如何使用有机物破坏法测定食品中无机成分的含量

在测定食品或食品原料中金属元素和某些非金属元素（如砷、硫、氮、磷等）的含量时常用这种方法。这些元素有的是构成食物中蛋白质等高分子有机化合物本身的成分，有的则是因受污染而引入的，并常常与蛋白质等有机物紧密结合在一起。

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，被测元素以简单的无机化合物的形式出现，从而容易被分析测定。有机物破坏法是将有机物在强氧化剂的作用下经长时间的高温处理，破坏其分子结构，有机质分解呈气态逸散，而被测无机元素得以释放。该法除常用于测定食品中微量金属元素之外，还可用于检测硫、氮、氯、磷等非金属元素。根据具体操作的不同，又分为干法和湿法两大类。

各类方法又因原料的组成及被测元素的性质不同而有许多不同的操作条件，选择的原则应是：

①方法简便，使用试剂越少越好。

②方法耗时间越短，有机物破坏越彻底越好。

③被测元素不受损失，破坏后的溶液容易处理，不影响以后的测定步骤。

1.干法灰化

通过高温灼烧将有机物破坏。除汞外的大多数金属元素和部分非金属元素的测定均可采用此法。具体操作是将样品置于电炉上加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化，再放在高温炉中灼烧灰化，直至残灰为白色或灰色为止，所得残渣即为无机成分。对有些元素的测定必要时可加助灰化剂。

样品在用高温电炉灰化以前，必须先在电热板上低温炭化至无烟（预灰化），然后移入冷的高温电炉中，缓缓升温至预定温度（500—550℃），否则样品因燃烧过热而导致金属元素挥发。如果同时灰化许多试样，应常变换坩埚在高温电炉中位置，使样品均匀受热，防止样品局部过热。应保证瓷皿的釉层完好，因为使用有蚀痕或部分脱釉的瓷皿灰化试样时，器壁更易吸附金属元素，形成难溶的硅酸盐而导致损失。灰化前，可加入灰化助剂，常用的有HNO3、H2O2、H2SO4、（NH4）2SO4、（NH4）2HPO4等，HNO3可促进有机物氧化分解，降低灰化温度，后几种使易挥发元素转变为挥发性较小的硫酸盐和磷酸盐，从而减少挥发损失。如个别试样灰化不彻底，有炭粒，取出放冷，再加硝酸，小火蒸干，再移入高温电炉中继续完成灰化。有时可添加氧化镁、碳酸盐、硝酸盐等助剂，它们与灰分混杂在一起，使炭粒不被覆盖，但应做空白试验。

该法的优点是：

①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。

该法的缺点是：

①所需时间长。

②因温度高易造成汞、砷、锑、铅等易挥发元素的损失。

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

湿法是在酸性溶液中，向样品中加入硫酸、硝酸、过氯酸、过氧化氢、高锰酸钾等氧化剂，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。

该法的优点是：

①有机物分解速率快，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。

该法的缺点是：

①耗用试剂较多，在做样品消化的同时，必须做空白试验。(www.xing528.com)

②某些混酸对消解后元素的光谱测定存在干扰，例如，当溶液中含有较多的HClO4或H2SO4时会对元素的石墨炉原子吸收测定带来干扰，测定前将溶液蒸发至近干可除去此类干扰。

③湿法消解时间长，比如猪肉含油脂比较多，相对蔬菜来说比较难消化，茶叶消解过程中会产生气泡，途中需取下冷却一下，白酒、黄酒在消解前需先浓缩至小体积。

④消化过程中，易产生大量有毒气体，操作需在通风柜中进行，此外，在消化初期，产生的大量泡沫易冲出瓶颈，造成损失，故需操作人员随时照看管理，操作中还应控制火力，注意防爆。

湿法破坏根据所用氧化剂的不同可分为如下几类。

（1）硫酸—硝酸法

将粉碎好的样品放入250～500mL凯氏烧瓶中（样品量可称10～20g）。加入浓硝酸20mL，小心混匀后，先用小火使样品溶化，再加浓硫酸10mL，渐渐加强火力，保持微沸状态并不断滴加浓硝酸，至溶液透明不再转黑为止。每当溶液变深时，立即添加硝酸，否则会消化不完全。待溶液不再转黑后，继续加热数分钟至冒出浓白烟，此时消化液应澄清透明。消化液放冷后，小心用水稀释，转入容量瓶，同时用水洗涤凯氏烧瓶，洗液并入容量瓶，调至刻度后混匀，供待测用。

（2）高氯酸（过氧化氢）—硫酸法

取适量样品于凯氏烧瓶中，加适量浓硫酸，加热消化至呈淡棕色，放冷，加数毫升高氯酸（或过氧化氢），再加热消化，重复操作至破坏完全，放冷后以适量水稀释，小心的转入容量瓶定容。

（3）硝酸—高氯酸法

取适量样品于凯氏烧瓶中，加数毫升浓硝酸，小心加热至剧烈反应停止后，再加热煮沸至近干，加入20mL硝酸—高氯酸（1∶1）混合液。缓缓加热，反复添加硝酸—高氯酸混合液至破坏完全，小心蒸发至近干，加入适量稀盐酸溶解残渣。如果有不溶物需过滤，滤液置于容量瓶中定容。

消化过程中注意维持一定量的硝酸或其他氧化剂，破坏样品时做空白，以校正消化试剂引入的误差。

（4）高氯酸—硝酸—硫酸法

称取粉碎好的样品5～10g，放入250—500mL凯氏烧瓶中，用少许水湿润，加数粒玻璃珠，加3∶1的硝酸—高氯酸混合液10～15mL，放置片刻，小火缓缓加热，反应稳定后放冷，沿瓶壁加入5～10mL浓硫酸，继续加热至瓶中液体开始变成棕色时，不断滴加硝酸—高氯酸混合液（3∶1）至有机物分解完全。加大火力至产生白烟，溶液应澄清，无色或微黄色。操作中要注意防爆。放冷后容量瓶定容。

3.微波压力消解法

微波压力消解法是一种利用微波为能量对样品进行消解的新技术，以其快速、节省能源、易于实现自动化等优点而被广泛应用，被认为是“理化分析实验室的一次技术革命”。美国公共卫生组织已将该法作为测定金属离子时消解植物样品的标准方法。

由于金属反射微波能，因此微波压力消解法所用的容器多是全聚四氟乙烯塑料或全玻璃的，而且，微波快速加热技术与压力溶样技术相结合，使它们的优点得到充分发挥。工作时，根据情况准确称取少量样品（通常为0.1000～0.5000g）于消解容器内，加入少量消解试剂（通常为1.0～2.0mL上述混合酸），密封后置于微波炉内于一定的功率档进行消解微波压力消解一般采用2450MHz的频率。这时，样品在介质中进行及时深层“内加热”，使消解反应瞬时间就在高于100℃的密闭容器中快速进行。同时，微波产生的交变磁场导致容器内样品与消解试剂分子高速振荡，使反应界面不断更新，消解时间大为缩短。例如，湿法消解法完成一个生物样品的消解需要6～8h，同样条件下用微波压力消解法只需1～2h即可。而且，微波炉的转盘上一次可以放置约8～44个消解容器，因此，工作效率可以提高2～3个数量级，适用于大批样品的快速消解。

目前，国内外不少企业已生产出了功能较为齐全的实验室专用微波消解炉，可通过温度、压力双重控制微波消解仪设置有智能化的安全保护装置，通过人机对话设置和控制用户所需要的消解温度、压力、功率和消解时间等参数及其样品消解方式，工作既方便又快速。

利用微波压力消解法消解样品时应注意以下事项：

①微波炉炉门要及时关好，谨防微波泄漏，以免对操作者造成伤害。

②在满足需要的情况下样品称量尽可能少些并尽量少加消解溶剂，以加快消解速度并确保安全。

③尽可能用高沸点的硫酸或硫酸—硝酸混酸消解，慎重使用高氯酸。

④微波炉内的能量分布是不均匀的，转盘中心的样品升温较快，为克服这种温度差异的“热点”效应，转盘中心处不要放样品。

⑤当消解样品个数较少时，一部分微波能反射回波导管和磁控管，影响微波炉的使用寿命。此时，转盘中心应放置一小杯水（约100mL），以保护转盘和微波炉。