第六章微量元素的测定

第六章微量元素的测定

食品中含有的微量无机元素，常与蛋白质、维生素等有机物质结合成难溶或难于离解的有机矿物化合物，从而失去原有的特性。因此，在测定这些无机物之前，需破坏其有机结合体，释放出被测组分。通常采用的有机物破坏法是在高温或高温结合强氧化剂的条件下，使有机质分解，其中碳、氢、氧等元素生成二氧化碳和水，呈气态逸散，被测的金属或非金属微量元素则以氧化物或无机盐形式残留下来。有机物破坏法按具体操作不同，分成干法和湿法两大类。各类包括多种方法，在选择应用时可根据样品的性质及被测元素而定。

第一节铁的测定 铁是最广泛存在于自然界的金属，也是人们生活中经常接触的。铁是血红蛋白、肌球蛋白和细胞色素中的重要成分，它能传递氧，又能促进脂肪氧化，所以铁是人体内不可缺少的重要元素之一。一般成年人每天需要摄入铁为1～2mg。肉、蛋、干果中均有丰富的铁质能够满足人体中铁的需要。然而二价铁很容易氧化成三价铁，食品在贮存过程中也常常由于污染了大量的铁而使之产生金属味，导致色泽加深和食品中维生素分解等，所以食品中铁的测定不但具有营养学的意义，还可以鉴别食品的铁质污染。铁的测定通常使用硫氰酸盐比色法和邻菲罗琳比色法，操作简便、准确；采用原子吸收分光光度法更为快速、灵敏。

一、硫氰酸盐光度法 （一）原理在酸性溶液中，铁离子与硫氰酸钾作用，生成血红色的硫氰酸铁络合物，其颜色的深浅与铁离子的浓度成正比，可用光度法测定。（二）试剂铁标准溶液标准曲线绘制（三）仪器分光光度计。（四）操作方法 1．样品处理：干法处理：称取搅拌均匀样品 20．2 g于瓷坩埚中，在微火上炭化后，移入 500℃高温电炉中灰化成白色灰烬。难灰化的样品可加入 10％硝酸镁溶液2 ml作助灰剂。亦可在冷却后于坩埚中加浓硝酸数滴使残渣润湿，蒸干后再进行灼烧。灼烧后的灰分用1：1盐酸2ml、水5ml加热煮沸，冷却后移入100ml容量瓶中，并用水稀释至刻度。必要时进行过滤。 2．样品分析：准确吸取样品溶液 5～10ml，置于 25ml容量瓶中，加5ml水， 0．5 ml浓硫酸，其余操作同标准曲线绘制。根据测得的吸光度从标准曲线查得相应的铁含量。（五）计算

二、邻菲罗啉光度法 （一）原理样品溶液中的三价铁在酸性条件下还原为二价铁，然后与邻菲罗铁作用生成红色络合离子，其颜色强度与铁的含量成正比。

（二）试剂 铁标准溶液标准曲线绘制（三）仪器分光光度计。（四）操作方法（五）计算（六）注意事项: 经消化处理后的样品溶液中的铁是以三价形式存在，而二价铁与邻菲罗啉的定量络合更为完全，所以应在酸性溶液中加人盐酸羟胺将三价铁还原为二价铁，然后用 50％醋酸钠溶液调节至 pH3～ 5后，再测定。

三、火焰原子吸收光谱法 （一）原理样品经消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，以共振线248．3 urn为吸收谱线，测定其吸光度，与标准曲线比较，计算样品中铁的含量。

第二节钙的测定 一、火焰原子吸收光谱法（一）样品处理后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收422.7 nm共振线，其吸收量与Zn量成正比，与标准曲线比较而确定钙的含量。

（二）仪器与试剂 1. 原子吸收分光光度计 2. 盐酸，硝酸，高氯酸。 3. 混合酸消化液硝酸与高氯酸比为4：1。 4．0.5mol／L硝酸溶液量取45ml硝酸，加去离子水稀释至1000ml。 5．2％氧化镧溶液称取20g氧化镧（纯度大于99．99％），加75ml盐酸于1000ml容量瓶中，加去离子水稀释至刻度。 6. 钙标准溶液精确称取1.2480g碳酸钙（纯度大于99．99％），加50ml去离子水，加盐酸溶解，移入1000ml容量瓶中，加2％氧化镧稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶内4℃保存，此溶液每毫升相当于500ug钙。 7. 钙标准使用液取钙标准液5ml于100ml容量瓶中，用2％氧化镧稀释至刻度，贮存于聚乙烯瓶中，4℃保存，此溶液每毫升相当于25ug钙。

(三)操作步骤 1. 样品制备湿样（如蔬菜、水果、鲜鱼、鲜肉等）用水清洗干净后，要用去离子水充分洗净。干粉类样品（如面粉、奶粉等）取样后立即装容器密封保存，防止空气中的灰尘和水分污染。

2. 样品消化 精确称取均匀样品干样0.5～1.5g（湿样2.0～4.0g，饮料等液体样品5.0～10.0g）于250ml高型烧杯内，加混合酸消化液20～30ml。上盖表皿。置于电热板或电沙浴上加热消化。如未消化好而酸液过少时，再补加几毫升混合酸消化液，继续加热消化，直至无色透明为止。加几毫升去离子水，加热以除去多余的硝酸。待烧杯中的液体接近2～3ml时，取下冷却。用去离子水洗并转移于10ml刻度试管中，加2％氧化镧溶液定容至刻度。取与消化样品相同量的混合酸消化液；按上述操作做试剂空白试验测定。

3. 测定 （1）标准曲线制备：分别取钙标准使用液1、2、3、4、6ml，用氧化镧定容至50ml，即相当于0.5、1、1.5、2、3ug／ml。（2）测定条件：仪器狭缝、空气及乙烯的流量、灯头高度、元素灯电流等均按使用的仪器说明调至最佳状态。（3）将消化好的样液、试剂空白液和钙的系列标准浓度液分别导人火焰进行测定。（四）结果计算

二、高锰酸钾法 1、原理样品经灰化后，用盐酸溶解，在酸性溶液中，钙与草酸生成草酸钙沉淀。沉淀经洗涤后，加入硫酸溶解，把草酸游离出来，再用高锰酸钾标准溶液滴定与钙等摩尔结合的草酸。稍过量的高锰酸钾使溶液呈现微红色，即为滴定终点。根据消耗的高锰酸钾量，计算出食品中钙的含量。

2、仪器和试剂 (1)仪器 ①马福炉。 ②分析天平。 ③离心机(4 000r／min)。 ④G3或G4砂芯漏斗。

(2)试剂 ①盐酸(1+1)。 ②甲基红指示剂(0.1％)。 ③乙酸溶液(1+4)。 ④氨水溶液(1+4)。 ⑤氨水溶液(2％)。 ⑥1/2 硫酸溶液(2mol／L)。 ⑦草酸铵溶液(4％ )。 ⑧1/5高锰酸钾溶液(O.02mol／L)：称取3.3g高锰酸钾于1000mL烧杯中，加水1000mL，盖上表面皿，加热煮沸30min，并随时补加被蒸发掉的水分，冷却，在暗处放5～7d，用G3或G4砂芯漏斗过滤，滤液储于棕色瓶中，待标定。

标定方法： 准确称取经130℃烘干30min的草酸基准试剂3份，每份0.15～0.2g(精确至0.000 1g)，分别置于250mL锥形瓶中，加40mL水溶解，再加入10mL1/2 硫酸溶液(2mol／L)，加热至70～80℃。用待标定的高锰酸钾溶液滴定至微红色，且保持0.5min内不褪色，即为终点。记录消耗的高锰酸钾溶液的体积(mL)

式中：——的的浓度，mol／L； m——草酸钠的质量，g； V一样品消耗的高锰酸钾体积，mI。； 134——草酸钠的摩尔质量，g／mol ——滴定时草酸钠与高锰酸钾反应的质量比值。

3、操作步骤 (1)样品处理准确称取3～10g样品于坩锅中，在电热板上炭化至无烟后移入马福炉中，在550℃下灰化至不含炭粒为止，取出冷却后，加入5mL盐酸溶液(1+1)，置于水浴上蒸干，再加入5mL盐酸溶液(1+1)溶解，转移至250mL容量瓶中，用热的去离子水多次洗涤，洗液也一并入容量瓶中，冷却后用去离子水定容至刻度。

(2)测定准确刻取5mL样品处理液(含钙量在1～10mg)于15mL离心管中，加入甲基红指示剂1滴、2mL草酸铵溶液(4％)、O.5mL乙酸溶液(1+4)，振摇均匀，用氨水溶液(1+4)调整样液至微蓝色，再用乙酸溶液(1+4)调至微红色，放置1h，使沉淀完全析出，离心15min，小心倾去上层清液，倾斜离心管并用滤纸吸干管口溶液，向离心管中加入少量氨水溶液(2％)，用手指弹动离心管，使沉淀松动，再加入约10mL氨水溶液(2 ％)，离心20min，用胶帽吸管吸去上清液。向沉淀中加入2mL的1／2硫酸溶液(2mol／L)，摇匀，置于70～80℃水浴中加热，使沉淀全部溶解，以[1／5高锰酸钾溶液(O.02mol／L)]标准溶液滴定至微红色，并保持30s不褪色，即为滴定终点，记录消耗的高锰酸钾标准溶液的体积，同是试剂空白试验校正结果。

4、结果计算 式中：x——样品中钙的含量，mg／Kg; c( )——高锰酸钾的浓度，mol／L； V——样品滴定消耗高锰酸钾标准溶液的体积，mL； vo——试剂空白试验消耗高锰酸钾标准溶液的体积，mL v1——测定用样品稀释液的体积，mL； v2——样液定容总体积，mL； m——样品的质量，g； 40.80——钙的摩尔质量，g／mol。

铜是工业上广泛应用的金属，铜的化合物常被作为杀虫剂、杀菌剂和消毒剂等。铜的污染主要来自于机械和汽车制造、电焊和银、铅、锌的冶炼等工业的“三废”。食品加工过程中也由于使用铜器等而受污染。铜是人体必需的微量元素之一，铜参与酶催化功能，也是人体血液、肝脏和脑组织等铜蛋白的组成部分。缺铜会引起贫血，是因为出现血管性硬蛋白结缔组织和骨骼液无蛋白的合成障碍的结果。成年人每日最低铜摄取量应为2～3mg，但摄取过量会引起肝脏损害，出现慢性和活动性肝炎症状。所以食品中铜的允许限量一般不超过 5～20 mg/kg。第三节铜的测定

一、火焰原子吸收光谱法 原子吸收：指气态基态原子对于同种原子发射出来的特征光谱辐射具有吸收能力的现象。原子吸收分光光度法：将试样中的待测元素原子化，同时用一个相同光源的特征光谱的光辐射，使之通过一定的待测元素原子区域，测得其吸光度，再根据吸光度对标准溶液浓度的关系曲线，计算出试样中待测元素的含量。可测定多种金属元素。

通常原子处于基态，对于每种元素，其原子的基态跃迁到激发态所需能量是一定的，这种特定的能量称为特征谱线。通常原子处于基态，对于每种元素，其原子的基态跃迁到激发态所需能量是一定的，这种特定的能量称为特征谱线。 ΔE＝hc/λ 用波长与被测元素的特征波长相等的光 (铜324.8nm) 照射原子蒸汽，则部分光被吸收。

当光强度为I0的光束通过原子浓度为C的媒质时，光强度减弱至I，遵循郎伯－比尔吸收定律：当光强度为I0的光束通过原子浓度为C的媒质时，光强度减弱至I，遵循郎伯－比尔吸收定律： A＝lg（ I0/I）＝KCL

配制一系列标准溶液，在同样测量条件下，测定标准溶液和试样溶液的吸光度，制作吸光度与浓度关系的标准曲线，从标准曲线上可查出待测元素的含量。配制一系列标准溶液，在同样测量条件下，测定标准溶液和试样溶液的吸光度，制作吸光度与浓度关系的标准曲线，从标准曲线上可查出待测元素的含量。

原子吸收分光光度法 原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度计来测定限量元素。原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分光源原子化系统分光系统检测系统

火焰原子化法 原子化法　　　　　　　　　石墨炉法　　　　　无火焰原子化法冷原子化法构造图火焰空心阴极灯棱镜光电管

原子吸收分光光度计示意图

原子吸收分光光度计：该仪器可检测土壤有效微量元素、植物微量元素检测（铜、铁、锰、锌、钙、镁六元素）完全由 PC 控制操作 , 可以灵活选配火焰、石墨炉原子化器的高度自动化的原子吸收分光光度计。

待测试液引入火焰原子吸收仪中，先经喷雾器把试液变成细雾，再与燃气混合载入燃烧器进行干燥、熔化、蒸发、原子化，被测组分变成气态基态原子。待测试液引入火焰原子吸收仪中，先经喷雾器把试液变成细雾，再与燃气混合载入燃烧器进行干燥、熔化、蒸发、原子化，被测组分变成气态基态原子。 • 固体样品采用干法灰化使有机物质分解, 金属元素经酸溶解后变成可溶态再进行测定。

火焰式——仪器内有燃烧的火焰，提供一定能量让含有限量元素的溶液雾化后，经过火焰获得能量，热离解为原子状态就可吸收特定波长的光，由基态→激发态，不同的原子所吸收的波长不一样，如测Cu就要将仪器换上Cu空心阴极灯，让其发射出Cu的特定波长光，根据其吸收的多少来定量。（与标准曲线比较）火焰式——仪器内有燃烧的火焰，提供一定能量让含有限量元素的溶液雾化后，经过火焰获得能量，热离解为原子状态就可吸收特定波长的光，由基态→激发态，不同的原子所吸收的波长不一样，如测Cu就要将仪器换上Cu空心阴极灯，让其发射出Cu的特定波长光，根据其吸收的多少来定量。（与标准曲线比较）原理

石墨炉法： 让样品溶液在石墨管小空间内完成干燥、灰化、原子化三步，仪器提供高温，原子再去吸收特定波长光。灵敏度比火焰原子化法高。冷原子化法：让溶液进行化学反应，使元素为原子态，再喷入原子吸收分光光度计测定。无火焰原子化法

优点：灵敏度高，应用广，选择性好，抗干扰性 强，适于元素的痕量分析。缺点：要连续测不同的元素，就要多次换不同的阴极灯。有美国PE公司AAS——100型原子吸收分光光度计，可以测定76种元素。同时具有火焰装置与石墨炉。原子吸收分光光度法的特点

澳大利亚产 8410型 波长160—820nm，分辨率0.008nm，用于无机物和有机物中微量、痕量元素的分析。原理：给元素一个额外能量，让其电子越迁到高能级轨道（为激发态），但时间不长，又会放出能量，回到原轨道（基态），不同元素会发出不同波长光，测定发射波长及强度可定性、定量。克服了原子吸收分光光度法的缺点。不用总换空心灯。

三、实验设备 （1）所用玻璃器皿均用硝酸（1+9）浸泡24小时以上，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗晾干备用。（2）捣碎机（3）马弗炉（4）原子吸收分光光度计

二、二乙基二硫代氨基甲酸钠光度法（DDTV法）二、二乙基二硫代氨基甲酸钠光度法（DDTV法）（一）原理在碱性溶液中，铜离子与二乙基二硫代氨基甲酸钠作用，生成黄色的络合物，用有机溶剂萃取后比色。反应式如下：

（二）试剂 铜标准溶液标准曲线的绘制（三）仪器分光光度计。（四）操作方法 1．样品处理：干法处理湿法处理 2．样品分析：准确吸取相当于1.0g或0.5g样品的溶液，加入柠檬酸溶液 10 ml麝香草酚蓝指示剂 3滴，以下操作同标准曲线的绘制，同时作一空白。根据测得的吸光度从标准曲线查出铜的含量。（五）结果计算（六）说明 1．锌、锡在碱性溶液中不产生干扰，因形成氢氧化物沉淀除去。 2．铁对本法有干扰，加入柠檬酸铵后，使它保留在溶液中不被有机试剂提取。

三、吡啶偶氮间苯二酚光度法 （－）原理在酸性溶液中，铜与吡啶偶氮间苯二酚生成棕红色络合物，其颜色强度与溶液中铜的含量成比例关系。（二）试剂铜标准溶液标准曲线的绘制（三）仪器分光光度计。（四）操作方法（五）结果计算（六）说明：1、加入氟化氢铵是为了隐蔽铁、铅和锰离子的干扰。2、硝酸根、硫酸根对本法无干扰。

四、原子吸收分光光度法 （一）原理原子吸收分光光度法测定食品中铜，最灵敏共振线为 324．7 nm，在乙炔一空气火焰中无干扰，也不受火焰和灯电流影响。（二）试剂:铜标准溶液标准曲线的绘制（三）仪器原子吸收分光光度计及铜空心阴极灯。仪器工作条件：吸收线波长： 324．7 nm，灯电流、狭缝、空气乙炔流量及灯头高度均按仪器说明书调至最佳状态。（四）操作方法（五）计算（六）说明铜含量测定可以选用 327．4 nm或 222．6 nm等线。铜含量较低时，可用DDT作螫合剂，用甲基异丁酮萃取测定。

第四节食品中锌的测定(原子吸收光谱法) 1、原理锌是人体必需的微量元素，但若摄入过量，则会引起锌中毒。样品灰化或酸消解处理后，导入原子吸收分光光度计中，经原子化，锌在波长213.8nm处，对锌空心阴极灯发射的谱线有特异吸收。在一定浓度范围内，其吸收值与锌的含量成正比，与标准系列比较后能求出食品中锌的含量。

2、仪器和试剂 (1)仪器 ①原子吸收分光光度计。 ②马福炉。 ③分析天平。

(2)试剂 ①磷酸(1+10)。 ②盐酸(1+11)：量取10mL盐酸，加到适量水中，再稀释至120mL。 ③锌的标准储备液：准确称取O.500g金属锌(99．99％)，溶于10mL盐酸中，然后在水浴上蒸发至近干，再用少量水溶解后移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，储于聚乙烯瓶中。1mL此溶液相当于O.5mg锌。 ④锌的标准使用液：吸取10.OmL锌的标准储备液，置于50mL容量瓶中，以盐酸(0.1mol／L)稀释至刻度。1mL此液相当于100.0g锌。

3、操作步骤 (1)样品的处理 (2)测定 ①分别吸取0.00、0.10、O.20、0.40、0.80mL锌的标准使用液置于50mL容量瓶中，再以HCI(1ml／L)稀释至刻度，混匀(各容量瓶中的溶液每毫升分别相当于0.0、0.2、0.4、0.8、l.6g锌)。 ②将处理后的样液、试剂空白溶液及各容量瓶中锌的标准溶液分别导入已调至最佳条件的火焰原子化器内进行测定。 ③参考测定条件：灯电流为6mA，波长为213.8nm，狭缝0.38nm，空气流量为10L／min，乙炔流量为2.3L／min，灯头高度为3mm，背景校正为氘灯。 ④以锌含量对应吸收值，绘制标准曲线(或计算直线回归方程)，然后将样品吸收值与曲线比较(或代入方程)，求出其中锌的含量。

8.5.4结果计算 式中：X——样品中锌的含量，mg／Kg(或mg／L)； m1——测定用样品液中锌的容量，g／mL； m2——试剂空白溶液中锌的含量，g／mL； m——样品的质量(或体积)，g(或mL)； V——样品处理液的总体积，mL。

有机锡化合物作为杀菌剂和防腐剂在工农业生产中均有普遍使用。罐头食品中镀锡薄板常常由于内容物的酸性侵蚀或焊锡涂布不牢而使罐内有溶锡现象。一般认为锡是人体必需元素之一，经动物试验有刺激作用。金属锡无毒，锡的盐类毒性很小，但有些锡的有机衍生物可能毒性较大。人体内过多地摄入锡盐时，锡在组织中有轻度积累，如经呼吸道吸人后则会引起肺部良性锡粒沉着症。四氯化锡和三烷基锡则是剧烈的神经毒物。第五节锡的测定

一、火焰原子吸收光谱法（－）原理 测定样品经酸消化后，置入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，吸收波长 224．6 NM的共振线，其吸收量与锡含量成正比，与标准曲线比较定量。

（六）允许偏差 相对标准偏差小于5％。注：采用标准加入法测定，最好还要用氟灯背景校正器。因为果汁饮料中往往含有大量的钠离子，产生光散射背景干扰检测结果必须扣除。

二、苯茐酮光度法 1、原理样品经消化后，在弱酸性溶液中，四价锡离子与苯芴酮形成微溶性橙红色配合物，在保护性胶体存在下与标准系列比较定量。

第六章 微量元素的测定