食品分析技術(shù)模塊二項目1、項目2

模塊二營養(yǎng)成分分析[學(xué)習(xí)目標(biāo)]（1）了解食品中主要營養(yǎng)成分測定的各種測定方法和原理。（2）掌握各類食品中營養(yǎng)成分測定常用方法的操作技術(shù)。（3）掌握各種營養(yǎng)成分測定中各種儀器的使用方法。（4）熟練掌握三大營養(yǎng)物質(zhì)常用測定方法和技巧。[導(dǎo)言]食品的營養(yǎng)成分主要包括水分、灰分、脂類、蛋白質(zhì)、維生素和人體所必需的宏量元素和微量元素。這些營養(yǎng)成分使食品具有一定的營養(yǎng)價值、組織結(jié)構(gòu)及感官性狀，因此，食品中營養(yǎng)成分含量的多少，通常是確定食品品質(zhì)的重要指標(biāo)。項目1水分測定

任務(wù)1常壓干燥法[任務(wù)導(dǎo)言]水分是食品重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。水分是食品重要的組成部分，食品中水分含量的多少直接影響食品的感官性狀、組織結(jié)構(gòu)及膠體狀態(tài)的形成和穩(wěn)定等，因此，控制食品水分含量可以保持食品的品質(zhì)，提高食品儲藏的穩(wěn)定性。

食品中水分的存在形式，可以按其物理、化學(xué)性質(zhì)定性地區(qū)分為結(jié)合水和非結(jié)合水（自由水）兩大類。（1）自由水（游離水）：指存在于動植物細胞外各種毛細管和腔體中的自由水，包括吸附于食品表面的吸附水。自由水易于分離除去。（2）結(jié)合水：指食品中與非水組分結(jié)合最牢固的水，如葡萄糖、乳糖的結(jié)晶水及與食品中淀粉、纖維素、蛋白質(zhì)、果膠中的氨基、羥基、羧基、巰基通過氫鍵結(jié)合的水。結(jié)合水不容易用蒸發(fā)的方式分離除去。

（3）水分含量是一項重要的技術(shù)指標(biāo)：每種合格食品，在它營養(yǎng)成分表中水分含量都規(guī)定了一定的范圍；水分的含量的高低，對食品的風(fēng)味、原料的品質(zhì)和保存是密切相關(guān)的。知識鏈接原理：食品中的水分一般是指在100℃左右（常壓下）直接干燥的情況下，所失去物質(zhì)的總量。任務(wù)指導(dǎo)儀器（1）扁形鋁制或玻璃制稱量瓶(內(nèi)徑60～70㎜，高35㎜以下)。（2）電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱。（3）分析天平：感量0.1mg。（4）干燥器：內(nèi)盛有效干燥劑。（5）多用切碎機。試劑（1）6mol/L鹽酸：量取100mL鹽酸，加水稀釋至200mL。（2）6mol/L氫氧化鈉溶液：稱取24g氫氧化鈉，加水溶解并稀釋到100mL。（3）海砂：取用水洗去泥土的海砂或河砂，先用6mol/L鹽酸煮沸0.5h，用水洗至中性，再用6mol/L氫氧化鈉溶液煮沸0.5h，用水洗至中性，經(jīng)105℃干燥備用。（1）固體樣品步驟1：取潔凈鋁制或玻璃制的扁形稱量瓶，置于95℃～105℃干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，加熱0.5h～1.0h，取出蓋好，置干燥器內(nèi)冷卻0.5h，稱量，并重復(fù)干燥至恒量。分析步驟步驟2：稱取固體樣品2.00g～10.00g切碎或磨細的試樣，放人此稱量瓶中，試樣厚度約為5mm。加蓋，精密稱量后，置95℃～105℃干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥2h～4h后，蓋好取出，放人干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱量。步驟3：再放入95℃～105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放干燥器內(nèi)冷卻0.5h后再稱量。至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg，即為恒量。（2）半固體或液體試樣步驟1：取潔凈的蒸發(fā)皿，內(nèi)加10.0g海砂及一根小玻棒，置于95℃～105℃干燥箱中，干燥0.5h～1.0h后取出，放人干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱量，并重復(fù)干燥至恒量。步驟2：然后精密稱取5g～10g試樣，置于蒸發(fā)皿中，用小玻棒攪勻放在沸水浴上蒸干，并隨時攪拌，擦去皿底的水滴，置95℃～105℃干燥箱中干燥4h后蓋好取出，放人干燥器內(nèi)冷卻0.5h后稱量。步驟3：再次將樣品放入95℃-105℃干燥箱中干燥1h左右，取出，放干燥器內(nèi)冷0.5h后再稱量。至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg，即為恒量。

（3）粉狀樣品取有代表性的樣品至少200g（如粉粒較大也應(yīng)用研缽研細），混合均勻，置于密閉玻璃容器內(nèi)。水分的測定方法同（1）。

結(jié)果計算試樣中的水分的含量按下式進行計算：式中：X——樣品中水分的含量，％m1——稱量瓶(或蒸發(fā)皿加海砂、玻棒)和試樣的質(zhì)量，g；m2——稱量瓶(或蒸發(fā)皿加海砂、玻棒)和樣品干燥后的質(zhì)量，g；m3——稱量瓶(或蒸發(fā)皿加海砂、玻棒)的質(zhì)量，g。計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字。技術(shù)提示（1）此法適用于95～105℃下，不含或含其他揮發(fā)性物質(zhì)甚微的食品。（2）樣品必須符合下列條件，一是水分是唯一揮發(fā)的成分，二是水分排除情況完全，三是食品中其他組分在加熱過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的質(zhì)量變化可忽略不計。（3）加入海砂，是為了增大受熱與蒸發(fā)面積，防止食品結(jié)塊，加速水分蒸發(fā)，縮短分析時間。海砂應(yīng)洗凈干燥至恒重，再加入樣品準(zhǔn)確稱量，攪拌均勻后干燥至恒重。（4）在測定過程中，稱量皿從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進行冷卻，否則，不易達到恒重。（5）操作條件的選擇：①稱樣量：對水分含量較低固態(tài)、濃稠態(tài)食品，稱量樣控制在3～5g；而對于水分含量較高的液態(tài)食品，稱樣量控制在15～20g。②稱量器皿規(guī)格：常壓干燥法常選玻璃稱量瓶，樣品置于其中鋪平后其厚度不超過皿高的1/3。③干燥設(shè)備：采用風(fēng)量可調(diào)節(jié)的烘箱，溫度計處于離上隔板3cm的中心處。（6）本法設(shè)備操作簡單，但時間較長，且不適宜膠體、高脂肪、高糖食品及含有較多的高溫易氧化、易揮發(fā)物質(zhì)的食品。任務(wù)2減壓干燥法

任務(wù)要求學(xué)習(xí)和掌握真空干燥法測定水分的原理和操作要點。熟練掌握真空干燥箱及天平的使用技能。

本方法適用于膠狀樣品、高溫下易熱分解的樣品和含水量較多的樣品。如糕點、豆制品、食糖、糖果、巧克力、蜂蜜、味精、蔬菜、水果及高脂肪食品等。

知識鏈接適應(yīng)范圍測定原理樣品經(jīng)在減壓低溫的真空干燥箱內(nèi)加熱至恒重，加熱前后的質(zhì)量差即為水分含量。

任務(wù)指導(dǎo)

儀器

真空干燥箱。其他儀器同任務(wù)1.1常壓干燥法。分析步驟（1）試樣的制備粉末和結(jié)晶試樣直接稱取；硬糖果經(jīng)乳缽粉碎；軟糖用刀片切碎，混勻備用。（2）測定方法

取已恒重的稱量瓶準(zhǔn)確稱取約2g～10g試樣，放人真空干燥箱內(nèi)，將干燥箱連接水泵，抽出干燥箱內(nèi)空氣至所需壓力(一般為40kPa～53kPa)，并同時加熱至所需溫度60℃士5℃。關(guān)閉通水泵或真空泵上的活塞，停止抽氣，使干燥箱內(nèi)保持一定的溫度和壓力，經(jīng)4h后，打開活塞，使空氣經(jīng)干燥裝置緩緩?fù)ㄈ酥粮稍锵鋬?nèi)，待壓力恢復(fù)正常后再打開。取出稱量瓶，放人干燥器中0.5h后稱量，并重復(fù)以上操作至恒重。結(jié)果計算與常壓干燥法相同。計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字。技術(shù)提示（1）此法為減壓干燥法，減壓后，水的沸點降低，可以在較低溫度下使水分蒸發(fā)干凈。（2）本法由于采用較低的蒸發(fā)溫度，可防止含脂肪高的樣品中的脂肪在高溫下氧化；可防止含糖高的樣品在高溫下脫水炭化；也可防止含高溫易分解成分的樣品在高溫下分解。（3）本法一般選擇壓力為40～53kPa，選擇溫度為50～60?C。但實際應(yīng)用進可根據(jù)樣品性質(zhì)及干燥箱耐壓能力不同的調(diào)整壓力和溫度，如AOAC法中咖啡的干燥條件為：3.3kPa和98～100?C；奶粉：13.3kPa和100?C；干果：13.3kPa和70?C；堅果和堅果制品：13.3kPa和95?C～100?C；糖及蜂蜜：6.7kPa和60?C等。職業(yè)素質(zhì)拓展一、蒸餾法方法概要：食品中的水分與甲苯或二甲苯共同蒸出，收集餾出液于接收管內(nèi)，根據(jù)體積計算含量。適用于含較多其他揮發(fā)性物質(zhì)的食品，如油脂、香辛料等。水分測定器：250mL錐形瓶；水分接收管，容量5mL，最小刻度值0.1mL，容量誤差＜0.1mL；，冷凝管。見圖2-1。分析步驟：準(zhǔn)確稱取適量樣品（估計含水2mL～5mL），置250mL錐形瓶中，加入新蒸餾的甲苯（或二甲苯）75mL，連接冷凝管與水分接收管，從冷凝管頂端注入甲苯，裝滿水分接收管。加熱，慢慢蒸餾，使餾出液2滴/s，待大部分水分蒸出后，加速蒸餾約4滴/s，當(dāng)水分全部蒸出后，接收管內(nèi)的水分體積不再增加時，從冷凝管頂端加入甲苯?jīng)_洗。如冷凝管壁附有水滴，可用附有小橡皮頭的銅絲擦下，再蒸餾片刻，至接收管上部及冷凝管壁無水滴附著，接收管水平面保持10min不變?yōu)檎麴s終點，讀取接收管水層的容積。結(jié)果計算：

式中：X——樣品中水分的含量，mL/100g；V——接收管內(nèi)水的體積，mL；m——樣品的質(zhì)量，g。（1）蒸餾法與干燥法有較大的差別，干燥法是以經(jīng)烘烤干燥后減少的質(zhì)量為依據(jù)，而蒸餾法以蒸餾收集到的水量為準(zhǔn)，避免了揮發(fā)性物質(zhì)減失的質(zhì)量以及脂肪氧化對水分測定的誤差。因此，適用于含水較多又有較多揮發(fā)性成分的蔬菜、水果、發(fā)酵食品、油脂及香辛料等。（2）此法采用專門的水分蒸餾器。食品中的水分與比水輕同水互不相溶的溶劑如甲苯（沸點110?C）、二甲苯（沸點140?C）、無水汽油（沸點95～120?C）等有機溶劑共同蒸出，冷凝回流于接收管的下部，而有機溶劑在接收管的上部，當(dāng)有機溶劑注入接收管并超過接收管的支管時就回流入錐形瓶中，待水分體積不再增加后，讀取其體積。技術(shù)提示

（3）一般加熱時要用石棉網(wǎng)，加熱溫度不宜太高，溫度太高時冷凝管上端水汽難以全部回收。如樣品含糖量高，用油浴加熱較好。（4）樣品用量：一般谷類、豆類約20g，魚、肉、蛋制品約5～10g，蔬菜、水果約5g。（5）所用甲苯必須無水，也可將甲苯經(jīng)過氯化鈣或無水硫酸鈉吸水，過濾蒸餾，棄去最初餾液，收集澄清透明溶液即為無水甲苯。（6）為避免接受器和冷凝管壁附著水珠，儀器必須干凈。（7）對不同品種的食品，可以選擇不同蒸餾溶劑，如用正戊醇－二甲苯（沸點129～134?C）（1+1）混合溶劑測定奶酪；甲苯（沸點110.7?C）用于測定大多數(shù)香辛料；已烷用于測定辣椒類、蔥類、大蒜和其他含大量糖的香辛料的水分含量。二、卡爾-費休法方法概要：

卡爾-費休法簡稱費休法或滴定法，是測定各種物質(zhì)中微量水分的一種方法，這種方法是在1935年由卡爾-費休提出的測定水分的容量方法，屬碘量法，也是測定水分的最為準(zhǔn)確的化學(xué)方法，1977年首次通過為AOAC方法。原理基于水分存在時，卡爾-費休試劑中的SO2與I2產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。卡爾—費休法滴定總反應(yīng)式為：滴定操作終點的確定：（1）目視法：當(dāng)用卡爾-費休試劑滴定樣品達到化學(xué)計量點時，再過量1滴，費休試劑中的游離碘，即會使體系呈現(xiàn)淺黃或微弱的黃棕色為終點，此法適宜于水分含量大于1%的樣品，如砂糖、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測定，其測定準(zhǔn)確性比直接干燥法要高，它也是測定脂肪和油類物品中微量水分的理想方法。（2）永停滴定法：利用滴定終點時有游離碘出現(xiàn)，使體系變?yōu)槿O化，溶液開始導(dǎo)電，外路有電流通過，微安表指針偏轉(zhuǎn)至一定刻度并穩(wěn)定不變，判斷為終點，此法更適宜于測定深色樣品及微量、痕量水分時采用。思考題1．說明干燥法測定水分的方法原理及適用范圍。2．說明蒸餾法測定水分的方法原理及適用范圍。5．解釋恒量的概念，怎樣進行恒量操作？6．在水分測定中，干燥器有什么作用？如何正確使用及維護干燥器？項目2灰分測定任務(wù)1總灰分的測定

任務(wù)要求學(xué)習(xí)和掌握總灰分測定的原理和操作要點。熟練掌握高溫電爐的使用技能；掌握樣品灼燒、灰化、恒重等基本操作技能。掌握測定面粉中總灰分的操作技能。一定量的樣品經(jīng)炭化后放入高溫爐內(nèi)灼燒，其中的有機物質(zhì)被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，而無機物質(zhì)以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氯化物等無機鹽和金屬氧化物的形式殘留下來，這些殘留物稱為總灰分（即粗灰分）。其中包括水溶性灰分和水不溶性灰分，以及酸溶性灰分和酸不溶性灰分。

知識鏈接灰分的概念

水溶性灰分則在很大程度上表明食品中可溶性的鉀、鈉、鈣、鎂等元素的氧化物和鹽類含量；水不溶性灰分可以反映食品中泥沙和鐵、鋁等氧化物及堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量；酸不溶性灰分的增加則預(yù)示著摻入的泥沙和原有的微量的二氧化硅。食品中除含有大量有機物質(zhì)外，還含有較豐富的無機成分。這些無機成分維持人體的正常生理功能，構(gòu)成人體組織方面有著十分重要的作用?；曳种饕獮槭称分械牡V物鹽或無機鹽類。測定食品灰分是評價食品質(zhì)量的指標(biāo)之一。植物性原料的灰分組成和含量與自然條件、成熟度等因素密切相關(guān)。不同的食品，因原料、加工方法、測定條件不同，其灰分的含量也不同。如在面粉加工中，常以總灰分含量評定面粉的加工精度；生產(chǎn)果膠、明膠之類的膠質(zhì)產(chǎn)品時，總灰分是這些制品膠凍性能的標(biāo)志。灰分的測定意義總灰分測定原理食品經(jīng)灼燒后所剩殘留的無機物質(zhì)即為灰分?；曳窒涤米茻Q重法測定。

任務(wù)指導(dǎo)儀器（1）馬弗爐。（2）分析天平（3）石英或瓷坩堝（4）干燥器(5)電熱板試劑（1）鹽酸溶液（1+4）：1體積濃鹽酸與4體積水混勻。（2）0.5%三氯化鐵溶液和等量藍墨水的混合液。分析步驟（1）坩堝的灼燒將坩堝浸沒于鹽酸溶液（1+4）中，根據(jù)坩堝的潔污程度，加熱煮沸1h～2h，洗凈，烘干，用三氯化鐵與藍墨水的混合液在坩堝外壁及蓋上編號，然后，置溫度550℃±25℃高溫電爐中，灼燒0.5h。用坩堝鉗將坩堝移至爐口，待坩堝溫度降至約200℃時，取出坩堝，移入干燥器中，冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱量。再次灼燒、冷卻、稱量，直至恒量。（2）樣品的制備及預(yù)處理以固體樣品為例：取有代表性的樣品至少200g，用研缽研細，混勻，置玻璃容器內(nèi)；不易搗碎、研細的樣品，用切碎機切成細粒，混合均勻，置玻璃容器內(nèi)。（3）稱取樣品用灼燒至恒量的坩堝稱取樣品，向坩堝中加入2g～3g固體樣品（或5g～10g液體樣品），準(zhǔn)確稱量。（4）炭化將預(yù)處理后的樣品與坩堝一起，置電熱板上，小心加熱炭化，至無黑煙產(chǎn)生。對特別容易膨脹的樣品（如含糖多的食品），可先在樣品上加數(shù)滴辛醇或純植物油，再進行炭化。（5）灰化炭化后，把坩堝移入已達規(guī)定溫度（550℃±25℃）的高溫爐爐口處，稍停留片刻，再慢慢移入爐膛內(nèi)，關(guān)閉爐門，灼燒一定時間（通常4h左右，視樣品種類、性狀而異）至灰中無碳粒存在。打開爐門，將坩堝移至爐口處，冷卻至200℃左右，移入干燥器中，冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱量，再灼燒、冷卻、稱量，直至達到恒量（重復(fù)灼燒至前后兩次稱量相差不超過0.5mg）。結(jié)果計算式中：X——樣品中灰分的含量，g/100g；m1——坩堝和灰分的質(zhì)量，g；m2——坩堝的質(zhì)量，g；m3——坩堝和樣品的質(zhì)量，g。（1）糖類以及含淀粉、蛋白質(zhì)高的樣品，在加熱過程中容易向外溢，因此，先要用小火加熱，待到開始炭化時，再增高溫度，使其充分炭化。（2）把坩堝放入高溫爐或從爐中取出時，要放在爐口停留片刻，使坩堝預(yù)熱或冷卻，防止因溫度劇變而使坩堝破裂。（3）灼燒后的坩堝應(yīng)冷卻到200℃以下再移入干燥器中，否則冷卻后干燥器內(nèi)形成較大真空，蓋子不易打開。

2.1.4技術(shù)提示

（4）灰化的時間一般以灼燒至灰分呈白色或淺灰色（若樣品含鐵高殘灰呈褐色；錳、銅含量高的樣品，殘灰呈藍綠色。），無碳粒存在并達到恒重為止。灰化至達到恒重的時間因試樣不同而異，一般需2～5h。若要加速灰化時，一定要沿坩堝壁加去離子水，不可直接將水灑在殘灰上，以防殘灰飛揚。（5）灰化后所得殘渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。（6）用過的坩堝經(jīng)初步洗刷后，可用粗鹽酸或廢鹽酸浸泡10～20min，再用水沖刷潔凈。（7）若液體樣品量過多，可分次在同一坩堝中蒸干。如在測定蔬菜、水果這類含水份高的食物時，應(yīng)預(yù)先測定這些樣品的水分，再將這些干燥物繼續(xù)加熱灼燒炭化—灰化。測定灰分含量。（8）有些樣品如魚類及海產(chǎn)品、谷類及其制品、乳制品（奶油除外）灰化溫度不大于550℃；水果、蔬菜及其制品、砂糖及其制品、肉及其制品不大于525℃；奶油不大于500℃；個別樣品（如谷類飼料）可以達到600℃。灰化溫度過高，將引起鉀、鈉、氯等元素的揮發(fā)損失，而且磷酸鹽、硅酸鹽類也會熔融，將炭粒包藏起來，使炭粒無法氧化；灰化溫度過低，則灰化速度慢、時間長，不易灰化完全。由于各種食品中無機成分的組成、性質(zhì)及含量各不相同，灰分溫度也應(yīng)有所不同。任務(wù)2乙酸鎂法測定總灰分

知識鏈接適用范圍乙酸鎂法也稱為AOAC法，適用于谷類食品、肉禽制品、蛋制品、水產(chǎn)品、乳及乳制品、淀粉及淀粉制品、茶葉、調(diào)味品等。不適用于糖及糖制品中灰分的測定。原理食品經(jīng)過干燥、炭化、灼燒、冷卻后，測定殘留物的質(zhì)量。任務(wù)指導(dǎo)

分析步驟（1）坩堝的灼燒將編好號的坩堝，置溫度800℃～850℃高溫電爐內(nèi)，灼燒0.5h，用坩堝鉗將坩堝移至爐口，待坩堝降至約200℃時取出坩堝，移入干燥器中，冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱量。再次灼燒、冷卻、稱量，直至恒量。（2）試樣的制備及預(yù)處理同總灰分的測定。（3）稱取樣品用灼燒至恒量的坩堝稱取樣品，灰分＞10%的固體樣品稱取2g，精確至0.001g；灰分＜10%的固體樣品稱取3g～10g，精確至0.001g。（4）加乙酸鎂溶液稱取樣品后，加入1.00mL乙酸鎂溶液（24%）或3.00mL乙酸鎂溶液（8%），使樣品完全潤濕，放置10min。（5）炭化將樣品與坩堝一起，置于電