样品前处理

材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry复杂物质剖析与样品前处理技术材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry•现代分析科学中，面临的最困难课题之一就是对复杂体系的分析。•要圆满完成一个复杂体系的全分析，几乎囊括了全部的现代分析方法，这就是所谓的综合分析，也简称为剖析。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry剖析工作的特点•剖析对象的多样性•剖析方法的综合性•剖析过程的复杂性材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry剖析工作的作用•在新产品开发研究中的作用:在一些大的产业公司内，通常都是利用剖析技术密切注视市场最新产品的结构和成分信息，了解同行的研究动向、最新技术成就，以确定自己的研究方向。•在商品质量检验中的作用：借助于剖析技术可以识别各种货物的真伪•在环境污染物鉴定中的作用：在环境污染物的鉴定和治理中，利用剖析技术对污染物的种类进行定性鉴别，一方面可以了解环境的污染程度，另一方面还可以追溯污染物的来源，从而做到从污染物源头上进行治理与控制。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry剖析的局限性可能由于在合成、加工或储存过程中某些成分发生了变化或完全消失，很难从样品中或得准确信息；剖析水平技术有限，或是仪器方法灵敏度准确度不够高，给出结果不全面等。因此，在一些新材料研制中仅靠剖析技术是不够的，还必须发挥多学科的综合作用。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry剖析工作的一般程序•对样品有关信息的了解•对样品的一般性质考察•样品的分离、纯化及纯度鉴定•未知物的结构分析•样品中各组分的定量分析以下是以商品材料剖析为例概述了剖析工作的一般程序材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry未知组成的样品外观、颜色、气味、溶解性非均一体系预处理均一体系微区、分布分析无机成分分析元素分析价态分析相态分析阴离子分析俄歇探针电子探针红外探针拉曼探针有机结构分析分离与钝化GC，LC，TLC等谱学分析UV，IR，NMR，MS等结构推测与验证合成、加工及应用研究结构与定量分析定量分析AES，XPS，XRD，IC材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry新鲜草莓中水溶性维生素的剖析一、样品的处理:–将分选、洗净、沥干后的新鲜草莓按1：10（鲜果：提取剂）分别用不同溶剂于不同温度下经过不同时间提取，再经减压过滤或得各种水溶性维生素提取液。测定前经微孔膜（0.45μm）过滤。二、提取剂的选择–维生素C的提取：维生素C对热不稳定，在中性或碱性水溶液中极易氧化，故提取在常温下酸性溶剂中进行，本文探讨了用1%的盐酸、3%的草酸、2%~5%的HPO3进行提取。结果证明用5%的HPO3研磨草莓后，再用2%的进行浸提较为理想。因为HPO3具有明显的沉淀蛋白质和保护维生素C的作用。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry–箊（音：yu）酸提取箊酸是维生素中最稳定的一种，易溶于沸水、沸乙醚等。采用0.25mol/L的H2SO4和95%的乙醚（1：1）混合液为提取剂（乙醚可沉淀蛋白质、多糖等杂质），于沸水浴中回流4h，提取较充分。–维生素B1、B2的提取维生素B1、B2在酸性溶液中热稳定性较好，采用0.1mol/L的HCl作提取剂，沸水浴中回流0.5h，效果较好。三、分析条件的选择–流动相的选择在ODS-5μm反相色谱柱上，用pH值为5.66的PBS和甲醇（75：25）为流动相，分离效果最佳，仅用9min，4种维生素就获得完全分离。–最佳测定波长的选择维生素C在261nm、维生素B1在246nm、维生素B2在260nm、箊酸在254nm波长处有最大吸收，为了使几种维生素均有较好的检测灵敏度，故选择测定波长为254nm。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry四、分析结果使用日本岛津LC-6A型HPLC进行分析，采用保留时间和加入已知物增加峰高法定性，以外标法定量。名称维生素C维生素B1维生素B2箊酸含量/m(g/100g)1390.06560.02610.01681—维生素C；2—维生素B1；3—维生素B2；4—箊酸材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry食品中汞的检验•食品汞主要来自环境污染。–用含汞废水灌溉或不合理使用含汞农药，使农作物含汞量增高。含汞废水可污染水体，水体中汞通过食物链富集在水生生物中，鱼、虾、贝类食品含汞量远高于其他食品。•我国食品中汞的卫生标准，鱼及水产品≤0.3mg/kg,肉、蛋、油≤0.5mg/kg，成品粮≤0.002mg/kg，乳制品、蔬菜、水果≤0.01mg/kg。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry食品中汞的测定方法•分光光度法（二硫腙法、碘化亚铜法）•常用原子荧光光谱法和冷原子吸收光谱法，选择性好，灵敏度高，为国家标准(GB/T5009.11—2003)方法。•甲基汞的测定可用气相色谱法或冷原子吸收光谱法。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（一）原子荧光光谱法•样品经消化后，在酸性介质中，汞离子被硼氢化钾还原成原子汞，由载气带入原子化器中，在汞空心阴极灯照射下，基态汞原子被激发至激发态，激发态不稳定，回到基态时，发射出具有特征波长的荧光，在一定条件下荧光强度与测液中汞离子浓度成正比，标准曲线法定量。1.原理材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry2.样品处理•（1）高压消解法－－称取适量样品置于聚四氯乙烯内灌中，加硝酸浸泡过夜。加过氧化氢，密封后置干燥箱中，120℃恒温3h，至消化完全，稀硝酸定容。高压消解罐材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry微波消解罐•（2）微波消化法－－称取适量样品于消化灌中，加硝酸和过氧化氢，盖好安全阀，放入微波炉中，根据样品种类，设置最佳消化条件，至消化完全。冷却后稀硝酸定容。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（二）冷原子吸收光谱法•样品经消化后，在酸性介质中，汞离子被氯化亚锡还原成原子汞，原子汞在载气带动下，进入测汞仪，吸收253.7nm波长的共振线，在一定浓度范围内，吸光度与溶液中汞浓度成正比，标准曲线法定量。1.原理材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry2.样品处理•称取适量样品，加五氧化二钒粉末、硝酸，振摇后放置4h。加浓硫酸，混匀，在140℃砂浴上加热消化。冷却后加高锰酸钾溶液，放置4h，滴加盐酸羟胺使紫色退去，用水稀释定容。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry3.测定•取10.00ml样品消化液于汞蒸气发生器内，加氯化亚锡，通净化载气（氮气或空气）1.0L/min，使汞蒸气经过装有氯化钙的干燥器后，再进入测汞仪，读取最大读数。•取汞标准应用液和试剂空白按样品消化液的步骤测定，绘制标准曲线，计算出样品中汞含量。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry食品中N-亚硝基类化合物的检验•N-亚硝基类化合物又称亚硝胺，通式：一、概述（一）理化性质R1R2N－N=O材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry•低分子的亚硝胺在常温下为黄色液体，可溶于水，其余亚硝胺不溶于水，易溶于醇、醚和二氯甲烷。•亚硝胺在中性和碱性条件下稳定，不易水解，在酸性和紫外光照射下可水解，分解成仲胺和亚硝酸。R1R2N－N=O+H2OUVR1R2NH+HNO2材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（二）污染来源•食品中广泛存在硝酸盐和亚硝酸盐。主要来源：－一是农业上大量使用氮肥和含氮除草剂，使蔬菜含有大量硝酸盐。－二是在加工肉制品时，往往加入硝酸盐或亚硝酸盐作为发色剂。－三是高蛋白食品在高温、烹饪、烧烤等过程中，蛋白质分解，产生中间产物，食品中仲胺含量增加。－四是未加热的咸猪肉含有脯氨酸亚硝酸，油煎后转变为致癌物亚硝基吡咯烷。•从食物进入人体的亚硝酸盐和仲胺在胃中合成亚硝胺。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（三）毒性与危害•N-亚硝基类化合物有较强的毒性和致癌性。•为预防亚硝胺的致癌作用，首先应减少亚硝酸盐和仲胺的射入，其次是阻断亚硝胺在体内的合成。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（四）卫生标准品种N-亚硝基二甲胺N-亚硝基二乙胺海产品（ug/kg)47肉制品（ug/kg)35啤酒（ug/kg)30我国食品中亚硝胺的卫生标准：材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry（五）检验方法•一类测总的亚硝胺:分光光度法•一类分别测各种亚硝胺:薄层色谱法，气相色谱-质谱法和热能分析法。•我国的食品卫生标准(GB/T5009.11—2003)分析方法是气相色谱-质谱法和气相色谱-热能分析法（GT-TEA)。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry气相色谱-质谱法•样品中的N-亚硝基类化合物经水蒸气蒸馏和有机溶剂萃取后，浓缩至一定量，采用气相色谱-质谱联用仪的高分辨匹配法进行定性和定量。1.原理材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry2.样品处理•（1）水蒸气蒸馏称取一定量粉碎的样品，加入适量水和氯化钠，进行水蒸气蒸馏。蒸馏液收集在加有二氯甲烷和冰块的接收瓶中。利用亚硝胺的挥发性与干扰组分分离。•（2）萃取在蒸馏液中加入氯化钠和少量硫酸，使待测物转移至二氯甲烷层，再用二氯甲烷萃取三次，合并萃取液。•（3）浓缩将二氯甲烷萃取液用无水硫酸钠脱水后，转移到K-D浓缩器中，在50℃水浴上浓缩至1.0ml，备用。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry3.测定•（1）仪器条件•（2）测定样品和标准经气相色谱柱分离后进入质谱仪，采用电子轰击源高分辨峰匹配法，用全氟煤油的碎片离子，分别检视N-亚硝基二甲胺、N-亚硝基二乙胺、N-亚硝基二丙胺、N-亚硝基吡咯烷的分子、离子，结合它们的保留时间定性，以该分子、离子的峰高定量。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry4.说明•（1）本法适用于酒类、肉制品、蔬菜、豆制品、调味品、茶叶等食品中N-亚硝基化合物的检验。•（2）在待蒸馏的样品中加入氯化钠使其饱和，是为了减低N-亚硝胺在水中的溶解度，使其易挥发。在接收瓶中加入二氯甲烷和冰块，有利于N-亚硝胺的冷凝收集，提高回收率。材料科学与化学工程学院上一页下一页2020/5/18AnalyticalChemistry•（3）萃取时，在水相中加入硫酸（1+3），可避免样品中碱性杂质进入有机相。萃取时加入氯化钠的目的是促使分层。如果样品中含有较高浓度的乙醇，如蒸馏酒、配制酒等，须用氢氧化钠溶液洗涤有机相。•（4）浓缩时，如果温度过高（超过60℃），会使亚硝胺明显损失。材料科学