1、食品分析與檢驗(yàn)技術(shù),天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院生化系,主講教師：,灰 分 的 測 定,灰分的測定,一 、概述 食品經(jīng)高溫（500600）灼燒后的殘留物，叫做灰分。 食品的組成十分復(fù)雜，除含有大量有機(jī)物質(zhì)外，還含有較豐富的無機(jī)成分。當(dāng)這些組分經(jīng)高溫灼燒時(shí)，將發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無機(jī)成分（主要是無機(jī)氧化物）則殘留下來，這些殘留物稱為灰分?；曳质菢?biāo)示食品中無機(jī)成分總量的一項(xiàng)指標(biāo)。,食品的灰分與食品中原來存在的無機(jī)成分在數(shù)量和組成上并不完全相同。 食品在灰化時(shí)，某些易揮發(fā)元素，如氯、碘、鉛等，會(huì)揮發(fā)散失，磷、硫等也能以含氧酸的形式揮發(fā)散失，使這些無機(jī)成分減少。 某些金屬氧化物會(huì)

2、吸收有機(jī)物分解產(chǎn)生的二氧化碳而形成碳酸鹽，又使無機(jī)成分增多。 因此，灰分并不能準(zhǔn)確地表示食品中原來的無機(jī)成分的總量。從這種觀點(diǎn)出發(fā)通常食品經(jīng)高溫灼燒后的殘留物稱為粗灰分（總灰分）。,水溶性灰分反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類的含量?？煞从彻u、果凍等制品中果汁的含量。 酸溶性灰分反映Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。 酸不溶性灰分反映污染的泥沙及機(jī)械物和食品中原來存在的微量SiO2的含量。,測定灰分的意義,(1) 評(píng)判食品的加工精度和食品品質(zhì) 面粉的加工精度 在面粉加工中，常以總灰分含量評(píng)定面粉等級(jí)，富強(qiáng)粉為0.30.5%；標(biāo)準(zhǔn)粉為0.60.9%；,營養(yǎng)要素 無機(jī)鹽

3、是六大營養(yǎng)要素之一，是人類生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)，要正確評(píng)價(jià)某食品的營養(yǎng)價(jià)值，其無機(jī)鹽含量是一個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)。例如，黃豆是營養(yǎng)價(jià)值較高的食物，除富含蛋白質(zhì)外，它的灰分含量高達(dá)5.0%。故測定灰分總含量，在評(píng)價(jià)食品品質(zhì)方面有其重要意義。,膠凍性能 生產(chǎn)果膠、明膠之類的膠質(zhì)品時(shí)，灰分是這些制品的膠凍性能的標(biāo)志。果膠分為HM和LM兩種，HM只要有糖、酸存在即能形成凝膠，而LM除糖、酸以外，還需要有金屬離子，如： Ca2+、Al3+。,水溶性灰分和酸不溶性灰分可作為食品生產(chǎn)的一項(xiàng)控制指標(biāo)。 水溶性灰分指示果醬、果凍制品中的果汁含量。 酸不溶性灰分中的大部分，是一些來自原料本身中的，或在加工過程中來自環(huán)境污

4、染混入產(chǎn)品中的泥沙等機(jī)械污染物，另外，還含有一些樣品組織中的微量硅。,(2) 判斷食品受污染的程度 不同的食品，因所用原料、加工方法及測定條件的不同，各種灰分的組成和含量也不相同，當(dāng)這些條件確定后，某種食品的灰分常在一定范圍內(nèi)。如果灰分含量超過了正常范圍，說明食品生產(chǎn)中使用了不合乎衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的原料或食品添加劑，或食品在加工、貯運(yùn)過程中受到了污染。因此，測定灰分可以判斷食品受污染的程度。 因此，灰分是某些食品的重要的質(zhì)量控制指標(biāo)，是食品成分分析的項(xiàng)目之一。,二 、 總灰分的測定,（1）原理 把一定量的樣品經(jīng)炭化后放入高溫爐內(nèi)灼燒，使有機(jī)物質(zhì)被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，而無

5、機(jī)物質(zhì)以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氯化物等無機(jī)鹽和金屬氧化物的形式殘留下來，這些殘留物即為灰分，稱量殘留物的重量即可計(jì)算出樣品中總灰分的含量。,（2）儀器 高溫爐；坩堝；坩堝鉗； 干燥器；分析天平。 （3）試劑 1:4鹽酸溶液; 0.5%三氯化鐵溶液和等量藍(lán)墨水的混合液; 6mol/L硝酸; 36%過氧化氫; 辛醇或純植物油.,（4） 測定條件的選擇, 灰化容器 測定灰分通常以坩堝作為灰化容器，個(gè)別情況下也可使用蒸發(fā)皿。坩堝分素?zé)邵釄?、鉑坩堝、石英坩堝等多種。其中最常用的是素?zé)邵釄濉?素瓷坩堝 優(yōu)點(diǎn)： 耐高溫可達(dá) 1200 ，內(nèi)壁光滑，耐酸，價(jià)格低廉。 缺點(diǎn)： 耐堿性差，灰化成堿性食品（如水

6、果、蔬菜、豆類等），坩堝內(nèi)壁的釉質(zhì)會(huì)部分溶解，反復(fù)多次使用后，往往難以得到恒重。 溫度驟變時(shí)，易炸裂破碎。,鉑 坩 堝優(yōu)點(diǎn)： 耐高溫 達(dá)1773，導(dǎo)熱良好，耐堿，耐HF,吸濕性小。 缺點(diǎn)： 價(jià)格昂貴，約為黃金的9倍，要有專人保管，免丟失。 使用不當(dāng)會(huì)腐蝕或發(fā)脆。,灰化容器的大小要根據(jù)試樣的性狀來選用，需要前處理的液態(tài)樣品、加熱易膨脹的樣品及灰分含量低、取樣量較大的樣品，需選用稍大些的坩堝；或選用蒸發(fā)皿，但灰化容器過大會(huì)使稱量誤差增大。,石英坩堝, 取樣量 測定灰分時(shí)，取樣量的多少應(yīng)根據(jù)試樣的種類和性狀來決定，食品的灰分與其他成分相比，含量較少，例如：谷物及豆類為1-4%，蔬菜為0.5-2%，水

7、果為0.5-1%，鮮魚、貝為1-5%，而精糖只有0.01%。所以取樣時(shí)應(yīng)考慮稱量誤差，以灼燒后得到的灰分量為10-100mg來決定取樣量。,灰化溫度 灰化溫度的高低對(duì)灰分測定結(jié)果影響很大。由于各種食品中無機(jī)成分的組成、性質(zhì)及含量各不相同，灰化溫度也應(yīng)有所不同，一般為525 - 600，谷類的飼料達(dá) 600以上。,溫度太高，將引起K、Na、Cl等元素的揮發(fā)損失，磷酸鹽、硅酸鹽也會(huì)熔融，將碳粒包藏起來，使元素?zé)o法氧化。 溫度太低，則灰化速度慢，時(shí)間長，不宜灰化完全，也不利于除去過剩的堿性食物吸收的CO2。,所以要在保證灰化完全的前提下，盡可能減少無機(jī)成分的揮發(fā)損失和縮短灰化時(shí)間。加熱速度不可太快，

8、防急劇干餾時(shí)灼熱物的局部產(chǎn)生大量氣體，而使微粒飛失、易燃。,灰化時(shí)間 一般不規(guī)定灰化時(shí)間，而是觀察殘留物（灰分）為全白色或淺灰色，內(nèi)部無殘留的碳?jí)K，并達(dá)到恒重為止。兩次結(jié)果相差0.3 mg。對(duì)于已做過多次測定的樣品，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)限定時(shí)間。 總的時(shí)間一般為2-5小時(shí)，個(gè)別樣品有規(guī)定溫度、時(shí)間。,應(yīng)指出，對(duì)某些樣品即使灰化完全，殘灰也不一定呈白色或淺灰色，如：鐵含量高的食品，殘灰呈褐色；錳、銅含量高的食品，殘灰呈藍(lán)綠色。有時(shí)即使灰的表面呈白色，內(nèi)部仍殘留有碳?jí)K。所以應(yīng)根據(jù)樣品的組成、性狀注意觀察殘灰的顏色，正確判斷灰化程度。,（5）加速灰化的方法,有些樣品難于灰化，如含磷較多的谷物及其制品。磷酸過剩

9、于陽離子，灰化過程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，在比較低的溫度下會(huì)熔融而包住碳粒，難以完全灰化，即使灰化相當(dāng)長時(shí)間也達(dá)不到恒重。對(duì)這類樣品，可采用下述方法加速灰化：,改變操作方法： 樣品初步灼燒后，取出，冷卻，從灰化容器邊緣慢慢加入少量無離子水，使殘灰充分濕潤（不可直接灑在殘灰上，以防殘灰飛揚(yáng)損失），用玻璃棒研碎，使水溶性鹽類溶解，被包住的C粒暴露出來，把玻璃棒上粘的東西用水沖進(jìn)容器里，在水浴上蒸發(fā)至干涸，至 120 -130烘箱內(nèi)干燥，再灼燒至恒重。,添加灰化助劑： 經(jīng)初步灼燒后，放冷，加入幾滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼燒至恒重，利用它們的氧化作用來加速C粒灰化。也可加入10

10、% 的(NH4)2CO3等疏松劑，在灼燒時(shí)分解為氣體逸出，使灰分呈松散狀態(tài)，促進(jìn)灰化。 這些物質(zhì)的添加不會(huì)增加殘灰的質(zhì)量，灼燒后完全消失。,糖類樣品殘灰中加入硫酸，可以進(jìn)一步加速。 加入 MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化劑，這類鎂鹽隨灰化而分解，與過剩的磷酸結(jié)合，殘灰不熔融而呈松散狀態(tài)，避免了碳粒被包裹，可縮短灰化時(shí)間，但產(chǎn)生了MgO會(huì)增重，也應(yīng)做空白試驗(yàn)。 添加 MgO、CaCO3 等惰性不熔物質(zhì)，它們的作用純屬機(jī)械性，它們和灰分混雜在一起，使C粒不受覆蓋，應(yīng)做空白試驗(yàn)，因?yàn)樗鼈兪箽埢以鲋亍?（6）總灰分的測定步驟,瓷坩堝的準(zhǔn)備 根據(jù)取樣量的大小、樣品的性質(zhì)（如易膨漲等）來選取坩堝的大小

11、。有時(shí)樣品太多，宜選素瓷蒸發(fā)皿。使用的容器大會(huì)使稱量的誤差增大（有的蒸發(fā)皿在光電天平中放不下）。 將兩個(gè)坩堝用（1:4）的HCl煮沸1-2小時(shí)，洗凈涼干。,用Fe3+ 藍(lán)墨水的混合物在坩堝外壁及蓋子上編號(hào)。打開馬福爐，用坩堝鉗夾住，先放在爐口預(yù)熱，因爐內(nèi)各部位的溫度不一致，假如設(shè)定 600，爐內(nèi)熱電偶附近為 60010，中間部位為 59010，前面部分為 56010，不論爐子大小，門口部分溫度最低。 真正灼燒時(shí)不能放在靠近門口部分，每次開始放入爐內(nèi)或取出時(shí)，都要放在門口緩沖一下溫差，不然就會(huì)破裂，然后慢慢往里面放，把蓋子搭在旁邊。,稍停一下在關(guān)爐門，于規(guī)定溫度（500-600）灼燒半小時(shí)，再移

12、至爐口冷卻到 200左右，再移入干燥器中，冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱量，再入高溫爐中燒 30分鐘，取出冷卻 稱重，直至恒重（兩次 稱重之差不大于0.5 mg), 記錄數(shù)據(jù)備用。,高溫爐（馬福爐、蒙弗爐）的準(zhǔn)備 接通電源，調(diào)好要使用的溫度，電線容量要大，因?yàn)楣β蕿?2000-4000W，不然會(huì)失火。如室內(nèi)配電容量小，其他電器都不得與它同時(shí)使用。, 樣品的預(yù)處理 可用測定水分之后的樣品。 對(duì)于果汁、牛乳等液體試樣，應(yīng)準(zhǔn)確稱取適量試樣于已知重量的瓷坩堝（或蒸發(fā)皿）中，置于水浴上蒸發(fā)至近干，再進(jìn)行炭化。這類樣品若直接炭化，液體沸騰，易造成濺失。 富含脂肪的樣品：把試樣制備均勻，準(zhǔn)確稱取一定量試樣，先提取脂肪，

13、再將殘留物移入已知重量的坩堝中，進(jìn)行炭化。,果蔬、動(dòng)物組織等含水分較多的樣品,先制備成均勻樣品，再準(zhǔn)確稱取樣品置于已知重量坩堝中，放烘箱中干燥（先6070，后105），再炭化。也可取測定水分后的干燥試樣直接進(jìn)行炭化。 谷物、豆類等水分含量較少的固體試樣：先粉碎成均勻的試樣，取適量試樣于已知重量的坩堝中再進(jìn)行炭化。,炭化樣品 準(zhǔn)確稱量一定量處理好的樣品，放在高溫爐之前，要先進(jìn)行炭化處理，以防溫度高，試樣中的水分急劇蒸發(fā)使樣品飛揚(yáng)，防止易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)在高溫下發(fā)泡而溢出，減少碳粒被包裹住的可能性。 炭化操作一般在電爐或煤氣燈下進(jìn)行，半蓋坩堝蓋，小心加熱使樣品在通氣情況下逐漸炭化，直至無黑煙產(chǎn)生。對(duì)

14、易膨脹、發(fā)泡的如含糖多的，含蛋白多的樣品，可在樣品上加數(shù)滴辛醇或純植物油，再進(jìn)行炭化。,為什么要炭化？ 試樣經(jīng)上述預(yù)處理后，在放入高溫爐灼燒前要先進(jìn)行炭化處理。（1）防止在灼燒時(shí)，因溫度高試樣中的水分急劇蒸發(fā)使試樣飛揚(yáng)；（2）防止糖、蛋白質(zhì)、淀粉等易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)在高溫下發(fā)泡膨脹而溢出坩堝；（3）不經(jīng)炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。,灰化 炭化后，把坩堝移入已達(dá)規(guī)定溫度（500550 0C ）的高溫爐爐口處，稍停留片刻，再慢慢移入爐膛內(nèi)，坩堝蓋斜倚在坩堝口，關(guān)閉爐門，灼燒一定時(shí)間（視樣品種類、性狀而異）至灰中無碳粒存在。打開爐門，將坩堝移至爐口處冷卻至2000C 左右，移入干燥器中冷

15、卻至室溫，準(zhǔn)確稱重，再灼燒、冷卻、稱重，直至達(dá)到恒重。,m 1空坩堝質(zhì)量，g m 2樣品+空坩堝質(zhì)量，g m 3殘灰+空坩堝質(zhì)量，g B 空白試驗(yàn)殘灰重，g,結(jié)果計(jì)算,樣品炭化時(shí)要注意熱源強(qiáng)度，防止產(chǎn)生大量泡沫溢出坩堝。 把坩堝放入高溫爐或從爐中取出時(shí)，要放在爐口停留片刻，使坩堝預(yù)熱或冷卻，防止因溫度劇變而使坩堝破裂。 從干燥器中取出 冷卻的坩堝時(shí)，因內(nèi)部成真空，開蓋恢復(fù)常壓時(shí)應(yīng)讓空氣緩緩進(jìn)入，以防殘灰飛散。 灰化后的殘?jiān)闪糇鰿a、P、Fe等成分的分析。 用過的坩堝，應(yīng)把殘灰及時(shí)倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(廢）浸泡1020分鐘，再用水沖刷洗凈。,說明,日本有采用自制鋁箔杯直接灰化的。特點(diǎn)：

16、杯子不吸濕好恒重，本身重量輕，好冷卻，減小誤差。在600以下，可穩(wěn)定使用，用圓形鋁箔套在塑料瓶上向上捻成杯狀。 測定值中小數(shù)點(diǎn)后保留一位小數(shù)。 測定食糖中總灰分可用電導(dǎo)法，簡單、迅速、準(zhǔn)確，免泡沫的麻煩。 有的樣品如面粉等糧食樣品是以干物質(zhì)的灰分來計(jì)算的，從總重中減去水分。,三、 水溶性灰分和水不溶性灰分的測定 將測定所得的總灰分稱量、計(jì)算后，約加25ml熱無離子水，分多次洗滌坩堝、濾紙及殘?jiān)?。將殘?jiān)盀V紙一起移回原坩堝中，在水浴上蒸發(fā)至干涸，入干燥箱中干燥，再進(jìn)行炭化、灼燒、冷卻、稱量，至恒重。,m4 不溶性灰分 + 原坩堝質(zhì)量 g m1 原坩堝質(zhì)量 g m2 樣品 + 原坩堝質(zhì)量 g 水溶性灰分=總灰分 - 水不溶性灰分,四、 酸不溶性灰分的測定,取水不溶性灰分或總灰分的殘留物，加入25m