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05 第十章 食品中限量元素的测定.ppt

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本课件先讲限量元素的分类、毒性蓄积与样品预处理,介绍铅、砷、汞、锡等元素的双硫腙比色法与原子吸收测定,随后讲农药残留的概念、限量标准与有机氯、有机磷农残检测,最后讲维生素的测定意义与两类维生素的检验方法。

第十章章节起始页,将食物中元素分为必需元素、非必需元素与有毒元素三类
元素分类页,说明人体矿物质约占体重6%并区分常量元素与14种必需微量元素
有毒元素半衰期表,列出甲基汞70天、铅1460天、镉16至31年在体内的蓄积时间
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第1页:第十章 食品中限量元素的测定

第十章 食品中限量元素的测定。第一节 概述:一、一般知识。食物中各种元素对人体来说分为:必需元素、非必需元素、有毒元素。

第2页:常量元素与微量元素

人体内矿物质大约占人体重量 6%,其中包括常量元素、微量元素、有毒元素。

  1. 常量元素:K、Na、Ca、Mg、P 等
  2. 微量元素:在机体中起作用的浓度以 ppm、ppb 计,是人体必需但过量又会中毒的元素,现有 14 种;其功能形式、化学价态、化学形态非常重要

第3页:有毒元素的蓄积与半衰期

3.有毒元素:目前未发现对人体有生理功能、且人体耐受力极小、进入体内量稍大就中毒的元素,如 Hg、Cd、Pb、As、Sn、Cu、Cr 等。这些元素在体内不易排出,有积蓄性,半衰期都很长。

主要有毒元素在人体内的半衰期
元素半衰期
甲基汞70 天
铅1460 天(在骨骼中为 10 年)
镉16—31 年

限量元素:微量元素与有毒元素合称。

第4页:限量元素的分布与限量规定

  • 二、食物中的分布:天然组分;生物体的富集;在食品加工、储藏、包装、运输过程中混入
  • 三、测定意义
  • 四、我国食品卫生法对食品中有害元素含量的规定;表 13—1、表 13—2 为生活饮用水卫生标准(GB 5749—85)。联合国粮农组织与世界卫生组织对有些限量元素的允许量许多比中国规定的量大

第5页:

本页源文件未提取到文字内容,仅有图片(食品中有害元素限量标准表)。建议对照原课件图片补充本页要点说明。

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第7页:限量元素测定方法比较

第二节 限量元素的测定条件选择。一、测定方法比较,食品中限量元素的检测方法主要有:

  1. 原子吸收分光光度法:选择性好、灵敏度高、简便、快速,可同时测定多种元素
  2. 比色法:设备简单、价廉,灵敏度可满足要求

第8页:极谱法与电极法

(3)另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光分光光度法。

极谱法——光学分析的一种,让电流通过溶液然后增加电压,由电流变化情况进行定量、定性分析。如小型极谱仪可用来自动监测自来水中限量元素的含量,实验操作全部自动化,每隔 12 min 记录一次水样中 Cu、Pb、Cd、Zn 的含量。

第9页:样品预处理的原则

二、样品的预处理:上述这些元素都以金属有机化合物的形式存在于食品中,要测定这些元素先要进行样品的处理。

(一)处理原则:

  1. 用灰化法和湿化法先将有机物质破坏掉,释放出被测元素,以不丢失要测的成分为原则
  2. 破坏有机物后的样液中多数情况下待测元素浓度很低,还有其他元素干扰,所以要浓缩和除去干扰

第10页:有机物的破坏方法

(二)处理方法:

  1. 湿法氧化:原理、强氧化剂的选择、特殊样品的处理
  2. 干法灰化
  3. 等离子低温灰化
  4. 有机物破坏法的比较

第11页:被测组分的分离与浓缩

三、被测组分的分离与浓缩:

  • 比色法测定:用合适的金属螯合剂在一定条件下与被测金属离子生成金属螯合物,再用有机溶剂进行液液萃取,使金属螯合物进入有机相从而达到分离与浓缩
  • 原子吸收分光光度法:测痕量元素则用离子交换法分离、提纯金属离子或除去干扰离子

第12页:显色剂的选择

1.显色剂的选择:食品分析中常用的有双硫腙(HDZ)、二乙基二硫代甲酸钠(NaDDTC)、丁二酮肟、铜铁试剂 CuP(N—亚硝基苯胲铵)。

这些螯合剂与金属离子生成的金属螯合物相当稳定,难溶于水、易溶于有机溶剂,许多带有颜色可直接比色。

第13页:控制酸度提高专一性

2.提高显色专一性的方法:一种螯合剂往往同时和几种金属离子形成螯合物,控制条件可有选择地只萃取一种离子或连续萃取几种离子,使之相互分离。

⑴ 控制酸度:控制溶液的 pH 值。

第14页:使用掩蔽剂

⑵ 使用掩蔽剂:

  • KCN 可掩蔽 Zn²⁺、Cu²⁺
  • 柠檬酸铵可掩蔽 Ca²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Fe³⁺
  • EDTA 可以掩蔽除 Hg²⁺、Au²⁺ 以外许多金属离子

掩蔽剂的使用与溶液 pH 有关:碱性液 + 氰化物掩蔽 Pb、Sn²⁺、Ti、Bi;弱酸性液 + 氰化物掩蔽 Pb、Hg、Ag、Cu。

⑶ 改变干扰元素的化合价。

第15页:样品制备与测定的注意问题

四、样品制备和测定分析中应注意的问题:矿物元素的污染;干扰因素。

第16页:铅的双硫腙比色法

第三节 几种限量元素的测定。一、铅的测定。1.双硫腙比色法。

原理
在碱性(pH 值在 9 左右)溶剂中,Pb²⁺ 与双硫腙形成红色络合物,溶于氯仿或 CCl₄ 中,红色深浅与铅离子浓度成正比,可比色测定。

第17页:铅测定的条件与步骤

条件:测定前要加盐酸羟胺、氰化钾、柠檬酸铵来掩蔽铁、铜、锡、镉等离子。

测定步骤:(1)用铅标准溶液(1 μg/mL)标定双硫腙溶液——① 铅标准溶液:用 HNO₃ 溶解 Pb(NO₃)₂;② 双硫腙溶液:0.001%(溶于 CCl₄)。(2)测定样品:粉碎、消化、定容(用蒸馏水)、测定,再根据所用双硫腙量计算样品中铅含量。

第18页:铅测定的注意事项

注意:

  1. 双硫腙法用氰化钾作掩蔽剂,不要任意增加浓度和用量以免干扰铅的测定
  2. 氰化钾剧毒,不能用手接触,必须在溶液调至碱性后再加入;废的氰化钾溶液应加 NaOH 和 FeSO₄ 使其变成亚铁氰化钾再倒掉
  3. 样品中含 Ca、Mg 的磷酸盐时不要加柠檬酸铵,避免生成沉淀带走铅造成损失

第19页:铅的原子吸收法与砷的限量

④ 样品中含锡量 > 150 mg 时,要设法让其变成溴化锡蒸发除去,以免产生偏锡酸而使铅丢失。⑤ 测铅要用硬质玻璃皿,提前用 1%—10% HNO₃ 浸泡再用水冲洗干净。

2.原子吸收分光光度法:这是国标中第一方法,灵敏度高,可用来测定含量 > 0.01% 的痕量铅。

第20页:砷的测定与允许量

二、砷的测定:砷广泛存在于自然界,几乎在人类所有食品中都有,各种食品及饮水中允许含量各国都有规定。

  • 中国原粮 < 0.7 mg/kg;日本原粮 < 1 mg/kg
  • 书中介绍的两种方法为 GB 5009.11—85 中食品总砷的测定方法

第21页:银盐法测砷

1.银盐法。

原理
样品消化后,让所含 5 价砷转化为 AsH₃,再与二乙氨基二硫代甲酸银作用,在有机碱(三乙醇胺)存在下生成棕红色胶态银,进行比色测定。生成 AsH₃ 过程中有 H₂S 会干扰测定,可用浸泡过醋酸铅的棉花排除 H₂S 的干扰。

第22页:银盐法的仪器装置

仪器:左边为 AsH₃ 发生器,里边放样品消化液、HCl、KI、SnCl₂、Zn 粒;横管中有 Pb(AC)₂ 吸收 H₂S;右边为 AgDDC 吸收管。

第23页:砷斑法原理

2.砷斑法。

原理
样品经消化后,以碘化钾、氯化亚锡将高价砷还原为三价砷,然后与锌粒和酸产生的新生态氢生成砷化氢,再与溴化汞试纸生成黄色至橙色的色斑,与标准砷斑比较定量。

第24页:砷斑法的装置

装置:测砷瓶(砷化氢发生瓶),上部装溴化汞试纸,中间装乙酸铅棉花除 H₂S。

第25页:砷斑法的操作

操作:用标准 As₂O₃ 液让溴化汞试纸成一系列不同颜色的标准色斑;为保存时间长一些,可用油画颜料画出标准色斑,在暗处保存。

第26页:砷斑法的说明与安全

说明:

  1. H₂S 对本法有干扰,遇溴化汞试纸亦会产生色斑,乙酸铅棉花应松紧合适,能顺利透过气体又能除尽 H₂S
  2. 锑、磷等都能使溴化汞试纸显色,鉴别方法是采用氨蒸熏黄色斑:失变黑再褪去为砷,不变时为磷,变黑时为锑
  3. 同一批测定用的溴化汞试纸纸质必须一致,以免因疏密不同而影响色斑深度;制作时应避免手接触到纸,晾干后贮于棕色试剂瓶内

As₂O₃ 剧毒,AsH₃ 及 HgBr₂ 极毒,要在通风橱内进行,实验后妥善处理。3.原子吸收分光光度法。

第27页:汞的污染与允许量

三、汞的测定:汞多用于电气仪器设备、电解食盐、农药等,工业自动化越发展,汞的用量越大,环境污染就越严重。污染严重的日本、瑞典 40 μg/人·天摄入,其它国家 10 μg/人·天,FAO/WHO 规定 34 μg/人·天。

中国食品中汞允许量
食品类别允许量(mg/kg)
粮食0.02
禽肉、蛋0.05
水产0.3
牛乳0.01
蔬菜、水果0.01
植物油0.05

汞挥发性强,气态汞被人呼吸进入肺部,大部分进入红血球中;也可经消化道或皮肤接触吸收进入体内。

第28页:汞的双硫腙比色法

1.双硫腙比色法(> 1 mg/kg)。

原理
双硫腙氯仿溶液与样品中汞离子在酸性条件下生成双硫腙汞,在氯仿溶液中呈橙黄色,颜色深浅与汞离子浓度成正比。

第29页:测汞仪法与甲基汞测定

主要仪器:消化装置(上带冷凝管的平底烧瓶)、721 型分光光度计。

  • (2)测汞仪法(< 1 mg/kg),又叫冷离子吸收法,现有 590 型测汞仪
  • (3)甲基汞测定:1、薄层层析分离;2、气相色谱法

第30页:测汞的污染防范

注意:分离测定痕量汞时要注意试剂、滤纸、橡皮管上可能含有少量汞。汞若洒在地上,应马上用吸尘器或洗耳球吸除干净,或用脱汞剂去除:

  1. 硫磺粉
  2. 20% FeCl₂ 溶液
  3. 矿物油 + 含有粉末硫、碘的水 → 乳浊液
  4. 盐酸酸化的 10% KMnO₄ 溶液

第31页:锡的苯芴酮比色法

四、锡的测定:除工业污染外,罐头食品中镀锡马口铁有时被内容物侵蚀产生溶锡现象,还有的因焊锡涂布不牢而溶锡,有机锡毒性很大(如锡化氢 SnH₄)。

1.苯芴酮比色法。

原理
样品消化后,在酸性介质中 4 价锡离子与苯芴酮生成橙红色胶体颗粒络合物,在动物胶存在下不聚集,可比色定量。加抗坏血酸、酒石酸作掩蔽剂排除铁离子干扰。

第32页:锡测定的仪器与注意

仪器:分光光度计,490 nm 处测吸光度。

注意:天冷时显色反应很慢,标准和样品分析溶液加入显色剂后可在 37 ℃ 恒温箱放置 30 分钟再比色。

2.其他方法:栎精比色法(又叫栎皮黄素,一种天然染料)、二硫酚法、碘法、原子吸收分光光度法(灵敏度约为 1 ppm)。

第33页:锌、铜、铁的测定

五、锌的测定:双硫腙比色法;原子吸收分光光度法。

六、铜的测定:DDK—Na 盐比色法;原子吸收分光光度法。

七、铁的测定:邻菲罗林比色法;硫氰酸盐比色法;原子吸收分光光度法。

第34页:第十一章 农药残留的分析

第十一章 食品中农药残留的分析。一、概述:1.农残的概念和常见农药的分类。农药是农业生产中使用的各种药剂统称,种类很多,包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂、植物生长调节剂。

第35页:农药残留的概念

农药在防治农作物病虫害、控制人类传染病、提高农畜产品的产量和质量以及确保人体健康等方面都起着重要的作用,但大量广泛使用农药也会造成对食物的污染。

农药残留
指农药施用后残存在生物体、农副产品和环境中的微量农药原体、有毒代谢产物、降解物和杂质的总称,残留的数量叫残留量。

第36页:农药残留限量标准

为提高食品的卫生质量、保证食品的安全性、保障消费者身体健康,许多国家都对食品中农药允许残留量作了规定。表 13—1 和 13—2 分别为我国和 WHO 制订的有机氯农药六六六、滴滴涕在食品中的允许残留量标准。

第37页:农药残留的分析技术

2.食品中农药残留的分析技术:

  1. 比色法、分光光度法、电化学分析:特异性不高、灵敏度很低,已很少使用
  2. 纸色谱、TLC
  3. GC——电子捕获检测器,适用有机氯农药
  4. HPLC——非挥发性、热不稳定性农药,如部分有机磷农药
  5. GC/红外光谱联用、GC/MS 联用

第38页:有机氯农药的性质与品种

二、食品中有机氯农残的检测。(一)有机氯农药的性质及常见品种:有机氯农药是农药中一类有机含氯化合物,一般分为五大类。

第39页:五类有机氯农药

  1. DDT 类——氯化苯及其衍生物,包括 DDT、六六六
  2. 氯化甲撑萘类——七氯、艾氏剂、狄氏剂
  3. 七O五四——纯品为白色晶体,微溶于水,易溶于某些有机溶剂
  4. 氯丹——纯品为无色或淡黄色液体,微溶于水,易溶于某些有机溶剂,中毒情况同七O五四
  5. 林丹(又名高丙体六六六)——无色晶体,不溶于水,溶于大多数有机溶剂,中毒情况同七O五四;主要用于粮食、蔬菜、果树、烟草、森林、粮仓

第40页:有机氯农残的样品预处理

(二)样品的预处理:

  1. 提取——用丙酮、己烷、乙醚、石油醚等
  2. 净化——用 H₂SO₄ 磺化处理,除去脂肪、蜡质、色素等
  3. 浓缩——K—D 减压浓缩

第41页:有机氯农残的检测方法

(三)有机氯农残的检测,检验标准 GB/T 5009.19:

  1. GC-ECD 法测定有机氯农药残留
  2. TLC 法测定有机氯农药残留

第42页:有机磷农残的检测

三、食品中有机磷农残的检测:色谱法(简介)。

第43页:第十二章 食品中维生素的检验

第十二章 食品中维生素的检验。第一节 概述:一、维生素的测定意义及结果的表示。1.测定意义:维生素是维持人体正常生命活动所必需的一类天然有机化合物,种类很多,目前已确认的有 30 余种,其中被认为对维持人体健康和促进发育至关重要的有 20 余种。

这些维生素结构复杂,理化性质及生理功能各异,有的属于醇类、胺类、酯类,还有的属于酚或醌类化合物。

第44页:维生素的共同特点

维生素都具有以下共同特点:

  • 这些化合物或其前体化合物都在天然食物中存在
  • 它们不能供给机体热能,也不是构成组织的基本原料,主要功用是作为辅酶的成份调节代谢过程,需要量极小
  • 它们一般在体内不能合成,或合成量不能满足生理需要,必须经常从食物中摄取
  • 长期缺乏任何一种维生素都会导致相应的疾病

第45页:维生素检测的意义

我们在评价食品的营养价值,开发利用高含量维生素的食品资源,指导人们合理调整膳食结构,指导制定加工工艺或贮存条件以最大限量地保留各种维生素,还要控制强化食品中加入量、防止中毒,都离不开分析检测工作。

第46页:维生素结果的表示

2.结果的表示——国际单位的含义。国际单位:IU(International Unit)。

1 个国际单位(IU)相当的维生素量
维生素相当量
维生素 A0.3 μg
维生素 D0.025 μg
β-胡萝卜素1.79 μg
α-维生素 E1.1 mg
维生素 B3 μg

原文此处写作「1 IU = 0.3μg VA= 0.025 VD=1.79 μgβ-胡萝卜素= 1.1mg α-VE= 3 μg VB」,数值与单位对应关系表述粘连,本表按原文顺序拆列,使用时建议对照教材与现行标准核校。

维生素 A 存在于动物性脂肪中,主要来源于肝脏、鱼肝油、蛋类、乳类等;植物性食品中不含 VA,但深色果蔬中含有胡萝卜素,在人体内可转变为 VA,故称为 VA 原。

第47页:维生素的分类

二、维生素的分类:维生素按溶解性分为脂溶性(A、D、E、K)和水溶性两类(B 族、C)。

水溶性维生素 B1、B2 和 C 广泛存在于动植物组织中,饮食来源充足;但由于它们本身的水溶性质,除满足人体生理、生化作用外,任何多余量都会从小便中排出,为避免耗尽需要经常地由饮食提供。

第48页:水溶性维生素的提取

三、提取方法:水溶性维生素都易溶于水,而不溶于苯、乙醚、氯仿等大多数有机溶剂;在酸性介质中很稳定,即使加热也不破坏,但在碱性介质中不稳定、易于分解,特别在碱性条件下加热可大部或全部破坏。它们易受空气、光、热、酶、金属离子等的影响。

第49页:维生素B1B2与C的提取

维生素 B2 对光特别是紫外线敏感,易被光线破坏;维生素 C 对氧、铜离子敏感,易被氧化。

根据上述性质,测定水溶性维生素时一般都在酸性溶液中进行前处理:

  • 维生素 B1、B2 → 盐酸水解 → 酶解 → 提取 → 纯化
  • 维生素 C 通常采用草酸、草酸—醋酸、偏磷酸—醋酸溶液直接提取;在一定浓度的酸性介质中可消除某些还原性杂质对维生素 C 的破坏作用

第50页:脂溶性维生素的性质

脂溶性维生素 VA、VD、VE 与类脂物一起存于食物中,摄食时可吸收,可在体内积贮。溶性维生素具有以下理化性质:

  1. 溶解性:不溶于水,易溶于脂肪、乙醇、丙酮、氯仿、乙醚、苯等有机溶剂
  2. 耐酸碱性:维生素 A、D 对酸不稳定、对碱稳定;维生素 E 对碱不稳定,但在抗氧化剂存在下或惰性气体保护下也能经受碱的煮沸

第51页:脂溶性维生素的耐热耐氧化性

3.耐热性、耐氧化性:

维生素 A、D、E 的耐热性与耐氧化性比较
维生素耐热性耐氧化性
VA好,能经受煮沸易被氧化(光、热促进其氧化)
VD好,能经受煮沸不易被氧化
VE好,能经受煮沸在空气中能慢慢被氧化(光、热、碱促进)

根据上述性质,测定脂溶性维生素时通常采用皂化处理,然后用有机溶剂提取的方法。

第52页:维生素B1的测定

第二节 水溶性维生素的测定。一、维生素 B1 的测定:维生素 B1 又名硫胺素、抗神经炎素,通常以游离态或以焦磷酸酯形式存在于自然界,在酵母、米糠、麦胚、花生、黄豆以及绿色蔬菜和牛乳、蛋黄中含量较为丰富。

分析方法:GB/T 5009.84—2003 中唯一的方法是荧光计法。

第53页:维生素B2的测定

二、维生素 B2 的测定:维生素 B2 即核黄素,在食品中以游离形式或磷酸酯等结合形式存在。膳食中的主要来源是各种动物性食品,其中以肝、肾、心、蛋、奶含量最多,其次是植物性食品的豆类和新鲜绿叶蔬菜。

分析方法:GB/T 5009.85—2003 中第一法为荧光法,第二法为微生物法。

第54页:维生素C的性质与来源

三、维生素 C 的测定:维生素 C 是一种己糖醛基酸,有抗坏血病的作用,所以又称作抗坏血酸。维生素 C 广泛存在于植物组织中,新鲜的水果、蔬菜,特别是枣、辣椒、苦瓜、柿子叶、猕猴桃、柑桔等食品中含量尤为丰富。

维生素 C 具有较强的还原性,对光敏感,氧化后的产物称为脱氢抗坏血酸,仍然具有生理活性;进一步水解则生成 2,3-二酮古乐糖酸,失去生理作用。

第55页:2,6-二氯靛酚滴定法

(一)2,6—二氯靛酚滴定法。

原理
还原型抗坏血酸可以还原染料 2,6-二氯靛酚。该染料在酸性溶液中呈粉红色(在中性或碱性溶液中呈蓝色),被还原后颜色消失。还原型抗坏血酸还原染料后本身被氧化成脱氢抗坏血酸。在没有杂质干扰时,一定量的样品提取液还原标准染料液的量,与样品中抗坏血酸含量成正比。

第56页:维生素C的其他测定法

(二)2,4—二硝基苯肼比色法:GB/T 5009.86—2003《蔬菜、水果及其制品中总抗坏血酸含量测定方法》第二法。

(三)荧光法:GB/T 5009.86—2003 第一法。

第57页:第三节 脂溶性维生素的测定

第三节 脂溶性维生素的测定。一、VA 的测定:维生素 A 存在于动物性脂肪中,主要来源于肝脏、鱼肝油、蛋类、乳类等动物性食品中。植物性食品中不含 VA,但在深色果蔬中含有胡萝卜素,它在人体内可转变为 VA,故称为 VA 原。

第58页:

第59页:高效液相色谱法测定VA

1.高效液相色谱法测定食物中 VA(GB/T 5009.82—2003 中第一法):高效液相色谱法测定维生素 A 是近几年发展起来的方法,能快速分离和测定视黄醇和它的同分异构体、酯及其衍生物。这里介绍的是同时测定维生素 A 和维生素 E 的方法。

试剂:重蒸水——蒸馏水中加少量高锰酸钾,临用前再蒸馏一次。

第60页:比色法测定VA

2.比色法测定 VA 的含量(GB/T 5009.82—2003 中第二法)。

原理
在氯仿溶液中,VA 与三氯化锑可生成蓝色可溶性络合物,在 620 nm 波长处有最大吸收峰,其吸光度与 VA 的含量在一定范围内成正比,故可比色测定。

适用范围及特点:本法适用于维生素 A 含量较高的各种样品(高于 5—10 μg/g)。

第61页:比色法测VA的注意事项

对低含量样品,因受其他脂溶性物质的干扰不易比色测定;该法的主要缺点是生成的蓝色络合物稳定性差,比色测定必须在 6 秒钟内完成,否则蓝色会迅速消退,将造成极大误差。

注意:

  1. 维生素 A 见光易分解,整个实验应在暗处进行,防止阳光照射,或采用棕色玻璃避光
  2. 三氯化锑腐蚀性强,不能沾在手上;三氯化锑遇水生成白色沉淀,因此用过的仪器要先用稀盐酸浸泡后再清洗

第62页:维生素D的测定

二、VD 的测定:维生素 D 是指含有抗佝偻病活性的一类物质,具有维生素 D 活性的化合物约有 10 种,其中最重要的是维生素 D2、维生素 D3 及其维生素 D 原。

它们都可由维生素 D 原(麦角固醇和 7-脱氢胆固醇)经紫外线照射形成。维生素 D 药片吃多了会中毒。

第63页:维生素D的测定方法

分析方法中较好的是比色法和高效液相色谱法,是 AOAC 选定的正式方法。

  1. 三氯化锑比色法
  2. 液相色谱法:灵敏度较比色法高 30 倍以上,且操作简便、精度高、分析速度快,是目前分析维生素 D 的最好方法

第64页:维生素E的测定方法

三、VE 的基本性质和测定方法(重点:比色法、荧光法)。

第65页:

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