01 第一章 实验技术基础.ppt

第1页：食品质量与安全实验技术教材信息

教材

汪东风主编《食品质量与安全实验技术》，十一五国家规划教材。

出版信息

北京：中国轻工业出版社，2008年。

第2页：第一章实验技术基础目录

第一章实验技术基础第一节样品的采集与处理第二节数据处理与质量控制第三节物理检验法

第3页：样品的采集与处理

第一节样品的采集与处理

• 一、样品的采集
• 二、样品的制备
• 三、样品的保存
• 四、样品的预处理

第4页：样品的采集

一、样品的采集

• 采样—在产品中抽取一定代表性样品,供分析化验用
• <一> 采样遵循的原则
• 1、均匀，有代表性
• 反映全部组成,质量,卫生状况
• 2、保持原有的理化指标
• 防止损坏或带入杂质

第5页：采样步骤

<二>采样步骤

• 三步依次获得
• 1 检样大批物料采集的少量样品物料
• 2 原始样品许多份检样混合于一起
• 3 平均样品经处理,取出其中一部分,供分析检验的样品
• 采样混合处理
• 待检样品：检样，原始样品，平均样品复检样品(防止争议)
• 保留样品(已备再样)

第6页：采样的一般方法

<三> 采样的一般方法

• 1、一般方法
• 随机抽样(按随机原则,抽取样品)
• 代表性取样(系统抽样法,按规律进行采样,如分层;随生产环节;定期抽样)
• 实际操作:具体情况具体分析,以确定采样方法,有时采用二者结合的方法。
• 如:蔬菜(叶、茎不同)

第7页：均匀固体物料

2、均匀固体物料

• （1）有完整包装的(袋,桶, 箱)
• A. 采样件数=√总件数/2
• B. 确定采样部位(具体袋、桶、箱,随机+代表性抽样)
• C. 扦样
• 将双套回转取样管插入包装中,回转180度，取出样品,每包装分上,中,下三层取样→ 检样
• D. 将检样混合→ 原始样品
• E. 用“四分法”将原始样品进行处理
• → 平均样品≥0.5kg

第8页：散堆样品

3、散堆样品（1）划分等体积层

• （2）每层取四角及中心位样品
• （3）检样--→原始样品--→平均样品
• 4、稠状半固体物料(奶油,果酱,动物油脂)
• （1）采样件数=√总件数/2
• （2）抽取检样(分上中下层)
• （3）检样--→原始样品--→平均样品

第9页：液体物料

5、液体物料(乳,油)

• （1）包装体积不太大的
• A. 采样件数=√总件数/2
• B. 搅匀后取样--→ 检样
• 混合缩分
• 检样--→原始样品--→平均样品
• （2）大桶装或池装
• 用虹吸法取四角及中心
• 混合缩分
• 检样--→原始样品--→平均样品

第10页：组织不均匀固体食品

6、组织不均匀固体食品

• 由于不均匀更应注意代表性
• （1）肉类：根据要求及目的而定
• 按比例从不同部位取样,混合后代表该只动物
• 从同一部位取样,混合后代表某一部位的情况
• （2）水产品：小鱼,小虾随机取样
• 捣碎混合缩分→平均样品
• （3）果蔬
• 体积小的(如葡萄)随机取样，捣碎混合缩分--→平均样品
• 体积大的(如西瓜)按成熟程度,个体大小组成,比例选取若干个体,取代表性部分,按生长轴纵剖分为4份或8份,再取对角线2分,碎分混合→缩分→ 平均样品
• 体积膨松叶菜类(白菜)：分别抽取一定代表性的包装(筐,捆)中一定数量

第11页：小包装食品

7、小包装食品(罐头,奶粉,瓶装饮料)

• 按批号或班次连同包装一起来采样
• 罐头：
• 一般按1/3000取样量,每班≥3罐
• 听,袋装奶粉：
• 取样量1/1000 每批号≥2件

第12页：采样注意事项

<四> 采样注意事项

• 1、采样数量
• 一般每份样品≥ 0.5kg
• 根据要求不同,可适当增加数量
• 为: 供检,复检,备查三份
• 掺伪: 因为项目不明确,数量上升
• 2、一切采样工具应保持清洁
• 3、防止将非样品物带入样品中
• 4、设法保持样品原有微生物状况和理化指标(不污染,变化)
• 5、易变化的样品,应及时分析检验
• 6、样品器具上应贴标签表明名称、日期、地点、批号、方法、数量、分析项目、采样人

第13页：样品的制备

二、样品的制备

• <一>制备目的
• 样品制备----对样品进行粉碎或捣碎,混匀,缩分的过程
• 目的-----保证样品十分均匀,使分析时取任何部分都能代表全部样品成分,以确保分析结果的正确性。
• <二> 制备方法1、液体,浆体：摇匀,搅拌2、互不相容液体(油水混合物)：先分离,再分别采样

第14页：固体样品

3、固体样品

• 粉碎切碎、捣碎研磨
• 硬度大,水分少水分高,质地软韧性强的(肉)
• 粮食粉碎过40目鱼禽肉,绞成肉泥4、罐头
• 需先除果核,骨等--→ 捣碎
• <三> 制备注意事项
• 1、防止易挥发成分逸散
• 2、避免样品发生理化性质变化
• 3、作微生物检验的样品,按无菌操作规程进行

第15页：样品保存

三、样品保存1、一般情况下,即时分析

• 防止水分、挥发性成分散失,防止待测组分含量发生变化,分解,发酵等。
• 2、洁净,密封,阴暗处保存
• 易腐败变质的样品应保存在0-5℃ 冰箱，
• 易发生光解的需避光保存（VB1、胡萝卜素、黄曲霉毒素B1）
• 3、存放样品,按日期,批号,编号,摆放,以便查找

第16页：样品的预处理定义

四、样品的预处理食品的成分复杂，往往以复杂的结合态存在,必须进行分离,掩蔽,排除干扰组分，有的含量低,必须进行浓缩,这些对样品进行分离、掩蔽、浓缩等操作过程----样品的预处理。

• 预处理过程应排除干扰因素,完整保留被测组分,并使被测组分达到一定含量,以获得理想测定结果，所以样品的预处理是食品分析过程中的重要环节。
• 预处理的方法有6种：有机物破坏法、溶剂提取法、蒸馏法、色层分离法、化学分离法、浓缩法。
• 应根据食品种类、分析对象、被测组分理化性质、含量及分析方法，确定预处理方法。

第17页：有机物破坏法

（一）有机物破坏法

• 主要用于测定食品中无机元素及被测组分,可转化为无机物状态的成分，主要有干法和湿法
• 1、干法灰化----灼烧法
• （1）原理：样品→ 炭化（脱水,分解,氧化）→灰化（500 --550℃灼烧）→白（灰）色（无机成分）
• （2）方法特点:
• A.空白值低（加入试剂少或无）
• B.可处理较多的样品（灰化体积小,被测组分可富集）
• C.有机物分解彻底,操作简单
• D.时间长
• E.易挥发元素有损失
• F.有吸留现象(坩锅有吸留被测组分的作用)

第18页：干法灰化助灰化剂对照表

干法灰化助灰化剂对照表：为防止挥发损失和坩埚吸留，可加入助灰化剂使被测组分转化为稳定形态：

使用助灰化剂会引入试剂空白，需同时做空白试验。

第19页：湿法消化法

2、湿法消化简称消化法（1）原理

• 加入浓硝酸,浓硫酸,HClO4、KMnO4、H2O2等强氧化剂,加热消化使有机物--→分解,氧化,气态挥发
• 待测组分→以无机物状态存在于消化液中待测（2）方法特点
• 有机物分解速度快,时间短
• 温度低, 挥发少,吸留少
• 产生有害气体,需通风柜中进行
• 消化初期,易产生大量泡沫,需照管
• 空白值高(试剂用量大)

第20页：溶剂提取法

（二）溶剂提取法

• 利用各组分在某一溶剂中溶解度的差异，将各组分分离的方法----溶剂提取法,又称溶剂萃取法
• 此法常用于测定维生素,重金属,农药,黄曲霉毒素
• 1、溶剂的选择
• 根据:“相似相溶”原则,选择溶剂
• 根据被提取物极性强弱选择相应的溶剂
• 极性弱成分(有机氯农药)→极性小的溶剂
• (正乙烷,石油醚)
• 极性强成分(黄曲霉毒素B1)→极性大的溶剂
• (甲醇,乙醇,水)
• 溶剂沸点45 --80℃ 为宜
• 溶剂稳定,不与样品发生反应

第21页：溶剂提取的三种方法

2、提取方法

• 提取方法可归纳为三种：浸泡法、溶剂分层法、索氏抽提法
• 浸泡法：将(固体)样品放入溶剂中浸泡,使被测组分溶于溶剂中,为提高浸泡提取的回收率,一般采取将样品粉碎,捣碎,并对于浸泡液进行振荡
• 溶剂分层法：从溶剂中提取某一组分时,选用溶剂与原溶液中溶剂互不相溶,且能大量溶解其被提取的溶质，通常在分液漏斗中进行4-5次萃取,可达到分离之目的，也可采用连续液体萃取器进行。
• 索氏抽提法：将一定量样品放入索氏抽提器中,加入溶剂,加热回流,将被测组分抽提出来
• 特点: 溶剂用量少,抽提完全,回收率高,但操作麻烦

第22页：蒸馏法原理与方式

（三）蒸馏法

• 1、原理
• 利用液体混合物中各组分挥发度不同所进行的分离方法。可除去干扰成分，可用于待测组分蒸馏逸出,收集蒸馏液进行分析。
• 2、蒸馏方式
• （1）常压蒸馏
• 特点:被蒸馏物质受热后不分解或沸点不太高时,可在常压下进行蒸馏。
• 加热方式有:水浴,油浴,直接加热。

第23页：减压蒸馏

（2）减压蒸馏

• 特点:当被蒸馏物易分解或沸点太高时,可采用此法。
• 减压装置：水泵和真空泵
• （3）水蒸汽蒸馏
• 用水蒸汽加热样品的混合液体,使被测组分与水蒸汽一起蒸馏出来
• 特点:若直接蒸馏时,被测物因受热不均而被局部炭化,或当加热到沸点时可能发生分解,可采取水蒸汽蒸馏。

第24页：色层分离法

（四）色层分离法

• 色层分离法又称色谱分离法。
• 根据原理不同,可分为: 吸附色谱分离、分配色谱分离、离子交换色谱分离
• 1、吸附色谱分离
• 用吸附剂选择性的吸附被测成分或干扰成分
• 如聚酰胺吸附色素
• 2、分配色谱分离
• 根据不同物质在固定相和流动相间的分配比不同而进行分离的方法
• 3、离子交换色谱分离
• 利用离子交换剂与溶剂中离子间所发生的交换反应来进行的分离方法

第25页：化学分离法

（五）化学分离法

• 1、沉淀分离法
• 利用沉淀反应进行分离的方法。
• 在试样中加入沉淀剂,使被测组分或干扰成分沉淀下来,经过滤或离心分离。
• 例如,测纯蛋白,可加入重金属,使蛋白质沉淀,再测其沉淀的氮量,即为纯蛋白。
• 2、掩蔽法
• 利用掩蔽剂与干扰成分作用,使干扰成分转变为不干扰测定状态。
• 利用这种方法,可不经分离干扰成分而消除干扰作用,简化分析步骤。

第26页：磺化

3、磺化

• 这是处理油脂或含油脂样品时使用的方法。
• 硫酸磺化法：浓H2SO4+脂肪--→磺化物(亲水性)不再被非或弱极性有机溶剂所溶解,从而达到分离净化的目的。
• 只限于在强酸介质稳定的样品(如六六六,DDT等农药)
• 4、皂化法
• 用热KOH+CH3CH2OH溶液处理以除脂肪等干扰杂质的影响。（六）浓缩
• 为提高被测组分浓度,常需对液体样品浓缩。有常压,减压浓缩法

第27页：样品采集与预处理作业题

作业题：

• 1、食品理化检验的一般程序是什么？
• 2、什么叫样品的预处理？样品预处理的方法有哪六种？
• 3、采样遵循的原则是什么？
• 4、有完整包装的物料80000件，采样件数应该为多少件？
• 思考题：
• 5、什么是样品的制备？
• 6、采样分为三步，分别得到哪三种样品？
• 7、食品分析的方法有哪些？

第28页：

第29页：分析方法的评价

（三）分析方法的评价

• 研究分析方法时,通常用精密度,准确度,灵敏度三项指标评价。
• 1、精密度
• 考虑分析方法的精密度时,通常用标准偏差和变异系数表示。( X为平均值）
• di(绝对偏差)=Xi-X
• Sd (标准偏差)=√ ∑(Xi﹣X) 2 / (n-1)
• Cv (变异系数) =（Sd / X）×100%

第30页：食品分析允许相对误差表

食品分析允许相对误差表：准确度常用相对误差衡量，不同含量水平允许的误差范围不同：

第31页：回收率判断准确度

也可用加入标准物质的回收率来判断(P%)

• P%= [（X1-X0 )/m ] ×100%
• (m-加入标准物质的量
• X1-加入标准样品测定值
• X0-未加标准样品的测定值)
• 测定回收率可对测定值进行校正,以消除系统误差,评价新的分析方法。
• 如：P=97%，X0=3.51, X=X0/P=3.61

第32页：分析方法的灵敏度

3、灵敏度

• 灵敏度—能检测到的最低限量
• Se荧光法,0.005μg, 比色1μg
• 一般来说:
• 仪器分析灵敏度高相对误差大
• 化学分析灵敏度低相对误差小

第33页：直线回归方程

4、直线回归方程（P24-25) y

• Y = a X + b
• a= n ∑X
• Y –∑X
• ∑Y
• n ∑X2–(∑X)2 x
• b = ∑X2
• ∑Y –∑X
• ∑X
• Y
• n ∑X2–(∑X)2
• 相关系数γ= ∑X
• Y
• √∑X2
• ∑Y2
• 如：y = 0.0563X + 0.036, γ=0.9986

第34页：食品分析标准简介

（四）食品分析标准简介

• 国际标准ISO 国际标准化组织
• CAC 粮农+卫生食品法典委员会
• AOAC 美国公职分析家协会
• 国家标准GB
• 行业标准QB SGC 轻工
• SB GH LS 商业
• SC 农业
• WS 卫生
• 地方标准
• 企业标准

第35页：食品分析的误差与数据处理

二、食品分析的误差与数据处理

• （一）误差
• 1、误差来源系统误差(分析方法仪器试剂主观误差)固定原因,可测误差。
• 偶然误差(环境仪器性能人员偶然现象)
• 2、减少误差的方法(措施)（1）选择样品的适宜量，过多,过少均影响准确度
• 如比色分析E=KCL E=0.2-0.8 0.43 误差最小
• （2）增加平行测定次数,减少偶然误差，平行次数≥2（3）对照试验已知结果---被测试样, 不同人员
• （4）空白试验扣除空白值,抵消试剂杂质干扰
• （5）校正仪器定期标定标准溶液
• （6）严格遵守规程

第36页：食品分析的误差与数据处理（续）

(二）数据处理

• 1、置信度与置信区间
• 测定值偏离平均值所出现的几率，称为置信度，测定值所处的区间称为置信区间。
• μ= x ±t s / √n
• μ—总体平均值（真值）
• x—有限测定次数的平均值
• n—测定次数
• t—在选定的某置信度下的几率系数，可查表得到。(p21 表2-3）
• s—有限测定次数的标准偏差
• μ= 19.54 ±0.12( 测定蛋白质含量，置信度90%）

第37页：Q检验法Q0.90值表

Q检验法Q0.90值表：离群值取舍采用Q检验法，Q≥Q0.90时弃去可疑值，临界值如下：

原表为左右两栏排版，此处合并为「测定次数—Q0.90 值」两列。

第38页：有效数字与结果报告

4、有效数字与结果报告

• 一般保留4位有效数字
• 第5位保留的原则是：4舍6入，5成双

第39页：置信度90%的t值表

置信度90%的t值表：计算总体平均值 μ = x ± t·s/√n 时，按测定次数查取t值：

第40页：物理检验法概述

第三节物理检验法根据食品的物理常数与食品的组分及含量的关系进行检测的方法----物理检验法主要的物理常数有:密度、折光率、旋光度、粘度、色度、浊度、真空度、比体积等。

第41页：相对密度法

一、相对密度法(比重法)

• <一>相对密度概念ρ=g/ml, g/cm3
• d=ρt1 / ρt2(H2O)
• <二>测定意义
• 可检验液态食品的纯度,浓度,质量
• A.浓度：蔗糖溶液、酒精，可查表求得
• B.确定固形物,可溶性固形物
• 如果汁番茄制品(查专用经验表)
• C.质量(掺假变质)
• 如全脂牛奶(1.028-1.032), 掺水d下降,脱脂d上升
• <三>测定方法
• 较常用:密度瓶法密度计法

第42页：密度瓶法

1、密度瓶法

• （1）仪器：(见P30-31 图3-1，图3-2)密度瓶，有带毛细管，带温度计，还有吸管性密度瓶
• （2）原理：分别称取一定体积样品及水的质量，二者之比即是
• （3）测定方法：将密度瓶洗净,再用乙醇,乙醚洗涤,烘干,冷却，装满(煮沸30min 且冷却至<20℃)蒸馏水，盖盖，置20℃水浴中浸0.5h(使内部液20℃),用滤纸条吸取支管标线上的液体,瓶外擦干，称重；
• 同样方法称样液。
• （4）注意事项:瓶内无气泡，不用手直接拿瓶(因为温度会升高)，天平室温度15-20℃，水浴中H2O清洁,无油污

第43页：密度瓶法相对密度计算

（5）计算：d=m2/m1(H2O)

• （6）说明:–适合于测定各种液体食品,测较粘稠液样时,宜使用毛细管密度瓶,将样品装满密闭瓶顶端,然后插上毛细管塞,液体从毛细管顶端液出,抹去多余液体,称重(温度一致)
• （7）应用：
• 啤酒的检验:
• A.密度的测定:利用带温度计的密度瓶进行测定
• B.外观浓度的测定:根据啤酒样20℃密度,查出浸出物含量,即为啤酒外观浓度。
• 如d=1.0318,查得啤酒外观浓度8.000g/100g (%)

第44页：馏出液密度与酒精重量对照表

馏出液密度与酒精重量对照表：啤酒酒精测定中，馏出液20℃密度与酒精重量百分率对照如下：

第45页：密度计法

2、密度计法

• （1）仪器：P31 图3-3，分轻表、重表
• （2）测定方法：
• 样液→玻璃量筒中→密度计→样液中（不接触壁），稍按下，自然升，静置，读数，同时测定温度，校正。
• （3）测定糖液浓度（糖锤度）
• 以蔗糖溶液重量百分比浓度为刻度，可以直接读数，温度不是20℃，可查表校正

第46页：乳稠计测量牛乳的比重

（4）乳稠计测量牛乳的比重(密度)

• 测定范围1.015-1.045
• 刻度为(d-1.000)×1000
• 所以刻度范围为15°～45°
• 若不是标准温度,则需校正
• 一般而言,从20℃为标准
• t>20℃ 则高1℃ +0.2°
• t<20℃ 则低1℃ -0.2°
• 例1：17℃，读数为29.6°,
• 29.6°-（20-17）×0.2°=29°，即d=1.029
• 例2：23℃，读数为33.2°,
• 33.2°+（23-20）×0.2°=33.8°，d=1.0338≈1.034

第47页：蔗糖溶液锤度与相对密度对照表

蔗糖溶液锤度与相对密度对照表：糖溶液的比重、锤度、波美度与折光率之间存在对应关系：

第48页：折光法原理与仪器

–二、折光法

• <一>原理
• 1、折射定律：Sinα1/ Sinα2= n2/n1
• 2、仪器
• 阿贝折光仪
• 手提式折光仪折光率n与溶液浓度c的关系
• 不同物质,有不同折光率
• 同一物质c 上升则n上升

第49页：折光法测定步骤

<二>测定方法

• 1、洗净,擦干,校正(蒸馏水或标准玻璃)
• 2、滴加1-2d样液于下面棱镜上,立即闭合上下两棱镜,转动反射镜,使光射入棱镜中
• 3、转动棱镜旋钮,使视野分成明暗两部分
• 4、旋动补偿器旋钮,使视野只有黑白二色
• 5、转动棱镜旋钮,使明暗分界线在十字交叉点6、从读数筒中读取折光率
• 7、温度校正n20=nt+0.00038(t-20)

第50页：糖液浓度与折光率对照表

糖液浓度与折光率对照表：折光法测糖时，由折光率查得蔗糖百分含量：

第51页：油脂折光率对照表

油脂折光率对照表：精炼植物油的折光率各不相同，可用于鉴别油脂组成与品质：

第52页：旋光法测定原理

三、旋光法应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其含量的分析方法

旋光法

• （一）测定原理α=KcL （α-旋光度K-常数L-液层厚度）当C = 1 g/ml L=1 dm 则比旋光度为[α]t‭D= K ( 钠光D线，λ=589.3nm)在此条件下，旋光度均具有一定比旋光度，如表数据[α]t‭D（蔗糖）= + 66.5°所以测得α ，即可计算c; c (g/ml) = α/（[α]t‭D×L）由于有变旋光现象(为还原糖类)，需采取措施,如放置过夜,或配成碱性溶液(变旋光迅速,马上平衡)若t ≠20℃时,需进行校正

第53页：旋光法测定淀粉示例

<二> 应用示例：淀粉的测定

• 1、原理:
• c∝α,（用CaCl2提取淀粉，用SnCl2沉淀蛋白质）2、试剂：CaCl2:溶解546g CaCl2
• 2H2O→1000ml,用醋酸调pH=2.4SnCl2:溶解2.5g SnCl2
• 5H2O于75ml CaCl2溶液中
• 3、样品制备：称取2g面粉，于烧杯中，加水10ml湿润，加70ml CaCl2溶液，加热沸腾15分→100ml容量瓶中，加入5ml SnCl2溶液，用CaCl2溶液定容。
• 过滤，滤液待用。

第54页：旋光法测定淀粉操作步骤

4、测定：

• （1）打开旋光仪电源
• （2）蒸馏水装入旋光管，开示数开关，调零位手轮，使旋光示值为零。
• （3）样液装入旋光管，开示数开关，读数
• （4）空白试验
• 5、计算：淀粉% = （α-α0）×100 ×100 / (L ×203 ×m)203--淀粉比旋光度，m—样品质量g，L—dm，100--100ml容量瓶

第55页：比体积测定

四、比体积测定

• 1、面包比体积测定
• (1)将待测面包称重（精确至0.1g）。
• (2)取一个500mL 的烧杯，用小颗粒干燥的填充剂（如小米或菜子）填满﹑摇实，用直尺刮平。
• 将填充剂倒入量筒，量出体积V1。
• （3）取称重后的面包，放入烧杯内，加入填充剂，填满﹑轻轻摇实，用直尺刮平。
• 取出面包，将填充剂倒入量筒量出体积V2。
• 从二此体积差可得面包体积。
• 二此测定数值，允许误差不超过0.1，取其平均数为测定结果。
• （4）按下式计算：
• v = ( V1－V2) / m
• 式中：v ——面包的比体积，mL /g；
• V1——烧杯内填充物的体积，mL；
• V2——放入面包后烧杯内填充物体积，mL。
• m ——面包质量，g。
• 根据QB1252—91，面包比体积指标为≥3.2～3.4 mL /g。

第56页：冰淇淋膨胀率的测定

2、冰淇淋膨胀率的测定

• （1）准确量取50mL冰淇淋,放入插在250mL容量瓶内的漏斗中，加入200mL50℃蒸馏水，温水保温，泡沫消除后冷却，加入2mL乙醚，用蒸馏水定容,记录定容用蒸馏水体积
• （2）计算
• 膨胀率（%）=（V1+V2)×100/(50-V1-V2)
• V1--乙醚体积，mL，V2--定容用蒸馏水体积，mL（根据商业SB151-84,指标为85-95%）

第57页：物理检验法作业题

作业：

• 1、已知17℃时测得牛乳的乳稠计读数为32.6°,则20℃时牛乳的密度为多少？
• 2、已知20℃时蔗糖的比旋光度为66.5°，旋光管的长度为10cm，测得蔗糖溶液的旋光度为13.3°,则20℃时该蔗糖溶液的浓度为多少g/mL？
• 3、20℃时测得蔗糖溶液的糖锤度为25.6°,则20℃时蔗糖溶液的重量百分比浓度为多少?
• 4、准确量取50mL冰淇淋,放入插在250mL容量瓶内的漏斗中，加入200mL50℃蒸馏水，温水保温，泡沫消除后冷却，加入2mL乙醚，用蒸馏水定容,记录定容用蒸馏水体积为21.8mL,计算该冰淇淋的膨胀率。