食品分析第6章灰分及几种矿物元素

酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化 物的形式残存下来，这些残留物即为灰分， 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： ① 素瓷 ②铂 ③ 石英 ④铁 ⑤ 镍等， 个别情况也可使用蒸发皿。
① 素瓷坩埚 优点：
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，劳动强度低等优点。
操作简便：只需把样品及溶剂防入消解罐，调整
好所需要的压力，设定好加热时间，即可进行
微波消解。
微波密闭消解仪器： 1. 上海新仪微波化学科技有限公司生产的 MDS — 2002A 型压力自控密闭微波溶样系统。 2. 美国CEM公司生产的 MARS — 5 型微波消解系统 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);
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
无灰滤纸（定量滤纸）
按灰分分为三个等级
甲＜0.01％
乙＜0.03％
丙＜0.06％
是化学纯度高度纯洁，疏松多孔，有一定过滤 速度，显中性，耐稀酸。
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……）
(三）原子吸收分光光度法
三、 铁的测定（74页）
水不溶性灰分酸不
溶性灰分
4．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。
5 、水不溶性灰分 —— 反映的是污染的泥沙 和铁、铝等氧化物及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
考察食品的原料及添加剂的使用情况； 灰分指标是一项有效的控制指标；测定灰分可 以判定食品被污染的程度；灰分还可以评价食 品的加工精度和食品的品质。
(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（pH﹥11,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。
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 (一) 原理：
把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，
是有机物氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化
物及水等形式逸出，而无机物以硫酸盐、磷
接称取、炭化。
④
炭化样品
准确称量一定量处理好的样品，放在高温 炉之前，要先进行炭化处理，以防温度高，试 样中的水分急剧蒸发使样品飞扬，防止易发泡 膨胀的物质在高温下发泡而溢出，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。
（四）总灰分的 测定方法（以瓷坩埚为例）
马福炉 瓷坩埚
的准备 结果计算
的准备
称样品
炭化样品
不恒重
灰化1-5小 时
恒重
入干燥器冷却 30 分钟
取出
①
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（有的蒸发皿在光电天平中放不下）。
⑵ 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 用来加速碳粒灰化。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，促进未灰化得碳粒灰 化。 • 这些物质的添加不会增加残灰的质量，灼烧后 完全消失。
⑶ 糖类样品残灰中加入硫酸，可以进一步加速。 ⑷ 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，也应做 空白试验。
有的样品如面粉等粮食样品是以干物质的灰分来
计算的，从总重中减去水分。
6.说明：
① 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。 ② 灰化后的 残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。 ③ 用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后， 用粗HCl(废）浸泡10~20分钟，再用水冲刷洗净。
③ 样品的预处理
可用测定水分之后的样品。
⑴ 富含脂肪的样品先提取脂肪后再测灰分。 ⑵ 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。 ⑶ 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。 ⑷ 谷物、豆类等水分含量较少的固体样，粉碎均匀后可直
5、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KH2PO4、NaH2PO4等，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。对这类样品，可采用下述方法加速 灰化：
⑴ 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 碳粒暴露出来，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℃ 烘箱内充分干燥，再灼烧至恒重。
将坩埚用（1:4）的HCl煮沸1~2小时，洗净凉干。 用FeCl3 + 蓝墨水的混合物在坩埚外壁及盖子 上编号。打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放 在炉口预热，
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 （500~600℃）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。
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、I2、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）。 水溶性灰分 总灰分
防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，
而使微粒飞失、爆燃。
4. 灰化时间
• 一般不规定灰化时间，而是观察残留物（灰分）为 全白色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重 为止。两次结果相差< 0.5 mg。对于已做过多次测 定的样品，可根据经验限定时间。
• 总的时间一般为 2 ~ 5 小时，个别样品有规定温度、 时间。 • 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。
耐高温可达 1200 ℃ ，内壁光滑，耐酸，价格
低廉。 缺点： ⑴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。 ⑵温度骤变时，易炸裂破碎。
② 铂坩埚 优点：
耐高温 达1773℃，导热良好，耐碱，耐酸、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。
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。
介绍一种新的样品处理技术 —— 微波密闭消解 高压消解
+
微波快速加热
微波加热原理： 微波——300 ～30 0000 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。
2. 取样量
根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰 分为 10 ～100 mg 。
通常：
乳粉、麦乳精、大豆粉、调味料、水产品等
取 1～ 2 g 。
谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取 3～5 g 。
蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取5～10g 。
水果及制品取 20g 、油脂取50 g 。
3. 灰化温度
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
m3 m1 ×100 % 灰分 = m2 m1
m3 m1 B 如有空白试验为 ×100 % m2 m1
m 1—空坩埚质量，g m 2—样品+空坩埚质量，g m 3—残灰+空坩埚质量，g B —空白试验残灰重，g