第五章灰分及礦物元素的測定§5.1灰分的測定§5.1.1概述灰分是指食品中有機物被灼燒或被完全氧化后剩余的無機殘留物。是標示食品中無機成分總量的一項目的。目前主要有三種有效的灰化方法：用于測定大量樣品的干法灰化；用于高脂樣品(如肉類和肉類制品)中元素含量分析的濕法灰化；進展揮發性元素分析時用的低溫等離子干法灰化(也稱簡單等離子體灰化或低溫灰化)。灰分的種類：粗灰分：食品經高溫灼燒后的殘留物。水溶性灰分：粗灰分中可溶解于水的部分。反映的是可溶性的鉀、鈉、鈣、鎂等元素的氧化物和鹽類的含量。水不溶性灰分：粗灰分中不可溶解于水的部分。反映的是污染的泥沙和鐵、鋁等元素的氧化物及堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。酸不溶性灰分：樣品中不溶性的礦物質雜質，反映的是污染的泥沙和食品中原來存在的微量氧化硅的含量。土壤礦物質(含大量硅酸鹽和蛋白石似的二氧化硅)只溶解于氫溴酸或氟化氫溶液。灰分的堿度是一種用于測定食品的酸堿平衡和測定礦物質含量，以檢測食品的摻雜情況的目的。灰分測定的意義食品消費工藝的控制目的判別食品污染程度評價食品加工精度反映食品質量，評價食品營養種類鑒別與摻偽檢驗元素分析的前處置常見食品的灰分含量通常以為動物制品的灰分是一個恒定含量，但植物資源的情況卻是多種多樣的。大部分新穎食品的灰分含量不高于5%；純真的油類和脂的灰分普通很少或不含灰分；乳制品含有0.5%～5.1%的灰分；水果、水果汁和瓜類含有0.2%～0.6%的灰分，而干果含有較高的灰分〔2.4%~3.5%〕；面粉類和麥片類含有0.3%～4.3%的灰分，而含糠的谷物及其制品比無糠的谷物及其制品灰分含量高；堅果及其制品含有0.8%~3.4%的灰分；肉、家禽和海產品類含有0.7%~1.3%的灰分，而腌熏臘肉制品可含有6%的灰分，干牛肉含有高于11.6%的灰分〔按濕基計算〕。食品種類灰分含量/%（按濕基計算）谷物、面包、面制品大米（糙米、大顆粒，生）玉米片（整粒，黃色）去胚玉米（整粒磨碎白色罐裝）白米（大顆粒、生的、強化）小麥粒（整粒）通心粉（干的、濃縮）黑麥面包1.51.10.90.61.60.71.5食品種類灰分含量/%（按濕基計算）乳制品乳（未經濃縮，液狀）乳（濃縮）奶油（含鹽）奶油（半液體）大豆人造奶油（硬狀，普通）普通低脂肪奶0.71.62.10.72.00.7

食品種類灰分含量/%（按濕基計算）蔬菜、水果蘋果（帶皮，未加工）香蕉（未加工）櫻桃（甜，未加工）葡萄干土豆（帶皮，未加工）西紅柿（紅色，成熟，未加工）

0.30.80.51.81.60.4食品種類灰分含量/%（按濕基計算）肉、家禽、魚類鮮雞蛋（全部，未經加工，新鮮）魚片（去骨、糊狀或涂面包屑油炸）豬肉（新鮮，腿心，全部、未加工）漢堡包（單層小餡餅，普通的）雞肉（烤或炸，胸脯肉，未經加工）牛肉（頸肉，烤前腿，未經加工）

0.92.50.91.71.00.9

§5.1.2灰分的測定1.原理：樣品經炭化后，在500～600℃的馬福爐〔高溫爐〕中灼燒，得殘留物，經稱量后計算樣品的總灰分。水分和揮發成分蒸發；在有氧條件下，有機物被灼燒成二氧化碳和氮的氧化物；大部分的礦物質轉化成氧化物、硫酸鹽、磷酸鹽、氯化物和硅酸鹽。在這種灰化方法中，一些元素如硒、砷、鉛、鎘、汞可被部分揮發，因此，如樣品灰化后要用于特殊元素分析時，必需選擇其他方法。高溫爐、坩堝、坩堝鉗、枯燥器、分析天平鹽酸〔1:4〕、三氯化鐵溶液、硝酸、過氧化氫、辛醇灰化容器〔坩堝〕種類：素燒瓷坩堝、石英坩堝、蒸發皿鎳坩堝、鉑金坩堝大小：根據樣品性狀及灰分含量選擇取樣量：根據試樣的種類和性狀來決議〔1~10g〕2.儀器

3.試劑

4.測定條件的選擇灰化溫度灰化溫度根據樣品中無機成分的組成、性質及含量選擇，普通為500~550℃。例如：魚類及海產品、谷類及其制品、乳制品＜550℃；果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品＜525℃；個別樣品(如谷類飼料)可以到達600℃。灰化溫度過高，將引起鉀、鈉、氯等元素的揮發損失，而且磷酸鹽、硅酸鹽類也會熔融，特碳粒包藏起來，使碳粒無法氧化；灰化溫度過低，那么灰化速度慢、時間長，不易灰化完全，也不利于除去過剩的堿〔堿性食品)吸收的二氧化碳。灰化時間普通以灼燒至灰分呈白色或淺灰色，無碳粒存在并到達恒重為止。灰化至到達恒重的時間因試樣不同而異，普通需2~5小時。應根據樣品的組成、性狀留意察看殘灰的顏色，正確判別灰化程度。鐵含量高的試樣，殘灰呈褐色；錳、銅含量高的試樣，殘灰呈藍綠色；有時即使殘灰外表呈白色，但灼燒不完全，內部仍會殘留炭粒。加速灰化的方法樣品經初步灼燒后，取出冷卻，參與無離子水溶解水溶性鹽類灰分，暴露碳粒，蒸去水分，再灼燒至恒重。樣品經初步灼燒后，取出冷卻，參與幾滴硝酸或雙氧水加速氧化，蒸干后再灼燒至恒重。參與10％碳酸銨等疏松劑，促進未灰化的碳粒灰化。參與醋酸鎂、硝酸鎂等助灰化劑，疏松樣品，防止殘灰熔融。〔2〕樣品預處置液體樣品：稱量，蒸干高水分樣品：勻漿后，稱量，烘干低水分谷物、豆類等固體樣品：粉碎后，稱量高脂肪樣品：勻樣，稱樣，抽脂高糖樣品：勻樣，稱樣，蒸干〔加1~2d橄欖油等消泡劑〕

酸煮洗滌編號灼燒灼燒稱重稱重5.測定方法〔1〕瓷坩堝預備〔3〕炭化〔4〕灰化〔500~550℃，2~16h〕6.結果計算電爐§5.1.3水溶性灰分和水不溶性灰分的測定坩堝去離子水煮沸去離子水洗滌殘渣等過濾坩堝干燥灼燒稱重§5.1.4酸不溶性灰分的測定坩堝鹽酸溶液煮沸去離子水洗滌殘渣等過濾坩堝干燥灼燒稱重§5.1.5灰分的堿度水果類和蔬菜類的灰分為堿性(Ca、Mg、K、Na)，肉類和一些谷物類的灰分是酸性的(P、S、C1)，灰分的堿度曾經被作為水果和果汁的一種質量目的。檸檬酸鹽、蘋果酸鹽和酒石酸鹽在灼燒時產生的碳酸鹽、磷酸鹽會干擾此測定。此方法曾經用于計算食品的酸堿平衡。

測定灰分堿度的操作步驟如下：(1)將灰分移入容器中(總灰分或水不溶性灰分)，并準確添加10mL0.1mol/L的HCl。(2)必要時添加沸水并在水浴中加熱。(3)冷卻，定容。(4)用0.1mol/L規范NaOH溶液滴定過量的HCl，用甲基橙作指示劑。(5)以mL(1mol/L酸)/100g樣品為表示單位。不溶性灰分堿度也可用甲基橙作指示劑，用0.1mol/LHCl直接滴定進展測定。§5.2礦物元素的測定§5.2.1概述一、礦物質在膳食中的重要性膳食中的礦物質主要有Ca、P、Na、K、Mg、Cl和S，成人每天至少需求100mg這些礦物質，每一種礦物質在人體內都有其特殊的功能，假設日常膳食中這些礦物質不能正常供應，肌體就會發生病變。如：人體中大約98%的鈣和80%的磷存在于骨骼中;Mg、K、Ca、Na那么與神經傳導和肌肉收縮有關;胃中的鹽酸對膳食中的礦物質溶解及吸收有很大的影響。另外還有每天需求量很少(以毫克計)的10種微量元素，包括Fe、I、Zn、Cu、Cr、Mn，Mo、F、Se和Si。在維持機體的功能方面，每種元素都有其特殊的生理作用，如：鐵是血紅蛋白和肌紅蛋白分子的組成成分，與細胞間傳送氧氣的功能有關。還有一類元素被稱為超微量礦物元素，目前正處于研討階段，還不能明確解釋其生物作用，這類礦物質包括：V、Sn、Ni、As和B。Pb,Hg、Cd和Al等礦物元素那么已被證明對人體有毒，因此在膳食中應該防止攝入；某些必需礦物質如F和Se，在正常的飲食程度下，它們對生物機能是有益的，但假設攝入過多對人體那么有危害。二、食品加工中的礦物質天然食品中含有非常豐富的礦物質，如乳是鈣的一個很好的來源；在食品加工中，有時參與食鹽可降低水分活度從而起到維護作用，并因此提高了食品中鈉的含量；在強化食品中允許添加高于天然含量的礦物質，如通常在早餐食品中添加Ca、Fe、Zn等礦物質，在食鹽中加碘；食品的一些加工過程會導致礦物質的損失，如：P、Zn、Mg、Cr、Cu等主要存在于麩皮；水是食品加工過程中的一個要素。食品中礦物質的含量對食品的營養價值、潛在毒性、適當的加工工藝和平安性等具有非常重要的意義。三、礦物元素含量測定的常用方法現代儀器已有能夠一次完成對一切礦物質的測定，而且其檢測限可到達十億分之一〔10-10〕，但這些分析儀器的價錢比較昂貴。大量樣品的分析需求自動化儀器，而用于零星樣品的幾種礦物質的分析那么不需求太多的費用，普通有兩種方法可供選擇：①把樣品送到有關檢測機構進展分析；②運用傳統的分析方法進展分析。如分量分析、滴定分析、比色分析以及電化學分析法。§5.2.2鈣的測定一、概述1測定意義鈣是人體含量最多的一種無機元素，出生時體內含鈣總量約為28g，成年時達850~1200g，相當于體重的1.5%~2.0%。99%集中于骨路和牙齒中，其他1%，有一半與檸檬酸整合或與蛋白質結合；另一半那么以離子形狀存在于軟組織、細胞外液和血液中，與骨骼鈣維持著動態平衡，維持體內細胞正常生理形狀的需求。生理功能：構成骨骼和牙齒；維持神經與肌肉活動；促進體內某些酶的活性；參與血凝過程、激素分泌、維持體液酸堿平衡以及細胞內膠質穩定性我國引薦每日膳食中鈣供應量為800~1000mg。成年男女600mg/d;孕婦800~1500mg/d乳母2000mg/d2、食品中的鈣含量鈣的食物來源應思索二個方面，鈣含量及吸收利用率。奶與奶制品含鈣豐富吸收率也高，是理想的鈣來源。水產品中小蝦皮含鈣特別多，其次是海帶、發菜等含量也非常豐富。豆和豆制品以及油料種子和蔬菜含鈣也較高。特別突出的有黃豆及其制品，黑豆、赤小豆、各種瓜子、芝麻醬等。食品中鈣的強化：3、鈣的測定方法高錳酸鉀法、絡合滴定法、原子發射光譜法、原子吸收法三、高錳酸鉀法1原理本方法是以氧化復原反響為根底。樣品→灰化→溶解→草酸鈣沉淀→洗滌→溶解→草酸游離出來→滴定。根據高錳酸鉀規范溶液的耗費量，可計算出食品中鈣的含量。反響式如下：CaCl2＋(NH4)2C2O4→CaC2O4＋2NH4C1CaC2O4+H2SO4→CaSO4+H2C2O45H2C2O4＋2KMnO4＋3H2SO4→K2SO4＋2MnSO4＋10CO2+8H2O鹽酸草酸水硫酸高錳酸鉀2主要試劑0.02mol/L高錳酸鉀規范溶液3測定方法〔1〕樣品處置〔2〕測定

水稱取高錳酸鉀煮沸砂芯漏斗過濾草酸鈉標定樣品灰化溶解鹽酸水轉移定容樣液草酸銨草酸鈣離心沉淀硫酸草酸滴定高錳酸鉀調pH值4.計算式中：C—KMnO4溶液濃度，mol/L;V—KMnO4溶液耗用體積，mL;V1—用于測定的樣液體積，mL;V2—樣液定容體積，mL;m—樣質量量,g;40.08—鈣的摩爾質量，g/mol.濕法灰化是一種運用酸、氧化劑或兩者的混合物氧化有機物的方法。該灰化過程中，礦物質在沒有揮發的情況下被溶解，因此可作為一種適宜于特殊元素分析的樣品預處置方法。濕法灰化通常比干法灰化更廣泛地用于特殊元素的分析。此方法往往運用硝酸和高氯酸，因此必需運用特制的通風櫥，而且消化脂肪樣品時必需小心謹慎。低溫等離子灰化是一種特殊的干法灰化方法，它利用電磁場產生的初生態氧，在低真空的條件下氧化食品。在一個比馬福爐溫度低得多的條件下灰化樣品，以防止元素的揮發，灰分物質的晶體構造堅持良好。與典型的干法灰化相比，損失的微量元素少，運用的低溫(小于150℃)通常使細微的晶體構造堅持不變在灰化易揮發性鹽樣品時，它能夠是首選的方法。主要缺陷是樣品容量小和設備的損耗。微波灰化也稱為“微波輔助化學〞運用程序化的微波濕法消化器，系統可以程序升溫，先脫水，然后灰化，同時可控制真空度和溫度，與馬福爐相比縮短了灰化時間，如面粉的微波濕法灰化只需10～20min。對于植物樣品(除銅的測定外)，用微波系統灰化20min就足夠了，而要得到類似的結果，用馬福爐那么需求40min~4h。四、EDTA滴定法原理在pH12-14時，Ca2+可與EDTA作用生成穩定的EDTA-Ca絡合物，可直接滴定。終點指示劑為鈣指示劑〔NN〕，NN水溶液在PH＞11時為純藍色，可與Ca2+結合生成酒紅色的NN-Ca2+，其穩定性比EDTA—Ca2+小，在滴定過程中EDTA首先與游離Ca2+結合，接近終點時EDTA奪取NN—Ca2+中的Ca2+，使溶液從酒紅色變成純藍色，即為滴定終點。根據EDTA的耗費量，即可計算出鈣的含量。Ca2++EDTA→EDTA-CaCa2++NN〔藍色〕→NN-Ca2+〔酒紅色〕試劑鈣指示劑1%KCN0.05mol/L檸檬酸鈉溶液2mol/LNaOH6mol/LHCl鈣規范溶液〔0.2mg/ml〕EDTA規范溶液〔0.01mol/L〕3.測定〔1〕樣品處置同前〔2〕測定4計算

樣液調pH除干擾滴定NaOH鈣指示劑EDTA氰化鉀檸檬酸鈉五原子吸收法1．原理樣品經濕消化后，導入原子吸收分光光度計中，經火焰原子化后，吸收422.7nm共振線，其吸收量與含量成正比，與規范系列比較定量。2．試劑要求運用去離子水，優級純試劑鹽酸、硝酸、高氯酸、0.5mol/L硝酸溶液混合酸消化液：硝酸十高氯酸(4：1)。鑭溶液(La50g/L)氧化鑭58.7g溶于250mlHCl,稀釋至1L鈣規范溶液：25ug鈣/mL〔CaCO3〕鹽酸溶解，配制鈣規范運用液〔5，10，20ug鈣/mL〕汲取鈣規范液，加鑭溶液5ml，0.5mol/LHCl稀釋至25ml。3儀器原子吸收分光光度計4測定〔1〕樣品制備〔2〕樣品處置〔3〕測定稱樣消化除硝酸定容混合酸鑭溶液去離子水將消化好的樣液、試劑空白液和各元素的規范系列分別導入火焰進展測定。〔4〕計算以各濃度系列規范溶液與對應的吸光度繪制規范曲線。測定用樣品液及試劑空白液規范曲線查出濃度值(C及C0)

§5.2.3鐵的測定一、概述1測定意義鐵是人體必需微量元素中含量最多的一種，總量約為4~5g。鐵為血紅蛋白與肌紅蛋白、細胞色素A以及某些呼吸酶的成分，參與體內氧與二氧化碳的轉運、交換和組織呼吸過程。鐵缺乏時對人體的影響：任務效率降低、學習才干下降，冷漠呆板；缺鐵兒童易焦躁，抗感染抵抗力下降。此外，常有出現心慌、氣短、頭暈、眼花、精神不集中。我國建議鐵的日供應量為：成年男子12mg，成年女子為18mg，孕婦、乳母為28mg。其NOAEL為65mg2食品中的鐵含量膳食中的鐵良好來源為動物肝臟、動物全血、畜禽肉類、魚類。蔬菜中含鐵量不高，在植物性食物