化验室灰分的测定及其方法

使用铂坩埚应注意以下事项： （1）样品中不允许含有多量磷酸盐，以免磷化物与铂生成 低熔点的共熔混合物。 （2）内容物中不允许含有铅、砷、锑、铋等元素，这些元 素被认为是铂的毒物。如果样品中含铅，应在坩埚中加入 氧化剂，避免铅被还原成单质。铂坩埚必须保持清洁，内 外光亮，否则若含有尘土，会因还原作用而引起腐蚀。 （3）坩埚钳应包以铂头，灼烧后，应将坩埚放到灼烧除去 碳粒的石棉板上。 （4）可以用水或酸在沸腾状态下清洗。硅酸残留物可用稀 氢氟酸清洗。若有脏物附着，可在坩埚内用K2S2O7熔融， 再用水浸出并洗净，必要时可重复多次。铂坩埚不允许与 游离卤素或反应能产生卤素的试剂接触，如坩埚中含有 KClO3、KMnO4、K2Cl2O7等强氧化剂，则不可用盐酸或 王水清洗坩埚。不允许用玻璃及其他尖头物质刮取脏物， 必要时，可用水湿润的细海砂处理。
测定灰分的意义
(1) 评判食品的加工精度和食品品质 ① 面粉的加工精度 ② ③ 无机盐是六大营养要素之一，是人类生命活动不可缺少的物质， 要正确评价某食品的营养价值，其无机盐含量是一个评价指标。 生产果胶、明胶之类的胶质品时，灰分是这些制品的胶冻性能 的标志。
④ 水溶性灰分和酸不溶性灰分可作为食品生产的一项控制指标。
灰化容器 通常以坩埚作为灰化容器，个别情况下也可使用蒸发 皿。坩埚分素烧瓷坩埚、铂坩埚、石英坩埚等多种。其中 最常用的是素烧瓷坩埚。 灰化容器的大小要根据试样的性状来选用，需要前处 理的液态样品、加热易膨胀的样品及灰分含量低、取样量 较大的样品，需选用稍大些的坩埚；或选用蒸发皿，但灰 化容器过大会使称量误差增大。
总灰分的测定方法
瓷坩埚的准备 将坩埚用盐酸(1：4)煮1～2小时， 洗净晾干后，用三氯化铁与蓝墨水的混合液在坩 埚外壁及盖上写上偏号，臵于规定温度 (500 ～ 550℃) 的高温炉中灼烧 1 小时，移至炉口冷却到 200℃左右后，再移入干燥器中，冷却至室温后， 准确称重，再放入高温炉内灼烧 30分钟，取出冷 却称重，直至恒重(两次称量之差不超过0.5mg)。
使用方法 ① 用毛刷仔细清扫炉膛内的灰尘和机械性杂质，放入已经炭 化完全的盛有样品的坩埚，关闭炉门。 ② 开启电源，指示灯亮。将高温计的黑色指针拨至需要的灼 烧温度。 ③ 随着炉膛温度上升，高温计上指示温度的红针向黑针移动， 当红针与黑针对准时，控温系统自动断电；当炉膛温度降 低，红针偏离与黑针对准的位置时，电路自动导通，如此 自动恒温。 ④ 达到需要的灼烧时间后，切断电源。待炉膛温度降低至 2000C 左右，开启炉门，用长柄坩埚取出灼烧物品，在炉 门口放置片刻，进一步冷却后置干燥器中保存备用。 ⑤ 关闭炉门，做好整理工作。
灰化 炭化后，把坩埚移入已达规定温度 (500一550℃)的高温炉炉口处，稍停留片 到，再慢慢移入炉膛内，坩埚盖斜倚在坩 埚口，关闭炉门，灼烧—定时间(视样品种 类、性状而异)至灰中无碳粒存在。打开炉 门，将坩埚移至炉口处冷却至200左右，移 入干燥器中冷却至室温，准确称重，再灼 烧、冷却、称重，直至达到恒重。
无机盐是六大营养要素之一。欲测定这些无机成分的 含量，需要在测定前破坏有机结合体，释放出被测组分— —样品预处理。
有机物破坏法
蒸馏法 前面的课程中，我们 讲到样品的预处理方 法有 溶剂提取法 其中有机物破坏法用 于食品中无机盐的测 定。
磺化和皂化法
色层分离法
在高温或高温加强氧化条件，使有机物质分解，呈气态逸散， 而食品中无机成分残留下来。根据具体操作条件不同，分为干法 灰化和湿法消化两大类。用灼烧手段（500~6000C ）分解食品的 方法称为干法灰化，灰分的测定利用的方法就是干法灰化。
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坩埚 素烧瓷坩埚，它的物理性质和化学性质与石英坩 埚相同，耐高温(1200℃)，内壁光滑，可用热的 稀盐酸洗涤。价格低廉是它的最大优点。但它抗 碱性能较差，在温度骤变时，易破裂。 铂坩埚，铂溶点高(1773℃)，导热良好，清洗方 便，能抗碱金属、碳酸盐及氮化氢的腐蚀，但价 格昂贵，使用不当会腐蚀或发脆。
注意事项
样品预处理后，在放入高温炉内灼烧前首先要进行炭化处理，不经炭 化而直接灰化，碳粒易包住，灰化不完全。样品炭化时要注意热源强 度，防止在灼烧时，因高温引起试样中的水分急剧蒸发，使试样飞溅； 防止蛋白质、糖、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀产生大 量泡沫溢出坩埚。
把坩埚放入高温炉或从炉中取出时，要放在炉口停留片刻，使坩埚预 热或冷却，防止因温度剧变而使坩埚破裂。 灼烧后的坩埚应冷却到200℃以下再移入干燥器中，否则因热的对流 作用，易造成残灰飞散，且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真 空，盖子不易打开。从干燥器内取出坩埚时，因内部成真空，开盖恢 复常压时，应该使空气缓缓流入，以防残灰分散。 如液体样品过多，可分次在同一坩埚中蒸干，在测定蔬菜、水果这一 类样品时，应预先测定这些样品的水分，再将其干燥物继续灼烧，测 其灰分含量。 灰化后所得残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。
试剂
① 1：4盐酸溶液
② 0.5%三氯化铁溶液和等量蓝墨水的混合液 ③ 6mol/L硝酸 ④ 36%过氧化氢 ⑤ 辛醇或纯植物油
预处理 果汁、牛乳等液体试样 果汁一般需样品25g左右，牛乳 需 3 ～ 5g ，准确称取适量试样于已知质量试样的瓷坩埚 （或蒸发皿）中，臵于水浴上蒸发至近干，再进行炭化， 这类样品若直接炭化，液体沸腾，易造成溅失。 果蔬、动物组织等含水分较多的试样 果蔬需样品25g， 动物组织一般取5～10g，先制备成均匀的试样，再准确称 取适量试样于已知质量坩埚中，臵烘箱中干燥，再进行炭 化，也可取测定水分后的干燥试样直接进行炭化。 谷物、豆类等水分含量少的固体样品 粉碎成均匀的试样， 取3～5g试样于已知质量的坩埚中进行炭化。 富含脂肪的样品 把试样制备均匀，准确称取3～5g试样， 先提取脂肪，再将残留物移入已知质量的坩埚中进行炭化。 对于鱼制品需不少于2g样品，糖及糖制品需5～10g样品， 灌藏水果需25g样品，果酱、果冻、脱水水果需样品10g。
第四章 灰分的测定及方法
4.1概述 4.2总灰分的测定 (1)原理 (2)仪器
(1)灰分的概念
(2)灰分测定的内 容
(3)测定灰分的意 义
(3)试剂 (4)测定条件 的选择 (5)测定方 法 (6) 说明
4.3水溶性灰分和 酸不溶性灰分测 定
4.4 特殊的灰化方法
本节的知识点： 灰分的概念、灰分测定内容、总灰分测定原理、 灰化方法、总灰分测定方法及测定条件的选择、 高温炉结构、瓷坩埚的性能。 能力点： 掌握高温炉的使用方法；掌握坩埚处理、样品 炭化、灰化等基本操作方法；进一步熟悉天平的 称量操作。
样品预处理
炭化 试样经上述预处理后，在放入高温炉灼烧前要先进 行炭比处理，防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧 蒸发使试样飞扬，防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的 物质在高温下发泡膨胀而溢出坩埚；不经炭化而直接灰 化．碳粒易被包住，灰化不完全。 炭化操作一般在电炉 或煤气灯上进行，把柑坩埚臵于电炉或煤气灯上，半盖坩 埚盖，小心加热使试样在通气情况下逐渐炭化。直至无黑 烟产生。对特别容易膨胀的试样(如含搪多的食品)，可先 于试样加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。
取样量
测定灰分时，取样量的多少应根据试样的种类和性 状来决定，食品的灰分与其他成分相比，含量较少， 例如：谷物及豆类为 1~4%，蔬菜为 0.5~2%，水果为 0.5~1% ，鲜鱼、贝为 1~5% ，而精糖只有 0.01% 。所 以取样时应考虑称量误差，以灼烧后得到的灰分量为 10~100mg 来决定取样量。通常奶粉、麦乳精、大豆 粉、调味料、鱼类及海产品等取1~2g；谷物及其制品、 肉及其制品、糕点、牛乳等取3~5g；蔬菜及其制品、 砂糖及其制品、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油等取 5~10g；水果及其制品取20g；油脂取50g。
⑤ 水溶性灰分指示果酱、果冻制品中的果汁含量。 酸不溶性灰 分中的大部分，是一些来自原料本身中的，或在加工过程中来 自环境污染混入产品中的泥沙等机械污染物，另外，还含有一 些样品组织中的微量硅。
(2) 判断食品受污染的程度
4.2 总灰分的测定
原理 把一定量的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，使 有机物质被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水 等形式逸出，而无机物质以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、 氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些 残留物即为灰分，称量残留物的重量即可计算出样品 中总灰分的含量。 仪器 ①高温炉 ②坩埚 ③坩埚钳 ④干燥器 ⑤分析天平
灰化时间（2～5h） 对于一般样品，并不 规定时间，要求灼烧至灰分呈全白色或浅 灰色，并达到恒重，有些样品，即使灰分 完全，残灰也不一定成白色或浅灰色，如 Fe呈褐色，Mn、Cu呈蓝绿色。但对于谷类 饲料和茎杆饲料，则要求在600℃灰化灼烧 2h。
加速灰化的方法 改变操作方法 样品初步灼烧后，取出坩埚、冷却。加入少 量的水，用玻棒研碎，使水溶性盐类溶解，此时，被熔融磷 酸盐所包裹住的碳粒，重新游离而出。小心蒸去水分，干燥 后（120～130℃烘箱充分干燥）再进行灼烧，必要时重复上 述操作。或者，样品炭化后，冷却。以少量热水浸出可溶性 灰分，以无灰滤纸过滤，抽干，将残留物连同滤纸臵坩埚先 在150～200℃烘干后再进行灼烧。放冷后，把滤纸并入坩埚 中，臵水浴上蒸去水分，再灼烧，放冷，称重。这种方法适 用于可溶性灰分较多的样品。 添加硝酸、乙醇、碳酸铵、过氧化氢 10％碳酸铵做疏松剂， 在灼烧时分解为气体溢出，使灰分呈松散状态，促进未灰化 的碳粒灰化。这类物质在灼烧后完全消失，不致增加残留灰 分的重量。 添加氧化镁、碳酸钙等惰性不熔物质 这类物质的作用是属 机械的，他们和会分混杂在一起，使碳微粒不受覆盖。此法 应同时做空白试验。 加醋酸镁、硝酸镁 与过剩的磷酸结合后，使灰分呈松散状 态，避免碳粒被包裹。
操作条件的选择
灰化温度 水果及其制品，肉及肉制品，糖及糖制品，蔬菜及蔬菜制 品不大于525℃； 谷类样品、乳制品（奶油除外）不大于550℃；谷类饲料 不大于600℃； 奶油不大于500℃；鱼、海产品、酒不大于550℃。 主要原因：在一般灰化温度下，只要有K2CO3共存， CaCO3及易溶解的MgCO3都较为稳定。灰化温度过高， 将引起钾、钠、氯（KCl会挥发损失，CaCl2则会变成CaO） 等元素的挥发损失，而且磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳 粒包藏起来，使碳无法氧化；灰化温度过低，则灰化速度 慢，时间长，不宜完全灰化，也不利于除去过剩的碱吸收 CO2，加热速度不可太快。
少），或生成容易挥发的金属化合物。
灰分：灼烧后的残留物叫做灰分。由于食品组分 不同，灼烧条件不同，残留物亦各不同。残留物 与食品中原有的无机物并不相同。严格说来，应 该把灼烧后的残留物叫作粗灰分。 灰分的测定内容可包括以下几方面：即总灰分、 水溶性灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分等。 水溶性灰分反应的是可溶性K、Na、Ca等的氧化 物和盐类的含量。 水不溶性灰分反应的是污染泥沙，铁、铝等氧化 物及碱土金属的碱式磷酸盐的含量。 酸不溶性灰分反映的是污染的泥沙和食品中原来 的微量氧化硅的含量。
用过的干过经初步洗刷后，可用粗盐酸或废盐酸浸泡10～20分钟，再 用水冲刷洁净。
高温炉（又名马福炉）：用于金属熔融、有机物灰化 及重量分析的沉淀灼烧等。高温炉有加热部分、保温 部分、测温部分等组成，有配套的自动控温仪，用来 设定、控制、测量炉内的温度。 结构：高温电炉的最高使用温度可达到10000C 左右。 炉膛以传热性能良好、耐高温而无胀碎裂性的碳化硅 材料制成，外壁有 形槽，槽内嵌入电阻丝以供加热。 耐火材料外围包裹一层很厚的绝缘耐热镁砖石棉纤维， 以减少热量损失。钢质外壳以铁架支撑。 炉门以绝热耐火材料嵌衬，正中有一孔以透明云 母片封闭用作观察炉膛的加热情况。 伸入炉膛中心的是一支热电偶，作测定温度用。 热电偶的冷端与高温计输入端连接，构成一套温度指 示和自动控温系统。
4.1 概述
食品在500一600℃灼烧灰化时，发生的变化：
水分及挥发物质以气态放出； 有机物质中的碳、氢、氮等元素与有机物质本身的氧及电 气中的氧生成二氧化碳、氮的氧化物及水分而散失； 有机酸的金属同盐转变为碳酸盐或金属氧化物（会使灰分 增加）； 有些组分转变成为氧化物、磷酸盐、硫酸盐或卤化物； 有的金属，或直接挥发散失（如 Pb 、 P 、 S ，会使灰分减