灰分的测定(1)

灰分的测定2.1概述(1)灰分的概念(2)测定灰分的意义(3)灰分测定的内容2.2总灰分的测定(1)原理(2)仪器(3)试剂(4)测定条件的选择(5)测定方法(6)实例应用灰分的概念、灰分测定内容、总灰分测定原理、灰化方法、总灰分测定方法及测定条件的选择、高温炉结构、瓷坩埚的性能。掌握高温炉的使用方法；掌握坩埚处理、样品炭化、灰化等基本操作方法；进一步熟悉天平的称量操作。本节的知识点：能力点:2.1概述1、为什么将灼烧后的残留物称为粗灰分？2、粗灰分与无机盐的含量有什么区别？3、灰分测定的意义是什么？4、与食品加工工艺结合，请举例说明食品中灰分的意义。自学引导题2.1.1灰分的概念灰分是指食品经高温灼烧后残留下来的无机物又称矿物质（氧化物或无机盐类）。食品的灰分与食品中原来存在的无机成分在数量和组成上并不完全相同。粗灰分样品在灰化时发生了一系列的变化：(1)水分、挥发元素如Cl、I、Pb等挥发散失P、S等以含氧酸的形式挥发散失使无机成分减少。(2)某些金属氧化物会吸收有机物分解产生的二氧化碳而形成碳酸盐，又使无机成分增多。因此，将灼烧后的残留物称为粗灰分。2.1.3灰分的分类（按溶解性分）水溶性灰分：K，Na，Mg，Ca水不溶性灰分：泥砂，Fe，Al盐酸不溶性灰分：泥砂，SiO2水溶性灰分反映的是可溶性的钾、钠、钙、镁等的氧化物和盐类的含量。水不溶性灰分反映的是污染的泥沙和铁、铝等氧化物及碱土金属的碱式磷酸盐的含量。酸不溶性灰分反映的是污染的泥沙和食品中原来存在的微量氧化硅的含量。(1)评判食品品质①无机盐是六大营养要素之一，是人类生命活动不可缺少的物质，要正确评价某食品的营养价值，其无机盐含量是一个评价指标。例如，黄豆是营养价值较高的食物，除富含蛋白质外，它的灰分含量高达5.0%。故测定灰分总含量，在评价食品品质方面有其重要意义。②生产果胶、明胶之类的胶质品时，灰分是这些制品的胶冻性能的标志。果胶分为HM和LM两种，HM只要有糖、酸存在即能形成凝胶，而LM除糖、酸以外，还需要有金属离子，如：Ca2+、Al3+。2.1.3测定灰分的意义③控制食品水分含量，对于保持食品的感官性质，保证食品的稳定性。如：新鲜面包的水分含量若低于28-30%，其外观形态干瘪，失去光泽；水果糖的水分含量一般控制在3.0%左右，过低会出现反砂甚至反潮；乳粉的水分含量控制在2.5-3.0%以内，可控制微生物生长繁殖，延长保质期。⑵评判食品加工精度面粉的加工精度在面粉加工中，常以总灰分含量评定面粉等级，富强粉为0.3~0.5%；标准粉为0.6~0.9%；⑶判断食品受污染的程度某种食品的灰分常在一定范围内。如果灰分含量超过了正常范围，说明食品生产中使用了不合乎卫生标准要求的原料或食品添加剂，或食品在加工、贮运过程中受到了污染。因此，测定灰分可以判断食品受污染的程度。水溶性灰分和酸不溶性灰分可作为食品生产的一项控制指标。水溶性灰分指示果酱、果冻制品中的果汁含量。酸不溶性灰分中的大部分，是一些来自原料本身中的，或在加工过程中来自环境污染混入产品中的泥沙等机械污染物，另外，还含有一些样品组织中的微量硅。案例河南某地用黄豆粉为原料生产豆制品时，为了牟取暴利，加入某种矿物质使生产出的伪劣豆制品比正常的豆制品重10%～15%，检验人员经初步燃烧试验发现有大量的白色残灰。2.2总灰分的测定2.2.1原理把一定量的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，使有机物质被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，而无机物质以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的重量即可计算出样品中总灰分的含量。阅读与讨论仪器、试剂部分，讨论下列问题：1、常用坩埚的种类、规格、特性；2、各种试剂在测定过程中的作用。3、灰化的温度过高或过低对测定有什么影响？4、如何判断灰化时间？5、如何判断烧至恒重？2.2.2坩埚的种类与特性坩埚分素烧瓷坩埚、铂坩埚、石英坩埚等多种。其中最常用的是素烧瓷坩埚。素烧瓷坩埚：它具有耐高温、耐酸、价格低廉等优点，缺点是耐碱性差，当灰化碱性食品（如水果、蔬菜、豆类等）时，瓷坩埚内壁的釉层会部分溶解，反复多次使用后，往往难以得到恒重，在这种情况下宜使用新的瓷坩埚，或使用铂坩埚。铂坩埚具有耐高温、耐碱、导热性好、吸湿性小等优点，但价格昂贵，约为黄金的9倍，故使用时应特别注意其性能和使用规则。坩埚的替代品近年来，某些国家采用铝箔杯作灰化容器，比较起来，它本身质量轻，在525~6000C范围内，能稳定地使用，同时冷却效果好，且在一般温度下没有吸湿性，如果将杯子上缘折叠封口，基本密封好，冷却时间可不放入干燥器内，几分钟后便可降到室温，缩短了冷却时间。2.2.3取样量取样时应考虑称量误差，以燃烧后得到的灰分质量为10-100mg来确定称样量。通常奶粉、麦乳精、大豆粉、调味料、鱼类及海产品等取1~2g；谷物及其制品、肉及其制品、糕点、牛乳等取3~5g；蔬菜及其制品、砂糖及其制品、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油等取5~10g；水果及其制品取20g；油脂取50g。2.2.4灰化温度一般为500~5500C。例如：鱼类及海产品、谷类及其制品、乳制品≤5500C；果蔬及其制品、砂糖及其制品、肉制品≤5250C；个别样品（如谷类饲料）可以达到6000C。2.2.5灰化时间一般以灼烧至灰分呈白色或浅灰色，无碳粒存在并达到恒重为止。通常根据经验灰化一定时间后，观察一次残灰的颜色，以确定第一次取出的时间，取出后冷却、称重，再放入炉中灼烧，直至达恒重。灰化至达到恒重一般需2~5小时。灰化的温度过高或过低对测定有什么影响？灰化温度过高，将引起钾、钠、氯等元素的挥发损失，而且磷酸盐、硅酸盐类也会熔融，将碳粒包藏起来，使碳粒无法氧化；灰化温度过低，则灰化速度慢、时间长，不易灰化完全，也不利于除去过剩的碱（碱性食品）吸收的二氧化碳。因此，必须选择合适的灰化温度，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。注意：对有些样品，即使灰分完全，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、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色。有时即使灰的表面呈白色，内部仍残留有碳块。思考题：对于难灰化的样品可采取什么措施加速灰化？2.2.6加速灰化的方法改变操作方法：样品经初步灼烧后，取出冷却，从灰化容器边缘慢慢加入（不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬）少量无离子水，使水溶性盐类溶解，被包住的碳粒暴露出来，在水浴上蒸发至干涸，置于120~1300C烘箱中充分干燥（充分去除水分，以防再灰化时，因加热使残灰飞散），再灼烧到恒重。问题：为使被包住的碳粒暴露出来，是否使用玻棒？玻棒上粘住的灰会使灰分重量减少，应如何处理？无灰滤纸什么是无灰滤纸？它是一种定量滤纸，其灰分小于0.1mg，这个重量在分析天平上可忽略不计。操作：以无灰滤纸擦玻棒，将残留物边同滤纸置坩埚中，在150-200℃烘干再灼烧添加灰化助剂：硝酸、乙醇、过氧化氢、碳酸铵，这类物质在灼烧后完全消失，不致增加残留灰分的重量。添加过氧化镁、碳酸钙等惰性不熔物质：这类物质的作用纯属机械性的，它们和灰分混杂在一起，使碳微粒不受覆盖。此法应同时作空白试验。2.2.7测定总灰分操作规范瓷坩埚的准备→样品预处理→炭化→灰化①瓷坩埚的准备将坩埚用盐酸（1：4）煮1~2小时，洗净晾干；用三氯化铁与蓝墨水的混合液在坩埚外壁及盖上写上编号；置于规规定温度（500~5500C）和高温炉中灼烧1小时；移至炉口冷却到2000C左右后，再移入干燥器中，冷却至室温后，准确称重；再放入高温炉内灼烧30分钟，取出冷却称重，直至恒重（两次称量之差不超过0.5mg）。使用坩埚的注意事项由于温度骤升或骤降，常使坩埚破裂，最好将坩埚放入冷的（未加热）的炉膛中逐渐升高温度。灰化完毕后，应使炉温度降到200℃以下，才打开炉门。坩埚钳在钳热坩埚时，要在电炉上预热。②样品预处理固体：含水分较少的样品，谷物、豆类。粉碎→过筛→称量水分较多的试样：果蔬、动物组织等含。制成均匀的试样称量→烘干→水浴蒸干③炭化（1）防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬；（2）防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀而溢出坩埚；（3）不经炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。为什么要炭化炭化的注意事项如何防止炭化过程中下发泡膨胀而溢出坩埚？炭化至什么程度可进入一步灰化？对特别容易膨胀的试样可先于试样上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。炭化操作一般在电炉或煤气灯上进行，把坩埚置于电炉或煤气灯上，半盖坩埚盖，小心加热使试样在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。④灰化炭化后，把坩埚移入已设规定温度500~5500C的高温炉炉口处，慢慢移入炉膛内，坩埚盖斜倚在坩埚口，关闭炉门；500~5500C灼烧一定时间至灰中无碳粒存在；冷却至2000C左右，打开炉门，将坩埚移入干燥器中冷却至室温；准确称重，再灼烧、冷却、称重，直至达到恒重。（6）结果计算•灰分（%）=m3—m1m2—m1×100式中：m1——空坩埚质量，g；m2——样品加空坩埚质量，g；m3——残灰加空坩埚质量，g。习题与讲解习题集习题三（一、填空题；二、选择题1－8）讲解习题应用实例怀疑某大豆干制品中掺有大量滑石粉时，可采用灰分测定方法时行确定，试写出测定的原理、操作及判断方法。