第十三章食品中矿物质元素的测定

第十三章食品中矿物质元素的测定【教学目标】：1.掌握原子化、原子吸收光谱、原子发射光谱等的概念及相关理论，原子吸收分光光度法的基本原理，分子吸收光谱、分光光度法的基本原理；2.掌握各种矿物质元素测定的基本原理和方法；3.掌握各种金属离子的标准溶液、标准使用液的配制和使用方法，掌握对不同的待测样品的不同处理方法，掌握样品消化3的方法和才作技能。4.掌握原子吸收分光光度计、火焰光度计、分光光度计的使用方法及操作技能、掌握标准曲线的绘制和测定结果的计算方法及技能。第一节食品中钙含量的测定钙是人体必需的微量元素，为了增加食品营养价值，作为食品营养强化剂使用。我国制定了食品营养强化剂使用卫生标准，将柠檬酸钙、葡萄糖酸钙、碳酸钙、乳酸钙、磷酸钙为钙元素强化源，并规定符合卫生标准的牦牛等骨粉、蛋壳钙源和活性离子钙也允许使用。一、食品营养强化剂使用卫生标准（一）我国食品营养强化剂使用卫生标准表4-31食品营养强化剂使用卫生标准（GB-14880-94）品种使用范围每公斤使用量备注钙：柠檬酸钙谷类及其制品饮液及乳饮料8~16g1.8~3.6g1、以元素钙计强化量：饮液及乳饮料0.6~0.8g/kg,谷类及其制品1.6~3.2g/kg婴幼儿食品3.0~6.0g/kg.2、各种钙盐中钙元素含量：葡萄糖酸钙9%；碳酸钙40%磷酸钙（含2结晶水）23%;磷酸氢钙（含5结晶水）17.7%柠檬酸钙（含4结晶水）21%;乳酸钙13%。酸钙22.2%。3、钙源亦可采用牦牛等符合卫生标准的骨粉、蛋壳粉、活性离子钙等其他钙盐，如氯化钙、甘油磷酸钙、氧化钙、硫酸钙等均可用，强化时均以元素钙计。葡萄糖酸钙谷类及其制品饮液及乳饮料18~36g4.5~9.0g碳酸钙或生物碳酸钙谷类及其制品饮液及乳饮料4~8g1~2g婴幼儿食品7.5~15g乳酸钙谷类及其制品饮液及乳饮料婴幼儿食品12~24g3~6g23~46g磷酸氢钙谷类及其制品饮料及乳饮料婴幼儿食品10~20g2.5~5g19~38g（二）食品强化剂活性钙（GB-9990-88）本标准适用于由牡蛎壳经高温煅烧、水解提纯而得制品，在食品工业中可作强化剂。规定钙（Ca）含量大于或等于50.0%。二、标准方法（一）火焰原子吸收光谱法（GB-12398-90）本标准参照采用国际标准ISO6490/2-1983《动物饲料---钙含量测定----原子吸收光谱法》。本标准适用于各种食物中钙的测定。1.原理样品经湿消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7nm的共振线，其口吸收量与含量成正比，与标准系列比较定量。2.试剂要求使用去离子水，优级纯试剂。（1）盐酸（GB622）（2）硝酸（GB626）（3）高氯酸（GB623）（4）混合酸消化液：硝酸：高氯酸（4：1）。（5）0.5moL/L硝酸溶液：量取45mL硝酸，加去离子水并稀释至1000mL。（6）2%氧化镧溶液：称取25g氧化镧（纯度大于99.99%），加75mL盐酸于1000mL容量瓶中，加去离子水稀释至刻度。（7）钙标准溶液：精确称取1.2486g碳酸钙（纯度大于99.99%）,加50mL去离子水，加盐酸溶解，移入1000mL容量瓶中，加2%氧化镧稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶内，4℃保存。此溶液每毫升相当于500μg钙。（8）钙标准使用液：钙标准使用液的配制见表4-32。表4-32钙标准使用液配制元素标准溶液浓度μg/mL吸取标准溶液量mL稀释体积（容量瓶）标准应用液浓度稀释溶液钙5005．0100252%镧溶液钙标准使用液配制后，贮存于聚乙烯瓶内，4℃保存。3.仪器与设备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晒干或烘干，方可使用。（1）实验室常用设备。（2）原子吸分光光度计。4、操作方法①样品处理微量元素分析的样品制备过程中应特别注意防止污染。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，做钙测定的样品不得用石磨研碎。湿样（如蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等）用水冲洗干净后，要用支离子水充分洗净。干粉类样品（如面粉、奶粉等）取样后产即装容器密封保存，防止空气中的灰尘和水分污染。②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5.0~10.0g)于250mL高型烧杯中，加混合酸消化液20~30mL,上盖表皿。置于电热板或电砂浴上加热消化。如未消化好而酸液过少时，再补加几毫升混合酸消化液，继续加热消化，直至无色透明为止。加几毫升去离子水，加热以除去多余的硝酸。待烧杯中的液体接近2~3mL时，取下冷却。用去离子水洗并移于10mL刻度试管中，加去离子水定容至刻度（测钙时用2%氧化镧溶液稀释定容）。取与消化样品相同量的混合酸消化液，按上述操作做试剂空白试验测定。（2）测定将钙、标准使用液分别配制不同浓度系列的标准稀释液见表4-33,测定操作参数见表4-34。表4-34不同浓度系列标准稀释液的配制方法元素使用液浓度μg/mL吸取使用液量稀释体积（容量瓶）mL标准系列浓度μg/mL稀释溶液钙2512346500.511.5232%镧溶液表4-34测定操作参数元素波长nm光源火焰标准系列浓度范围μg/mL稀释溶液钙422.7可见空气——乙炔0.5~3.02%镧溶液其他实验条件：仪器狭缝、空气及乙炔的流量、灯头高度、元素灯电流等均匀按使用的仪器说明调至最佳状态。将消化好的样液、试剂空白液和各元素的标准系列分别导入火焰进行测定。（3）计算①标准曲线法以各浓度系列标准溶液与对应的吸光度绘制标准曲线。钙标准曲线如图4-6所示。它的线形相关系数为0.9996。测定用样品液及试剂空白液标准曲线查出浓度值（c及c0）,再按式（4-42）计算。式中：X---------样品中元素的含量，mg/100g;c---------测定用样品中元素的浓度（由标准曲线查出），μg/mL;c0-------试剂空白液中元素的浓度（由标准曲线查出），μg/mL;V-------样品定容体积，mL;f--------稀释倍数;m-----样品质量，g;-------折算成每百克样品中元素的质量，以毫克计。吸光度0.100.080.060.040.021.01.52.02.500.51.01.52.02.5浓度c,图4-6钙标准曲线②回归方程法由各元素标准稀释液浓度与对应的吸光度计算出回归方程（也可以输入计算器得出加回归方程），计算见式（4-43）。)424........(..............................1000100)(0mVccX1000100)434(....................bayc式中：c---------测定用样品中元素的浓度（可由计算器直接得出），μg/mL;a--------曲线斜率;y-------元素的吸收度;b--------曲线的过程中截距。由回归方程或计算器得出测定样液及试剂空白液的浓度后，再由式（4-44）计算。式中：各符号的含义同曲线法说明。5.说明（1）实验室平行测定或边续两次测定结果的重现性钙小于10%。(2)最低检测限：钙0.1μg。(二)EDTA滴定法（GB12398-90）1、原理钙与氨羧络合剂能定量地形成金属络合物，其稳定性较钙与指示剂所形成的络合物为强。在适当的pH值范围内，以氨羧络合剂EDTA滴定，在达到当量点时，EDTA就自指示剂络合物中夺取钙离子，使溶液呈现游离指示剂的颜色（终点）。根据EDTA络合剂用量，可计算钙的含量。2、试剂要求使用去离子水，优级纯试剂。（1）25moL/L氢氧化钾溶液：精确称取71.13g氢氧化钾，用去离子水稀释至1000mL。（2）10g/L氰化钠溶液：称取1.0g氰化钠，用去离子水稀释至100mL。（3）0.05moL/L柠檬酸钠溶液：称取14.7g柠檬酸钠（），用去离子水稀释至1000mL。（4）混合酸消化液：硝酸（GB626）与高氯酸（GB623）(4：1)。（5）EDTA溶液：精确称取4.50gEDTA（乙二胺四乙酸二钠），用去离子水稀释至1000mL，贮存于聚乙烯瓶中，4℃保存。使用时稀释10倍即可。（6）钙标准溶液：精确称取0.1248g碳酸钙（纯度大于99.99%，105~110℃烘干2h），加20mL去离子水及3mL0.5moL/L盐酸溶解，移入500mL容量瓶中，加去离子水稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，4℃保存。此溶液每毫升相当于100μg钙。（7）钙红指示剂：称取0.1g钙红指示剂（），用去离子水稀释至100mL，溶解后即可使用，贮存于冰箱中可保持一个半月以上。3、仪器与设备所有玻璃仪器均以硫酸-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晒干或烘干，方可使用。（1）实验室常用玻璃仪器：高型烧杯（250mL），微量滴定管（1或2mL），碱式滴定管（50mL），刻度吸管（0.5~1mL），试管等。（2）电热板：1000~3000W，消化样品用。4、样品制备同火焰原子吸收分光谱法5、操作步骤（1）样品消化同火焰原子吸收分光光度法。(2)测定①标定EDTA浓度吸取0.5mL钙标准溶液，以EDTA滴定，标定其EDTA的浓度，根据滴定结果计算出每毫升EDTA相当于钙的毫克数，即滴定度（T）。②样品及空白滴定吸取0.1--0.5mL（根据钙的含量而定）样品消化液及空白于试管中，加1滴氰化钠)444........(..............................1000100)(0mfVccX142721SHNOC溶液和0.1mL柠檬酸钠溶液，用滴定管加1.5mL1.25moL/L氢氧化钾溶液，加3滴钙红指示剂，立即以稀释10倍EDTA溶液滴定，至指示剂由紫红色变蓝为止。③计算样品中该元素的含量按式（4-45）计算。式中：X--------样品中元素含量，mg/100g。T-------EDTA滴定度，mg/mL;V------滴定样品时所用EDTA量，mL;V0-------滴定空白时所用EDTA量，mL;f------样品稀释倍数;m--------样品称重量，g。6、说明本方法同实验室平行测定或连续两次测定结果的重复性小于10%。本方法的检测范围为5~50μg。（三）活性钙中钙的测定（GB9990-88）1.原理同EDTA滴定法。2.试剂（1）盐酸（GB622）(1+1)溶液。（2）酒石酸铵（GB602）(100g/L)（3）三乙醇铵（1+2）溶液：量取三乙醇铵50mL，加水100mL，混匀（4）氰化钾（50g/L）溶液。（5）氢氧化钠（GB629）100g/L和200g/L溶液。（6）钙红指示剂：称取钙红（）0.5g与干燥后的氯化钠50g于研钵中，充分研磨均匀粉末，放入棕色瓶中保存。（7）0.02moL/L乙二胺四乙酸二钠标准溶液：称取乙二胺四乙酸二钠8g，加热溶于1000mL水中，冷却，摇匀。标定：称取于800C灼烧至恒量的基准氧化锌0.4g（称准至0.0002g）,用少量水湿润，加盐酸溶液（20%）至样品溶解，移入250mL容量瓶中，稀释至刻度，摇匀。取30.00~35.00mL，加70mL水，用氨水溶液（10%）中和至pH7~8,加10mL氨-氯化铵缓冲溶液甲（pH=10）及5滴络黑T指示剂（5g/L）,用配制好的乙二胺四乙酸二钠溶液滴定至溶液由紫色变为纯蓝色。同时做空白试验。计算：乙二胺四乙酸二钠标准溶液浓度按式（4-46）计算。式中：cedta--------乙二胺四乙酸二钠标准溶液之物质的量浓度，moL/L。m-------氧化锌之质量，mL;V1------乙二胺四乙酸二钠溶液之用量，mL;V2------空白试验中乙二胺四乙酸二铵溶液之用量，mL;0.08138-----与1.00mL乙二胺四乙酸二钠标准溶液[c(EDTA)=1.000moL/L]相当的以克表示的氧化锌的质量。3.仪器实验室常规仪器。4.操作方法称取活性钙样品2