食品分析

• 食品分析概念：专门研究各类食品组成成分的检测方法及有关理论，进而评价食 品品质的一门技术性学科。

• 食品分析的任务：运用物理、化学、生化等学科的基本理论及各种科学技术，对 食品成分及其性质进行检测。

• 食品分析的作用：保证原料质量

• 掌握生产过程情况、决定工艺条件

控制产品质量

• 进行经济核算的依据

进行科研工作的手段

• 化学分析法：是以化学反应为基础的分析方法，可分为定性分析和定量分析两类。 定性分析：解决含有何种组分的问题 定量分析：解决这种组分含有多少的问题

• 物理分析法：通过对某些物理性质如密度、折射率、沸点、透明度、比重等的测 定，可间接求出食品中某种成分的含量，进而判断被检测样品的纯 度和品质。

• 仪器分析法：以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法，它是根据在化学 变化中，样品中被测组分的某些物理性质与组分之间的关系进行测 定的分析方法

常量分析: 试样质量大于 0.1 克；试液体积大于 10 毫升 半微量分析: 试样质量在 0.01～0.1 克之间；试液体积在 1 至 10 毫升之间 微量分析: 试样质量大于 0.1～10 毫克；试液体积大于 0.01 至 1 毫升 超微量分析: 试样质量小于 0.1 毫克；试液体积小于 0.01 毫升

基准试剂（JZ，绿标签）：作为基准物质，标定标准溶液。

• 优级纯（GR，绿标签）（一级品）： 主成分含量很高、纯度很高，适用于精确分 析和研究工作，有的可作为基准物质。

• 分析纯（AR，红标签）（二级品）： 主成分含量很高、纯度较高，干扰杂质很低， 适用于工业分析及化学实验。

• 化学纯（CP，蓝标签）（三级品）： 主成分含量高、纯度较高，存在干扰杂质， 适用于化学实验和合成制备。

• 采样 ：在大量产品（分析对象中）抽取有一定代表性样品，供分析化验用，这 项工作叫采样。

• 检样 ：有整批食物的各个部分采取的少量样品称为检样。

原始样品 ：把许多检样混在一起为原始样品。

• 平均样品： 原始样品经处理再抽取其中一部分作分析用的称平均样品

试样 ：从平均样品中分取供检验的样品为试验样品或检验样品,简称试样 检验样品 ：由平均样品中分出，用于全部项目检验用的样品

复检样品：留作对检验结果有争议或分歧时复检用的样品

保留样品：对某些样品，需封存保留一段时间，以备再次验证的样品

样品的预处理：

有机物破坏法

蒸馏法

溶剂提取法

磺化法和皂化法

• （一）有机物破坏法：测定食品中无机成分的含量，需要在测定前破坏有机结合 体，如蛋白质等。操作方法分为干法和湿法两大类。

• 1.干法灰化

原理：将样品至于电炉上加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化，在置 高温炉中灼烧灰化，直至残灰为白色或灰色为止，所得残渣即为无机成分。 优点：

①此法基本不加或加入很少的试剂，故空白值低。

②因灰分体积很小，因而可处理较多的样品，可富集被测组分。

③有机物分解彻底，操作简单。 缺点：

①所需时间长。

②因温度高易造成易挥发元素的损失。

③坩埚对被测组分有吸留作用，使测定结果和回收率降低。

2. 湿法消化

原理：样品中加入强氧化剂，并加热消煮，使样品中的有机物质完全分解、氧化， 呈气态逸出，待测组分转化为无机物状态存在于消化液中。 常用的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾、过氧化氢等。 优点：（1）有机物分解速度快，所需时间短。

• （2）由于加热温度低，可减少金属挥发逸散的损失。

缺点：（1）产生有害气体。

• （2）初期易产生大量泡沫外溢。

• （3）试剂用量大，空白值偏高。

• （二）蒸馏法 ：利用液体混合物中各种组分挥发度的不同而将其分离，叫蒸馏。 主要有常压蒸馏，减压蒸馏，分馏，水蒸气蒸馏。

1. 常压蒸馏：适用对象：常压下受热不分解或沸点不太高的物质。 注意：1. 爆沸现象。（沸石、玻璃珠、毛细管、素瓷片）

2. 温度计插放位置。

3. 磨口装置涂油脂。

• 2.减压蒸馏：适用对象：常压下受热易分解或沸点太高的物质。 原理：物质的沸点随其液面上的压强增高而增高。

2. 水蒸气蒸馏：适用于沸点较高，易炭化，易分解物质。水蒸汽蒸馏是用水蒸 汽加热混合液体，使具有一定挥发度的被测组分与水蒸汽分压成比例地自溶 液中一起蒸馏出来。

• （三）、溶剂抽提法：利用混合物中各种组分在某种溶剂中溶解度的不同而使混 合物分离的方法。有浸取法和萃取法。

• 1.浸取法：从固体中萃取有效成分，用适当的溶剂将固体样品中某种待测成分浸 提出来，又称“液——固萃取法”。 提取方法：

• 1）振荡浸渍法

• 2）捣碎法

• 3）索氏提取法

2. 溶剂萃取法：

原理:用一种溶剂把样品溶液中的一种组分萃取出来，这种组分在原溶液中的 溶解度小于在新溶剂中的溶解度，即分配系数不同。

方法：

工业上用萃取塔 实验室用分液漏斗

优点： 操作迅速、分离效果好、应用广泛。 缺点：

萃取剂往往易燃、易挥发、有毒。

• (四). 色层分离法，又称色谱分离、色层分析、层析、层离法。色层分析——使 多种组分混合物在不同的载体上进行分离。

1. 吸附色谱——利用吸附剂对不同 组分的物理吸附性能的差异进行分离。吸附 力相差越大分离效果越好。

2. 分配色谱——利用不同组分在两相中的不同分配系数来进行分离。（溶解度的 不同）

3. 离子交换色谱法——利用各组分与离子交换树脂的亲和力的不同来分离。

（五）.化学分离法

1. 磺化法和皂化法：用来除去样品中脂肪或处理油脂中其它成分，使本来憎水 性油脂变成亲水性化合物，从样品中分离出去。

适用范围：油脂或含脂肪样品。

• 2.沉淀分离法：利用沉淀反应进行分离。在试样中加入适当的沉淀剂，使被测组 分沉淀下来或将干扰组分沉淀下来，再经过滤或离心把沉淀和母 液分开。

常用的沉淀剂：碱性硫酸铜、碱性醋酸铅等。 盐析法：

所加盐类不得破坏所要析出的成分。

实质：盐类属强电解质，有强烈的水化作用，破坏物质原有的水化层而 使之沉淀。

注意：要调整 pH、T.等条件。 缺点；沉淀物中往往存有大量盐类，分离不彻底。 等电点法：凡具有两性电解质性质的物质，如氨基酸、蛋白质等，当 pH 调到 适当数值时，它们显电中性，在水中溶解度最小，易形成沉淀。 （六）浓缩

水分的测定 干燥法 蒸馏法 卡尔•费休法

• 一．干燥法：主要介绍直接干燥法、减压干燥法的原理、适用范围和操作方法

1. 直接干燥法

• (1) 原理

基于食品中的水分受热以后,产生的蒸汽压高于空气在电热干燥箱重中的分 压,使食品中的水分蒸发出来,同时,由于不断的加热和排走水蒸汽,而达到完全干 燥的目的,食品干燥的速度取决于这个压差的大小。

• (2) 适用范围

本法以样品在蒸发前后的失重来计算水分含量,故适用于在 95~105℃范围 不含其他挥发成分极微且对热不稳定的各种食品。

• (3)样品的制备、测定及结果计算

样品的制备方法常以食品种类及存在状态的不同而异,一般情况下,食品以 固态(如面包、饼干、乳粉等)、液态(如牛乳、果汁等)和浓稠态(如炼乳、糖浆、 果酱等）存在。现将样品制备与测定方法等分述如下：

①固态样品：固态样品必须磨碎，全部经过 20~40 目筛，混匀。在磨碎过程 中，要防止样品水分含量变化。一般水分在 14%以下时称为安全水分，即在实验 室条件下进行粉碎过筛等处理，水分含量一般不会发生变化。但要求动作迅速。 制备好的样品存于干燥洁净的磨口瓶中备用。

测定时，精确称取上述样品 210 g（视样品性质和水分含量而定），置于已干 燥、冷却并称至恒重的有盖称量瓶中，移入 95105℃常压烘箱中，开盖 2~4 小 时后取出，加盖置干燥内冷却 0.5 小时后称重。再烘 1 小时左右，又冷却 0.5 小 时后称重。重复此操作，直至前后两次质量差不超过 2mg 即算恒重。测定结果 按下式计算：

式中 m1 ----------干燥前样品于称量瓶质量，g m2 ---------干燥后样品与称量瓶质量，g

m 3 --------- 称量瓶质量 ，g

② 浓稠态样品 ：

浓稠态样品直接加热干燥，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻，故 在测定前，需加入精制海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀，以增大蒸发面积。但测定 中，应先准确称样，再加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀后干燥至恒 重。测定结果按下式： 水分（%）= ( m 1 + m 2 ) − m 3 × 100 m 1 − m 4 m1 -----干燥前样品与称量瓶质量 g ; m2 -------海砂（或无水硫酸钠）质量，g； m 3-------干燥后样品、海砂及称量瓶的总质量，g； m 4-------称量瓶质量，g；

③液态样品：

液态样品直接置于高温加热，会因沸腾而造成样品损失，故需经低温浓缩后， 再进行高温干燥。测定时先准确称样于已烘干至恒重的蒸发皿内，置于热水浴锅 上蒸发至近干，再移入干燥箱中干燥至恒重。结果计算公式同上述一步干燥法。 由于液态样品主要由水分和可溶性固形物所组成，因此也可采用比重法、折 光法等测出样品中固形物含量，然后按下式间接求出水分含量： 水分（%）=100%﹣可溶性固形物%

• (4) 操作条件选择：操作条件选择主要包括:称样数量,称量皿规格,干燥设备及干 燥条件等的选择.

①称样数量：测定时称样数量一般控制在其干燥后的残留物质量在 1.53g 为 宜。对于水分含量较低的固态、浓稠态食品，将称样数量控制在 35g，而对于 果汁、牛乳等液态食品，通常每份样量控制在 15~20g 为宜 。

②称量皿规格：称量皿分为玻璃称量瓶和铝质称量盒两种。前者能耐酸碱， 不受样品性质的限制，故常用于干燥法。铝质称量盒质量轻，导热性强，但对酸 性食品不适宜，常用于减压干燥法。称量皿规格的选择，以样品置于其中平铺开 后厚度不超过皿高的 1/3 为宜。

④干燥条件：温度一般控制在 95105℃，对热稳定的谷物等，可提高到 120130℃范围内进行干燥；对含还原糖较多的食品应先用低温（5060℃）干燥 0.5 小时，然后在用 100105℃干燥。

干燥时间的确定有两种方法，一种是干燥到恒重，另一种是规定一定的干燥时间。 前者基本能保证水分蒸发完全；后者的准确度要求不高的样品，如各种饲料中水 分含量的测定，可采用第二种方法进行。

• 2 减压干燥法：

• (1) 原理

利用在低压下水的沸点降低的原理,将取样后的称量皿置于真空烘箱内,在 选定的真空度于加热温度下干燥到恒重.干燥后样品所失去的质量即为水分含量.

• (2) 适用范围

适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、 果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定。

• (3) 仪器及装置

  • (4) 操作方法

准确称取 25g 样品于已烘干至恒重的称量皿中,放入真空烘箱内,按图所示 流程连接好全套装置后 , 打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力 4053.3KP(300400mmH g),并同时加热至所需温度(5060℃）。关闭 真空泵上的 活塞，停止抽气，使烘箱内保持一定的温度和压力，经一定时间后，打开活塞使 空气经干燥瓶缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常后，再打开烘箱取出称量皿，放 入干燥器中冷却 0.5 小时后称量。并重复以上操作至恒重。

• (5) 结果计算

同直接干燥法

二．蒸馏法：

• ( 1) 原理：

基于两种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点这一事实,将 食品中的水分与甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出,冷凝并收集溜液,由于密度不同,溜 出液在接受管中分层,根据馏出液中水的体积,即可计算出样品中水分含量. (2) 特点及适用范围

此法由于采用了一种高效的换热方式,水分可迅速移出.此外,因此测定过程 在密闭容器中进行,加热温度比直接干燥法低,故对易氧化、分解、热敏性以及含 有大量挥发性组分的样品的测定准确度明显优于干燥法。该法设备简单，操作方 便，现已广泛用于谷类、果蔬、油类香料等多种样品的水分测定，特别对于香料，

此法是唯一公认的水分含量的标准分析法。

（3）操作方法

准确称取适量样品(估计含水量 25ml),放入水分测定测定仪器的烧瓶中,加 入新蒸馏的甲苯(或二甲苯)5075ml 使样品浸没,连接冷凝管及接受管,从冷凝管 顶端注入甲苯(或二甲苯),使之充满水分接受刻度管.

加热慢慢蒸馏,使每秒钟约蒸馏出 2 滴馏出液,待大部分水分蒸馏出后,加速 蒸馏使每秒约蒸出 4 滴馏出液,当水分全部蒸出后(接收管内的体积不再增加时), 从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗.如发现冷凝管壁或接受管上部附有 水滴,可用附用小橡皮头的铜丝擦下,再蒸馏片刻直接接受管上部及冷凝管壁无水 滴附着为止.读取接受管水层的容积

（四）结果计算

水分(%)= V × 100 W 式中 V-----接受管内水的体积, ml W-----样品的质量 ,g

三．卡尔•费休法

(1) 原理

费休法的基本原理是利用 I2 氧化 SO2 时，需要有定量的水参加反应：

但此反应具可逆性，当硫酸浓度达 0.05%以上时，即能发生逆反应，要使反 应顺利地向右进行，需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。 经实验证明，采用吡啶（C5H5N ）作溶剂可满足此要求，此时反应进行如 下：

生成的硫酸吡啶很不稳定，能与水发生副发应，消耗一部分水而干扰测定

若有甲醇存在，则硫酸吡啶可生成稳定的甲基硫酸氢吡啶；

由此可见，滴定操作所用的标准溶液是含有 I2、SO2、C5H5N 及 CH3OH 的 混合溶液，此溶液称为费休试剂。 费休法的滴定总反应式可写为：

从上式可以看到 1mol 水需要与 1mol 碘、1mol=氧化硫和 3mol 吡啶及 1mol 甲醇反应而产生 2mol 氢碘酸吡啶和 1mol 甲基硫酸氢吡啶（实际操作中各试剂

用量摩尔比为 I2：SO2：C5H5N=1：3：10 ）。

滴定操作中可用两种方法确定终点：

一种是当用费休试剂滴定样品达到化学计量点时，再过量 1 滴费休试剂中的 游离碘即会使体系呈现浅黄甚至棕黄色，据此即作为终点而停止滴定，此法适用 于含有 1%以上水分的样品，由其产生的终点误差不大；

另一方法为双指示电极安培滴定法，也叫永停滴定法，其原理是将两枚相似 的微铂电极插在被滴样品溶液中，给两电极间施加 10~25mV 电压，在开始滴定 直至化学计量点前，因体系中只存留碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外 电路中无电流通过（即微安表指针始终不动），而当过量 1 滴费休试剂滴入体系 后，由于游离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导电，外路有电流通过， 微安表指针偏转至一定刻度并稳定不变，即为终点，此法更适宜于测定深色样品 及微量、痕量水分时采用。

• (2) 适用范围

费休法广泛地应用于各种液体、固体及一些气体样品中水分含量的测定， 均能得到满意的结果，在很多场合，此法也常被作为水分特别是痕量水分（低至 ppm 级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。

在食品分析中，采用适当的预防措施后此法能用于含水量从 1ppm 到接近 100%的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、 乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测 定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。

• （3）试剂

• ① 无水甲醇：要求其含水量在 0.05%以下。量取甲醇约 200ml 置干燥圆底烧瓶 中，加光洁镁条 15g 与碘 0.5g，接上冷凝装置，冷凝管的顶端和接受器支管上要 装上无水氯化钙干燥管，当加热回流至金属镁条溶解。分馏，用干燥的抽滤瓶作 接受器，收集 64~650C 馏分备用。

• ② 无水吡淀：要求其含水量在 0.1%以下。吸取吡啶 200ml 置干燥的蒸馏瓶中， 加 40ml 苯，加热蒸馏，收集 110~1160C 馏分备用。

• ③ 碘：将固体碘置硫酸干燥器内干燥 48 小时以上。

• ④ 无水硫酸钠。

• ⑤ 硫酸。

• ⑥ 二氧化硫：采用钢瓶装的二氧化硫或用硫酸分解亚硫酸钠而制得。

• ⑦ 5A 分子筛。

• ⑧ 水一甲醇标准溶液：每 ml 含 1mg 水，准确吸取 1ml 水注入预先干燥的 1000ml 容量瓶中，用无水甲醇稀释至刻度，摇匀备用。

⑨卡尔•费休试剂：称取 85g 碘于干燥的 1L 具塞的棕色玻璃试剂瓶中，加入 670ml 无水甲醇，盖上瓶塞，摇动至碘全部溶解后，加入 270ml 吡啶混匀，然后置于冰 水浴中冷却，通入干燥的二氧化硫气体 60~70g，通气完毕后塞上瓶塞，放置暗 处至少 24 小时后使用。

标定：预先加入 50ml 无水甲醇于水分测定仪的反应器中，接通仪器电源，启 动电磁搅拌器，先用卡尔•费休试剂滴入甲醇中使其尚残留的痕量水分与试剂作 用达到计量点，即为微安表的一定刻度值（45uA 或 48uA），并保持 1 分钟内不 变，不记录卡尔•费休试剂的消耗量。然后用微量注射器从反映器的加料口缓缓 注入 10ul 蒸馏水（相当于 0.01g 水，可先用天平称量校正，亦可用减量法滴瓶称

取 0.01g 水于反应器中），此时微安表指针偏向左边接近零点，用卡尔•费休试剂 滴定至终点，记录卡尔•费休试剂消耗量。

卡尔•费休试剂对水的滴定度 T

G × 1000 T = V

式中： G——水的质量，g；

V——滴定消耗卡尔•费休试剂的体积，ml。

（四）操作方法

对于固体样品，如糖果必须事先粉碎均匀，视各种样品含水量不同，一般每份被 测样品中含水 2040mg 为宜。准确称取 0.30.5g 样品置于称样 瓶中。

取 50 ml 甲醇 → 于反应器中，所加甲醇要能淹没电极，用 KF 试剂滴定 50 ml 甲醇中痕量水 → 滴至指针与标定时相当并且保持 1min 不变时 → 打开加料口 → 将称好的试样立即加入 → 塞上皮塞 → 搅 拌 → 用 KF 试剂滴至终点保持 1min 不变 → 记录

（五）结果计算 水分（%）= T × V T × V × 100 = W × 1000 10 × W

式中： T——卡尔•费休试剂对水的滴定度，mg/ml；

V——滴定所消耗的卡尔•费休试剂体积，ml； W——样品质量，g。

酸度测定：相关概念：

①总酸度：总酸度是指食品中所有酸性成分的总量。它包括未离解的酸的浓度和 已离解的酸的浓度。其大小可借碱滴定来测定，故总酸度又可称 为“可滴定酸度”。

②有效酸度: 有效酸度是指被测液中 H+ 的浓度，准确地说应是溶液中 H+ 的活 度，所反映的是已离解的那部分酸的浓度，常用 PH 值表示。其大小可借酸度计 （即 PH 计）来测定。

③挥发酸: 挥发酸是指食品中易挥的有机酸，如甲酸，醋酸及丁酸等低碳链的直 链脂肪酸。其大小可通过蒸馏发分离，再借标准碱滴定来测定。 ④牛乳酸度::牛乳酸度有如下两种酸度；

外表酸度:又叫固有酸度，是指刚挤出来的新鲜牛乳本身所具有的酸度，主要来 源于鲜牛乳中酪蛋白，白蛋白拧檬酸盐及磷酸盐等酸性成分。外表酸 度在酸牛乳中约占 0.15~0.18%（以及乳酸汁）。

真实酸度：又叫发酵酸度，是指牛乳放置过程中在乳酸菌作用下乳糖发酵产生了 乳酸而升高的那部分酸度。若牛乳的含酸量超过了 0.15~0.20%即认 为有乳酸存在。习惯上把含酸量在 0.20%以上的牛乳不列为鲜牛乳。 牛乳总酸度：外表酸度和真实酸度之和即为牛乳的总酸度（而新鲜牛奶总酸度即 为外表酸度），其大小可通过标准碱滴定来测定。

维生素的测定：

一．维生素 A 的测定

• （1）原理

• 在氯仿溶液中，维生素 A 与三氯化锑可相互作用，生成蓝色可溶性配合物， 其颜色深浅与溶液中所含维生素 A 的含量成正比。该物质在 620nm 波长处 有最大吸收峰，其吸光度与维生素 A 的含量在一定的范围内成正比，故可 比色测定。

• （2）操作步骤：

• ① 样品处理：

皂化---乙醚提取---碱洗/水洗---浓缩

碱洗目的：出去醚溶性酸皂

• ② 标准曲线的绘制

• ③ 样品测定

(2) 说明:

• ① 维生素 A 极易被光破坏，实验操作应在微弱光线下进行，或使用棕色玻璃

• 仪器。

• ② 乙醚为溶剂的萃取体系，易发生乳化现象。在提取、洗涤操作中，不要用力

• 过猛，若发生乳化，可加几滴乙醇破乳。

• ③ 所用氯仿中不应含有水分，因三氯化锑遇水会出现沉淀，干扰比色测定。故

• 在每毫升氯仿中应加入乙酸酐 1 滴，以保证脱水。另外，由于三氯化锑遇水生成 白色沉淀，因此用过的仪器要用稀盐酸浸泡后再清洗。

• ④ 由于三氯化锑与维生素 A 所产生的蓝色物质很不稳定，通常生成 6S 后便开

• 始比色，因此要求反应在比色管中进行，产生蓝色后立即读取吸光度。

• ⑤ 如果样品中含β-胡萝卜素（如奶粉、禽蛋等食品）干扰测定，可将浓缩蒸

• 干的样品用正己烷溶解，以氧化铝为吸附剂，丙酮、乙烷混合液为洗脱剂进行柱 层析。

• ⑥ 比色法除用三氯化锑做显色剂外，还可用三氟乙酸、三氯乙酸做显色剂。其

• 中三氟乙酸没有遇水发生沉淀而使溶液混浊的缺点。

二．维生素 C（抗坏血酸）的测定

测定维生素 C 常用的方法有靛酚滴定法、苯肼比色法、荧光法和高效液相色谱 法等

（1）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是粉红色 （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。（如下页反应式）