食品分析之灰分及矿物质的测定

灰分及矿物质的测定

掌握：总灰分的概念、测定原理及具体方法

钙、铁、碘、磷的测定方法及各自的特点

熟悉：加速食品灰化的方法

了解：水溶性灰分和水不溶性灰分以及酸不溶性灰分的测定

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（总灰分、粗灰分）。

灰分的分类

按溶解性

水溶性：K Na Ca Mg等氧化物和盐类

水不溶酸溶：污染的泥沙和Fe，Al等氧化物和碱土金属的碱式磷酸盐

水不溶酸不溶：污染的泥沙和样品中微量氧化硅

总灰分的测定

原理GB/T 5009.4—2003《食品中灰分的测定方法》

将食品经炭化后置于500~600℃高温炉内灼烧，食品中的水分及挥发物质以气态放出，有机

物质中的C、H、N等元素与有机物质本身的氧及空气中的氧生成CO2 、N的氧化物及水分

而散失；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，称量残留物的重量至恒重，即可计算出样品中总灰分的含量。

仪器：坩埚，坩埚钳，马弗炉，干燥器

灰发条件的选择

灰化容器的选择

素瓷坩埚：优点：耐高温、耐酸，价格低廉。

缺点：耐碱性差（当灰化碱性食品时，瓷坩埚内壁的釉层灰部分溶解，反复使用后难以保持

恒重）

石英坩埚：优点：耐高温

缺点：质脆，易破，不耐HF、高温时，易和苛性碱及碱金属的碳酸盐作用

铂坩埚：优点：耐高温、耐碱、耐HF导热性好，吸湿性小

缺点：价格昂贵

取样量: 一般控制灼烧后灰分为10～100 mg

灰化温度：一般情况下，525～600℃（灰化温度过高，将引起钾，钠，氯等元素的挥发损失，而且磷酸盐，硅酸盐类也会熔融，将炭粒包藏起来，使炭粒无法氧化；灰化温度过低，则灰

化速度慢，时间长，不易灰化完全，也不利于除去过剩的碱（碱性食品）吸收的CO2）

灰化时间： 2～5h，观察残留物为全白色或浅灰色粉末，并达恒重（≤0.5mg）为止。

加速灰化的方法

1.从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水

2.加入HNO3、H2O2等，利用它们的氧化作用来加速C粒灰化

3.硫酸灰化法（糖类制品）

4.加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化剂

5.添加MgO、CaCO3 等惰性不熔物质

做空白

1.高温炉（马弗炉）的准备：接通电源，调好要使用的温度

瓷坩埚的准备：用盐酸煮沸→洗净晾干→用FeCl3与蓝墨水的混合液编号→灼烧→冷却→两

次称重之差≤0.5 mg

2.样品的预处理：

富含脂肪的样品：提取脂肪→炭化

液体样品：水浴蒸干→炭化

含水分较多的样品：烘箱中干燥→炭化

谷物等水分含量较少的固体样：直接炭化

3.炭化

防止因高温造成试样中的水分急剧蒸发使样品飞扬；防止易发泡膨胀的物质高温下发泡溢出；减少炭粒被包裹住的可能性。

坩埚→置于电炉上，半盖坩埚盖→加热炭化→直至无黑烟产生

易膨胀食品（糖、蛋白含量多的样品）→加入数滴辛醇或植物油→炭化

4.灰化

炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，灼烧一定时

间至灰中无炭粒存在。打开炉门，将坩埚移至炉口处至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。

水溶性灰分和水不溶性灰分的测定

用煮沸的无离子水反复洗涤坩埚及灰分，使水溶性灰分溶解，无灰滤纸过滤后剩下的残渣经

干燥、炭化、灰化至恒重，即为水不溶性灰分。

酸不溶性灰分的测定

向总灰分中加入25ml 0.1mol/L的HCl，放在小火上轻微煮沸，用无灰滤纸过滤后，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，直到恒重。

几种重要矿物元素的测定

除去C，H，O，N这4种构成水分和有机物质的元素以外，其他元素统称为矿物元素。

常量元素含量0.01%以上（7种）：Ca Mg K Na P S Cl

微量元素含量0。01%以下：Fe Co Ni Zn Cr Mo Al Si Se I F 等

钙的测定

高锰酸钾滴定法反应式（此法需要沉淀、过滤、洗涤等步骤，费时费力，较为少用）

CaCl2+(NH4 )2C2O4 →CaC2O4 ↓+2NH4Cl

CaC2O4 + H2SO4 →CaSO4 + H2C2O4

5H2C2O4 +2KMnO4 +3 H2SO4 → K2SO4 +2MnSO4 +10CO2 +8H2O滴定终点：过量KMnO4微红色

EDTA滴定法

先向系统中加入钙红指示剂（pH﹥11，纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物，再用EDTA滴定，因其络合能力强，夺取指示剂已络合的二价钙离子，使指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点。

EDTA滴定法反应式

Ca2+ + NN（蓝色）→NN-Ca2+ （酒红色）

NN-Ca2+（酒红色）+ EDTA →EDTA-Ca + NN（蓝色）

*加钙红指示剂后不能放置太久，否则终点发灰，不明显；pH值为12-14，过高或过低指示剂变红，滴不出终点

氰化钾消除锌、铁、铜、铝，镍，铅等金属离子的影响；柠檬酸钠防止钙和磷结合生成磷酸钙沉淀。

原子吸收分光光度法

样品经湿法消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7nm共振线，其吸收量与含量成正比，与标准系列比较定量。

铁的测定

硫氰酸盐比色法

样品经消化（强氧化剂）后，铁均以Fe3+形成存在，在酸性溶液中，Fe3+ 与硫氰酸钾溶液作用，生成红色的硫氰酸铁配合物，在485nm下有最大吸收，其吸光度与铁含量成正比。

红色

为了防止Fe3+ →Fe2+，应加入少量过硫酸钾（K2S2O8）作氧化剂。

磺基水杨酸法