矿物质元素的测定

如：AsH3在热力学上是不稳定的，在900℃温度 下就能分解出自由As原子，实现快速原子化。
22
（三）分光器
分光器由入射和出射狭缝、反射镜和色散元件 组成，其作用是将所需要的共振吸收线分离出来。 分光器的关键部件是色散元件，现在商品仪器都是 使用光栅。可以分出通过火焰的光线中待测元素的 谱线。
23
35
③绘制标准曲线：以标准系列的浓度值为横坐标，各元素对 应的吸光度为纵坐标绘制标准曲线。
④计算：
X ( 0 )V f 100 (mg /100g)
m 1000
36
（5）说明及注意事项：
① 所用玻璃仪器均以硫酸-重铬酸钾洗液浸泡数小时，再 用洗衣粉充分洗刷，后用水反复冲洗，最后用去离子水 冲洗烘干，方可使用。 ② 微量元素分析的样品制备过程中应特别注意防止各种 污染。所用设备如电磨、绞肉机、匀浆器、打碎机等必 须是不锈钢制品。所用容器必须使用玻璃或聚乙烯制品。
12
二、 原子吸收光谱仪
原子吸收分光光度计由光源、原子化器、分光 器、检测系统等几部分组成。基本构造见下图：
原子吸收分光光度计基本构造示意图
13
原子吸收光谱仪主要部件
光源
空心阴极灯
旋转斩光器 反 射 镜
反射镜
光束 半反射镜 空气
狭缝 光栅
分光 系统
反 射 镜
检测显
原子化系统
废液
吸光度
示系统
14
15
6
➢ 来源：
（1）由自然条件（如地质、地理、生物种类、品种等） 所决定的，食物本身天然存在的矿物质元素
（2）为营养强化而添加到食品中的微量矿物质元素或食 品加工、包装、贮存时，受到污染，引入了重金属元 素。像锡来自于铁皮上的镀锡，接触中的焊锡；像铜 来自加工的铜镀浓缩锅，铜勺等造成。
（3）随着经济的发展，各种新材料的出现，造成了新的 食物污染。
3
常量元素需求比例较大如钾、钠、钙、镁、 磷、氯、硫等
人体必需的微量元素有：铁、铜、锌、锰、 锡、碘、氟、硒等
有毒元素：其极小的剂量，即可导致机体呈 现毒性反应，而且人体中具有蓄积性，随着 在人体内的蓄积量的增加，机体会出现各种 中毒反应，如汞、镉、铅、砷等
4
微量元素在机体组织中的作用浓度很低，往 往以百万分之一或十亿分之一甚至更低来描 述，故需要从食物中摄取的量也很低。
38
5.3 食品中铅、镉、铬的测定 ——石墨炉原子化法
➢ 原理：样品经消解（可选用干法灰化、湿法消化、
微波消解法中的任何一种），制成试样液，按照仪 器说明书调节有关参数至最佳状态，以标准曲线法 进行定量计算。 ➢ 测定参数：
39
5.4 食品中有害矿物质元素的测定 ——银盐法测定砷含量
➢ 概述：
砷常用于制造农药和药物，水产品和其他食物由于受水 质或其他原因的污染而含有一定量的砷。砷的化合物有强 烈的毒性，我国食品卫生标准中对各类食物中含砷量有严 格的规定。
（4）工业“三废（废水、废气、废渣）以及农药、化肥 用量的增加，造成土壤、水源、空气等的污染，使重 金属及有毒元素在动、植物体内富集并直接影响人类 的健康。
7
➢ 检测意义 评价食品的营养价值； 开发和生产强化食品具有指导意义； 有利于食品加工工艺的改进和食品质量的提高 可以了解食品污染情况，以便查清和控制污染
在碘化钾和酸式氯化亚锡存在下利用锌与酸作用生成原子态氢使样品消化液中高价砷还原成三价砷三价砷与氢作用生成砷化氢气体通过乙酸铅浸泡的棉花除去硫化氢的干扰进入含有二乙氨基二硫代甲酸银简称ddcag的吸收液砷化氢与ddcag作用使银呈红色胶体游离出来溶液的颜色呈橙色至红色
5 食品中矿物质元素的测定
1
主要内容
微量元素的浓度与功能形式常严格局限在一 定的范围之内，当其含量低于机体需要的量 时，组织功能会减弱或不健全，甚至会受到 损害并处于不健康的状态之中。但如果含量 高于这一特定范围，则可能导致不同程度的 毒性反应，严重的可以引起死亡。
5
例如硒，其正常需要量到中毒量之间相差不到10 倍，人体对硒的每日安全摄入量为50～200µg，如 低于50µg会导致心肌炎、克山病等疾病，并诱发 免疫功能低下和老年性白内障的发生；但如果摄 入量在 200～1000µg之间则会导致中毒，如果每日 摄入量超过1mg则可导致死亡。 微量元素的功能形式、化学价态与化学形式也非 常重要。例如铬，其正六价状态对人体的毒害很 大，只有适量的正三价铬对人体才是有益的。
17
原子化系统
作用--- 将试样中离子转 变成原子蒸气。
原子化方法---
火焰法 无火焰法—电热高温
石墨管，激光。
火焰原子化装置—雾化 器和燃烧器。
图6 雾化器结构示意图
18
1、 火焰原子化器
火焰原子化法中常用的预混合型原子化器， 其结构如图所示。这种原子化器由雾化器、混合室 和燃烧器组成。
27
四、食品中铁、镁、锰、铜、锌的测定 （1）原理：
食品中的无机元素一般常与有机物结合，以金 属有机化合物的形式存在于食品中，在测定无机 元素之前，必须先破坏有机物质，释放出被测组 分，这称之为有机物破坏法（干法灰化和湿法消 化）。
28
样品湿法消化处理后，导入原子吸收分光光 度计中，经原子化，铁、镁、锰、铜、锌分别 在 波 长 248.3nm 、 285.2nm 、 279.5nm 、 324.8nm 、 213.8nm处，对铁、镁、锰、铜、锌空心阴极 灯发射的谱线有特异吸收。在一定浓度范围内， 其吸收值与它们的含量成正比，与标准系列比 较后能求出食品中被测元素的含量。
砷的测定方法有银盐法和砷斑法。砷斑法又叫古蔡氏法， 操作比较简便，但目测时有主观误差，银盐法克服了砷斑 法的目测误差。
40
NASA发现新微生物种，将重新定义 生命形式
美国东部时间2010年 11月2日14点，美国宇航 局宣称，科学家在地球上 发现一种新的微生物，它 能够利用剧毒的砷进行新 陈代谢，并以砷作为构成 生命的结构元素。这个发 现改变了科学家对于生命 形式的传统认识，或将开 启探索外星球生命体的新 纪元。
源。
8
➢ 测定方法：食品中矿物质元素的检测方法有 很多，而尤其以分光光度法、原子吸收分光 光度法用得最多。
分光光度法由于设备简单，能达到食品中矿 物质检测标准要求的灵敏度，故一直被广泛 采用；
原子吸收分光光度法由于它的选择性好，灵 敏度高，测定手续简便快速，可同时测定多 种元素的优点，而成为矿物质测定中最常用 的方法。
31
样品处理
称样
消化
除硝酸Βιβλιοθήκη 混合酸去离子水定容
32
（4）测定：
①样品消化：
精确称取均匀样品干样0.5 ～ 1.5g、湿样 2.0 ～ 4.0g、 饮料等液体样品5.0～10.0mL于250mL高型烧杯中， 加混合酸消化液20～30mL，盖上表面皿。置于电炉 加热消化。最后如未完全消化，可再补加几毫升混 合酸消化液，继续加热消化，至无色透明为止。
41
目前地球上所有“已知”物种主要是由6 种元素构成：碳、氢、氮、氧、磷和硫。它们 是构建DNA分子、蛋白质和脂肪的基本性物质， 这项最新研究结果表明，生命体的复杂性远超 出我们的假设和想象。目前，这项研究报告发 表在12月2日出版的《科学》杂志上。
42
➢ 银盐法测定砷含量的原理：
在碘化钾和酸式氯化亚锡存在下，利用锌与酸作 用生成原子态氢，使样品消化液中高价砷还原成三 价砷，三价砷与氢作用，生成砷化氢气体，通过乙 酸铅浸泡的棉花（除去硫化氢的干扰），进入含有 二乙氨基二硫代甲酸银（简称DDC－Ag）的吸收液， 砷化氢与 DDC－Ag作用，使银呈红色胶体游离出 来，溶液的颜色呈橙色至红色。颜色的深浅与银含 量成正比，据颜色的深浅进行分光光度比色，间接 对样品中的砷进行定量。
19
2、非火焰原子化器
非火焰原子化器中，常用的是管式石墨炉原 子化器，其结构如图所示。
20
无火焰法-电热高温石墨管，激光
21
3、低温原子化器
低温原子化是利用某些元素（如Hg）本身或元素 的氢化物（如AsH3）在低温下的易挥发性，将其导 入气体流动吸收池内进行原子化。目前通过该原子 化方式测定的元素有Hg，As，Sb，Se，Sn，Bi， Ge，Pb，Te等。
43
➢ 样品的制备：
（1）硝酸-高氯酸-硫酸法： 具体消化方法与上述样品处理方法相似。 取消化样品相同量的硝酸-高氯酸混合液和硫酸，按同 一方法做试剂空白试验。
44
（2）样品也可以用灰化法处理，加氧化镁和硝酸 镁助灰化，残渣用6mol/L的盐酸溶解后定容。
45
测定装置：
46
➢ 测定：
①吸取一定量的湿法消化后的定容溶液（相当于5g 样品）及同量的试剂空白液，分别置于150mL锥形 瓶中，补加硫酸至总量为5mL，加水至50～55mL。 ②吸取0.0、2.0、4.0、6.0、8.0、10.0mL砷标准使用 液（相当于 0、2、4、6、8、10 µg砷），分别于 150ml锥形瓶中，加水至40mL，再加1：1硫酸10mL。
（一） 光源
光源的功能是发射被测元素的特征共 振辐射。主要产生待测元素的特征谱线， 一般采用空心阴极灯。
16
（二）原子化器
原子化器的功能是提供能量，使试样干燥、蒸 发和原子化。在原子吸收光谱分析中，试样中被测 元素的原子化是整个分析过程的关键环节。
实现原子化的方法，最常用有两种：一种是火 焰原子化法，是原子光谱分析中最早使用的原子化 方法，至今仍在广泛地被应用；另一种是非火焰原 子化法，其中应用最广的是石墨炉电热原子化法。
33
加入3mL去离子水，加热以挥去多余的硝酸。 待烧杯中的液体接近2～3mL时，取下冷却。 用去离子水洗并转移至10mL的刻度试管中， 用去离子水定容至刻度。
取与消化样品相同量的混合酸消化液，按上 述操作做空白试验。
34
②测定：
将各标准使用液按下表配制成不同浓度系列的各相应元 素的标准稀释液。 按仪器说明书调节狭缝、空气及乙炔的流量、灯头高度、 元素空心阴极灯电流等参数至最佳状态，下表为测定时 的参数，供参考。
29
原子吸收分光光度计
30
（2）仪器： ①原子吸收分光光度计。 ②分析天平。
（3）试剂： ①盐酸 ②硝酸 ③高氯酸 ④混合酸消化液：硝酸与高氯酸之比为4:1 （体积比） ⑤ 0.5mol/L硝酸溶液：量取45mL硝酸，用去离子水稀释 至1000mL ⑥铁、镁、锰、铜、锌的标准溶液：直接购买储备液， 然后用0.5mol/L硝酸溶液稀释成所需要的浓度，储存在 聚乙烯瓶中，4 ℃ 保存。
（四）检测系统
原子吸收光谱仪中广泛使用的检测器是光电 倍增管，能把光信号转换成电信号，经调制、放 大、处理，最后输出结果。
24
25
26
三、原子吸收分光光度法进行定量测定的方法
标准曲线法：被测元素低浓度时，对分析线的吸收与
浓度之间呈良好的线性关系。故可配制低浓度的标准溶 液。分别测定其吸光度，以吸光度为纵坐标、浓度为横 坐标，绘制其标准曲线。根据样液的吸光度，在标准曲 线上求出样液的浓度。
9
5.2 食品中必需矿物质元素的测定
——铁、镁、锰、铜、锌的原子吸收分光光 度法测定
10
一、原子吸收分光光度法原理
原子吸收光谱分析（Atomic Absorption Spectrometry, AAS）又称原子吸收分光光度分析。
11
原子吸收光谱法是一种利用被测元素的基态自由原 子对特征波长光吸收程度进行的定量分析方法。试 样中被测元素的化合物在高温中被离解成基态原子， 光源辐射出的待测元素的特征谱线通过样品的蒸气 时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，在一定 范围与条件下，入射光被吸收而减弱的程度与样品 中待测元素的含量呈正比，由此可得出样品中待测 元素的含量。
5.1 概述(概念、分类、测定意义） 5.2 食品中必需矿物质元素的测定——
铁、镁、锰、铜、锌的原子吸收分光光度法测定 5.3 食品中铅、镉、铬的测定——石墨炉原子化法 5.4 食品中砷含量的测定——银盐法测定
2
5.1、概述
➢ 概念 食品中所含的元素有50多种、除去C、H、
O、N4种构成水分和有机物质以外，其他的 元素统称矿物质元素。 ➢ 分类： 从营养学的角度，可分为必需元素、非必需 元素和有毒元素三类； 从人体需要的角度，可分为常量元素（含量 在0.01%以上）、微量元素（含量低于0.01%） 两类。
37
③ 蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等含水量高的样品用水 冲洗干净后，再用去离子水充分洗净。含水量小 的样品（如米、面、豆类、奶粉等）取样后立即 装容器密封保存，防止空气中的灰尘和水分污染。
④ 由于火焰原子法的原子化程度较低，且待测元素 的蒸汽被火焰气体大量稀释，对于要求灵敏度较 高的一些重金属含量测定，石墨炉原子法是理想 的选择。（如铅、镉、铬等元素的测定国标中都 选用石墨炉原子法作为第一法）。