食品樣品前處理

食品樣品前處理第一頁，共三十八頁，2022年，8月28日食品的化學(xué)組成非常復(fù)雜，既含有蛋白質(zhì)、糖、脂肪、維生素及因污染引入的有機(jī)農(nóng)藥等大分子的有機(jī)化合物，又含有鉀、鈉、鈣、鐵等各種無機(jī)元素。這些組分之問往往通過各種作用力以復(fù)雜的結(jié)合態(tài)或絡(luò)合態(tài)形式存在。當(dāng)應(yīng)用某種方法對其中某種組分的含量進(jìn)行測定時，其他組分的存在，常給測定帶來干擾，為了保證分析工作的順利進(jìn)行，得到準(zhǔn)確的分析結(jié)果，必須在測定前破壞樣品中各組分之間的作用力，使被測組分游離出來，同時排除干擾組分；此外，有些被測微量組分，如污染物、農(nóng)藥、黃曲霉毒素等，由于含量甚少，很難檢測出來，為了準(zhǔn)確地測出它們的含量，必須在測定前對樣品進(jìn)行富集或濃縮。以上這些操作過程統(tǒng)稱為樣品預(yù)處理，它是食品成分分析過程中的一個重要環(huán)節(jié)，直接關(guān)系著分析檢驗的成敗。只有少數(shù)食品，如飲料、啤酒、白酒等，在測定其微量元素的含量時不需要進(jìn)行預(yù)處理，直接用原子吸收分光光度計即可測定。第二頁，共三十八頁，2022年，8月28日樣品前處理的目的：

1.使被測組分從復(fù)雜的樣品中分離出來，制成便于測定的溶液形式。

2.除去對分析測定有干擾的基體物質(zhì)。

3.如果被測組分的濃度較低，還需要進(jìn)行濃縮富集。

4.如果被測組分用選定的分析方法難以檢測，還需要通過樣品衍生化處理使其定量地轉(zhuǎn)化成另一種易于檢測的化合物。第三頁，共三十八頁，2022年，8月28日樣品前處理的要求：1.樣品是否要預(yù)處理，如何進(jìn)行預(yù)處理，采樣何種方法，應(yīng)根據(jù)樣品的性狀、檢驗的要求和所用分析儀器的性能第方面加以考慮。2.應(yīng)盡量不用或少使用預(yù)處理，以便減少操作步驟，加快分析速度，也可減少預(yù)處理過程中帶來的不利影響，如引入污染、待測物損失等。3.分解法處理樣品時，分解必須完全，不能造成被測組分的損失，待測組分的回收率應(yīng)足夠高。第四頁，共三十八頁，2022年，8月28日4.樣品不能被污染，不能引入待測組分和干擾測定的物質(zhì)。5.試劑的消耗應(yīng)盡可能少，方法簡便易行，速度快，對環(huán)境和人員污染少。第五頁，共三十八頁，2022年，8月28日

1.

樣品溶液的制備根據(jù)樣品中被測組分的存在狀態(tài)的不同，選擇溶解法或分解法來制備樣品溶液。當(dāng)樣品中被測組分為游離狀態(tài)時，采用溶解法制備樣品溶液。當(dāng)樣品中被測組分為結(jié)合狀態(tài)時，采用分解法制備樣品溶液。第六頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.溶解法采用適當(dāng)?shù)娜軇悠分械拇郎y組分全部溶解。1.1水溶法用水作為溶劑，適用于水溶性成分，如無機(jī)鹽、水溶性色素第。1.2酸性水溶液浸出法溶劑為各種酸的水溶液，適用于在酸性水溶液中溶解度增大且穩(wěn)定的組分。1.3堿性水溶液浸出法溶劑為堿性水溶液，適用于在堿性水溶液中溶解度增大且穩(wěn)定的成分。第七頁，共三十八頁，2022年，8月28日1.4有機(jī)溶劑浸出法適用于易溶于有機(jī)溶劑的待測成分。常用的有機(jī)溶劑有乙醚、石油醚、氯仿、丙酮、正己烷等。根據(jù)“相似相溶”原理選擇有機(jī)溶劑。第八頁，共三十八頁，2022年，8月28日

2.分解法分解法分為全部分解法和部分分解法。2.1全部分解法是將樣品中所有有機(jī)物分解破壞成無機(jī)成分，又稱為無機(jī)化處理，適用于測定樣品中的無機(jī)成分。干灰化法濕消化法第九頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.1.1干灰化法利用高溫破壞樣品中的有機(jī)物，使之分解呈氣體逸出。小火碳化高溫灰化500~600℃，8~12h白色或灰白色無機(jī)殘渣除汞外大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素的測定都可采用這種方法對樣品進(jìn)行預(yù)處理。第十頁，共三十八頁，2022年，8月28日優(yōu)點：①基本不添加或添加很少量的試劑，故空白值較低；②多數(shù)食品經(jīng)灼燒后所剩下的灰分體積很小，因而能處理較多量的樣品，故可加大稱樣量，在方法靈敏度相同的情況下，可提高檢出率；③有機(jī)物分解徹底；④操作簡單，灰化過程中不需要人一直看管，可同時做其他實驗的準(zhǔn)備工作。

第十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日缺點：①處理樣品所需要的時間較長；②由于敞口灰化，溫度又高，容易造成某些揮發(fā)性元素的損失；③盛裝樣品的坩堝對被測組分有一定的吸留作用，由于高溫灼燒使坩堝材料結(jié)構(gòu)改變造成微小孔穴，使某些被測組分吸留于孔穴中很難溶出，致使測定結(jié)果和回收率偏低。第十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日提高回收率的措施

(1)根據(jù)被測組分的性質(zhì)，采取適宜的灰化溫度

灰化食品樣品，應(yīng)在盡可能低的溫度下進(jìn)行，但溫度過低會延長灰化時間，通常選用500～550℃灰化2h或在600℃灰化0·5h。

一般不要超過600℃。第十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)加入灰化固定劑，防止被測組分的揮發(fā)損失和坩堝吸留為了防止砷的揮發(fā)，常在灰化之前加入適量的氫氧化鈣；加入氯化鎂及硝酸鎂可使砷轉(zhuǎn)變?yōu)椴粨]發(fā)的焦砷酸鎂；氯化鎂還起襯墊坩堝材料的作用，減少樣品與坩堝的接觸和吸留在一般的灰化溫度。鉛、鎘容易揮發(fā)損失，加硫酸可使易揮發(fā)的氯化鉛、氯化鎘等轉(zhuǎn)變?yōu)殡y揮發(fā)的硫酸鹽。

第十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.1.2濕消化法在加熱條件下，利用氧化性的強(qiáng)酸或氧化劑來分解樣品。常用的消化劑有硝酸、硫酸和高氯酸、過氧化氫、高錳酸鉀等。催化劑(硫酸銅、硫酸汞、二氧化硒、五氧化二釩等)第十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日優(yōu)點：（1）由于使用強(qiáng)氧化劑，有機(jī)物分解速度快，消化所需時間短；（2）由于加熱溫度較干法灰化低，故可減少金屬揮發(fā)逸散的損失，同時容器的吸留也少；（3）被測物質(zhì)以離子狀態(tài)保存在消化液中，便于分別測定其中的各種微量元素。第十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日缺點（1）在消化過程中，有機(jī)物快速氧化常產(chǎn)生大量有害氣體，因此操作需在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行；（2）消化初期，易產(chǎn)生大量泡沫外溢，故需操作人員隨時照管；（3）消化過程中大量使用各種氧化劑等，試劑用量較大，空白值偏高。第十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日

常用的消化方法

在實際工作中，除了單獨使用硫酸的消化方法外，經(jīng)常采取幾種不同的氧化性酸類配合使用，利用各種酸的特點，取長補(bǔ)短，以達(dá)到安全、快速、完全破壞有機(jī)物的目的。幾種常用的消化方法如下。

第十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日(1)單獨使用硫酸的消化方法此法在樣品消化時，僅加入硫酸，在加熱的情況下，依靠硫酸的脫水炭化作用，破壞有機(jī)物。由于硫酸的氧化能力較弱，消化液炭化變黑后，保持較長的炭化階段，使消化時間延長。為此常加入硫酸鉀或硫酸鈉以提高其沸點，加適量的硫酸銅或硫酸汞作催化劑，來縮短消化時問。

第十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)硝酸一高氯酸消化法

此法可先加硝酸進(jìn)行消化，待大量的有機(jī)物分解后，再加入高氯酸，或者以硝酸高氯酸混合液先將樣品浸泡過夜，或小火加熱待大量泡沫消失后，再提高消化溫度，直至完全消化為止。此法氧化能力強(qiáng)，反應(yīng)速度快，炭化過程不明顯；消化溫度較低，揮發(fā)損失少。但由于這兩種酸受熱都易揮發(fā)，故當(dāng)溫度過高、時間過長時，容易燒干，并可能引起殘余物燃燒或爆炸。為防止這種情況，有時加入少量硫酸。本法對還原性較強(qiáng)的樣品，如酒精、甘油、油脂和大量磷酸鹽存在時，不宜采用。

第二十頁，共三十八頁，2022年，8月28日(3)硝酸一硫酸消化法

此法是在樣品中加入硝酸和硫酸的混合液，或先加入硫酸加熱，使有機(jī)物分解，在消化過程中不斷補(bǔ)加硝酸。這樣可縮短炭化過程，并減少消化時間，反應(yīng)速度適中。由于堿土金屬的硫酸鹽在硫酸中的溶解度較小，故此法不宜做食品中堿土金屬的分析。如果樣品含較大量的脂肪和蛋白質(zhì)時，可在消化的后期加入少量的高氯酸或過氧化氫，以加快消化的速度。

第二十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日消化的操作技術(shù)

(1)敞口消化法這是最常用的消化技術(shù)。通常在凱氏燒瓶或硬質(zhì)錐形瓶中進(jìn)行消化。操作時，在凱氏燒瓶中加入樣品和消化液，將瓶傾斜呈約45°用電爐、電熱板或煤氣燈加熱，直至消化完全為止。由于本法敞口操作，有大量消化煙霧和消化分解產(chǎn)物逸出，故需在通風(fēng)櫥中進(jìn)行。

第二十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)回流消化法

測定具有揮發(fā)性成分時，可在回流消化器中進(jìn)行。這種消化器由于在上端連接冷凝器，可使揮發(fā)成分隨同冷凝酸霧形成的酸液流回反應(yīng)瓶中，不僅可以防止被測成分的揮發(fā)損失，而且可以防止燒干。第二十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日(3)冷消化法

又稱低溫消化法，是將樣品和消化液混合后，置于室溫或37～40℃烘箱內(nèi)，放置過夜。由于在低溫下消化，可避免極易揮發(fā)的元素(如汞)的揮發(fā)損失，不需要特殊的設(shè)備，極為方便，但僅適用于含有機(jī)物較少的樣品。第二十四頁，共三十八頁，2022年，8月28日(4)密封罐消化法這是近年來開發(fā)的一種新型樣品消化技術(shù)，此法是在聚四氟乙烯容器中加入適量樣品、氧化性強(qiáng)酸和氧化劑等，加壓于密封罐內(nèi)，并置于l20～150℃烘箱中保溫數(shù)小時(通常2h左右)，取出自然冷卻至室溫，搖勻，開蓋，便可取此液直接測定。此法克服了常壓濕法消化的一些缺點，但要求密封程度高，高壓密封罐的使用壽命也有限。第二十五頁，共三十八頁，2022年，8月28日消化操作的注意事項

(1)消化所用的試劑，應(yīng)采用高純的酸和氧化劑，所含雜質(zhì)要少，并同時按與樣品相同的操作做空白試驗，以扣除消化試劑對測定數(shù)據(jù)的影響。如果空白值較高，應(yīng)提高試劑純度，并選擇質(zhì)量較好的玻璃器皿進(jìn)行消化。

第二十六頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)消化瓶內(nèi)可以加玻璃珠或瓷片，以防止暴沸，凱氏燒瓶的瓶口應(yīng)傾斜，不應(yīng)對著自己或他人。加熱時火力應(yīng)集中于底部，瓶頸部位應(yīng)保持較低的溫度，以冷凝酸霧，并減少被測成分的揮發(fā)損失。消化時，如果產(chǎn)生大量的泡沫，除迅速減小火力外，可加入少量不影響測定的消泡劑，如辛醇、硅油等；也可將樣品和消化液在室溫下浸泡過夜，第二天再進(jìn)行加熱消化。

(3)在加熱過程中需要補(bǔ)加酸或氧化劑時，首先要停止加熱，待消化液稍冷后才沿瓶壁緩緩加入，以免發(fā)生劇烈反應(yīng)，引起噴濺。另外，在高溫下補(bǔ)加酸，會使酸迅速揮發(fā)，既浪費(fèi)又污染環(huán)境。第二十七頁，共三十八頁，2022年，8月28日微波溶樣法是將微波快速溶加熱和密閉加壓消化相結(jié)合的一種新型而有效的分解樣品技術(shù)。微波爐密封聚四氟乙烯罐特點：快速高效3~5分鐘可將樣品徹底分解試劑用量少空白值低揮發(fā)性元素不損失第二十八頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.2部分分解法使樣品中大分子有機(jī)物在酸、堿或酶的作用下，水解成簡單的化合物，使待測成分釋放出來，適用于測定樣品中的有機(jī)成分。脂肪VitB1第二十九頁，共三十八頁，2022年，8月28日2.常用的分離與富集方法2.1萃取法

這種方法又叫溶劑分層法，是利用某組分在兩種互不相溶的溶劑中分配系數(shù)的不同，使其從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中，而與其他組分分離的方法。此法操作迅速，分離效果好，應(yīng)用廣泛。但萃取試劑通常易燃、易揮發(fā)，且有毒性。

第三十頁，共三十八頁，2022年，8月28日(1)萃取溶劑的選擇

萃取用溶劑應(yīng)與原溶劑互不相溶，對被測組分有最大溶解度，而對雜質(zhì)有最小溶解度。即被測組分在萃取溶劑中有最大的分配系數(shù)，而雜質(zhì)只有最小的分配系數(shù)。經(jīng)萃取后，被測組分進(jìn)入萃取溶劑中，即與留在原溶劑中的雜質(zhì)分離開。此外，還應(yīng)考慮兩種溶劑分層的難易以及是否會產(chǎn)生泡沫等問題。

第三十一頁，共三十八頁，2022年，8月28日(2)萃取方法萃取通常在分液漏斗中進(jìn)行，一般需經(jīng)4～5次萃取，才能達(dá)到完全分離的目的。當(dāng)用較水輕的溶劑，從水溶液中提取分配系數(shù)小，或振蕩后易乳化的物質(zhì)時，采用連續(xù)液體萃取器較分液漏斗效果更好。

第三十二頁，共三十八頁，2022年，8月28日在萃取時。特別是當(dāng)溶液呈堿性時，常常會產(chǎn)生乳化現(xiàn)象，影響分離。破壞乳化的方法有：

（1）較長時間靜置

。

（2）輕輕地旋搖漏斗，加速分層。

（3）若因兩種溶劑(水與有機(jī)溶劑)部分互溶而發(fā)生乳化，可以加入少量電解質(zhì)(如氯化鈉)，利用鹽析作用加以破壞I若因兩相密度差小發(fā)生乳化，也可以加入電解質(zhì)，以增大水相的密度。

（4）若因溶液呈堿性而產(chǎn)生乳化，?？杉尤肷倭康南←}酸或采用過濾等方法消除。

根據(jù)不同情況，還可以加入乙醇、磺化蓖麻油等消除乳化。第三十三頁，共三十八頁，2022年，8月28日