第五章灰分的測定

第五章灰分的測定一、概述二、總灰分的測定一、概述1.食品的組成十分復(fù)雜，由大量有機物質(zhì)和豐富的無機成分組成。2.灰分的概念在高溫灼燒時，食品發(fā)生一系列物理和化學變化，最后有機成分揮發(fā)逸散，而無機成分（主要是無機鹽和氧化物）則殘留下來，這些殘留物稱為灰分。它表示食品中無機成分總量的一項指標。3.粗灰分的概念

灰分不完全或不確切地代表無機物的總量，如某些金屬氧化物會吸收有機物分解產(chǎn)生的CO2而形成碳酸鹽，使無機成分增多了，有的又揮發(fā)了（如Cl、I、Pb為易揮發(fā)元素。P、S等也能以含氧酸的形式揮發(fā)散失）。從這個觀點出發(fā)通常把食品經(jīng)高溫灼燒后的殘留物稱為——粗灰分（總灰分）。酸溶性灰分酸不溶性灰分總灰分水溶性灰分水不溶性灰分（1）水溶性灰分——反映可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類的含量?？煞从彻u、果凍等制品中果汁的含量。

（2）酸溶性灰分——反映Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。（3）酸不溶性灰分——反映污染的泥沙和食品中原來存在的微量SiO2的含量。4.測定灰分的意義（1）考察食品的原料及添加劑的使用情況；（2）灰分指標是一項有效的控制指標；例：面粉生產(chǎn)，往往在分等級時要用灰分指標，因小麥麩皮的灰分含量比胚乳高20倍。富強粉應(yīng)為0.3~0.5%，標準粉應(yīng)為0.6~0.9%，（3）反映動物、植物的生長條件。生產(chǎn)明膠、果膠類膠制品，灰分是它膠凍性能的標志。同時還可檢驗食品加工過程的污染情況。所以，灰分是食品成分全分析的項目之一。二、總灰分的測定GB/T5009.4—2003《食品中灰分的測定方法》1.原理把一定的樣品經(jīng)炭化后放入高溫爐內(nèi)灼燒，轉(zhuǎn)化，稱量殘留物的重量至恒重，計算出樣品總灰分的含量。2.灰化條件的選擇(1)灰化容器——坩堝。坩堝蓋子與堝要配套。坩堝材質(zhì)有多種：①素瓷②鉑③石英④鐵⑤鎳等，個別情況也可使用蒸發(fā)皿。①素瓷坩堝優(yōu)點：耐高溫可達1200℃

，內(nèi)壁光滑，耐酸，價格低廉。

缺點：⑴耐堿性差，灰化成堿性食品（如水果、蔬菜、豆類等），坩堝內(nèi)壁的釉質(zhì)會部分溶解，反復(fù)多次使用后，往往難以得到恒重。⑵溫度驟變時，易炸裂破碎。②鉑坩堝

優(yōu)點：耐高溫達1773℃，導(dǎo)熱良好，耐堿，耐HF,吸濕性小。

缺點：價格昂貴，約為黃金的9倍，要有專人保管，免丟失。使用不當會腐蝕或發(fā)脆。坩堝的替代品

近年來，某些國家采用鋁箔杯作灰化容器，它本身質(zhì)量輕，在525～600℃范圍內(nèi)，能穩(wěn)定地使用，同時冷卻效果好，且在一般溫度下沒有吸濕性，如果將杯子上緣折疊封口，密封性好，冷卻時可不放入干燥器內(nèi)，幾分鐘后便可降到室溫，縮短了冷卻時間。一種用金屬鋁直接壓延成薄片的燙印材料(2)取樣量

根據(jù)試樣種類和性狀來定，一般控制灼燒后灰分為10～100mg。通常乳粉、麥乳精、大豆粉、調(diào)味料、水產(chǎn)品等取1～2g。谷物及制品、肉及制品、糕點、牛乳等取3～5g。蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取5～10g。水果及制品取20g、油脂取50g。(3)灰化溫度

灰化溫度的高低對灰分測定結(jié)果影響很大。由于各種食品中無機成分的組成、性質(zhì)及含量各不相同，灰化溫度也應(yīng)有所不同，一般為525～600℃，谷類的飼料達600℃。

溫度太高，將引起K、Na、Cl等元素的揮發(fā)損失，磷酸鹽、硅酸鹽也會熔融，將碳粒包藏起來，使元素無法氧化。溫度太低，則灰化速度慢，時間長，不宜灰化完全，也不利于除去過剩的堿性食物吸收的CO2。所以要在保證灰化完全的前提下，盡可能減少無機成分的揮發(fā)損失和縮短灰化時間。加熱速度不可太快，防局部產(chǎn)生大量氣體，而使微粒飛失、易燃。

(4)灰化時間

一般不規(guī)定灰化時間，而是觀察殘留物（灰分）為全白色或淺灰色，內(nèi)部無殘留的碳塊，并達到恒重為止。兩次結(jié)果相差<0.5mg。對于已做過多次測定的樣品，可根據(jù)經(jīng)驗限定時間。總的時間一般為2～5小時，個別樣品有規(guī)定溫度、時間。

應(yīng)指出，對某些樣品即使灰化完全，殘灰也不一定呈白色或淺灰色，如鐵含量高的食品，殘灰呈褐色。錳、銅含量高的食品，殘灰呈藍綠色。3.加速灰化的方法

有些樣品難于灰化，如含磷較多的谷物及其制品。磷酸過剩于陽離子，灰化過程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，會熔融而包住C粒，即使灰化相當長時間也達不到恒重。對這類樣品，可采用下述方法加速灰化：⑴樣品初步灼燒后，取出，冷卻，從灰化容器邊緣慢慢加入少量去離子水，使殘灰充分濕潤（不可直接灑在殘灰上，以防殘灰飛揚損失），用玻璃棒研碎，使水溶性鹽類溶解，被包住的C粒暴露出來，把玻璃棒上粘的東西用水沖進容器里，在水浴上蒸發(fā)至干涸，至120～130℃烘箱內(nèi)干燥，再灼燒至恒重。⑵經(jīng)初步灼燒后，放冷，加入幾滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼燒至恒重，利用它們的氧化作用來加速C?；一?。也可加入10％（NH4）2CO3等疏松劑，在灼燒時分解為氣體逸出，使灰分呈松散狀態(tài)，促進灰化。

這些物質(zhì)的添加不會增加殘灰的質(zhì)量，灼燒后完全消失。⑶糖類樣品殘灰中加入硫酸，可以進一步加速。⑷加入MgAc2、Mg(NO3)2等助灰化劑，這類鎂鹽隨灰化而分解，與過剩的磷酸結(jié)合，殘灰不熔融而呈松散狀態(tài)，避免了碳粒被包裹，可縮短灰化時間，但產(chǎn)生了MgO會增重，也應(yīng)做空白試驗。⑸添加MgO、CaCO3等惰性不熔物質(zhì)，它們的作用純屬機械性，它們和灰分混雜在一起，使C粒不受覆蓋，應(yīng)做空白試驗，因為它們使殘灰增重。4.總灰分的測定方法（以瓷坩堝為例）

恒重取出入干燥器冷卻30分鐘結(jié)果計算不恒重灰化1小時炭化樣品瓷坩堝的準備馬福爐的準備稱樣品(1)瓷坩堝的準備

根據(jù)取樣量的大小、樣品的性質(zhì)（如易膨脹等）來選取坩堝的大小。有時樣品太多，宜選素瓷蒸發(fā)皿。使用的容器大會使稱量的誤差增大（有的蒸發(fā)皿在光電天平中放不下）。a.將坩堝用（1:4）的HCl煮沸1～2小時，洗凈晾干;b.用三氯化鐵與藍墨水的混合液在坩堝外壁及蓋上寫上編號;

c.置于規(guī)定溫度（500～550℃

）的高溫爐中灼燒1小時;d.移至爐口冷卻到200℃左右后，再移入干燥器中，冷卻至室溫，準確稱重;e.再放入高溫爐內(nèi)灼燒30分鐘，取出冷卻稱重，直至恒重（兩次稱量之差不超過0.5mg）。(2)高溫爐（馬福爐、蒙弗爐）的準備SRTX-4-9型箱式電阻爐、

DRZ-4型溫度控制儀。

接通電源，調(diào)好要使用的溫度，電線容量要大，因為功率為2000-4000W，不然會失火。如室內(nèi)配電容量小，其它電器都不得與它同時使用。電加熱管式（分1、2、3段），少量樣品方便。箱式（有不同體積），要預(yù)熱，用電量大。(3)樣品的預(yù)處理可用測定水分之后的樣品①富含脂肪的樣品先提取脂肪后再測灰分。②對于液體樣品應(yīng)先在水浴上蒸干，否則直接炭化，液體沸騰易造成濺失。③果蔬、動物組織等含水分較多的樣品,先制備成均勻樣品，再準確稱取樣品置于已知重量坩堝中，放烘箱中干燥（先60～70℃，后105℃），再炭化。④谷物、豆類等水分含量較少的固體樣，粉碎均勻后可直接稱取、炭化。(4)炭化樣品處理好的樣品，放在高溫爐之前，要先進行炭化處理，為什么要炭化？①防止在灼燒時，因溫度高試樣中的水分急劇蒸發(fā)使試樣飛揚；②防止糖、蛋白質(zhì)、淀粉等易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)在高溫下發(fā)泡膨脹而溢出坩堝；③不經(jīng)炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。

炭化操作一般在電爐或煤氣燈下進行，半蓋坩堝蓋，小心加熱使樣品在通氣情況下逐漸炭化，直至無黑煙產(chǎn)生。對易膨脹、發(fā)泡的如含糖多、含蛋白多的樣品，可在樣品上加數(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)定溫度的高溫爐口，稍停片刻，再慢慢移入爐膛內(nèi)，坩堝蓋斜倚在坩堝口，關(guān)閉爐門，灼燒一定時間（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，準確稱重，再灼燒、冷卻、稱重，直至達到恒重。

m1—空坩堝質(zhì)量，gm2—樣品+空坩堝質(zhì)量，gm3—殘灰+空坩堝質(zhì)量，gB—空白試驗殘灰重，g(6)結(jié)果計算×100%灰分=×100%如有空白試驗

有的樣品如面粉等糧食樣品是以干物質(zhì)的灰分來計算的，從總重中減去水分。

說明：①樣品炭化時要注意熱源強度，防止產(chǎn)生大量泡沫溢出坩堝。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，否則因熱的對流作用，易造成殘灰飛散，且冷卻速度慢。冷卻后干燥器內(nèi)形成較大真空。④從干燥器中取出冷卻的坩堝時，因內(nèi)部成真空，蓋子不易打開，開蓋恢復(fù)常壓時應(yīng)讓空氣緩緩進入，以防殘灰飛散。⑤灰化后的殘渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。⑥用過的坩堝，應(yīng)把殘灰及時倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(廢）浸泡10～20分鐘，再用水沖刷洗凈。三、水溶性灰分和水不溶性灰分的測定

將測定所得的總灰分稱量、計算后，約加25mL去離子水，分多次洗滌坩堝、濾紙及殘渣。將殘渣及濾紙一起移回原坩堝中，在水浴上蒸發(fā)至干涸，放入干燥箱中干燥，再進行炭化、灼燒、冷卻、稱量，至恒重。

m4—不溶性灰分+原坩堝質(zhì)量,g;m1—原坩堝質(zhì)量,g;m2—樣品+原坩堝質(zhì)量,g。水溶性灰分％=總灰分％-水不溶性灰分％計算：水不溶性灰分=×100%四、酸不溶性灰分的測定

取水不溶性灰分或總灰分的殘留物，加入25mL0.1mol/L的HCl，放在小火上輕微煮沸，用無灰濾紙過濾后，再用熱水洗滌至不顯酸性為止，將殘留物連同濾紙置坩堝中進行干燥、炭化、灰化，直到恒重。計算:酸不溶性灰分％=×100%

m5—酸不溶性灰分+坩堝質(zhì)量

m1—原坩堝質(zhì)量

m2—樣品+原坩堝質(zhì)量無灰濾紙（定量濾紙）按灰分分為三個等級甲＜0.01％（0.1mg)乙＜0.03％丙＜0.06％純度高，疏松多孔，有一定過濾速度，顯中性，耐稀酸。思考題1.為什么將灼燒后的殘留物稱為灰分？粗灰分與無機鹽含量之間有什么區(qū)別？2.對于難灰化的樣品可采取什么措施加速灰化？3.簡述瓷坩堝的的性能，使用方法？4.說明直接灰化法測