食品样品处理

第三章食品样品处理（最耗时、最容易产生误差的环节之一）第一节食品样品制备一、概述通常采集的样品量比分析需要量多，食品样品制备（preparationoffoodsample）是指对采集的食品样品进行分取、粉碎、混匀、缩分等处理工作，使检验样品具有均匀性和代表性，以得到可靠的分析结果。样品制备时应采用惰性材料制成的器具，如不锈钢、聚四氟乙烯塑料等。二、常规制备方法搅拌、切细、粉碎、研磨或捣碎等。研钵、磨粉机、万能微型粉碎机、球磨机、高速组织捣碎机、绞肉机、搅拌机等。料理机去除机械杂质去除非食用部分：食品理化检验中用于分析的样品通常是食品的可食部分。均匀化处理：进一步切碎、磨细、过筛和均匀化处理，使组成尽可能均匀一致，具有代表性。标准分样筛筛目：每平方英寸上有多少个筛孔。1英寸≈2.51cm样品全部通过规定的筛孔，未通过的部分应继续粉碎后过筛，不得随意丢弃，否则将影响样品的代表性。标准分样筛第二节食品样品前处理一、概述食品样品前处理（pretreatmentoffoodsample）是指在食品样品测定前，将样品中的待测成分转变成适于测定的形式，同时去除共存的干扰成分，必要时浓缩待测成分，将被测组分进行衍生化定量转化成易于检测的化合物，使样品能满足分析方法要求的操作过程。样品前处理在整个分析过程中所占的位置是十分重要的。这不仅涉及工作效率的问题，同时也关系到分析结果的可靠性问题，样品前处理是影响分析数据精确度和准确度的主要因素之一。数据处理27%分析6%采样6%样品处理61%图1分析过程中各步骤所花费时间所占百分比。色谱分析过程中各步骤所花费的时间图2、分析过程中各主要误差来源色谱分析过程中主要误差来源样品处理30%操作19%色谱柱11%标准曲线9%仪器8%色谱7%积分6%进样6%交叉污染4%图3、未经过样品前处理的血清样品HPLC分析。未经历过前处理的样品对分析造成的影响样品前处理的主要目的将目标化合物从样品基质中分离出来。将样品中所含有的对分析仪器有伤害或对目标化合物分析有干扰的成分除去。将样品转化为适合分析仪器对其进行分析的状态。调节样品的酸碱度、离子强度、浓度，以便符合检测仪器的工作要求。样品前处理的基本要求试样应分解或分离完全，处理后的样液不应残留原试样的细屑或粉末；不能引入待测成分，不能损失待测成分；所用试剂及反应产物对测定无干扰；处理方法简便、省时，少用或不用有毒、有害试剂。样品前处理方法0102030405060SFE微量富集微波萃取ASE索氏萃取顶空沉淀法消解衍生LLESPE超声波稀释过滤pH调节样品前处理手段及使用的频率二、无机化处理有机物破坏法，是指采用高温或高温结合强氧化等条件，破坏并去除食品样品中的有机物，保留待测成分用于分析的样品前处理方法。主要用于食品中无机元素的测定。三大类：湿消化法、干灰化法、微波消化法。（一）湿消化法湿消化法（wetdigestion）是在食品样品中加入适量的氧化性强酸，有时还可加入氧化剂或催化剂，结合加热来破坏其中的有机物，使待测成分释放出来，形成不挥发的无机化合物，以便进行后续的分析测定。该法是食品样品常用的无机化处理方法之一。1.常用的氧化性强酸氧化性强酸：硝酸、硫酸、高氯酸等；强氧化剂：高锰酸钾、过氧化氢等；催化剂：硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒等。（1）硝酸（HNO3）浓硝酸（65％～68％，14mol/L），氧化能力较强，将有机物氧化生成CO2和H2O，本身分解为O2和NO2，过量的硝酸容易通过加热除去。除铂和金外，所有的硝酸盐几乎都易溶于水。硝酸易与锑和锡形成难溶的锡酸(H2SnO3)和偏锑酸(H2SbO3)或其盐。沸点较低（121.8℃），易挥发易分解，氧化能力不持久，易烧干。消化液中残存NOx,可能干扰测定，需加入纯水加热驱赶。单独使用硝酸不能使有机物完全分解，常与其他酸配合使用。（2）高氯酸（HClO465%~70%，11mol/L）能与水形成恒沸溶液，其沸点为203℃。热的高氯酸是一种强氧化剂，氧化能力强于硝酸和硫酸。4HClO47O2十2C12十2H2O除钾和氨的高氯酸盐外，一般的高氯酸盐都易溶于水。沸点适中，氧化能力较持久，消化样品速度快，过量也易于加热除去。在高温下HClO4直接接触还原性较强的物质，有发生爆炸的可能。一般不单独使用，而采用硝酸-高氯酸混酸分解有机物。在未消化完全时，勿使消化液烧干，以免发生危险，随时补加硝酸。（3）硫酸（H2SO498%，18mol/L）热浓硫酸具有较强的氧化性和脱水炭化作用。硫酸受热易分解，2H2SO4O2+2SO2+2H2O氧化能力:高氯酸硝酸硫酸；可使蛋白质氧化脱氨，沸点高(338℃)，但不能进一步氧化成氮氧化物。不易挥发损失，与其它酸混合使用，在加热蒸发至出现三氧化硫白烟时，可以除去低沸点的酸、水及氮氧化物。碱土金属（钙、镁、钡、铅）的硫酸盐在水中的溶解度小，不宜用硫酸消化。2.常用的消化方法（建议自学）硫酸消化法：硫酸钾或硫酸钠提高沸点；硫酸铜或硫酸汞作为催化剂；高锰酸钾或过氧化氢作为氧化剂。硝酸-高氯酸消化法：①先加入硝酸消化，再加入高氯酸；②合适比例的硝酸-高氯酸混合液浸泡过夜，次日加热消化；或小火加热至大量泡沫消失后再提高消化温度，直至消化完全。加入少量硫酸以防烧干。遇到还原性组分含量高的食品样品，宜先加入硝酸氧化，冷却后再加混酸继续消化，避免发生爆炸。硝酸-硫酸消化法：①加入硝酸-硫酸混合液②先加入硫酸，在消化过程中不断补加硝酸使消化完全。此法含有硫酸，不宜做食品中碱土金属的分析。含大量脂肪和蛋白质的食品样品，可在消化后期加入少量高氯酸或过氧化氢，加快消化速度。3.消化操作技术（建议自学）敞口消化法回流消化法冷消化法密封罐消化法（1）敞口消化法（opendigestion）凯氏烧瓶（Kjeldahlflask）或硬质玻璃瓶中进行，是最常用的消化方法。（2）回流消化法（circumfluencedigestion）测定食品中挥发性成分的时可选用回流消化装置。（3）冷消化法（digestionatlowtemperature）“低温消化法”室温或37～40℃烘箱内，放置过夜。避免易挥发元素的损失，但仅适用于含有机物较少的样品。（4）密封罐消化法（digestioninaclosedcontainer）采用压力密封消化罐和少量消化试剂，在一定压力下对样品中有机物进行湿法破坏。150℃烘箱中保温2h。消化液可直接用于测定。空白值较低。压力密封罐4.湿消化法操作的注意事项采用分析纯或优级纯试剂，选用优质玻璃器皿经稀硝酸浸泡后使用。同时做消化试剂的空白试验。加入玻璃珠或碎瓷片防止暴沸，注意人身安全。加入少量消泡剂。在消化过程中补加酸或氧化剂时，首先应停止加热，稍冷后沿甁壁缓缓加入。（二）干灰化法干灰化法（dryashing）,采用高温灼烧的方法来破坏样品中的有机物，又称“灼烧法”。该法是破坏食品样品中有机物的常规方法之一。马弗炉瓷坩埚坩埚钳500～600℃稀酸溶解1.提高干灰化法回收率的措施待测组分的高温挥发损失和坩埚壁的吸留损失。采取适宜的灰化温度：常用550±25℃下灰化4h，灰化温度一般不要超过600℃。“低温灰化技术”加入助灰化剂：加速有机物氧化，防止组分的挥发损失和坩埚吸留。测碘时加入KOH使碘转变成难挥发的KI。选择合适材质的坩埚：石英坩埚、瓷坩埚、钢坩埚、铂金坩埚、石英纤维坩埚等。其他措施：灰化后期加入适量的酸或水，改变盐的组成或帮助灰分溶解，解除对碳粒的包裹。（三）微波消化法（microwaveashing）微波湿消解法，微波干灰化法敞口微波消解，密闭微波消解密闭微波消解样品与消化试剂密封于聚四氟乙烯消解罐中，置于微波炉内进行消解。在2450MHz的微波电磁场作用下，微波穿透消解容器直接辐射到样品和试剂的混合液，使消化介质的分析相互摩擦，产生高热。同时交变的电磁场使介质分子极化，高频辐射使极化分子快速转动，产生猛烈摩擦、碰撞和震动，使样品与试剂接触界面不断更新。样品在高温下与溶剂发生剧烈作用，产生大量气体，在密闭的消解罐中形成高压，样品在高温高压状态下迅速消解。微波加热由内及外，加快了消化速度。微波消解装置由微波炉、消化容器、排气部件等组成。方法类型优点缺点或特点湿法有机物分解速度快，所需时间短；加热温度低，减少待测成分的挥发损失；待测物以离子形式存在便于测定。产生大量有害气体，必须在通风厨中进行；消化试剂用量大，空白值有时较高。消化初期大量泡沫可能溢出瓶外；炭化造成待测物损失；需要随时照管。干法操作简单，无需看守；空白值较低，对环境和操作者危害小；能同时处理多个样品，适合批量样品的前处理；可加大称样量，提高检出率；干灰化后的样品可用于其他分析；适用于多种痕量元素的分析。灰化时间长，温度高，易造成待测成分的挥发损失；坩埚材料结构改变形成微小空穴，对待测组分有吸留作用而难于溶出，回收率降低。微波消化法消解速度快，几十秒至几分钟；空白值低；交叉污染少，防止损失，环境污染少；自动化控制；样品量少。不能放入金属器皿；非家用微波炉。课题一关于干法和湿法，各查找一篇将其作为样品前处理的文献，个体汇报。三、待测成分提取、净化和浓缩食品中有机成分含量较低而共存的干扰物质较多满足分析方法的要求（一）提取（extraction）样品提取是指将待测成分从样品基体中分离出来并转移至溶液中的处理过程。有机待测成分一般采用溶剂分离提取；传统的提取方法：索氏提取法、振荡浸渍法、液液萃取法、挥发法、蒸馏法等；新的提取技术：加压溶剂萃取、基质固相分散、微波辅助萃取、超临界流体萃取等；趋势：小型化、少溶剂、自动化的方向发展。提取使用的溶剂通常根据待测成分的理化性质和样品的种类进行选择。根据相似相容原理，一般应选择对待测组分溶解度较大的溶剂以保证较高的提取效率，同时节省试剂用量和缩短提取时间；干扰杂质的溶出应尽量少，达到较高的选择性，利于下一步的净化和浓缩。在保证提取效率和选择性的前提下，还应考虑溶剂的纯度、毒性、沸点和价格等因素。提取溶剂应不引入新的干扰，并尽量与后续检测所使用的仪器相匹配。对溶剂的纯度有一定要求，溶剂的沸点最好适中。太高不利于后续的浓缩，太低则会影响定容的准确性。1.溶剂提取法（solventextraction）依据相似相溶原理，用合适的溶剂将某种待测成分从固体样品或样液中提取出来，而与其它基体成分分离。是食品理化检验中最常用的提取分离方法之一。溶剂提取法浸提法液-液萃取法漂洗法振荡浸渍法捣碎法索氏提取法超声波提取法加速溶剂萃取法（1）浸提法（建议自学）利用样品中各组分在某一溶剂中溶解度的差异，用适当的溶剂将食品样品中的某种待测成分浸提出来，与样品基体分离。多次提取；含水量高的样品加入无水硫酸钠；含糖量高或干燥样品加入水，以提高提取效率。1）漂洗法：（建议自学）用合适的溶剂漂洗样品或将样品在溶剂中浸渍一定时间，使粘附在样品表面或溶于表层的待测成分提取处理。一般用于农药残留的快速检测。优点：操作简便，干扰物质溶出较少；缺点：农药进入作物的深层组织时，提取不完全。2）振荡浸渍法：（建议自学）将样品切碎，放在合适的溶剂系统中浸渍，振荡一定时间，使待测成分转移至提取溶剂中。方法简单，同时处理多个样品，是常用的提取方法。浸渍振荡的时间较长以利于增加提取效率。3）捣碎法：（建议自学）将食品样品和提取溶剂一起放入高速组织捣碎机中，匀浆一定时间，使待测成分转移至提取溶剂中。该法将样品捣碎与待测成分提取同时进行，提取效率较高，但杂质的溶出也较多。高速组织捣碎机4）索氏提取法（Soxhlettextraction）：（建议自学）将适量样品置于索氏提取器的滤纸筒中，加入适当溶剂加热回流一定时间，将待测成分提取出来。此法提取效率高，但操作烦琐费时。常用作提取效率比较试验的标准对照方法。索氏提取器5）超声波提取法（ultrasonicextraction）：（建议自学）将样品粉碎、混匀后，加入适当的