑麦面包2.52.5牛肉（牛肉（颈肉，烤前腿，未肉，烤前腿，未经加工）加工）0.90.9大豆人造奶油大豆人造奶油2.02.0鲜鸡蛋（未蛋（未经加工，新加工，新鲜）0.90.9奶油奶油(含含盐)2.12.1普通低脂酸奶普通低脂酸奶0.70.7奶油奶油(半液状半液状)0.70.7鸡肉肉（烤烤或或炸炸、胸胸脯脯肉肉、未未经加加工）工）1.01.0总灰分的灰分的测定定原理原理将食品将食品经炭化后置于炭化后置于500600高温炉内灼高温炉内灼烧，食品中的水分及食品中的水分及挥发物物质以气以气态放出，有机物放出，有机物质中的中的C、H、N等元素与有机物等元素与有机物质本身的氧及空本身的氧及空气中的氧生成气中的氧生成CO2、N的氧化物及水分而散失；的氧化物及水分而散失；无机物无机物质以硫酸以硫酸盐、磷酸、磷酸盐、碳酸、碳酸盐、氯化物等化物等无机无机盐和金属氧化物的形式残留下来，和金属氧化物的形式残留下来，这些残留些残留物即物即为灰分，称量残留物的重量至恒重，即可灰分，称量残留物的重量至恒重，即可计算出算出样品中品中总灰分的含量。灰分的含量。GB/T 5009.4GB/T 5009.420032003食品中灰分的食品中灰分的测定方法定方法仪器器坩坩埚坩坩埚钳马弗炉弗炉10精选ppt灰化容器的灰化容器的选择坩坩埚种种类石英坩石英坩埚优点：点：耐高温、耐酸，价格低廉。耐高温、耐酸，价格低廉。缺点：缺点：耐碱性差耐碱性差素瓷坩素瓷坩埚铂坩坩埚优点：点：耐高温、耐碱、耐耐高温、耐碱、耐HF,HF,导热 性好性好缺点：缺点：价格昂价格昂贵优点：点：耐高温耐高温缺点：缺点：质脆，易破，不耐脆，易破，不耐HFHF、高、高 温温时，易和苛性碱及碱金，易和苛性碱及碱金 属的碳酸属的碳酸盐作用作用 容器大小的容器大小的选择以下以下样品品应选择稍大的容器稍大的容器l需要前需要前处理的液理的液态样品品l加加热易膨易膨胀的的样品品l灰分含量低、取灰分含量低、取样量量较大的大的样品品l取取样量量（P163-164表表9-2）:一般控制一般控制灼灼烧后灰分后灰分为10100mgl灰化温度灰化温度：一般情况下一般情况下，525600l灰化灰化时间：25h，观察残留物察残留物为全白全白色或浅灰色粉末，并达恒色或浅灰色粉末，并达恒重（重（0.5mg）为止。止。13精选ppt加速灰化的方法加速灰化的方法v从灰化容器从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水慢慢加入少量无离子水v加入加入HNO3、H2O2等，利用它等，利用它们的氧化的氧化作用来加速作用来加速C粒灰化粒灰化v硫酸灰化法（糖硫酸灰化法（糖类制品）制品）v加入加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化等助灰化剂v添加添加MgO、CaCO3等惰性不熔物等惰性不熔物质做空白做空白总灰分的灰分的测定方法定方法(以瓷坩以瓷坩埚为例例)恒重恒重取出取出入干燥器冷却入干燥器冷却30分分钟结果果计算算不恒重不恒重灰化灰化1小小时炭化炭化样品品瓷坩瓷坩埚的准的准备马弗炉弗炉的准的准备称称样品品15精选ppt高温炉（高温炉（马弗炉弗炉 ）的准）的准备接通接通电源，源，调好要使用的温度好要使用的温度瓷坩瓷坩埚的准的准备选取坩取坩埚用用HClHCl煮沸煮沸洗洗净凉干凉干编号号灼灼烧冷却冷却称重称重两次称重之两次称重之差差0.5mgFeCl3+蓝墨水的混合物墨水的混合物样品的品的预处理理 富含脂肪的富含脂肪的样品：品：提取脂肪提取脂肪炭化炭化 液体液体样品：品：水浴蒸干水浴蒸干炭化炭化 含水分含水分较多的多的样品：品：烘箱中干燥烘箱中干燥炭化炭化 谷物等水分含量谷物等水分含量较少的固体少的固体样：直接炭化直接炭化样品灰化前品灰化前为什么要什么要进行炭化行炭化处理？理？防止因高温造成防止因高温造成试样中的水分急中的水分急剧蒸蒸发 使使样品品飞扬;防止易防止易发泡膨泡膨胀的物的物质高温下高温下发泡溢出泡溢出;减少碳粒被包裹住的可能性。减少碳粒被包裹住的可能性。炭化炭化 坩坩埚置于置于电炉上，半盖坩炉上，半盖坩埚盖盖加加热炭化炭化直至无黑烟直至无黑烟产生生炭化操作炭化操作易膨易膨胀食品食品（糖、蛋白含（糖、蛋白含量多的量多的样品）品）炭化炭化数滴辛醇数滴辛醇或植物油或植物油炭化后，把坩炭化后，把坩埚移移入已达入已达规定温度的定温度的高温炉口，高温炉口，稍停片稍停片刻刻，再慢慢移入炉，再慢慢移入炉膛内，以下操作同膛内，以下操作同求坩求坩埚恒重恒重时一一样，至恒重。至恒重。灰化灰化结果果计算算m1空坩空坩埚质量量g;m2样品品+空坩空坩埚质量，量，gm3残灰残灰+空坩空坩埚质量量g;B空白空白试验残灰重，残灰重，g灰分灰分 =如有空白如有空白试验为22精选ppt水溶性灰分和水不溶性灰分的水溶性灰分和水不溶性灰分的测定定用煮沸的无离子水反复洗用煮沸的无离子水反复洗涤坩坩埚及灰分，使水溶性灰分溶解，无及灰分，使水溶性灰分溶解，无灰灰滤纸过滤后剩下的残渣后剩下的残渣经干燥、干燥、炭化、灰化至恒重，即炭化、灰化至恒重，即为水不溶水不溶性灰分。性灰分。水溶性和水不溶性灰分水溶性和水不溶性灰分计算算m4不溶性灰分不溶性灰分+原坩原坩埚质量量gm1原坩原坩埚质量量gm2样品品+原坩原坩埚质量量g水不溶性灰分水不溶性灰分 =100%水溶性灰分水溶性灰分=总灰分水不溶性灰分灰分水不溶性灰分24精选ppt酸不溶性灰分的酸不溶性灰分的测定定向向总灰分中加入灰分中加入25ml0.1mol/L的的HCl，放在小火上放在小火上轻微煮沸，用无灰微煮沸，用无灰滤纸过滤后，再用后，再用热水洗水洗涤至不至不显酸性酸性为止，将止，将残留物残留物连同同滤纸置坩置坩埚中中进行干燥、炭行干燥、炭化、灰化，直到恒重。化、灰化，直到恒重。酸不溶性灰分酸不溶性灰分计算算m5:酸不溶性灰分酸不溶性灰分+坩坩埚质量；量；m1:原坩原坩埚质量；量；m2:样品品+原坩原坩埚质量量26精选ppt几种重要几种重要矿物元素的物元素的测定定必需元素必需元素有害元素：有害元素：铅、镉、汞、砷等、汞、砷等常量元素：常量元素：钙、镁、磷、磷、钾微量元素：微量元素：铁、锌、碘、碘、铜、硅、硅含量含量0.01%钴、硒、硒、镍、铝含量含量0.01食品中的食品中的矿物元素物元素 一种新的一种新的样品品处理技理技术 微波密微波密闭消解消解高高压消解消解+微波快速加微波快速加热微波加微波加热原理：原理：微波微波产生的生的电磁磁场正正负信号信号变换24.5亿次次/s，溶液中极性分子在微波，溶液中极性分子在微波电场作用下，以作用下，以24.5亿次次/s的速度改的速度改变其正其正负方向，使分子方向，使分子产生高速的碰撞和摩擦而生高速的碰撞和摩擦而产生高生高热。28精选ppt微波微波为能量，能量，HNO3和和HCl为消化液，消化液，530min消解速度快（消解速度快（传统方法的方法的10100倍）倍）消解完全消解完全彻底，回收率高底，回收率高易易挥发元素元素损失少，失少，环境境污染少染少操作操作简便，便，劳动强度低度低微波密微波密闭消解的特点消解的特点美国：美国：测定金属离子是消解定金属离子是消解样品的品的标准方法准方法29精选ppt实际消解速度：消解速度：n食品食品样品：品：10min（2.5MPa)n化化妆品品样品：品：12min（3MPa)n药、保健品：、保健品：10min（2.0MPa)n冶金冶金类样品：品：20min（2.5MPa)30精选ppt微波消解微波消解仪微微波波消消解解罐罐31精选ppt高高锰酸酸钾滴定法滴定法样品品灰化灰化溶解溶解草酸草酸钙沉淀沉淀洗洗涤溶解溶解草酸游离出来草酸游离出来滴定滴定盐酸酸草酸草酸水水硫酸硫酸高高锰酸酸钾钙的的测定定高高锰酸酸钾滴定法反滴定法反应式式钙的的测定定CaCl2+(NH4)2C2O4CaC2O4+2NH4ClCaC2O4+H2SO4CaSO4+H2C2O45H2C2O4+2KMnO4+3H2SO4K2SO4+2MnSO4+10CO2+8H2O此法需要沉淀、此法需要沉淀、过滤、洗、洗涤等步等步骤，费时费力，力，较为少用少用滴定滴定终点：点：过量量KMnO4微微红色色EDTAEDTA滴定法滴定法钙的的测定定 先向系先向系统中加入中加入钙红指示指示剂（pH11pH11，纯蓝色）色），它与二价，它与二价钙离子离子络合，生成酒合，生成酒红色的色的络合物，合物，再用再用EDTAEDTA滴定，因其滴定，因其络合能力合能力强，夺取指示取指示剂已已络合的二价合的二价钙离子，使指示离子，使指示剂又又显原来原来颜色，生色，生成成蓝色，用以指示色，用以指示终点。点。EDTAEDTA滴定法反滴定法反应式式Ca2+NN（蓝色）色）NN-Ca2+（酒酒红色）色）NN-Ca2+（酒酒红色）色）+EDTAEDTA-Ca+NN（蓝色）色）加加钙红指示指示剂后不能放置太久后不能放置太久pH值为12-14氰化化钾消除消除锌、铁、铜、铝等的影响等的影响柠檬酸檬酸钠防止防止钙和磷和磷结合生成磷酸合生成磷酸钙沉淀。沉淀。35精选ppt消化消化样品品硝酸硝酸+高高氯酸的混合酸酸的混合酸盖表面皿盖表面皿加加热至无色透明至无色透明加水加加水加热除去多余硝酸除去多余硝酸至至2-3ml2-3ml时冷却冷却氧化氧化镧溶液定容溶液定容高型烧杯36精选ppt滴定滴定分分别吸取吸取0.1-0.5mL0.1-0.5mL（根据（根据钙的的含量而定）含量而定）试样消化液及空白消化液及空白于于试管中，加管中，加1 1滴滴氰化化钠溶液和溶液和0.1mL0.1mL柠檬酸檬酸钠溶液，用滴定管溶液，用滴定管加加1.5mL1.25mol/L1.5mL1.25mol/L氢氧化氧化钾溶液，溶液，加加3 3滴滴钙红指示指示剂，立即以，立即以EDTAEDTA溶液滴定，至指示溶液滴定，至指示剂由紫由紫红色色变蓝色色为止。止。EDTAEDTA消化液消化液+氰化化钠+柠檬酸檬酸钠+氢氧化氧化钾+钙红指示指示剂37精选ppt原子吸收分光光度法原子吸收分光光度法钙的的测定定样品品经湿法消化后，湿法消化后，导入原子吸入原子吸收分光光度收分光光度计中，中，经火焰原子化后，火焰原子化后，吸收吸收422.7422.7nmnm共振共振线，其吸收量与含量，其吸收量与含量成正比，与成正比，与标准系列比准系列比较定量。定量。原子吸收分光光度原子吸收分光光度计39精选ppt硫硫氰酸酸盐比色法比色法铁的的测定定样样品品经经消化后，消化后，铁铁均以均以FeFe3+3+形成存在，形成存在，在酸性溶液中，在酸性溶液中，FeFe3+3+与硫与硫氰氰酸酸钾钾溶液作用，溶液作用，生成生成红红色的硫色的硫氰氰酸酸铁铁配合物，在配合物，在485nm485nm下有下有最大吸收，其吸光度与最大吸收，其吸光度与铁铁含量成正比。含量成正比。红色色为了防止了防止Fe3+Fe2+，应加入少量加入少量过硫酸硫酸钾（K2S2O8）作氧化）作氧化剂。磺基水磺基水杨酸法酸法磺基水磺基水杨杨酸在碱性条件下与三价酸在碱性条件下与三价铁铁离离子生成黄色子生成黄色络络合物，在合物，在465nm 465nm 下有最大下有最大吸收吸收,其吸光度与其吸光度与铁铁含量成正比含量成正比。铁的的测定定黄色黄色邻二氮菲比色法二氮菲比色法在在pH2pH29 9的溶液中，二价的溶液中，二价铁离子能与离子能与邻二二氯菲生成菲生成稳定的定的橙橙红色色络合物合物，在，在510510nmnm有最大有最大吸收，其吸光度与吸收，其吸光度与铁的含量成正比。的含量成正比。铁的的测定定盐酸酸羟胺胺测定方法定方法反反应形式形式酸碱性酸碱性氧化氧化还原原剂稳定性定性准确度准确度 灵敏灵敏度度硫硫氰酸酸盐比比色法色法FeFe3+3+酸性酸性过硫酸硫酸钾（氧化（氧化剂）不不稳定定低低较低低磺基水磺基水杨酸酸比色法比色法FeFe3+3+碱性碱性不需要不需要稳定定较低低低低邻菲菲罗啉比啉比色法色法FeFe2+2+微酸性微酸性盐酸酸羟胺胺（还原原剂）稳定定较高高较高高三种三种铁测定方法的比定方法的比较43精选ppt氯仿萃取比色法仿萃取比色法碘的碘的测定定样品在碱性条件下灰化，碘被有机物品在碱性条件下灰化，碘被有机物还原成碘原成碘离子，碘离子与碱金属离子离子，碘离子与碱金属离子结合成碘化物，碘化物合成碘化物，碘化物在酸性条件下与重在酸性条件下与重铬酸酸钾作用，定量析出碘。当用作用，定量析出碘。当用氯仿萃取仿萃取时，碘溶于，碘溶于氯仿中呈仿中呈现粉粉红色，当碘含量色，当碘含量低低时，颜色深浅与碘含量成正比色深浅与碘含量成正比。O O硫酸硫酸铈（shsh）接触法）接触法碘的碘的测定定碘催化碘催化亚砷酸与硫酸砷酸与硫酸铈在室温下的氧化在室温下的氧化还原反原反应，碘的催化作用与与碘离子，碘的催化作用与与碘离子浓度成比例，在恒温度成比例，在恒温反反应一段一段时间后，加入后，加入亚铁盐中止砷与中止砷与铈离子的氧离子的氧化化还原反原反应，余下的高，余下的高铈离子与离子与亚铁离子作用，把离子作用，把亚铁离子氧化成离子氧化成铁离子，生成的离子，生成的铁离子用硫离子用硫氰酸酸钾生成生成红色的硫色的硫氰酸酸铁，其，其浓度与碘离子含量成反比。度与碘离子含量成反比。硫酸硫酸铈接触法反接触法反应式式当有碘离子存在当有碘离子存在时加入加入亚铁盐红色，越多，碘色，越多，碘离子越少离子越少总反反应式式46精选ppt磷磷钼酸酸喹啉重量法啉重量法磷的磷的测定定样品品经消化或灰化后，在酸性条件下消化或灰化后，在酸性条件下，磷与，磷与喹钼柠酮作用生成磷作用生成磷钼酸酸喹啉沉淀啉沉淀，沉淀物，沉淀物经过滤，洗，洗涤，在，在2602026020下烘下烘干，称重可干，称重可计算出磷的含量。算出磷的含量。【喹钼柠酮喹钼柠酮】是由是由喹喹啉、啉、钼钼酸酸钠钠、柠檬酸和丙檬酸和丙酮配制而成的溶液配制而成的溶液 磷磷钼酸酸喹啉重量法啉重量法计算公式算公式磷含量磷含量的表示的表示方法方法m m1 1磷磷钼酸酸喹啉沉淀和砂芯漏斗的啉沉淀和砂芯漏斗的质量，量，g g。m m2 2砂芯漏斗的砂芯漏斗的质量，量，g g。m m称取称取试样的的质量，量，g g。V V样液的液的总体体积。0.032070.03207磷磷钼酸酸喹啉摩啉摩尔质量量换算算为P P2 2O O5 5摩摩尔质量的系数。量的系数。mm1 1mm2 248精选ppt钼蓝比色法比色法食品食品样品中的磷品中的磷经灰化或消化后以，灰化或消化后以，磷酸根磷酸根形式形式进入入样品溶液，在酸性条件下与品溶液，在酸性条件下与钼酸酸铵作用作用生成淡黄色的磷生成淡黄色的磷钼酸酸铵，其中高价的，其中高价的钼具有氧化具有氧化性，可被抗坏血酸，性，可被抗坏血酸，氯化化亚锡（或者（或者对苯二酚与苯二酚与亚硫酸硫酸钠）还原成原成蓝色化合物色化合物-钼蓝在在650nm650nm（或（或660nm660nm）下有最大吸收，其吸光度与磷）下有最大吸收，其吸光度与磷浓度度成正比。成正比。磷的磷的测定定钼蓝比色法反比色法反应式式钼蓝（蓝色化合物色化合物650nm650nm ）磷磷钼酸酸铵氯化化亚锡50精选ppt本章思考本章思考题总灰分的概念、灰分的概念、测定原理、具体方定原理、具体方法及注意事法及注意事项钙、铁的的测定方法及各自的特点定方法及各自的特点加速食品灰化的方法加速食品灰化的方法51精选ppt