第四章-灰分及几种矿物元素的测定课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章,灰分及几种矿物元素的测定,第一节 灰分的测定,灰分及其测定的意义,总灰分的测定,水溶性灰分和水不溶性灰分的测定,酸不溶性灰分的测定,一、灰分及其测定的意义,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,粗灰分（总灰分）,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,CO,2,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,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,水不溶性灰分,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,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,SiO,2,的含量,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,富强粉应为,0.3 0.5 %,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,参见：,GB / T 5009.4 2003 ,食品中灰分的测定方法,1,、原理,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,坩埚,素烧瓷坩埚,优点：,耐高温达,1200 ,，内壁光滑，耐酸，价格低廉,缺点：,内壁的釉质耐碱性差 温度骤变时，易破裂,铂坩埚,优点：,耐高温达,1773,，导热好，耐碱，耐,HF,，吸湿性小,缺点：,价格昂贵；使用不当会腐蚀或发脆,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,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,黄油,500,海产品、果蔬制品、砂糖制品、肉制品,525,谷类及其制品、乳制品,550,大豆粉、谷类饲料等个别样品可以达到,600,添加乙酸镁的快速灰化法可达,700,3,、加速灰化的方法,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。对这类难灰化的样品，可采用下述方法来加速灰化,3,、加速灰化的方法,加去离子水：,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,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，置,120 130,烘箱内干燥，再灼烧至恒重,加,HNO,3,、,H,2,O,2,等氧化剂：,样品初步灼烧后，放冷，加入几滴,HNO,3,、,H,2,O,2,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,4,、,总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）,恒重,取出,入干燥器冷却,30,分钟后称量,结果计算,不恒重,灰化,炭化样品,瓷坩埚,的准备,马福炉,的准备,样品处理与称样,瓷坩埚的准备,种类与大小的选择：,根据样品的性质、取样量的大小来选取,洗涤：,1:4,的,HCl,煮沸,12,小时，洗净凉干,编号：,用,FeCl,3,+,蓝墨水混合物编号,(,埚外壁及盖子,),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,一般由,箱式电阻炉,和,温度控制仪,两部分组成,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,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,液体样品：,先在水浴上蒸干,(,直接炭化易造成沸腾溅失,),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,60,70,，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,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，,灰化至恒重,计算：,结果一般保留,1,位小数,4,、,总灰分的测定方法,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,测定方法：,结果计算,水浴蒸干,滤渣、纸移回坩埚,已恒重总灰分,热去离子水溶解并多次洗涤,无灰滤纸,过滤,炭化,灰化至恒重,三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定,结果计算,水不溶性灰分,=,100%,m,4,水不溶性灰分,+,原坩埚质量,g,m,1,原坩埚质量,g,m,2,样品,+,原坩埚质量,g,水溶性灰分,=,总灰分,-,水不溶性灰分,四、酸水不溶性灰分的测定,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,计算,:,酸不溶性灰分,= 100%,式中：,m,5,酸不溶性灰分,+,坩埚质量,m,1,原坩埚质量,m,2,样品,+,原坩埚质量,一、概述,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。,矿物质分类：,常量元素：,含量大于,0.01,的，有钙、磷、钠、钾、氯、镁、硫,7,种，约占总灰分的,80%,。,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,矿物质测定的样品预处理,有机物破坏法,干法灰化,湿法消化,紫外光分解法：,高压汞灯照射,+,加热（,85,左右）,+,氧化剂（,H,2,O,2,），,1-2h,即可完全分解。,微波密闭消解法：,微波快速加热,+,密闭高压,优点：,消解速度是传统方法的,10,100,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,300,300000 Mhz,间的电磁波。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,矿物质的测定方法,化学分析法：重量法、容量法,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,1,、,KMnO,4,法（,p73,）,原理,:,灰分,+ HCl,溶解,CaCl,2,+(NH,4,),2,C,2,O,4,CaC,2,O,4,+2NH,4,Cl,CaC,2,O,4,+ H,2,SO,4,CaSO,4, + H,2,C,2,O,4,5H,2,C,2,O,4,+2KMnO,4,+3 H,2,SO,4, K,2,SO,4,+2MnSO,4,+10CO,2,+8H,2,O,即：,2KMnO,4,相当于,5H,2,C,2,O,4,，相当于,5 CaC,2,O,4,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,2,、,EDTA滴定法,原理,:,Ca,2+,+,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：,样品加入钙指示剂后，不能久置，否则终点发灰，不明显,样品中的,Fe,、,Al,、,Ni,、,Zn,等干扰测定，可用,KCN,消除,滴定时控制,pH,为,12-14,，过高过低指示剂都变红，不显示终点,三、铁的测定,1,、硫氰酸钾比色法,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。,Fe,3+,+ 3SCN,-,Fe(SCN),3,注意事项：,为防止,Fe,3+,转变为,Fe,2+,，应加入少量,K,2,S,2,O,8,作氧化剂,Fe(SCN),3,稳定性差，易褪色，应及时测定吸光度,三、铁的测定,2,、,邻菲罗啉（邻二氮菲）,比色法,原理：,微酸性条件下，,Fe,2+,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。,注意：,显色前需加盐酸羟胺将,Fe,3+,还原为,Fe,2+,；,其他离子可用柠檬酸盐和,EDTA,掩蔽；,显色稳定，选择性好、灵敏度高。,三、铁的测定,3,、磺基水杨酸比色法,原理：,碱性条件下，,Fe,3+,+ 3Sal,2-,Fe(Sal),3,3-,(,黄色，,max 465nm),注意：,显色稳定性好，碱性条件不需外加氧化剂,4,、原子吸收光度法,四、碘的测定,1,、,氯仿萃取比色法,原理：,样品在碱性条件下灰化，碘被有机物还原成I,-,离子；,I,-,离子在酸性条件下,被,重铬酸钾,还原,，定量析出,I,2,；,Cr,2,O,2,-,+6I,-,+14H,+,2Cr,2+,+3I,2,+7H,2,O,氯仿萃取,I,2,，I,2,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。,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,2,、硫酸铈接触法（自学）,3,、溴水氧化法（自学）,4,、催化分光光度法（自学）,五、磷的测定,1,、磷钼酸喹啉重量法（自学）,2,、钼蓝比色法（自学）,补充：比色法（光度法）原理,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。当波长一定，光吸收程度与物质浓度有一定的比例关系。,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,A,KcL,吸收光谱图,第四章复习题,1.,为什么把灼烧后的残留物称为粗灰分？粗灰分与无机盐含量有什么区别？,2.,对于难灰化的样品可采用哪些措施加速灰化？,3.,说明总灰分测定的原理及操作要点。,4.,如何选用灰化容器、确定取样量、灰化温度及灰化时间？,5.,样品在灰化前为什么要进行炭化？,6.,如何正确进行灰化测定中的恒量操作？,7.,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。,8.,钙的测定方法有哪些，基本原理是什么？,