食品中灰分的測定

食品中灰分的測定第一頁，共四十九頁，2022年，8月28日1一、概述二、總灰分測定三、水溶性灰分和水不溶性灰分的測定四、酸不溶性灰分的測定第六章食品中灰分的測定第二頁，共四十九頁，2022年，8月28日2

灰分的概念、灰分測定內(nèi)容、總灰分測定原理、灰化方法、總灰分測定方法及測定條件的選擇、高溫爐結(jié)構(gòu)、瓷坩堝的性能。

掌握高溫爐的使用方法；掌握坩堝處理、樣品炭化、灰化等基本操作方法；進(jìn)一步熟悉天平的稱量操作。本章知識點(diǎn)：

能力點(diǎn):第三頁，共四十九頁，2022年，8月28日3

1.概念

食品的組成十分復(fù)雜，由大量有機(jī)物質(zhì)和豐富的無機(jī)成分組成。在高溫灼燒時(shí)，食品發(fā)生一系列物理和化學(xué)變化，最后有機(jī)成分揮發(fā)逸散，而無機(jī)成分（主要是無機(jī)鹽和氧化物）則殘留下來，這些殘留物稱為灰分。它是標(biāo)示食品中無機(jī)成分總量的一項(xiàng)指標(biāo)。簡單說食品經(jīng)高溫灼燒后的殘留物就叫做灰分。一、概述第四頁，共四十九頁，2022年，8月28日4灰分中的無機(jī)成分與食品中原有的無機(jī)成分在數(shù)量和組成上是否完全相同？（1）食品在灼燒時(shí)，一些易揮發(fā)的元素，如氯、碘、鉛等會(huì)揮發(fā)散失，磷、硫以含氧酸的形式揮發(fā)散失，使部分無機(jī)成分減少；（2）某些金屬氧化物會(huì)吸收有機(jī)物分解產(chǎn)生的二氧化碳而形成碳酸鹽，又使無機(jī)成分增加了。因此，灰分并不能準(zhǔn)確地表示食品中原有的無機(jī)成分的總量。嚴(yán)格說來，應(yīng)該把灼燒后的殘留物叫做粗灰分。

第五頁，共四十九頁，2022年，8月28日5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2.灰分的類型第六頁，共四十九頁，2022年，8月28日6（1）水溶性灰分：粗灰分中可溶解于水的部分。反映的是可溶性K、Na、Ca、Mg等的氧化物和鹽類的含量。如果醬、果凍等制品中灰分的含量。（2）水不溶性灰分：粗灰分中不可溶解于水的部分。反映的是污染的泥沙和Fe、Al等的氧化物及堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。（3）酸溶性灰分：反映的是Fe、Al等氧化物、堿土金屬的堿式磷酸鹽的含量。（4）酸不溶性灰分：反映污染的泥沙及機(jī)械物和食品中原來存在的微量SiO2的含量。第七頁，共四十九頁，2022年，8月28日7（1）評判食品品質(zhì)：

①無機(jī)鹽是六大營養(yǎng)要素之一，是人類生命活動(dòng)不可缺少的物質(zhì)，要正確評價(jià)某食品的營養(yǎng)價(jià)值，其無機(jī)鹽含量是一個(gè)評價(jià)指標(biāo)。例如，黃豆是營養(yǎng)價(jià)值較高的食物，除富含蛋白質(zhì)外，它的灰分含量高達(dá)5.0%。故測定灰分總含量，在評價(jià)食品品質(zhì)方面有其重要意義。②生產(chǎn)果膠、明膠之類的膠質(zhì)品時(shí)，灰分是這些制品的膠凍性能的標(biāo)志。果膠分為HM和LM兩種，HM只要有糖、酸存在即能形成凝膠，而LM除糖、酸以外，還需要有金屬離子，如：Ca2+、Al3+。水溶性灰分可以反映果醬果凍制品中原果汁的含量。3.測定灰分的意義第八頁，共四十九頁，2022年，8月28日82）評判食品加工精度在面粉加工中，常以總灰分含量評定面粉等級，富強(qiáng)粉為0.3-0.5%；標(biāo)準(zhǔn)粉為0.6-0.9%；3）判斷食品受污染的程度某種食品的灰分常在一定范圍內(nèi)。如果灰分含量超過了正常范圍，說明食品生產(chǎn)中使用了不合乎衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)要求的原料或食品添加劑，或食品在加工、貯運(yùn)過程中受到了污染。因此，測定灰分可以判斷食品受污染的程度。4）測定植物性原料的灰分可以反映植物生長的成熟度和自然條件對其的影響，測定動(dòng)物性原料的灰分可以反映動(dòng)物品種、飼料組分對其的影響。第九頁，共四十九頁，2022年，8月28日9案例河南某地用黃豆粉為原料生產(chǎn)豆制品時(shí)，為了牟取暴利，加入某種礦物質(zhì)使生產(chǎn)出的偽劣豆制品比正常的豆制品重10%～15%，檢驗(yàn)人員經(jīng)初步燃燒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)有大量的白色殘灰。

第十頁，共四十九頁，2022年，8月28日10大部分新鮮食品的灰分含量不高于5%；純凈的油脂的灰分一般很少或不含灰分；乳制品含有0.5%～5.1%的灰分；水果和瓜類含有0.2%～0.6%的灰分，而干果含有較高的灰分（2.4%~3.5%）；面粉類含有0.3%～4.3%的灰分，而含糠的谷物及其制品比無糠的谷物及其制品灰分含量高；堅(jiān)果及其制品含有0.8%~3.4%的灰分；肉、家禽和海產(chǎn)品類含有0.7%~1.3%的灰分4.常見食品的灰分含量第十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日11食品種類灰分含量/%（按濕基計(jì)算）谷物、面包、面制品大米（糙米、大顆粒，生）玉米片（整粒，黃色）去胚玉米（整粒磨碎白色罐裝）白米（大顆粒、生的、強(qiáng)化）小麥粒（整粒）通心粉（干的、濃縮）黑麥面包1.51.10.90.61.60.71.5第十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日12食品種類灰分含量/%（按濕基計(jì)算）乳制品乳（未經(jīng)濃縮，液狀）乳（濃縮）奶油（含鹽）奶油（半液體）大豆人造奶油（硬狀，普通）普通低脂肪奶0.71.62.10.72.00.7

第十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日13食品種類灰分含量/%（按濕基計(jì)算）蔬菜、水果蘋果（帶皮，未加工）香蕉（未加工）櫻桃（甜，未加工）葡萄干土豆（帶皮，未加工）西紅柿（紅色，成熟，未加工）0.30.80.51.81.60.4第十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日14食品種類灰分含量/%（按濕基計(jì)算）肉、家禽、魚類鮮雞蛋（全部，未經(jīng)加工，新鮮）魚片（去骨、糊狀或涂面包屑油炸）豬肉（新鮮，腿心，全部、未加工）漢堡包（單層小餡餅，普通的）雞肉（烤或炸，胸脯肉，未經(jīng)加工）牛肉（頸肉，烤前腿，未經(jīng)加工）

0.92.50.91.71.00.9

第十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日15二、總灰分的測定1.原理把一定量的樣品經(jīng)炭化后放入高溫爐內(nèi)灼燒，使有機(jī)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(jī)物質(zhì)以硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、氯化物等無機(jī)鹽和金屬氧化物的形式殘留下來，這些殘留物即為灰分，稱量殘留物的重量即可計(jì)算出樣品中總灰分的含量。第十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日162.儀器高溫爐坩堝坩堝鉗干燥器分析天平LYHF-1型灰分測定儀第十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日17馬福爐馬福爐(箱式爐)有一個(gè)長方形爐膛，用電阻絲或硅碳棒加熱，打開爐門即可放入各種欲加熱的器皿和樣品。馬福爐的爐溫由高溫計(jì)測量，由一對熱電偶和一只毫伏表組成溫度控制裝置，可以自動(dòng)調(diào)溫和控溫。第十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日18

(1)檢查高溫爐所接電源的電壓是否與電爐所需電壓相符，熱電偶是否與測量溫度相符，熱電偶正負(fù)極是否接反；(2)調(diào)節(jié)溫度控制器的定溫調(diào)節(jié)螺絲使定溫指針指示到所需溫度處。打開電源開關(guān)升溫，當(dāng)溫度升至所需溫度時(shí)即能恒溫;(3)灼燒結(jié)束后,先關(guān)電源,不要立即打開爐門,以免爐膛驟冷而碎裂。一般溫度降至200℃以下方可打開爐門,用坩堝鉗取出樣品；(4)高溫爐應(yīng)置于水泥臺面上,不可放在木質(zhì)桌面上,以免過熱引起火災(zāi)；(5)爐膛內(nèi)應(yīng)保持清潔，爐周圍不要放置易燃物品，也不能放精密儀器。馬福爐的使用時(shí)的注意事項(xiàng)第十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日19微波馬福爐第二十頁，共四十九頁，2022年，8月28日20微波馬弗爐的特點(diǎn)(1).升溫速度快且易控制：幾分鐘內(nèi)就可由室溫程序升溫至1000-1200℃。(2).無須炭化過程直接灰化：省略了樣品放進(jìn)馬弗爐前蒸發(fā)水分、燃燒除去有機(jī)物的炭化過程。(3).灰化時(shí)間短：大部分樣品10分鐘之內(nèi)就可灰化完全，而普通馬弗爐卻需要幾個(gè)小時(shí)甚至幾十個(gè)小時(shí)。(4).瞬間冷卻：灰化完成后只需6分鐘即可冷卻至室溫，傳統(tǒng)方法需要一個(gè)小時(shí)甚至更長時(shí)間。(5).精確、安全：內(nèi)部的安全鎖定機(jī)制可在任何意外情況下停止操作。第二十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日213.試劑

（1）1:4鹽酸溶液（2）0.5%三氯化鐵溶液和等量藍(lán)墨水的混合液

第二十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日22（1）灰化容器

測定灰分通常以坩堝作為灰化容器。坩堝分瓷坩堝、鉑坩堝、石英坩堝、鎳坩堝等多種等，其中最常用的是瓷坩堝。4.測定條件的選擇第二十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日23

瓷坩堝優(yōu)點(diǎn)：耐高溫可達(dá)1200℃，內(nèi)壁光滑，耐酸，價(jià)格低廉。缺點(diǎn)：

①耐堿性差，灰化堿性食品（如水果、蔬菜、豆類等）時(shí)坩堝內(nèi)壁的釉質(zhì)會(huì)部分溶解，反復(fù)多次使用后，往往難以得到恒重。

②溫度驟變時(shí)，易炸裂破碎。第二十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日24

鉑坩堝

優(yōu)點(diǎn)：耐高溫達(dá)1773℃，導(dǎo)熱良好，耐堿，耐HF,吸濕性小。缺點(diǎn)：價(jià)格昂貴，要有專人保管，以免丟失。使用不當(dāng)會(huì)腐蝕或發(fā)脆。如易被金屬鐵、鉛、錫、銻、鉍腐蝕形成小洞，與磷化物生成共熔混合物。第二十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日25

石英坩堝：抗堿性弱，易被HF和磷酸腐蝕，耐酸性非常好，任何濃度有機(jī)酸高溫下極少與其作用。注意：石英坩堝和鉑坩堝價(jià)格昂貴，除特殊實(shí)驗(yàn)要求外，一般不用。

灰化容器的大小要根據(jù)試樣性狀來選用，需前處理的液態(tài)樣品、加熱膨脹的樣品及灰分含量低、取樣量大的樣品，需選用稍大些的坩堝。第二十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日26（2）取樣量

根據(jù)試樣種類和性狀來定，同時(shí)應(yīng)考慮稱量誤差。一般控制灼燒后灰分為10～100mg。樣品種類取樣量/g乳粉、大豆粉、調(diào)味料、水產(chǎn)品等1～2谷物及制品、肉及制品、糕點(diǎn)、牛乳等3～5蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油5～10水果及制品20油脂50第二十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日27（3）灰化溫度由于各種食品中無機(jī)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500~550℃。

樣品種類灰化溫度/℃魚類及海產(chǎn)品、谷類及其制品、乳制品≤550果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品≤525個(gè)別樣品（如谷類飼料）600第二十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日28

①溫度過高，將引起K、Na、Cl等元素的揮發(fā)損失，而且磷酸鹽、硅酸鹽也會(huì)熔融，將碳粒包藏起來，使碳粒無法繼續(xù)氧化。

②溫度過低，則灰化速度慢，時(shí)間長，不宜灰化完全，也不利于除去過剩的堿（堿性食物）吸收的CO2。因此，必須選擇合適的灰化溫度，在保證灰化完全的前提下，盡可能減少無機(jī)成分的揮發(fā)損失和縮短灰化時(shí)間。加熱速度不可太快，防止急劇干餾時(shí)灼熱物的局部產(chǎn)生大量氣體，而使微粒飛失－爆燃?；一瘻囟冗^高或過低對測定有什么影響？第二十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日29①一般以觀察殘留物（灰分）灼燒至呈白色或淺灰色，內(nèi)部無殘留碳粒存在并達(dá)到恒重為止。②恒重，兩次結(jié)果相差<0.5mg。③灰化至達(dá)到恒重的時(shí)間因試樣不同而異，一般需2~5小時(shí)，個(gè)別樣品有規(guī)定溫度、時(shí)間。對于已做過多次測定的樣品，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)限定時(shí)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(lán)綠色。（4）灰化時(shí)間第三十頁，共四十九頁，2022年，8月28日30

對于難灰化的樣品，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(huì)熔融而包住C粒，即使灰化相當(dāng)長時(shí)間也達(dá)不到恒重?？刹捎孟率龇椒铀倩一?/p>

①樣品初步灰化后，取出冷卻，慢慢加入少量無離子水，使殘灰充分濕潤，使水溶性鹽溶解，被熔融的磷酸鹽所包裹的碳粒重新游離出來。在水浴上蒸去水分，置于120-130℃烘箱中干燥，再灼燒至恒重。（5）加速灰化的方法第三十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日31②可加入助灰化劑，加速灰化樣品初步灰化后，取出冷卻，加入幾滴硝酸、過氧化氫、10%碳酸銨等，在灼燒時(shí)分解為氣體逸出，使灰分呈現(xiàn)松散狀態(tài)，促進(jìn)未灰化的碳粒灰化。注意：從灰化容器邊緣慢慢加入少量無離子水，使殘灰充分濕潤（不可直接灑在殘灰上，以防殘灰飛揚(yáng)損失），用玻璃棒研碎，使水溶性鹽類溶解，被包住的碳粒暴露出來，把玻璃棒上粘的東西用水沖進(jìn)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。第三十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日32③

硫酸灰化法：對于糖類制品如白糖、綿白糖、葡萄糖、飴糖等制品，以鉀等為主的陽離子過剩，灰化后的殘灰為碳酸鹽，通過添加硫酸使陽離子全部以硫酸鹽形式成為一定組分。采用硫酸的強(qiáng)氧化性加速灰化，結(jié)果用硫酸灰分來表示。第三十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日33④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(shí)間，但產(chǎn)生了MgO會(huì)增重，應(yīng)做空白試驗(yàn)。⑤添加MgO、CaCO3等惰性不熔物質(zhì)：它們的作用純屬機(jī)械性，它們和灰分混雜在一起，使碳粒不受覆蓋。因?yàn)樗鼈兪箽埢以鲋?。?yīng)做空白試驗(yàn)。第三十四頁，共四十九頁，2022年，8月28日34恒重取出干燥器冷卻30分鐘結(jié)果計(jì)算不恒重灰化炭化樣品瓷坩堝的準(zhǔn)備馬福爐的準(zhǔn)備稱樣品5.測定步驟第三十五頁，共四十九頁，2022年，8月28日35（1）瓷坩堝的準(zhǔn)備將坩堝用1︰4的鹽酸溶液煮1-2小時(shí)，洗凈晾干后，用0.5%FeCl3溶液和等量藍(lán)墨水混合液在坩堝外壁及蓋上寫上編號，置于溫度為500-550℃的馬福爐中，灼燒1小時(shí)，移至爐口冷卻至200℃左右后，再移入干燥器中，冷卻至室溫后，準(zhǔn)確稱重，重復(fù)以上操作，直至恒重。（恒重前后兩次誤差≤0.5mg）酸煮洗滌編號灼燒灼燒稱重稱重第三十六頁，共四十九頁，2022年，8月28日36使用坩堝的注意事項(xiàng)由于溫度驟升或驟降，常使坩堝破裂，最好將坩堝放入冷的（未加熱）的爐膛中逐漸升高溫度?；一戤吅?，應(yīng)使?fàn)t溫度降到200℃以下，才打開爐門。坩堝鉗在鉗熱坩堝時(shí)，要在電爐上預(yù)熱。第三十七頁，共四十九頁，2022年，8月28日37（2）樣品預(yù)處理液體樣品：果汁、牛乳等液體試樣，準(zhǔn)確稱取適量試樣于已知質(zhì)量的瓷坩堝中，置于水浴上蒸發(fā)至近干，再進(jìn)行炭化。含水分較多的試樣：果蔬、動(dòng)物組織等含水分較多的試樣：先制備成均勻的試樣，再準(zhǔn)確稱取適量試樣于已知坩堝中，置烘箱中干燥，再進(jìn)行炭化。谷物、豆類：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。富含脂肪的樣品：把試樣制備均勻,準(zhǔn)確稱取一定量試樣,取適量于已知質(zhì)量的坩堝中,進(jìn)行炭化。第三十八頁，共四十九頁，2022年，8月28日38（3）炭化將預(yù)處理好的樣品置于電爐上小火加熱炭化，至無煙產(chǎn)生。樣品在灰化前為什么要先炭化？防止在高溫灼燒時(shí)，試樣中水分急劇蒸發(fā)使試樣飛濺防止蛋白質(zhì)、糖等易發(fā)泡膨脹的物質(zhì)在高溫下發(fā)泡膨脹而溢出坩堝若不經(jīng)炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。第三十九頁，共四十九頁，2022年，8月28日39炭化時(shí)的注意事項(xiàng)如何防止炭化過程中下發(fā)泡膨脹而溢出坩堝？對特別容易膨脹的試樣可先于試樣上加數(shù)滴辛醇或純植物油，再進(jìn)行炭化。炭化至什么程度才可進(jìn)行灰化？炭化操作一般在電爐進(jìn)行，把坩堝置于電爐上，半蓋坩堝蓋，小心加熱使試樣在通氣情況下逐漸炭化，直至無黑煙產(chǎn)生。第四十頁，共四十九頁，2022年，8月28日40

將炭化好的樣品移入已設(shè)溫度500-5500C馬福爐口處，片刻，再慢慢移入爐膛內(nèi)，坩堝蓋斜倚在坩堝口，灼燒2-4小時(shí)，至灰中無碳粒，冷卻至200℃左右，打開爐門，將坩堝移入干燥器中冷卻至室溫，準(zhǔn)確稱重，重復(fù)以上操作，直至恒重。4.灰化第四十一頁，共四十九頁，2022年，8月28日41

m1—空坩堝質(zhì)量（g）m2—樣品+空坩堝質(zhì)量（g）m3—?dú)埢?空坩堝質(zhì)量（g）B—空白試驗(yàn)殘灰重（g）6.結(jié)果計(jì)算×100%灰分（%）=×100%如有空白試驗(yàn)為第四十二頁，共四十九頁，2022年，8月28日42(1)樣品炭化時(shí)要注意熱源強(qiáng)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(shí)，要在爐口停留片刻，使坩堝預(yù)熱或預(yù)冷，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，蓋子不易打開；從干燥器內(nèi)取出坩堝時(shí)，因內(nèi)部形成真空，開蓋恢復(fù)常壓時(shí)，應(yīng)注意使空氣緩緩流出，以防殘灰飛散。(4)灰化后的殘?jiān)闪糇鰿a、Mg、Fe等成分的分析。(5)用過的坩堝，應(yīng)把殘灰及時(shí)倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(廢）浸泡10-20分鐘，再用水沖刷洗凈。說明第四十三頁，共四十九頁，2022年，8月28日43三、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(jì)算后，約加25mL熱無離子水