Transcript 第六章、灰分及几种重要矿物元素含量的测定

第六章
灰分及几种矿物
元素的测定
西昌学院轻化工程学院
第一节
灰分的测定

灰分的定义

在高温灼烧时，食品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。它标示
食品中无机成分总量的一项指标。
食品分析与检验

粗灰分的定义

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、
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）。
食品分析与检验
水溶性灰分
粗灰分
酸溶性灰分
水不溶性灰分
酸不溶性灰分
食品分析与检验
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。可反映果酱、果冻等制
品中果汁的含量。
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SiO2的含量。
食品分析与检验

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；
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。
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一、总灰分的测定
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。
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2、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
个别情况也可使用蒸发皿。
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（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1～2g。
谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取3～5g。
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 。
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（3）灰化温度
由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不
相同，灰化温度一般为525 ~ 600℃。
温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷
酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法
氧化。
温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，
也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。
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（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。
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3、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。为了缩短灰化
周期，采用加速灰化过程。

改变操作方法：样品初步灼烧后取出坩埚→冷却 →在灰中加少量
热水→搅拌使水溶性盐溶解，使包住的碳粒游离出来→蒸去水分
→干燥→灼烧

2. 加HNO3(1：1)或30%H2O2（灰化助剂）：使未氧化的碳粒充分
氧化并且使它们生成NO2 和水，这类物质灼烧时完全消失，又不
至于增加残留物灰分重量。

3. 加惰性物质：如Mg,CaCO3等，这些都不溶解，使碳粒不被覆盖，
此法同时作空白实验。
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4、总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例）：
马福炉
的准备
瓷坩埚
的准备
称样品
炭化样品
结果计算
不恒重
灰化1小时
恒重
入干燥器冷却
30 分钟
取出
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
测定步骤

在坩埚中称取定量样品→在电炉中炭化至无烟
→在500℃马福炉中灼烧到灰白色 →冷却到
200℃ →入干燥皿冷却到室温→称重
灼烧1
小时 →冷却到恒重
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5、结果计算
灰分 =
m3  m1
×100 %
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
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。
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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 样品炭化的过程中,要注意控制热源,防止产生大量
的泡沫
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二、 水溶性灰分和水不溶性灰分的测定
总灰分称量、计算后→约加25ml热无离子水→无灰滤纸过滤
→分多次洗涤坩埚、滤纸及残渣→将残渣及滤纸一起移回原
坩埚中→在水浴上蒸发至干涸→放入干燥箱中干燥→再进行
炭化→灼烧→冷却→称量，至恒重。
计算：水不溶性灰分 =
m4  m1
m2  m1
×100%
m4— 不溶性灰分 + 原坩埚质量 g
m1— 原坩埚质量 g
m2— 样品 + 原坩埚质量 g
水溶性灰分％=总灰分％ - 水不溶性灰分％
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三、 酸不溶性灰分的测定
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→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→称量,直到恒重。
计算: 酸不溶性灰分％=
m5  m×100%
1
m2  m1
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
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第二节
几种重要矿物元素的测定
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。

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等）
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 测定方法
化学分析法
食品样本
灼烧、灰化
比色法
无机态
原子吸收分光光度法
荧光法
其它
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一、钙的测定－－滴定法（EDTA法）
(1)原理: EDTA与消化液中的钙能形成比钙红指
示剂与钙所形成的络合物更为稳定的EDTA-Ca络合物。
在pH13-14的含钙溶液中，首先是钙红指示剂与溶液中
钙络合成酒红色,随着滴入EDTA，由于形成了更为稳定
的EDTA-Ca络合物,钙红指示剂变成了蓝色的游离状态
（终点）。根据EDTA络合剂用量，可计算钙的含量。
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（1）样品消化
精确称取均匀样品于250mL高型烧杯→加混合酸消化液
(硝酸和高氯酸之比为4:1)20－30ml →上盖表皿→加热
消化（直至无色透明为止 ） →加几毫升去离子水，加
热（以除去多余的硝酸） →待烧杯中的液体接近2-3mL
→取下冷却→用去离子水洗并转移于 10ml刻度试管 →
定容
取与消化样品相同量的混合酸消化液，按上述操作做试
剂空白试验测定。
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（2）标定EDTA
吸取0.5mL钙标准溶液(100μg/ml)，以
EDTA滴定，标定其EDTA的浓度，根据滴定结
果计算出每毫升EDTA相当于钙的毫克数，即
滴定度（T）
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样品及空白的滴定
吸取0.1-0.5ml（根据钙的含量而定）样品消化
液及空白于试管中→加1滴氰化钠溶液和0.1mL柠
檬酸钠溶液→1.5ml 1.25mol/L KOH →加3滴钙
红指示剂 →以EDTA溶液滴定 （紫红变为蓝色）
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注 意:
①滴定用的样品量随钙含量而定,最适合的范围是
5-50μg;
②样液中加入氰化钾和柠檬酸钠掩蔽剂
③加钙红指示剂后要立即滴定;
④滴定的pH范围为12-14,过高过低都滴定不出终
点.
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二、碘的测定
溴能定量地氧化碘离子为碘酸根离子，生成的
碘酸根离子在碘化钾的酸性溶液中被还原析出碘，
用硫代硫酸钠溶液滴定反应中析出的碘。
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操作步骤：
准确称取适量的样品→置于瓷坩锅中→电炉碳
化至无烟→550℃—600℃马福炉中灼烧40min→
冷却→在坩祸中加少许蒸馏水搅动→转入
250mL烧杯→冲洗坩祸→总量约为100 mL→煮
沸5min→过滤至250mL容量瓶中→烧杯及漏斗
内残渣用热水反复冲洗→放冷后定容
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取25mL滤液→250mL碘量瓶中→0.1%甲基橙2-3
滴→用稀硫酸将溶液调至红色→加人5mL饱和
溴水→加热煮沸至黄色消失→稍冷后加人20%甲
酸钠溶液5mL→加热煮沸2min→用冷水浴冷却
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在碘量瓶中加人 5mL 3mol/L硫酸溶液及5mL15%
碘化钾溶液→盖上瓶盖，放置10min →用
0.01mol/L的硫代硫酸钠(Na2S2O3)溶液滴定至浅
黄色，加人0.5%淀粉指示剂1 mL，继续滴定至
蓝色消失
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三、磷含量的测定
（1）原理
食品中的有机物经酸破坏以后，磷在酸性条件
下与钼酸铵结合生成磷钼酸铵。用抗坏血酸、氯化
亚锡、或对苯二酚与亚硫酸钠还原磷钼酸铵生成蓝
色化合物——钼蓝。蓝色强度与磷含量成正比，可
进行比色定量。
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（2）样品处理
称取各类食品的均匀试样于凯式烧瓶中→加
入3mL硫酸 ，3ml高氯酸－硝酸消化液→置于消
化炉上→待溶液变成无色或微带黄色清亮液体时，
即消化完全 →冷却→取20ml →移至100mL容量
瓶中→水洗于凯式烧瓶并入容量瓶中→定容
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（3）标准曲线的绘制
准确吸取磷标准使用液0、0.5、1.0、2.0、3 .0、
4.0 、5.0ml,(相当于含磷量0、5、10、20、30、
40、50μg) →置于20mL具塞试管中→加入2ml
钼酸溶液摇匀，静置几秒钟→加入1mL亚硫酸
钠溶液→ 1mL对苯二 酚溶液→加水至刻度，
混匀→静置0.5h →在660nm波长处比色
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（4）样品的测定
 准确称取样品测定液2ml及同量的空白溶液→置
于20mL具塞试管中→其余操作步骤同标准曲线,
以测出的吸光度在标准曲线上查得未知液中的磷
含量。
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四、铁的测定
铁是人体内不可缺少的微量元素，它与蛋白
质结合形成血红蛋白，参与了血液中氧的运输作
用，缺乏铁会引起缺铁性贫血。铁也是与能量代
谢有关的酶的成分，所以人体每日都必须摄入一
定量的铁。
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1、 硫氰酸钾比色法
（1）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，溶液颜色深浅与铁
离子浓度成正比，故可以比色测定。反应式如下：
Fe2（SO4）3+6KCNS→2Fe（CNS）3+3K2SO4
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（2）测定方法
样品处理 → 标准曲线绘制 → 样品测定
①样品处理：称取均匀样品10.0g，干法灰化后，
加入2ml 1：1盐酸，在水浴上蒸干，再加入5ml蒸馏
水，加热煮沸后移入100ml容量瓶中，以水定容，混
匀。
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② 标准曲线绘制：
铁标准溶液于比色管中 0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，
水
5ml，
浓硫酸
0.5ml，
过硫酸钾2%
0.2ml ，
20%硫氰酸钾
2ml ，
混匀后稀释后至刻度，用1cm比色皿，在485nm处，以试
剂空白作参比液测定吸光度。以铁含量（μg ）为横坐标，以吸
光度为纵坐标绘制标准曲线。
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③样品测定：准确吸取样液5~10ml，置于25ml
容量瓶或比色管中，以下按标准曲线绘制步骤进
行，测得吸光度，从标准曲线上查出相对应的铁
的含量。
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（3）计算
 Fe（μg/100g）=
×100
式中：x——从标准曲线上查得测定用样液相当的铁含量， μg；
V1——测定用样液体积，ml；
V2——样液总体积，ml；
m——样品质量，g；
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（4）说明
①加入的过硫酸钾是作为氧化剂，以防止三价铁变
成二价铁。
②硫氰酸铁的稳定性差，时间稍长，红色会逐渐消
退，故应在规定时间内完成比色。
③随硫氰酸根浓度的增加， Fe+3可与之形成FeCNS2+
直至Fe（CNS）63-等一系列化合物，溶液颜色由橙
黄色至血红色，影响测定，因此，应严格控制硫
氰酸钾的用量。
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2、邻二氮菲比色法
（1）原理
在pH2~9的溶液中，二价铁离子能与邻二氮菲生成稳定
的橙红色络合物，在510nm有最大吸收，其吸光度与铁的含
量成正比，故可比色测定。反应式如下：
2+
Fe2++3
Fe
3
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pH﹤2时反应进行较慢，而pH﹥9酸度过低又会引起
二价铁离子水解，故应通常在pH=5左右的微酸条件下进
行。同时样品制备液中铁元素常以三价离子形式存在，
可用盐酸羟胺先还原成二价离子再作反应，反应式如下：
4Fe3++2NH2OH·HCl →4Fe2++4H++N2O+H2O+2Cl本法选择性高，干扰少，显色稳定，灵敏度和精密度
都较高。
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（2）测定方法
① 样品处理：称取均匀样品10.0g，干法灰化后，
加入2ml 1：1盐酸，在水浴上蒸干，再加入5ml
蒸馏水，加热煮沸后移入100ml容量瓶中，以水
定容，混匀。
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② 标准曲线绘制：
10μg /ml铁标准溶液（标准溶液吸取量可根据样品含铁量
高低来确定）0.0、1.0、2.0、3.0、4.0、5.0ml，分别置于
50ml容量瓶中
→加入1mol/L盐酸溶液
1ml
→ 10%盐酸羟胺
1ml
→ 0.12%邻二氮菲
1ml
→加入10%醋酸钠
5ml
→用水稀释至刻度，摇匀(以不加铁的试剂空白溶液作参比
液)→在510nm波长处，用1cm比色皿测吸光度，绘制标准曲线。
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③ 样品测定：准确吸取样液5-10ml（视含铁量高低
而定）于50ml容量瓶中，以下按标准曲线绘制操作，
测定吸光度，在标准曲线上查出相对应的铁含量
（μg ）。
（3）结果计算
同硫氰酸钾法。
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思考题
1、粗灰分与无机盐含量之间有什么区别？
2、对于难挥发的样品可采取什么措施加速灰化？
3、说明直接灰化法测定灰分的操作要点？
4、灰分的测定中，如何确定灰化温度及灰化时间？
5、灰分测定与水分测定中的恒量操作过程有何不同？应
如何正确进行？
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