食品《食品中元素含量的测定》(第11章)资料

有毒元素：
目前未发现对人体有生理功能、且人体耐受力极小、进入体 内量稍大就中毒的元素。如Hg、Cd、Pb、As、Sn、Cu、Cr等， 这些元素在体内不易排出，有积蓄性，半衰期都很长。 例：① 甲基汞：在体内半衰期为70天 ② 铅：在体内半衰期为1460天；在骨骼中为10年。 ③ 镉在体内半衰期为16—31年。 这些物质进入人体的渠道有：水源、土壤、环境、原料、辅 料、添加剂、农药、化肥的使用、加工、制造、运输等带入； 容器本身不纯，金属带入铅、锌；罐头中酸性锡的溶出；铜 器带入过量铜；另外，还有呼吸、皮肤。 日本,前几年流行含金食物，内含银、铜等杂质。 饮水、食品、茶叶、烟草、化妆品等都可能被污染，环境污 染已成为世界问题。
食品分析中常用的螯合剂
实际应用的，目前已达100多种，双硫腙（HDZ）、二乙 基二硫代甲酸钠（NaDDTC）、丁二酮肟、铜铁试剂 CuP （N—亚硝基苯胲铵）。 这些螯合剂与金属离子生成金属螯合物，相当稳定， 难溶于水，易溶于有机溶剂，许多带有颜色可直接比色。 金属螯合物的萃取平衡
用有机溶剂萃取金属螯合物，金属在有机相和水相中
用双硫腙提取1次
原 理： 在pH 4.5-5.0,锌离子与双硫腙生成红色络合物， 此络合物溶于CCl4 ，其它金属离子靠加入硫代硫酸钠、盐酸
羟胺溶液和pH值的控制。 仪器： 分光光度计520nm处测定吸光度 要领： （1）锌标准曲线重现性差，平行作1-2份标准锌，以进行校 正。 （2）硫代硫酸钠不能任意增加，因为它也是络合物。
红糖中也有一定含量。
Zn：对人体多种生理功能起着重要作用。参与多种酶的合成； 加速生长发育；增强创伤组织再生能力；增强抵抗力；促进性 机能。锌在鱼类、肉类、动物肝肾中含量较高。 Zn影响人的 消化与代谢，缺Zn味觉减退，出现厌食，发育不良等，过多会 得胃肠炎。（取头发进行测定可知人体内Zn含量情况）。 2000年8月调查：北京、广州等城市儿童低锌率44%，而山区儿 童仅为32.4%（低于正常值）
有害元素
概 述
(1)元素分类： 人体内矿物质大约占人体重量 6%，其中包括常量元素、微量 元素、有毒元素。 常量元素：0.01%以上，Ca、Mg、K、Na、P、S、Cl 等七种； 微量元素：0.01%以下，Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Al、Cr、 .. 在肌体中起作用的浓度以ppm、ppb计。是人体必需的、但过 量又会中毒的元素，现有14种。 (2)元素功能： A、与体液调节有关； B、构成生物体骨骼； C、参与体内生物化学反应和作为生物化学成分。
紊乱，耳聋、心肌缺血。 微量元素的功能形式、化学价态、化学形势非常重要。 例：铬的+6价毒性大，+3价对人体有益（如Cr2O3、 Cr(OH)3）。 无机锗毒性大，有机锗毒性小。
(7) 食品中元素含量测定意义
A、对评价食品的营养价值、开发和生产强
化食品具有重要意义 。
B、有利于食品加工工艺的改进和食品质量
的分配比与许多因素有关，当其他因素固定下来以后，金 属分配率与pH有关。
影响分配比值的几个因素 （1）螯合剂的影响：螯合剂与金属离子生成的螯 合物越稳定，萃取效率就越高。 （2）pH的影响：pH 越高，有利于萃取，但金属 离子可能发生水解反应。 要正确控制溶液的酸度 , 对萃取有利，还可提
高螯合剂对金属离子的选择性。
I：通过甲状腺素发挥生理作用，如促进蛋白质合成；活化100 多种酶；调节能量转换；加速生长发育；维持中枢神经系统结 构。碘海带、紫菜、海鱼、海盐等中含量丰富。 钴元素：是维生素B12的重要组成部分。钴对蛋白质、脂肪、 糖类代谢、血红蛋白的合成都具有重要的作用，并可扩张血管，
降低血压。但钴过量可引起红细胞过多症，还可引起胃肠功能
胃液正常酸度，有助于保持体液酸碱平衡。
P是构成骨骼、牙齿和神经组织的重要成分，人体内有80%以 上的磷存在于骨骼和牙齿中。参与细胞内碳水化合物、脂肪 和核酸代谢，对维持神经、肌肉的正常功能和体内酸碱平衡 起着重要的作用。
(4)重要常量元素的中摄取 A、磷建议摄取量：每日超过12000毫克，会产生低钙
食物链
水
鱼
鸭子
人
农产品
食品
饲料
畜禽
肉制品
食 物 链 框 图
北京部分 农产品含 砷量过高 可能导致 中毒！ 04年网上 报道。
食品中有毒元素的检测方法主要有： (1)原子吸收分光光度法：选择性好、灵敏度高、简便、快速、 可同时测定多种元素。 (2)比色法：设备简单、价廉、灵敏度可满足要求。 (3)另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光分光光度法。
④样品中含锡量＞150mg时，要设法让其变成溴化锡，而蒸发
除去，以免产生偏锡酸而使铅丢失。 ⑤测铅要用硬质玻璃皿，提前用 1-10% HNO3 浸泡，再用水冲
洗干净。
GB/T 5009.12—2003
《食品中铅的测定》
1.石墨炉原子吸收光谱法
2.氢化物原子荧光光谱法 3.火焰原子吸收光谱法
4.二硫腙比色法
第11章 食品中元素含量分析
Chapter 11 Analysis of Elements in Foods
浙江科技学院
生物与化学工程学院
刘铁兵 tbliu@126.com
食品分析
浙江科技学院 生物与化学工程学院
刘 铁 兵 tbliu@126.com
食物中各种元素对人体来说，分为：
非必需 元素
必需元素
(3)重要常量元素： Ca、Mg是构成骨骼和牙齿的主要成分。
Ca虽然体内绝大部分都存在于骨、牙中，溶于血中很少，但
作用十分重要。如它和镁、钾、钠协同源自文库调节神经肌肉兴奋 性，保持心肌的正常功能，钙还参加凝血过程。
K对维持人体内液体渗透压和酸碱平衡起重要作用。摄入量减
少时，会产生周身疲乏、血压下降、多尿、肠梗塞等症状， 严重者可因呼吸困难，心脏病变而死亡。 Mg是构成骨骼、牙齿和细胞浆的主要成分，还可调节神经和 肌肉的活动，维持体内酸碱平衡，激活体内多种酶。人体缺
5.单扫描极谱法
锌的测定（Zn）GB 5009.14—2003
锌用在电镀、造纸、机械和自来水的制造等
工业中应用，镀锌厂的废水，采用镀锌铁的
容器包装食品，特别是酸性饮料，易沾有锌。
金属锌本身无害。锌化合物可引起急性肠炎、
肾损害，特别是氯化锌3-5g可导致死亡。
用双硫腙分别提取2次 （1）双硫腙比色法
的功能，铬可促进胰岛的作用等。
(6) 重要微量元素
Fe：在人体中含量约为4—5克。铁在人体中的功能主
要是参与血红蛋白的形成而促进造血。在血红蛋白中
的含量约为72%。铁元素在菠菜、瘦肉、蛋黄、动物肝 脏中含量较高。Fe是人体血液形成不可少的，缺铁性 贫血就是因缺乏铁，而得了“血色病”。 Cu：正常成人体内含铜100—200毫克。其主要功能是 参与造血过程；增强抗病能力；参与色素的形成。铜 在动物肝脏、肾、鱼、虾、蛤蜊中含量较高；果汁、
定的还是双硫腙。
双硫腙法 原理：在碱性（pH值在9左右）溶剂中，Pb2+ 双硫腙形 成红色络合物，溶于氯仿或CCl4中，红色深浅与铅离子
浓度成正比，比色测定。
测定前要加盐酸羟胺、氰化钾、柠檬酸铵来掩蔽铁、铜、 锡、镉等离子。 测定步骤 （1）用铅标准溶液（1ug/ml）标定双硫腙溶液，①铅标准溶
液：用HNO3来溶解Pb(NO3).
F：是骨骼和牙齿的正常成分。可预防龋齿，防止老年人的骨 质疏松。含氟量较多的食物有粮食(小麦、黑麦粉)、水果、茶 叶、肉、青菜、西红柿、土豆、鲤鱼、牛肉等。成年人每天约 需0.4毫克。
Se：具有抗氧化，保护红细胞的功用，并发现有预防癌症的作 用。硒在小麦、玉米、大白菜、南瓜、大蒜和海产品中含量较 丰富。
的提高。
C、测定重金属元素，可以了解食品被污染 的情况，以便采取相应措施，查清和控制污 染源，保证食品的安全和食用者的健康。
样品的处理
以上这些元素都以金属有机化合物的形式存在于食品中，要 测定这些元素先要做两件事：
1.用灰化法和湿化法先将有机物质破坏掉，释放出被测元素。 以不丢失要测的成分为原则。 2.破坏掉有机物后的样液中，多数情况下是待测元素浓度很 低，另外还有其它元素的干扰，所以要浓缩和除去干扰。浓 缩与分离处理方法与后边测定方法有关。 例：比色法测定，用合适的金属螯合剂在一定条件下与被测 金属离子生成金属螯合物，然后用有机溶剂进行液液萃取， 使金属螯合物进入有机相从而达到分离与浓缩。 原子吸收分光光度法， 测痕量元素则用离子交换法分离、提纯金属离子或除去 干扰离子。
例：Zn2+的最适宜pH为6.5—10。
重金属离子含量的测定
重金属 比重d ＞5 的金属
一、双硫腙比色法测 Pb、Zn、Cd、Hg的含量 （一）双硫腙的性质 名称、结构式、性质， 腙 —— 羰基 + 肼（NH2NH2） （二）双硫腙与金属离子的反应
在酸性溶液中并有过量双硫腙存在时生成单取代双硫腙盐，
即1个双硫腙分子中有1个H原子被金属离子所取代，二价金 属离子则同时与2个双硫腙分子反应。
双硫腙比色法测定食品中铅、锌、镉、汞的含量
1.铅的测定（Pb） 铅用于选矿、冶炼、电镀等工业，制四乙基铅加到汽油中，
提高辛烷值，提高“号”，增加抗爆震能力。但由于环境污
染，现国家已禁用。改用无水乙醇汽油。反应缶涂有铅的涂 层、陶瓷、搪瓷的釉药。 食品缶头马口铁焊锡中铅含量达40—60%，有时会溶于食品 中形成污染。会引起中毒。含铅“松花蛋”。 离地面1m处空气铅浓度是1.5m处的16倍，儿童受害，2000 年8月调查北京、广州城市儿童铅高率达80%左右。验头发。 铅能与许多有机试剂生成带有颜色的化合物，常用来比色测
螯合萃取原理
样品溶液： ① 金属离子+螯合剂=金属螯合物（金属螯合物溶于有机溶剂， 如果有色可进行比色测定）—— 有机相 ② 水+其它组成 ——水相
2. 此法为液—液溶剂萃取法。
优点：较高的灵敏度，选择性，分离效果好，设 备简单， 操作快速。 缺点：工作量较大，耗用试剂，溶剂较高，有的 易挥发，易燃，有毒等。
血症，因为太多的磷会影响钙质的吸收。
B、我国成年人钙供给量定为每天800毫克。 C、婴儿和儿童的每日的钠需要量估计为58毫克。成年 人每日食用的钠量比幼儿稍高便可维持钠的平衡。 D、每日镁的需要量男子约为350豪克，孕妇、乳母约
为450毫克。
E、钾的成人每日摄取量为2000毫克。婴幼儿对钾的最 低日需要量为90毫克。
②双硫腙溶液：0.001%（溶于CCl4 ）。 （2）测定样品：粉碎、消化、定容（用蒸馏水）、测定，再 根据所用双硫腙量计算样品中铅含量。
注 意： ① 双硫腙法用氰化钾作掩蔽剂，不要任意增加浓度和用量
以免干扰铅的测定。
②氰化钾，剧毒，不能用手接触，必须在溶液调至碱性再加
入。废的氰化钾溶液应加NaOH和FeSO4(亚铁)，使其变成亚 铁氰化钾再倒掉。 ③如果样品中含 Ca 、Mg的磷酸盐时，不要加柠檬酸铵，避免 生成沉淀带走使铅损失。
石墨炉原子吸收光谱法
原理：酸性溶液中，镉离子与碘离子形成络合物，并经4-甲 基戊酮—2萃取分离，导入原子吸收仪中，原子化后，吸收 228.8nm共振线，与标准系列比较定量。镉标准溶液：用金 属镉溶于HCL中加 HNO3+H2O稀释。
镁可出现震颤、手足徐动甚至抽搐等症状。
Na可维持体内水平衡、酸碱平衡以及神经肌肉的应激性等。
缺钠表现：倦怠、眩晕、恶心、食欲不振、心跳加快、脉搏 细弱、血压下降、肌肉痉挛等，严重者可出现昏迷。 Cl约占人体重量的0.15%，分布于全身各组织中，以脑脊液 和胃肠道分泌物中最多，氯为组成盐酸的成分，能保持人体
(5) 微量元素在人体中的主要功能 A、运载常量元素，把大量元素带到各组织中去。 B、充当生物体内各种酶的活性中心，促进新陈代谢。 酶在生物体内是许多化学反应必不可少的催化剂，
而许多微量元素却是酶的组成部分或激活剂。例如
锌与200多种酶的活性或结构有关。
C、参与体内各种激素的作用。如锌可以促进性激素
（3）本法灵敏度较高，必须严格控制pH值，同时所用水应
为无锌水，经阴、阳离子交换树脂纯化。器皿也先用硝酸溶 液洗涤，然后再用无离子水冲洗干净。
镉的测定（Cd)
GB 5009.15—2003
镉用于治金、电镀、颜料、原子工业、农药等，生活用 水，因使用镀锌、塑料管中镉的污染经消化道、呼吸道进入 人体，损害人的肾、肝，易引起“骨痛病”。