《食品分析》課件-第十三章 食品中限量元素的測(cè)定

第十三章食品中限量元素的測(cè)定GB5009.11-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總砷及無(wú)機(jī)砷的測(cè)定GB5009.12-2017食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中鉛的測(cè)定GB5009.13-2017食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中銅的測(cè)定GB5009.17-2014食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)食品中總汞及有機(jī)汞的測(cè)定【教學(xué)目標(biāo)與要求】1、教學(xué)目標(biāo)：學(xué)會(huì)測(cè)定食品中限量元素的方法。2、教學(xué)要求：通過(guò)本章學(xué)習(xí)，使學(xué)生理解測(cè)定限量元素的重要性；掌握限量元素的的提取方法、原子吸收分光光度法的測(cè)定原理及操作步驟；理解食品中有毒有害物質(zhì)的基本概念及測(cè)定方法的原理。【教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)】1、教學(xué)重點(diǎn)：限量元素銅、鉛、汞的提取與分離及比色法的測(cè)定。2、教學(xué)難點(diǎn)：限量元素測(cè)定時(shí)干擾元素的去除及屏蔽方法的選擇?！窘虒W(xué)內(nèi)容】13.1概述13.2元素的提取與分離13.3幾種金屬離子含量的測(cè)定13.4砷、硒的測(cè)定思考題1、常量元素、微量元素、有毒元素、限量元素的概念？2、限量元素測(cè)定的樣品前處理方法？3、原子吸收分光光度法測(cè)定的原理？4、原子吸收分光光度法原子化的方法有？5、雙硫腙比色法測(cè)Pb的原理、步驟？6、銀鹽法測(cè)定砷的原理？7、砷斑法測(cè)定砷的原理？第一節(jié)概述

食物中各種元素對(duì)人體來(lái)說(shuō)，分為：

必需元素非必需元素有毒元素

人體內(nèi)礦物質(zhì)大約占人體重量6%，其中包括常量元素、微量元素、有毒元素。一．常量元素：K、Na、Ca、Mg、P……二．微量元素：在肌體中起作用的濃度以ppm、ppb計(jì)。是人體必需的、但過(guò)量又會(huì)中毒的元素，現(xiàn)有14種。①Fe是人體血液形成不可少的，缺鐵性貧血就是因缺乏鐵，而得“血色病”。②Zn影響人的消化與代謝，缺Zn味覺(jué)減退，出現(xiàn)厭食，發(fā)育不良等，過(guò)多會(huì)得胃腸炎。（取頭發(fā)進(jìn)行測(cè)定可知人體內(nèi)Zn含量情況）。

微量元素的功能形式、化學(xué)價(jià)態(tài)、化學(xué)形勢(shì)非常重要。

例：鉻的+6價(jià)毒性大，+3價(jià)對(duì)人體有益（如Cr2O3、

Cr(OH)3）。

無(wú)機(jī)鍺毒性大，有機(jī)鍺毒性小。

注意：對(duì)這些微量元素不能盲目的補(bǔ)，要適量，要適宜。有時(shí)有益量與有害量相差很小。

三．有毒元素：1．目前未發(fā)現(xiàn)對(duì)人體有生理功能、且人體耐受力極小、進(jìn)入體內(nèi)量稍大就中毒的元素。如Hg、Cd、Pb、As、Sn、Cu、Cr等，這些元素在體內(nèi)不易排出，有積蓄性，半衰期都很長(zhǎng)。

例：①甲基汞：在體內(nèi)半衰期為70天

②鉛：在體內(nèi)半衰期為1460天。在骨骼中為10年

③鎘在體內(nèi)半衰期為16—31年。

北京部分農(nóng)產(chǎn)品含砷量過(guò)高可能導(dǎo)致中毒！04年網(wǎng)上報(bào)道。2．微量元素與有毒元素合稱(chēng)限量元素。3.這些物質(zhì)進(jìn)入人體的渠道有：水源、土壤、環(huán)境、原料、輔料、添加劑、農(nóng)藥、化肥的使用、加工、制造、運(yùn)輸?shù)葞?；容器本身不純，金屬帶入鉛、鋅；罐頭中酸性錫的溶出；銅器帶入過(guò)量銅；另外，還有呼吸、皮膚。飲水、食品、茶葉、煙草、化妝品等都可能被污染，環(huán)境污染已成為世界問(wèn)題。4．我國(guó)食品衛(wèi)生法對(duì)食品中有害元素含量的規(guī)定（P233）。表13—1，表13—2為生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GB5749—85）。聯(lián)合國(guó)糧食衛(wèi)生組織與世界衛(wèi)生組織對(duì)有些限量元素許多比中國(guó)規(guī)定的量大。13135．食品中限量元素的檢測(cè)方法主要有：

(1)原子吸收分光光度法：選擇性好、靈敏度高、簡(jiǎn)便、快速、可同時(shí)測(cè)定多中元素。

(2)比色法：設(shè)備簡(jiǎn)單、價(jià)廉、靈敏度可滿(mǎn)足要求。

(3)另外還有極譜法、離子選擇電極法和熒光分光光度法。

第二節(jié) 元素的提取與分離

以上這些元素都以金屬有機(jī)化合物的形式存在于食品中，要測(cè)定這些元素先要做兩件事：1.用灰化法或濕化法先將有機(jī)物質(zhì)破壞掉，釋放出被測(cè)元素。以不丟失要測(cè)的成分為原則。2.破壞掉有機(jī)物后的樣液中，多數(shù)情況下是待測(cè)元素濃度很低，另外還有其它元素的干擾，所以要濃縮和除去干擾。濃縮與分離處理方法與后邊測(cè)定方法有關(guān)。例：

比色法測(cè)定，用合適的金屬螯合劑在一定條件下與被測(cè)金屬離子生成金屬螯合物，然后用有機(jī)溶劑進(jìn)行液液萃取，使金屬螯合物進(jìn)入有機(jī)相從而達(dá)到分離與濃縮。

原子吸收分光光度法，測(cè)痕量元素則用離子交換法分離、提純金屬離子或除去干擾離子。

1.常用的螯合劑實(shí)際應(yīng)用的，目前已達(dá)100多種，食品分析中常用的：雙硫腙（HDZ）、二乙基二硫代甲酸鈉（NaDDTC）、丁二酮肟、銅鐵試劑CuP

（N—亞硝基苯胲銨）這些螯合劑與金屬離子生成金屬螯合物，相當(dāng)穩(wěn)定，難溶于水，易溶于有機(jī)溶劑，許多帶有顏色可直接比色。2．干擾離子的消除一種螯合劑往往同時(shí)和幾種金屬離子形成螯合物，控制條件可有選擇地只萃取一種離子或連續(xù)萃取幾種離子，使之相互分離。

⑴控制酸度控制溶液的pH值

⑵使用掩蔽劑例.KCN可掩蔽Zn2+、Cu2+

檸檬酸銨可掩蔽Ca2+、Mg2+、AL3+、Fe3+EDTA可以掩蔽除Hg2+、Au2+以外許多金屬離子。

掩蔽劑的使用與溶液pH有關(guān)例.堿性液+氰化物掩蔽Pb、Sn2+、Ti、Bi

弱酸性液+氰化物掩蔽Pb、Hg、Ag、Cu§3.幾種金屬離子含量的測(cè)定

重金屬比重d＞5的金屬原子吸收分光光度法

原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度計(jì)來(lái)測(cè)定限量元素。1、基本原理原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度計(jì)來(lái)測(cè)定限量元素。它是基于基態(tài)原子對(duì)特定波長(zhǎng)光吸收的一種測(cè)量方法。它的基本原理是使光源輻射出的待測(cè)元素的特征光譜通過(guò)樣品的蒸氣時(shí)，被蒸氣中待測(cè)元素的基態(tài)原子所吸收，在一定范圍與條件下，入射光被吸收而減弱的程度與樣品中待測(cè)元素的含量呈正相關(guān)。

原子吸收光譜分析的儀器包括四大部分（1）光源：發(fā)射待測(cè)元素的特征譜線(xiàn)（2）原子化系統(tǒng)：將樣品中的元素轉(zhuǎn)化為自由態(tài)原子蒸氣，并處于基態(tài)。（3）分光系統(tǒng)：?jiǎn)紊鳎?）檢測(cè)系統(tǒng)：檢測(cè)器，放大器，讀數(shù)顯示器

火焰原子化法原子化法無(wú)火焰原子化法石墨爐法冷原子化法空心陰極燈火焰棱鏡光電管原理：1.火焰式——儀器內(nèi)有燃燒的火焰，提供一定能量讓含有限量元素的溶液霧化后，經(jīng)過(guò)火焰獲得能量，熱離解為原子狀態(tài)就可吸收特定波長(zhǎng)的光，由基態(tài)→激發(fā)態(tài)，不同的原子所吸收的波長(zhǎng)不一樣，如測(cè)Cu就要將儀器換上Cu空心陰極燈，讓其發(fā)射出Cu的特定波長(zhǎng)光，根據(jù)其吸收的多少來(lái)定量。（與標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)比較）2. 無(wú)火焰原子化法

石墨爐法：讓樣品溶液在石墨管小空間內(nèi)完成干燥、灰化、原子化三步，儀器提供高溫，原子再去吸收特定波長(zhǎng)光。靈敏度比火焰原子化法高。

冷原子化法：讓溶液進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使元素為原子態(tài)，再?lài)娙朐游辗止夤舛扔?jì)測(cè)定。原子吸收分光光度法的特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，應(yīng)用廣，選擇性好，抗干擾性強(qiáng)，適于元素的痕量分析。缺點(diǎn)：要連續(xù)測(cè)不同的元素，就要多次換不同的陰極燈。一、雙硫腙比色法測(cè)Pb、Cd、Hg的含量（一）雙硫腙的性質(zhì)名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)式、性質(zhì)腙——

羰基+肼（NH2NH2）（二）雙硫腙與金屬離子的反應(yīng)在酸性溶液中并有過(guò)量雙硫腙存在時(shí)生成單取代雙硫腙鹽，即1個(gè)雙硫腙分子中有1個(gè)H原子被金屬離子所取代，二價(jià)金屬離子則同時(shí)與2個(gè)雙硫腙分子反應(yīng)。在堿性溶液中或雙硫腙量不足時(shí)、生成二代（雙取代）雙硫腙鹽，即1個(gè)雙硫腙分子中有兩個(gè)H原子同時(shí)被金屬離子所取代。雙硫腙鹽的萃取性能，主要決定于水相中的pH值和雙硫腙試劑的濃度。某些金屬離子有氧化雙硫腙的性質(zhì)，在水溶液中加入鹽酸羥胺，可阻止氧化作用。（三）

雙硫腙酌三氯甲烷或四氯化碳溶液，在光的作用或高溫下很快氧化成為黃色化合物。故應(yīng)置冰箱保存。(四)雙硫腙比色法測(cè)定鉛、鎘、汞的含量

1.鉛的測(cè)定（Pb）

鉛用于選礦、冶煉、電鍍等工業(yè)，制四乙基鉛加到汽油中，提高辛烷值，提高“號(hào)”，增加抗爆震能力。但由于環(huán)境污染，現(xiàn)國(guó)家已禁用。改用無(wú)水乙醇汽油。反應(yīng)罐涂有鉛的涂層、陶瓷、搪瓷的釉藥。食品罐頭馬口鐵焊錫中鉛含量達(dá)40—60%，有時(shí)會(huì)溶于食品中形成污染。會(huì)引起中毒。含鉛“松花蛋”。離地面1m處空氣鉛濃度是1.5m處的16倍，兒童受害，2000年8月調(diào)查北京、廣州城市兒童鉛高率達(dá)80%左右。驗(yàn)頭發(fā)。鉛能與許多有機(jī)試劑生成帶有顏色的化合物，常用來(lái)比色測(cè)定的還是雙硫腙。（1）雙硫腙法原理：在堿性（pH值在9左右）溶劑中，Pb2+雙硫腙形成紅色絡(luò)合物，溶于氯仿或CCl4中，紅色深淺與鉛離子濃度成正比，比色測(cè)定。測(cè)定前要加鹽酸羥胺、氰化鉀、檸檬酸銨來(lái)掩蔽鐵、銅、錫、鎘等離子。

測(cè)定步驟：（1）用鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液（1ug/ml）標(biāo)定雙硫腙溶液，①鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液：用HNO3來(lái)溶解Pb(NO3).②雙硫腙溶液：0.001%（溶于CCl4

）。（2）測(cè)定樣品：粉碎、消化、定容（用蒸餾水）、測(cè)定，再根據(jù)所用雙硫腙量計(jì)算樣品中鉛含量。注意：

①雙硫腙法用氰化鉀作掩蔽劑，不要任意增加濃度和用量以免干擾鉛的測(cè)定。②氰化鉀，劇毒，不能用手接觸，必須在溶液調(diào)至堿性再加入。廢的氰化鉀溶液應(yīng)加NaOH和FeSO4(亞鐵)，使其變成亞鐵氰化鉀再倒掉。③如果樣品中含Ca、Mg的磷酸鹽時(shí)，不要加檸檬酸銨，避免生成沉淀帶走使鉛損失。④樣品中含錫量＞150mg時(shí)，要設(shè)法讓其變成溴化錫，而蒸發(fā)除去，以免產(chǎn)生偏錫酸而使鉛丟失。⑤測(cè)鉛要用硬質(zhì)玻璃皿，提前用1-10%HNO3浸泡，再用水沖洗干凈。（2）原子吸收分光光度法這是國(guó)標(biāo)中第一方法。靈敏度高，可用來(lái)測(cè)定含量＞0.01%痕量鉛。

GB5009.12—2017《食品中鉛的測(cè)定》1.石墨爐原子吸收光譜法2.電感耦合等離子體質(zhì)譜法3.火焰原子吸收光譜法4.二硫腙比色法2、鎘的測(cè)定（Cd)GB5009.15—2014

鎘用于治金、電鍍、顏料、原子工業(yè)、農(nóng)藥等，生活用水，因使用鍍鋅、塑料管中鎘的污染經(jīng)消化道、呼吸道進(jìn)入人體，損害人的腎、肝，易引起“骨痛病”。書(shū)中介紹的測(cè)定方法不是標(biāo)準(zhǔn)方法。國(guó)標(biāo)方法是石墨爐原子吸收光譜法石墨爐原子吸收光譜法原理：酸性溶液中，鎘離子與碘離子形成絡(luò)合物，并經(jīng)4-甲基戊酮—2萃取分離，導(dǎo)入原子吸收儀中，原子化后，吸收228.8nm共振線(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)系列比較定量。鎘標(biāo)準(zhǔn)溶液：用金屬鎘溶于HCL中加HNO3+H2O稀釋。3、汞的測(cè)定汞多用于電氣儀器及設(shè)備、電解食鹽、農(nóng)藥等等。工業(yè)自動(dòng)化越發(fā)展，汞的用量越大，環(huán)境污染就越嚴(yán)重。污染嚴(yán)重的日本、瑞典40ug/人·

天攝入，其它國(guó)家10ug/人·天，F(xiàn)AO/WHO規(guī)定34ug/人·天，中國(guó)食品汞允許量（mg/kg）糧食0.02 禽肉蛋0.05

水產(chǎn)0.3 牛乳0.01蔬菜水果0.01 植物油0.05汞揮發(fā)性強(qiáng)，氣態(tài)汞被人呼吸進(jìn)入肺部，大部分進(jìn)入紅血球中；進(jìn)入消化道；接觸或皮膚吸收進(jìn)入體內(nèi)。汞對(duì)中樞神經(jīng)損害，汞蒸汽中毒：興奮亢進(jìn)、易怒、健忘失眠。汞急性中毒：惡心、嘔吐、腹痛、腎損害、死亡。有機(jī)汞毒性更強(qiáng)，特別是甲基汞：使人感官失調(diào)、視野縮小、頭發(fā)損傷、各機(jī)群間共濟(jì)失調(diào)。

（1）比色法：（＞1mg/kg）原理：雙硫腙氯仿溶液與樣品中汞離子在酸性條件下生成雙硫腙汞，在氯仿溶液中呈橙黃色，顏色深淺與汞離子濃度成正比。主要儀器：消化裝置：上帶冷凝管的平底燒瓶。

721型分光光度計(jì)（2）測(cè)汞儀法（＜1mg/kg）又叫冷離子吸收法現(xiàn)有590型測(cè)汞儀。

（3）甲基汞測(cè)定：1、薄層層析分離

2、氣相色譜法

另：分離測(cè)定痕量汞時(shí)要注意試劑、濾紙、橡皮管上可能含有少量汞。

汞若灑在地上，應(yīng)馬上用吸塵器或用洗耳球吸除干凈，或用脫汞劑去除。（1）硫磺粉（2）20%FeCl2溶液（3）礦物油+含有粉末硫、碘的水→乳濁液（4）鹽酸酸化的10%KMnO4溶液。GB5009.17—2014《總汞及有機(jī)汞的測(cè)定》1.氫化物原子熒光光譜法（雙道原子熒光光度計(jì)）

2.冷原子吸收光譜法

3.二硫腙比色法壓力消解法其他消化法（二）銅的測(cè)定

GB5009.13—2017

中第一法是原子吸收光譜法

銅在工業(yè)廣泛應(yīng)用，銅的化合物作為殺蟲(chóng)劑、殺菌劑和消毒劑等。食品加工中由于使用銅器而易于受污染，銅是人體所必須的微量元素，但過(guò)量在人體積累中毒可引起肝腎障礙，甚至死亡。經(jīng)“食物鏈”進(jìn)入人體。書(shū)中介紹：二乙胺基二硫代甲酸鈉比色法，常用的方法，可檢出2.5ppm。（三）鉻的測(cè)定GB5009.123—2014

鉻用于印染、電鍍、制革工業(yè)中。主要是6價(jià)鉻對(duì)人體造成危害。測(cè)定方法：1.二苯碳酰二肼比色法：二苯碳酰二肼（二苯胺基脲、二苯卡巴脲、二苯偕肼）

C6H5NH-NHC=OC6H5NH-NH原理：在消化液中加KMnO4，將鉻氧化成鉻酸，在酸性溶液中，鉻酸變?yōu)橹劂t酸，再遇二苯胺基脲，溶液由黃色變?yōu)樽仙?。注意?)用重鉻酸鉀溶于水制標(biāo)準(zhǔn)樣液。2)二苯碳酸二肼用丙酮溶解，不穩(wěn)定，臨用時(shí)配置。

3)此法測(cè)出的是6價(jià)鉻與3價(jià)Cr的總量。4)所用儀器不能用重鉻酸鉀洗液洗滌。要排除鐵的干擾，可用銅鐵試劑處理（二乙基硫代氨甲酸鈉）2.鉻及原子吸收光譜測(cè)定

§4、砷、硒的測(cè)定

一、砷的測(cè)定GB5009.11—2014

砷廣泛存在于自然界，幾乎在人類(lèi)所有食品中都有，各種食品及飲水中允許含量，各國(guó)都有規(guī)定。中國(guó)原糧＜0.7mg/kg；日本原糧＜1mg/kg（一）銀鹽法1、原理：樣品消化后，讓所含5價(jià)砷→ASH