第8章 水分及矿物质元素的检测 主要内容 第一节 水分含量的检测 第二节 灰分的测定 第三节 矿物质元素的检测及应用实例.

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1 第8章 水分及矿物质元素的检测 主要内容 第一节 水分含量的检测 第二节 灰分的测定 第三节 矿物质元素的检测及应用实例

2 GB —2010《食品的水分测定》 1. 直接干燥法 2. 减压干燥法 3. 蒸馏法 4. 卡尔·费休法

3 标准简介：食品安全国家标准 食品中水分的测定本标准规定了食品中水分的测定方法。 本标准中直接干燥法适用于在 101 ℃～105 ℃下，不含或含其他挥发性物质甚微的谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品及卤菜制品等食品中水分的测定，不适用于水分含量小于 0.5 g/100 g的样品。 减压干燥法适用于糖、味精等易分解的食品中水分的测定，不适用于添加了其它原料的糖果，如奶糖、软糖等试样测定，同时该法不适用于水分含量小于 0.5 g/100 g 的样品。

4 蒸馏法适用于含较多挥发性物质的食品如油脂、香辛料等水分的测定，不适用于水分含量小于 1
g/100 g 的样品。 卡尔•费休法适用于食品中水分的测定，卡尔•费休容量法适用于水分含量大于 1.0×10-3 g/100 g 的样品，卡尔•费休库伦法适用于水分含量大于 1.0×10-5 g/100 g 的样品。

5 第一节 水分的检测 一、方法简介 1、直接法——利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：质量法、蒸馏法、卡尔·费休法。
第一节 水分的检测 一、方法简介 1、直接法——利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：质量法、蒸馏法、卡尔·费休法。 2、间接法——利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。 如测相对密度、折射率等。

6 二、分析方法 （一）干燥法 原样品质量 - 干燥后质量 = 水分质量 干燥法的注意事项 （1）干燥法的前提条件 ① 水分是唯一的挥发性物质，不含或含其它挥发性成分极微。 ②可以较彻底地去除水分。 ③样品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的质量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的样品。

7 ①称量瓶的选择（铝制、玻璃） （2）操作条件的选择： 玻璃称量皿——能耐酸碱，不受样品性质的限 制，常用于常压干燥法。
铝制称量盒——质量轻，导热性强，但 对酸性样品不适宜，常用于 减压干燥法 选择称量皿的大小要合适，一般样品≯1/3高度。

8 称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。 ②称样量 样品一般控制在干燥后的残留物为1.5～3克； 含水较低的固态、浓稠态样品控制在 3～5 克； 含水分较高的样品控制在 15～20 克； ③干燥设备 烘箱 普通； 真空

9 干燥器 ④ 干燥条件 干燥温度： 一般是95～105℃；对含还原糖较多的样品应先（50～60℃）然后再105℃干燥加热。 对热稳定的谷物可用120～130℃干燥。 对于脂肪高的样品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算。

10 在规定的条件下，连续两次干燥后称取的质量差不超过规定的范围。
干燥时间： 在规定的条件下，连续两次干燥后称取的质量差不超过规定的范围。 规定时间——根据经验，准确度要求不高的。 对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。

11 （二）蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏） ⑴ 原理：
（二）蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏） ⑴ 原理： 利用食品中水分的物理化学性质，使用水分测定器将食品中的水分与甲苯或二甲苯共同蒸出，根据接收的水的体积计算出试样中水分的含量。本方法适用于含较多其他挥发性物质的食品，如油脂、香辛料等。 例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— ℃

12 有关相对密度：(20/4) d水 = d苯 = d甲苯 = ⑵ 特点和使用范围 此法为一种高效的换热方法，水分可以被迅速的移去，加热温度比直接干燥法低。另外是在密闭的容器中进行的，设备简单，操作方便，广泛用于各类果蔬、油类等多种样品的水分的测定。 特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。

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14 ⑶ 操作注意事项 a. 要先接好冷水，且先打开冷凝水。 ⑷ 计算：水分（%）= ( V ∕m ) ×100 V——接收管内水的体积。
b. 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。 c. 准确称量适量的样品（估计含水量2-5mL）。 d. 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。 ⑷ 计算：水分（%）= ( V ∕m ) ×100 V——接收管内水的体积。 m——样品质量。

15 （三）卡尔·费休法（Karl Fischer) 简称费休法或 K—F 法。
1935年由卡尔·费休提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，是对于测定水分最为准确的化学方法。多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。

16 ⑴ 原理 根据碘能与水和二氧化硫发生化学反应，在有吡啶和甲醇共存时，1 mol碘只与1 mol水作用，反应式如下： C5H5N·I2 + C5H5N·SO2 + C5H5N+ H2O+CH3OH→ 2C5H5N·HI + C5H6N[SO4CH3] 卡尔·费休水分测定法又分为库仑法和容量法。库仑法测定的碘是通过化学反应产生的，只要电解液中存在水，所产生的碘就会和水以1:1的关系按照化学反应式进行反应。当所有的水都参与了化学反应，过量的碘就会在电极

17 的阳极区域形成，反应终止。容量法测定的碘是作为滴定剂加入的，滴定剂中碘的浓度是已知的，根据消耗滴定剂的体积，计算消耗碘的量，从而计量出被测物质水的含量。

18 ⑵ 适用范围 使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。
费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定，也常作为水分痕量级标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方法。 使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。 能用于含水量从lmg/L 到接近l00％的样品的测定，已应用于成品酒精、柠檬酸、面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等样品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。

19 ⑶ 主要仪器： 卡尔·费休滴定装置 自动或半自动的,配有搅拌器

20 第二节 灰分的测定 一、概述 食品经灼烧后所残留的无机物质称为灰分。灰分数值系用灼烧、称重后计算得出。 在高温灼烧时，有机成分挥发逸散，而无机成分（主要是无机盐和氧化物）则残留下来，这些残留物称为灰分。它标示食品中无机成分总量的一项指标。

21 粗灰分 灰分不完全或不确切地代表无机物的总量，如某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的CO2而形成碳酸盐，使无机成分增多了，有的又挥发了（如Cl、I、Pb为易挥发元素。P、S等也能以含氧酸的形式挥发散失）。从这个观点出发通常把食品经高温灼烧后的残留物称为——粗灰分（总灰分）。

22 二、总灰分的测定 GB 5009.4—2010《食品中灰分的测定》 (一) 原理
把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转化，称量残留物的质量至恒重，计算出样品总灰分的含量。 本标准适用于除淀粉及其衍生物之外的食品中灰分含量的测定。

23 （二）灰化条件的选择 1、灰化容器——坩埚。 坩埚盖子与埚要配套。 坩埚材质有多种： ① 素瓷 　② 铂 　③ 石英 ④ 铁 　⑤ 镍等， 个别情况也可使用蒸发皿。

24 2、取样量 根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为 10 ～100 mg 。 3、灰化温度 灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同，一般为 ℃，谷类的饲料达 600℃以上。 温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法氧化。

25 温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。
所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。

26 4. 灰化时间 一般不规定灰化时间，而是观察残留物（灰分）为全白色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重为止。两次结果相差< 0.5 mg。对于已做过多次测定的样品，可根据经验限定时间。 总的时间一般为 小时。 对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。 锰、铜含量高的样品，残灰呈蓝绿色。

27 （三）总灰分的测定方法（以瓷坩埚为例） 恒重 取出 入干燥器冷却 30 分钟 结果计算 不恒重 灰化1小时 炭化样品 瓷坩埚 的准备 马福炉
称样品

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29 3、灰化后得到的残渣，可用于Ca、Fe、P、I、Cu、Zn、Cd等成分的测定
说明及注意事项 1、炭化样品 准确称量一定量处理好的样品，放在高温炉之前，要先进行炭化处理，以防温度高，试样中的水分急剧蒸发使样品飞扬，防止易发泡膨胀的物质在高温下发泡而溢出，减少碳粒被包裹住的可能性。 2、取放坩埚时，要在炉口停留片刻。 3、灰化后得到的残渣，可用于Ca、Fe、P、I、Cu、Zn、Cd等成分的测定 4、用过的坩埚经初步洗刷后，可用粗盐酸或废盐酸浸泡10-20min，再用水冲刷洗净。

30 (四)、计算 灰分（%）＝

31 第三节 矿物质元素的检测及应用实例 一、概述 样品中除含有大量有机物外，还含有丰富的矿物质,它们都存在于灰分之中，要先经过处理，然后再测定。
第三节 矿物质元素的检测及应用实例 一、概述 样品中除含有大量有机物外，还含有丰富的矿物质,它们都存在于灰分之中，要先经过处理，然后再测定。 其中： 常量元素含量＞0.01％ （Ca、Mg、K、Na、P、S、Cl）占总灰分80%， 微量元素（痕量元素）含量＜0.01％ （Fe、Co、Ni、Zn、Cr、Mo、Al、Si、Se、Sn、I、F……）

32 矿物元素的测定方法很多： 化学分析法、比色法、原子吸收分光光度法、极谱法、离子选择性电极法、荧光法等。

33 二、铁的测定 测定方法 1、原子吸收分光光度法 2、邻菲啰啉（邻二氮菲）比色法 3、磺基水杨酸比色法

34 （一）原子吸收分光光度法 1、原理：将处理后的试样导入原子吸收分光光度计中，在乙炔-空气火焰中，试样中的铁被原子化，基态原子铁吸收特征波长（248.3nm）的光，吸光度的大小与试样中铁原子浓度成正比，测其吸光度，求得铁含量。 2、方法特点 （1）准确、快速、干扰少； （2）设备价格较高。

35 （二）邻菲啰啉（邻二氮菲）比色法 原理 样品经消化处理后；试样中的三价铁在酸性条件下被盐酸羟胺还原成二价铁；与邻菲啰琳作用生成红色螯合物。其颜色的深浅与铁含量成正比，用分光光度法进行铁的测定。

36 （三）磺基水杨酸比色法 原理： 磺基水杨酸 碱性条件下与 三价铁离子生成黄色络合物，以比色法测定。
在碱性条件下二价铁离子能迅速被空气氧化，故不需另加氧化剂。

37 三、钙的测定 （一） 原子吸收分光光度法 试样经湿法消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7nm的共振线，其吸收量与含量成正比，与标准系列比较定量。

38 (二）EDTA滴定法（乙二胺四乙酸二钠盐法） 原理：
先向系统中加入钙红指示剂（pH﹥11,纯蓝色），它与二价钙离子络合，生成酒红色的络合物，再用EDTA滴定，它先与游离的钙离子络合，因其络合能力强，当与游离二价钙离子结合完以后，又夺取指示剂已络合的二价钙离子，使指示剂又显原来颜色，生成蓝色，用以指示终点。

39 四、碘的测定（SC/T3010-2001） （一）溴水氧化法 原理：I-+3Br2+3H2O＝IO3-+6H++6Br-
IO3- +5 I- +6H+ ＝3I2+3H2O I2 +2S2O32- ＝2 I-+S4O62- （二）氯仿萃取比色法 Cr2O72-+6I H+ ＝ 2Cr3++3I2+7H2O

40 复习题 1、在水分测定过程中，干燥器有什么作用？怎样正确地使用和维护干燥器？
2、水分测定常用什么方法？它对被检验物有何要求？误差可能来自哪些方面？ 3、卡尔·费休法测定水分含量的原理？ 4、样品在高温灼烧前，为什么要先炭化至无烟？ 5、灰分的测定过程？ 6、钙的主要测定方法？ 7、碘的测定方法及原理？