食品中金属物质的检测实验

内容一 食品中铁的测定

一、实验目的

（1）了解铁存在于食品的种类。

（2）掌握铁测定的分析检测方法。

二、实验原理

试样经湿法消化后，导入原子吸收分光光度计中，经火焰原子化后，以共振线248.3nm为吸收谱线，测定其吸光度，与标准曲线比较，计算试样中铁的含量。

三、实验材料、仪器与试剂

1.材料

肉制品等。

2.仪器

（1）原子吸收分光光度计，铁空心阴极灯。

（2）电热板或电沙浴。

3.试剂

（1）0.5mol/L硝酸 量取32mL硝酸，加入适量的水中，用水稀释至1000mL。

（2）混合酸 硝酸、高氯酸按4∶1混合。

（3）铁标准储备液 精确称取1.000g金属铁（纯度＞99.99%）或含1.000g铁相对应的氧化物，加硝酸使之溶解，移入1000mL溶量瓶中，用0.5mol/L硝酸定容，储存于聚乙烯瓶内，4℃冰箱保存。此溶液每毫升相当于1mg铁。

（4）铁标准使用液 吸取铁标准储备液10.0mL置于100mL容量瓶中，用0.5mol/L硝酸稀释至刻度。储存于聚乙烯瓶内，4℃冰箱保存。此溶液每毫升相当于100μg铁。

四、实验步骤

（1）试样消化 准确称取均匀试样适量（根据试样含铁量确定，如干样0.5～1.5g，湿样2.0～4.0g，液体试样5.0～10.0g）于150mL三角烧瓶中，放入几粒玻璃珠，加入混合酸20～30mL，盖一玻璃片，放置过夜。次日置于电热板上逐渐升温加热，至溶液变为棕红色，应注意防止炭化。如未消化好而酸液过少时，可补加几毫升混合酸，继续加热消化，直至冒白烟并使之变成无色或黄绿色为止。消化完后，冷却，再加5mL去离子水，继续加热以除去多余的硝酸至冒白烟为止。放冷后用去离子水洗至25mL的刻度试管中并定容。同时做试剂空白。

（2）铁标准系列溶液制备 吸取0.5、1.0、2.0、3.0、4.0mL铁标准使用液，分别置于100mL容量瓶中，以0.5mL/L硝酸稀释至刻度，混匀，此标准系列每毫升含铁分别为0.5、1.0、2.0、3.0、4.0μg。

（3）测定

①仪器条件：波长248.3nm，灯电流、狭缝、空气乙炔流量及灯头高度均按仪器说明调至最佳状态。

②标准曲线的绘制：将铁标准系列溶液导入火焰原子化器进行测定，记录对应的吸光度值，以铁浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线。

③试样测定：将消化好的试样液、试剂空白液分别导入火焰原子化器进行测定，记录吸光度值，与标准曲线比较定量。

五、结果与讨论

结果如式（8-23）计算。

式中 X——试样中铁的含量，mg/kg；

C₁——测定试样液中铁的含量（从标准曲线上查得），μg/mL；

C₀——试剂空白液中铁的含量（从标准曲线上查得），μg/mL；

V——试样处理液的总体积，mL；

m——试样的质量，g。

六、注意事项

注意仪器条件波长248.3nm，灯电流、狭缝、空气乙炔流量及灯头高度均按仪器说明调至最佳状态。

思考题

原子分光光度法测定铁含量的仪器条件如何？

知识拓展

铁是人体内不可缺少的重要元素之一。它与蛋白质结合形成血红蛋白，参与血液中氧的运输，缺乏铁会引起缺铁性贫血。铁还能促进脂肪氧化。我国推荐的每日膳食中铁的供给量为：成年男子12mg，女子18mg。因此测定食品中铁的含量，合理安排膳食，避免缺铁性贫血是非常重要的。食品在加工、贮藏过程中铁的含量会发生变化，并且会影响食品的质量，比如二价铁很容易氧化为三价铁，三价铁会破坏维生素，引起食品的褐变和维生素分解等；食品在储存过程中也常常由于污染了大量的铁而使之出现金属味。所以食品中铁的测定不但具有营养学意义，还可鉴别食品的铁质污染。

铁的测定方法通常有原子吸收分光光度法、邻二氮菲分光光度法和硫氰酸盐分光光度法等。

参考文献

中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局．GB 5009.90-2016 食品安全国家标准 食品中铁的测定[S].北京：中国标准出版社，2016.

内容二 食品中钙的测定

一、实验目的

（1）重点掌握容积法进行食品中钙的检测方法。

（2）掌握络合滴定在食品理化分析的检验应用。

（3）掌握钙标准储备液配制与标定技能。

二、实验原理

在适当的pH范围内，钙与乙二胺四乙酸二钠（EDTA）形成金属络合物。以EDTA滴定，在达到当量点时，溶液呈现游离指示剂的颜色。根据EDTA用量，计算钙的含量。

三、实验材料、仪器与试剂

1.材料

肉与肉制品、乳制品、蛋品等。

2.仪器

分析天平（感量为0.1和1mg）、可调式电热炉、可调式电热板、马弗炉。

注：所有玻璃器皿均需硝酸溶液（1∶5）浸泡过夜，用自来水反复冲洗，最后用水冲洗干净。

3.试剂

（1）氢氧化钾溶液（1.25mol/L）称取70.13g氢氧化钾，用水稀释至1000mL，混匀。

（2）硫化钠溶液（10g/L）称取1g硫化钠，用水稀释至100mL，混匀。

（3）柠檬酸钠溶液（0.05mol/L）称取14.7g柠檬酸钠，用水稀释至1000mL，混匀。

（4）EDTA溶液 称取4.5g EDTA，用水稀释至1000mL，混匀，贮存于聚乙烯瓶中，4℃保存。使用时稀释10倍即可。

（5）钙红指示剂 称取0.1g钙红指示剂，用水稀释至100mL，混匀。

（6）盐酸溶液（1∶1）量取500mL盐酸，与500mL水混合均匀。

（7）钙标准储备液（100.0mg/L）准确称取0.2496g（精确至0.0001g）碳酸钙，加盐酸溶液（1∶1）溶解，移入1000mL容量瓶中，加水定容至刻度，混匀。

四、实验步骤

（1）试样制备

①粮食、豆类样品：样品去除杂物后，粉碎，贮藏于塑料瓶中。

②蔬菜、水果、鱼类、肉类等样品：样品用水洗净，晾干，取可食部分，制成匀浆，贮藏于塑料瓶中。

③饮料、酒、醋、酱油、食用植物油、液态乳等液体样品将样品摇匀。

注：在采样和试样制备过程中，应避免试样污染。

（2）试样消解

①湿法消解：准确称取固体试样0.2～3g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～5.00mL于带刻度消化管中，加入10mL硝酸、0.5mL高氯酸，在可调式电热炉上消解（参考条件：120℃/0.5h～120℃/1h，升至180℃/2h～180℃/4h，升至200～220℃）。若消化液呈棕褐色，再加硝酸，消解至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色。取出消化管，冷却后用水定容至25mL，再根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液（20g/L），使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样。

②干法灰化：准确称取固体试样0.5～5g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～10.0mL于坩埚中，小火加热，炭化至无烟，转移至马弗炉中，于550℃灰化3～4h。冷却，取出。对于灰化不彻底的试样，加数滴硝酸，小火加热，小心蒸干，再转入550℃马弗炉中，继续灰化1～2h，至试样呈白灰状，冷却，取出，用适量硝酸溶液（1∶1）溶解转移至刻度管中，用水定容至25mL。根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液，使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样待测液。同时做试剂空白试验。

（3）滴定度（T）的测定 吸取0.500mL钙标准储备液（100.0mg/L）于试管中，加1滴硫化钠溶液（10g/L）和0.1mL柠檬酸钠溶液（0.05mol/L），加1.5mL氢氧化钾溶液（1.25mol/L），加3滴钙红指示剂，立即以稀释10倍的EDTA溶液滴定，至指示剂由紫红色变蓝色为止，记录所消耗的稀释10倍的EDTA溶液的体积。

根据滴定结果计算出每毫升稀释10倍的EDTA溶液相当于钙的毫克数，即滴定度（T）。

（4）试样及空白滴定 分别吸取0.100～1.00mL（根据钙的含量而定）试样消化液及空白液于试管中，加1滴硫化钠溶液（10g/L）和0.1mL柠檬酸钠溶液（0.05mol/L），加1.5mL氢氧化钾溶液（1.25mol/L），加3滴钙红指示剂，立即以稀释10倍的EDTA溶液滴定，至指示剂由紫红色变蓝色为止，记录所消耗的稀释10倍的EDTA溶液的体积。

五、结果与讨论

试样中钙的含量按式（8-24）计算：

式中 X——试样中钙的含量，mg/kg或mg/L；(www.xing528.com)

T——EDTA滴定度，mg/mL；

V₁——滴定试样溶液时所消耗的稀释10倍的EDTA溶液的体积，mL；

V₀——滴定空白溶液时所消耗的稀释10倍的EDTA溶液的体积，mL；

V₂——试样消化液的定容体积，mL；

1000——换算系数；

m——试样质量或移取体积，g或mL；

V₃——滴定用试样待测液的体积，mL。

计算结果保留三位有效数字。

精密度：在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%。

六、注意事项

（1）在配制EDTA溶液时要保证固体要全部溶解。

（2）络合反应进行时要缓慢，保证其充分反应。

（3）酸式滴定管，移液管均应用标准液润洗。

思考题

1.为什么食品要检测钙？国标有几种方法？EDTA滴定检测原理是什么？

2.所用基准试剂是什么？有什么要求？

3.人体中有哪些矿物质元素？哪些是常量的？哪些是微量的？

参考文献

中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局．GB 5009.92-2016 食品安全国家标准 食品中钙的测定[S].北京：中国标准出版社，2016.

内容三 食品中铅的测定

一、实验目的

（1）掌握重金属的概念。

（2）掌握食品中重要的矿物质元素测定方法。

（3）掌握火焰原子吸收光谱法测定原理。

二、实验原理

试样经处理后，铅离子在一定pH条件下与二乙基二硫代氨基甲酸钠（DDTC）形成络合物，经4—甲基-2—戊酮（MIBK）萃取分离，导入原子吸收光谱仪中，经火焰原子化，在283.3nm处测定吸光度。在一定浓度范围内铅的吸光度值与铅含量成正比，与标准系列比较定量。

三、实验材料、仪器与试剂

1.材料

肉制品等。

2.仪器

（1）原子吸收光谱仪 配火焰原子化器，附铅空心阴极灯。

（2）分析天平 感量0.1和1mg。

（3）可调式电热炉。

（4）可调式电热板。

3.试剂

（1）硝酸溶液（5∶95）量取50mL硝酸，加入到950mL水中，混匀。

（2）硝酸溶液（1∶9）量取50mL硝酸，加入到450mL水中，混匀。

（3）硫酸铵溶液（300g/L）称取30g硫酸铵，用水溶解并稀释至100mL，混匀。

（4）柠檬酸铵溶液（250g/L）称取25g柠檬酸铵，用水溶解并稀释至100mL，混匀。

（5）溴百里酚蓝水溶液（1g/L）称取0.1g溴百里酚蓝，用水溶解并稀释至100mL，混匀。

（6）DDTC溶液（50g/L）称取5gDDTC，用水溶解并稀释至100mL，混匀。

（7）氨水溶液（1∶1）吸取100mL氨水，加入100mL水，混匀。

（8）盐酸溶液（1∶11）吸取10mL盐酸，加入110mL水，混匀。

（9）铅标准储备液（1000mg/L）准确称取1.5985g（精确至0.0001g）硝酸铅，用少量硝酸溶液（1∶9）溶解，移入1000mL容量瓶，加水至刻度，混匀。

（10）铅标准使用液（10.0mg/L）准确吸取铅标准储备液（1000mg/L）1.00mL于100mL容量瓶中，加硝酸溶液（5∶95）至刻度，混匀。

四、实验步骤

（1）试样制备

注：在采样和试样制备过程中，应避免试样污染。

①粮食、豆类样品：去除杂物后，粉碎，贮藏于塑料瓶中。

②蔬菜、水果、鱼类、肉类等样品：用水洗净，晾干，取可食部分，制成匀浆，贮藏于塑料瓶中。

③饮料、酒、醋、酱油、食用植物油、液态乳等液体样品：将样品摇奖。

（2）试样前处理

准确称取固体试样0.2～3g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～5.00mL于带刻度消化管中，加入10mL硝酸、0.5mL高氯酸，在可调式电热炉上消解（参考条件：120℃/0.5～1h，升至180℃/2～4h，升至200～220℃）。若消化液呈棕褐色，再加少量硝酸，消解至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，取出消化管，冷却后用水定容至25mL或50mL，混匀备用。同时做试剂空白试验。亦可采用锥形瓶，于可调式电热板上，按上述操作方法进行湿法消解。

（3）测定

①仪器参考条件：根据各自仪器性能调至最佳状态。

②标准曲线的制作：分别吸取铅标准使用液0、0.250、0.500、1.00、1.50和2.00mL（相当0、2.50、5.00、10.0、15.0和20.0μg铅）于125mL分液漏斗中，补加水至60mL。加柠檬酸铵溶液（250g/L）2mL，溴百里酚蓝水溶液（1g/L）3～5滴，用氨水溶液（1∶1）调pH至溶液由黄变蓝，加硫酸铵溶液（300g/L）10mL，DDTC溶液（1g/L）10mL，摇匀。放置5min左右，加入10mL MIBK，剧烈振摇提取1min，静置分层后，弃去水层，将MIBK层放入10mL带塞刻度管中，得到标准系列溶液。

将标准系列溶液按质量由低到高的顺序分别导入火焰原子化器，原子化后测其吸光度值，以铅的质量为横坐标，吸光度值为纵坐标，制作标准曲线。

③试样溶液的测定：将试样消化液及试剂空白溶液分别置于125mL分液漏斗中，补加水至60mL。加柠檬酸铵溶液（250g/L）2mL，溴百里酚蓝水溶液（1g/L）3～5滴，用氨水溶液（1∶1）调pH至溶液由黄变蓝，加硫酸铵溶液（300g/L）10mL，DDTC溶液（1g/L）10mL，摇匀。放置5min左右，加入10mL MIBK，剧烈振摇提取1min，静置分层后，弃去水层，将MIBK层放入10mL带塞刻度管中，得到试样溶液和空白溶液。

将试样溶液和空白溶液分别导入火焰原子化器，原子化后测其吸光度值，与标准系列比较定量。

五、结果与讨论

试样中铅的含量按式（8-25）计算：

式中 X——试样中铅的含量，mg/kg或mg/L；

m₁———试样溶液中铅的质量，μg；

m₀———空白溶液中铅的质量，μg；

m₂——试样称样量或移取体积，g或mL。

当铅含量≥10.0mg/kg（或mg/L）时，计算结果保留三位有效数字；当铅含量＜10.0mg/kg（或mg/L）时，计算结果保留两位有效数字。

精密度：在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。

六、注意事项

所有玻璃器皿均需硝酸（1∶5）浸泡过夜，用自来水反复冲洗，最后用水冲洗干净。

思考题

1.哪些金属元素可以用火焰原子吸收光谱法检测？优点有哪些？

2.火焰原子吸收光谱法进行铅检测的原理是什么？

参考文献

中华人民共和国国家卫生和计划生育委员会，国家食品药品监督管理总局．GB 5009.12-2017 食品安全国家标准 食品中铅的测定——原子吸收光谱法[S].北京：中国标准出版社，2017.