食品分析理论第十二章食品中限量元素的测定

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1、第十二章食品中限量元素的测定第一节概述除构成有机物（C、H、O、N外）所有元素称为矿物质，约占人体重量的6％左右，生物细胞中发现80多种元素，不是所有的元素都是生物必需的。矿物质分类：存在于食物中的各种元素，从营养的角度，可分为三类。必需元素（K、Na、Ca、Fe、I等）；非必需元素（B、Li、Br等)；有毒元素（Hg、Cd、Pb、As等。这类元素的特点是有蓄积性，它们的生物半减期一般较长例如甲基汞在人体内的生物半减期为70天，铅和镉分别长达1460天和16～31年。随着有毒元素在体内蓄积量的增

2、加，机体便会出现各种反应，有的有致癌、致畸或致突变作用。从人体对其需要量可分为两类一类是常量元素：C、H、O、N、K、Na、Ca、Mg、P、Cl、S等11种元素含量比例较大，称为常量元素。另一类是微量元素Fe、Zn、Cu、Mn、Ni，Co，Mo、Se、Cr、I、F、Sn、Si、V等14种。无论是微量元素还是有毒元素，在食品卫生要求中都有一定的限量规定，从食品分析的角度，我们统称为限量元素。食品的原料大部分来自农作物。农作物生长的土壤、环境和水质中的污染情况对农作物中元素含量的影响很大。农作物富集

3、了环境中的无机元素，再由鱼虾、家禽、家畜进一步富集，最后通过食品进入人体。食品中无机元素的另一个来源是食品在加工、贮藏、包装和运输过程中污染造成的，如不纯金属用具和容器造成食品中铅、锌含量增加，镀锡罐头由于酸的腐蚀造成锡的溶出，用铜锅加工蜜饯、糖果，会造成铜含量超标。食品卫生法对食品中有害元素含量有严格规定(见表12—1)。对于一些微量元素，可参照我国颁布的《生活饮用水卫生标准》(GB5749，85)，其中对元素的限量要求列于表12—2中。食品中限量元素的检测方法，主要有比色法，原予吸收分光光度

4、法、极谱法、离子选择电极法和荧光分光光度法等。比色法一直被广泛采用，这是由于该法设备简单、价廉，能达到食品中限量元素规定标准的灵敏度。原子吸收分光光度法由于它的选择性好，灵敏度高，测定手续简便快速，可同时测定多种元素。第二节食品中金属元素的比色测定食品中的无机元素，常与有机物质结合，以金属有机化合物或包夹物的形式存在于食品中，在测定无机元素之前，必须先破坏有机物质，释放出被测组分。通常采用灰化法和消化法。破坏有机物后得到的样液中，除含有待测元素外，通常还会有多种其它元素。这些共有元素常常干扰测定

5、。而且待测元素的浓度通常都很低。因此，需要进一步分离和浓缩，以除去干扰元素和富集待测元素。金属螫合物溶剂萃取比色法广泛应用于食品中重金属含量测定，选用合适的金属螫合剂在一定的条件下与被测金属离子生成金属螫合物然后用有机溶剂进行液—液萃取，金属螫合物进入有机相从而达到分离和浓缩。目前已得到实际应用的螫合剂已达100多种，在食品分析中应用最普遍的有双硫腙(HDZ)，二乙基二硫代氨基甲酸钠(NaDDTC)，丁二酮肟，铜铁试剂(N一亚硝基苯胲铵，CUP)等。它们所生成的金属螫合物都相当稳定，难溶于水而易

6、溶于有机溶剂，很多都带有可直接比色的颜色，故用于金属离子的测定十分简便。一、萃取分离的重要概念1．分配系数PA设物质A在萃取过程中分配在不互溶的水相和有机相中，在一定温度下，当分配达到平衡时，物质A在两相中活度比保持恒定，可表示为：PA=aA.有/aA.水浓度很稀时，可以用浓度代替活度：PA=[A]有/[A]水2．分配比D实际溶质在水相和有机相中具有多种存在形式，此时分配系数不能准确反应溶质在两相中的分布。可用溶质在有机相中的各种存在形式的总浓度C有与在水相中的各种存在形式的总浓度C水之比来表示

7、，称为分配比：D=C有/C水3．萃取百分率E萃取百分率是物质被萃取到有机相中的百分率。E与D的关系二、双硫腙的性质双硫腙(Dithizone)，又名打萨腙，二苯硫腙等，学名二苯基硫卡巴腙(Diphenylthocarbazone)在有机相中有两种互变异构：双硫腙为紫黑色结晶粉末，可溶于CHCl3及CCl4中。溶液呈绿色，但浓度大时为两色性(光通过时为红色，反射光呈绿色)；不溶于水和酸，微溶于乙醇，可溶于氨的碱性溶液。双硫腙(以HDZ表示)可与20多种重金属形成配合物。此配合物溶于有机溶剂如四氯化

8、碳中，且具有一定的颜色，可将重金属从水溶液提取到四氯化碳中，因此，在分析化学中常利用这种性质作金属的分离，富集等操作，同时还能进行比色分析。可用于湿法冶金。在有氧化剂(如Fe3+、Cu2+等)存在，日光照射下易被氧化为二苯硫卡巴二腙此氧化物不溶于酸性或碱性水溶液，溶于CHCl3或CCl4，呈黄色至棕色。不与金属起螯合反应；市售的双硫腙中含有此化合物，使用前必需精制纯化。三、双硫腙与金属离子反应主要的反应：2HDZ+M2+=M（DZ）2+2H+可能的副反应：M2++2H2O=M（OH）2+2H+H