食品分析与质检实验指导书.docx

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食品分析与质检实验指导书

食品分析实验指导书

《食品检验与分析》是食品工程与科学专业的主干课程之一，食品分析就是专门研究各类食品组成成分的检验方法及有关理论，进而评定食品品质的技术性学科。

食品分析的任务是运用物理、化学、生物化学等学科的基本理论及各种科学技术，对食品工业生产中的物料（原料、辅助材料、半成品、成品、副产品等）的主要成分及其含量和有关工艺参数进行检测。

食品的种类繁多，食品分析的目的、项目和要求也不尽相同，尽管如此，不论哪种类型食品的分析，都要按照一个共同的程序进行。

那我们通过食品分析实验，来了解食品分析的一般程序：

样品的采集、制备和保存；样品的预处理；成分分析；分析数据处理；分析报告的撰写。

同时，食品分析实验是理论与实践相结合的一个重要环节，学生通过实验对食品分析的一些基本理论和基本知识加深认识。

实验一水分及灰分的测定

一、目的和要求：

掌握水分与灰分测定的方法；

掌握相关仪器的使用。

二、原理：

1、水分的测定

直接干燥法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嫌箱中的分压，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、总灰分的测定

把一定量的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，使有机物质被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，而无机物质以硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分，称量残留物的重量即可计算出样品中总灰分的含量。

三、材料、试剂和仪器

1．仪器：

①高温炉

坩埚③坩埚钳④干燥器⑤分析天平

2．试剂

①1：

4盐酸溶液

②0．5％三氯化铁溶液和等量蓝墨水的混合液

6mol/L硝酸

④36％过氧化氢

⑤辛醇或纯植物油

四、实验步骤

（一）、水分的测定

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：

固态样品：

固态样品必须磨碎，全部经过20一40目筛，混匀。

在磨碎过程中，要防止样品中水分含量变化。

一般水分含量在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2~10ɡ（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95~105℃常压烘箱中，开盖烘2~4小时后取出，加盖置干燥冷却器内冷却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：

水分（%）=（m1-m2）/（m1-m3）×100

式中m1——干燥前样品与称量瓶质量，g

m2——干燥后样品与称量瓶质量，g；

m3——称量瓶质量，g。

对于水分含量在16%以上的样品，通常采用二步干燥法进行测定。

即首先将样品称出总质量后，在自然条件下风干15～20小时，使其达到安全水分标准（即与大气湿度大致平衡），再准确称重，然后再将风干样品粉碎、过筛、混匀，贮于洁净干燥的磨口瓶中备用。

测定时按上述安全水分含量的样品操作手续进行。

分析结果按下式计算：

水分（%）=m1-m2+m2[（m3-m4）/（m3-m5）]/m1×100

式中m1——新鲜样品总质量，g；

m2——风干后样品总质量，g；

m3——干燥前适量样品与称量瓶质量，g；

m4——干燥后适量样品与称量瓶质量，g；

m5——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。

测定结果按下式计算：

水分（%）=（m1+m2-m3）/m1-m4×100

式中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；

m3——干燥后样品、海砂及称量瓶的总质量，g；

m4——称量瓶质量，g。

液态样品：

液态样品直接置于高温下加热，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，置于热水浴上蒸发至近干，再移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％

二、灰分的测定

实验方法：

（1）瓷坩埚的准备

将坩埚用盐酸（1：

4）煮1～2小时，洗净晾干后，用三氯化铁与蓝墨水的混合液在坩埚外壁及盖上写上编号，置于规定温度（500～550℃）的高温炉中灼烧1小时，移至炉口冷却到200℃左右后，再移入干燥器中，冷却至室温后，准确称重，再放入高温炉内灼烧30分钟，取出冷却称重，直至恒重（两次称量之差不超过0．5mg）。

样品预处理

果汁、牛乳等液体试样：

准确称取适量试样于已知重量的瓷坩埚（或蒸发皿）中，置于水浴上蒸发至近干，再进行炭化。

这类样品若直接炭化，液体沸腾，易造成溅失。

②果蔬、动物组织等含水分较多的试样：

先制备成均匀的试样，再准确称取适量试样于已知重量坩埚中，置烘箱中干燥，再进行炭化。

也可取测定水分后的干燥试样直接进行炭化。

谷物、豆类等水分含量较少的固体试样：

先粉碎成均匀的试样，取适量试样于已知重量的坩埚中再进行炭化。

④富含脂肪的样品：

把试样制备均匀，准确称取一定量试样，先提取脂肪，再将残留物移入已知重量的坩埚中，进行炭化。

（3）炭化

试样经上述预处理后，在放入高温炉灼烧前要先进行炭化处理，防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬；防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀而溢出坩埚；不经炭化而直接灰化，碳粒易被包住，灰化不完全。

炭化操作一般在电炉或煤气灯上进行，把坩埚置于电炉或煤气灯上，半盖坩埚盖，小心加热使试样在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。

对特别容易膨胀的试样（如含糖多的食品），可先于试样上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。

灰化

炭化后，把坩埚移入已达规定温度（500～550℃）的高温炉炉口处，稍停留片刻，再慢慢移入炉膛内，坩埚盖斜倚在坩埚口,关闭炉门，灼烧一定时间（视样品种类、性状而异）至灰中无碳粒存在。

打开炉门，将坩埚移至炉口处冷却至200℃左右，移入干燥器中冷却至室温，准确称重，再灼烧、冷知、称重，直至达到恒重。

结果计算

灰分（%）=

×100%

式中

——空坩埚质量，g；

——样品加空坩埚质量，g；

——残灰加牢坩埚质量，g。

五、注意事项

、水分的测定

①水果、蔬菜样品，应先洗去泥沙后，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分。

②在测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒重。

干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸湿后效能会减低，故当硅胶蓝色减褪或变红时，需及时换出，置135℃左右烘2～3小时使其再生后再用。

硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低。

④果糖含量较高的样品，如水果制品、蜂蜜等，在高温下（>70℃）长时间加热，其果糖会发生氧化分解作用而导致明显误差：

故宜采用减压干燥法测定水分含量。

⑤含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，长时间加热则会发生羰氨反应析出水分而导致误差：

对此类样品宜用其他方法测定水分含量。

⑥在水分测定中，恒重的标准一般定为l～3mg，依食品种类和测定要求而定。

⑦对于含挥发性组分较多的样品，如香料油、低醇饮料等宜采用蒸馏法测定水分含量。

⑧测定水分后的样品，可供测脂肪、灰分含量用。

、灰分的测定

①样品炭化时要注意热源强度，防止产生大量泡沫溢出坩埚。

②把坩埚放入高温炉或从炉中取出时，要放在炉口停留片刻，使坩埚预热或冷却，防止因温度剧变而使坩埚破裂。

灼烧后的坩埚应冷却到200℃以下再移入干燥器中，否则因热的对流作用，易造成残灰飞散，且冷却速度慢，冷却后干燥器内形成较大真空，盖子不易打开。

④从干燥器内取出坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时，应注意使空气缓缓流入，以防残灰飞散。

⑤灰化后所得残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析：

用过的坩埚经初步洗刷后，可用粗盐酸或废盐酸浸泡10～20分钟，再用水冲刷洁净。

实验二脂肪含量的测定

一、索氏提取法

一，实验原理：

将经前处理而分散且干燥的样品用无水乙醚或者石油醚等溶剂回流提取，使样品中的脂肪进入溶剂中，回收溶剂后所得到的残留物，即为脂肪（或粗脂肪）。

一般食品用有机溶剂浸提，挥干有机溶剂后称得的重量主要是游历脂肪，此外还含有磷脂、色素、树脂、蜡状物、挥发油、糖脂等物质，所以用索氏提取法测得的脂肪，也称粗脂肪。

此法适用于脂类含量较高结合态的脂类含量较少，能烘干磨细，不宜稀释结块的样品的测定。

食品中的游离脂肪一般都能直接被乙醚、石油醚等有机溶剂抽提，而结合态脂肪不能直接被乙醚、石油醚提取，需要在一定条件下进行水解等处理，使之转换成游离脂肪后方能提取，故索氏抽提法测得的只是游离态脂肪，而结合态脂肪测不出来。

二．仪器和试剂

仪器：

索氏抽提器.

试剂：

①无水乙醚或石油醚②海砂（同水分测定）

三．实验方法：

（1）样品处理：

①固体样品：

精密称取干燥并研细的样品2～5g（可取测定水分后的样品），必要时拌以海砂，无损地移入滤纸筒内。

②半固体或液体样品：

称取5.0—10.0g于蒸发皿中，加入海砂约20g，于沸水浴上蒸干后，再于95～105℃烘干、研细，全部移入滤纸筒内，蒸发皿及粘附有样品的玻璃棒都用沾有乙醚的脱脂棉擦净，将棉花一同放进滤纸筒内。

（2）抽提将滤纸筒放入索氏抽提器内，连接已干燥至恒重的脂肪接受瓶，由冷凝管上端加入无水乙醚或石油醚，加量为接受瓶的2／3体积，于水浴上（夏天65℃，冬天80℃左右）加热使乙醚或石油醚不断的回流提取，一般视含油量高低提取6～12小时，至抽提完全为止。

（3）回收溶剂、烘干、称重索氏提取器取下接受瓶，回收乙醚或石油醚，待接受瓶内乙醚剩1～2ml时，在水浴上蒸干，再于100—105℃干燥2小时，取出放干燥器内冷却30分钟，称重，并重复操作至恒重。

四．结果计算

脂肪（%）=（m2-m1）÷m×100%

式中：

m2——接受瓶和脂肪的质量，g；

m1——接受瓶的质量，g；

m——样品的质量（如为测定水分后的样品，以测定水分前的质量计），g。

五．注意事项及说明

1样品应干燥后研细，样品含水分会影响溶剂提取效果，而且溶剂会吸收样品中的水分造成非脂成分溶出。

装样品的滤纸筒一定要严密，不能往外漏样品，也但不要包得太紧影响溶剂渗透。

放入批氏筒时高度不要超过回流弯管，否则超过弯管的样品中的脂肪不能提取，造成误差。

2对含多量糖及糊精的样品?

要先以冷水使糖及糊精溶解，经过滤除去，将残渣连同滤纸一起烘干，再一起放入抽提管中。

3抽提用的乙醚或石油醚要求无水、无醇、无过氧化物，挥发残渣含量低。

因水和醇可导致水溶性物质溶解，如水溶性盐类、糖类等，使得测定结果偏高。

过氧化物会导致脂肪氧化，在烘干时也有引起爆炸的危险。

4过氧化物的检查方法，取6ml乙醚，加2m110％碘化钾溶液，用力振摇，放置1分钟后，若出现黄色，则证明有过氧化物存在。

应另选乙醚或处理后再用。

5提取时水浴温度不可过高，以每分钟从冷凝管滴下80滴左右，每小时回流6～12次为宜，提取过程应注意防火。

6在抽提时，冷凝管上端最好连接一个氯化钙干燥管，这样，可防止空气中水分进入，也可避免乙醚挥发在空气中，如无此装置可塞一团干燥的脱脂棉球。

7抽提是否完全，可凭经验，也可用滤纸或毛玻璃捡查，由抽提管下口滴下的乙醚滴在滤纸或毛玻璃上，捏发后不留下油迹表明已抽提完全，若留下油迹说明抽提不完全。

8在挥发乙醚或石油醚时，切忌用直接火加热，应该用电热套，电水浴等。

烘前应驱除全盔残金盥乙盥，因乙醚稍有残留，放入烘箱时，、有发生爆炸的危险让

9反复加热会因脂类氧化而增重。

重量增加时，以增重前的重量作为恒重。

实验三蛋白质含量的测定

常量凯氏定氮法

1、实验原理

样品与浓硫酸和催化剂一同加热消化，使蛋白质分解，其中碳和氢被氧化成二氧化碳和水，而样品中的有机氮转换成氨与硫酸结合生成硫酸铵。

然后加碱蒸馏，使氨逸出用硼酸吸收后再以标准盐酸或硫酸滴定。

根据标准酸消耗量可计算出蛋白质的含量。

样品消化：

消化反应方程式：

2NH2（CH2）2COOH+13H2SO4=（NH4）2S04+6C02+12S02+16H20

浓硫酸具有脱水性，使有机物脱水后被炭化为碳、氢、氮。

浓硫酸又有氧化性，将有机物炭化后的碳化为二氧化碳，硫酸则被还原成二氧化硫：

2H2SO4+C=2S02+2H20+CO2↑

二氧化硫使氮还原为氨，本身则被氧化为三氧化硫，氨随之与硫酸作用生成硫酸铵留在酸性溶液中：

K2SO4﹢2NH3=（NH4）2SO4

在消化反应中，为了加速蛋白质的分解，缩短消化时间，常加入下列物质：

1）硫酸钾加入硫酸钾可以提高溶液的沸点而加快有机物分解，它与硫酸作用生成硫酸氢钾可提高反应温度，一般纯硫酸的沸点在340℃左右，而添加硫酸钾后，可使温度提高至400℃以上，原因主要在于随着消化过程中硫酸不断地被分解、水分不断逸出而使硫酸硫酸钾浓度增大，故沸点升高，其反应式如下：

K2SO4+H2SO4=2KHSO4

2KHSO4=K2SO4+H2O↑十+SO3

但硫酸钾加入量不能太大，否则消化体系温度过高，又会引起已生成的铵盐发生热分解放出氨而造成损失：

（NH4）2SO4=NH3↑十（NH4）HSO4

2（NH4）HSO4→2NH3↑+2SO3↑十2H2O

除硫酸钾外，也可以加入硫酸钠、氯化钾等盐类来提高沸点，但效果不如硫酸钾。

2）硫酸铜CuS04硫酸铜起催化剂的作用。

凯氏定氮法中可用的催化剂种类很多，除硫酸铜外，还有氧化汞、汞、硒粉、二氧化钛等，但考虑到效果、价格及环境污染等多种因素，应用最广泛的是硫酸铜、使用时常加入少量过氧化氢、次氯酸钾等作为氧化剂以加速有机物氧化，硫酸铜的作用机理如下所示：

2CuSO4→CuSO4+SO2↑+O2

C+2CuSO4→Cu2SO4+S02↑+CO2↑

Cu2SO+2H2SO4→2CuSO4+2H2O+SO2↑

此反应不断进行，待有机物全部被消化完后，不再有硫酸亚铜生成，溶液呈现清澈的蓝绿色。

故硫酸铜除起催化剂的作用外，还可指示消化终点的到达，以及下一步蒸馏时作为碱性反应的指示剂。

⑴蒸馏：

在消化完全的样品溶液中加入浓氢氧化钠使呈碱性，加热蒸馏即可释放出氨气反应方程式如下：

2NaOH+（NH4）SO4=2NH3↑+Na2SO4+2H2O

⑵吸收与滴定：

加热蒸馏所放出氨可甩硼酸溶液进行吸收，待吸收完全后，再用盐酸标准溶液滴定，因硼酸呈微弱酸性，用酸滴定不影响指示剂的变色反应，但它有吸收氨的作用，吸收及滴定反应方程式如下：

2NH3+4H3BO3=（NH4）2B4O7+5H2O

（NH4）2B4O7+5H2O+2HCl=2NH4C1+4H3BO3

蒸馏释放出来的氨，也可以采用硫酸或盐酸标准溶液吸收，然后再用氢氧化钠标准溶液反滴定吸收液中过剩的硫酸或盐酸，计算出总氮量。

2、适用范围

此法可应用于各类食品中蛋白质含量测定。

二、仪器和试剂

仪器：

⑴凯氏烧瓶（500m1）

⑵定氮蒸馏装置，如图所示

4．试剂：

⑴浓硫酸，

⑵硫酸铜，

⑶硫酸钾，

⑷40％氢氧化钠溶液

⑸4%硼酸吸收液：

称取29g硼酸溶解于500ml热水中，摇匀备用。

⑹甲基红—溴甲酚绿混合指示剂：

5份0.2%溴甲酚绿95%乙醇溶液与1份0.2%甲基红乙醇溶液混合均匀。

⑺0.1000mol/L盐酸标准溶液

三，实验方法：

1．蒸馏操作

将自来水经

（1）注入到蒸馏瓶夹层

（2）中，使水面稍低于蒸馏瓶颈部的转弯处。

把装有标准酸溶液的接收瓶（5）置于冷凝器（6）的下放，冷凝器的尖端插入酸液面以下，接收瓶内须先事先加入指示剂。

先将样品由漏斗（4）注入蒸馏瓶（3）中，并以少量的蒸馏水冲洗漏斗。

再把氢氧化钠溶液由漏斗（4）注入蒸馏瓶（3）中，并以少量的蒸馏水冲洗漏斗，然后用少量蒸馏水将漏斗封闭。

最后加热，将蒸馏瓶夹层

（2）内的水煮沸。

从蒸馏瓶（3）内的水溶液沸腾开始计算时间，大约10分钟即可蒸馏完毕。

移开接收瓶后，再移去火源，以防倒吸。

2．蒸馏瓶的洗涤

当把火源移去后，蒸馏瓶（3）内的废液立刻六到蒸馏瓶的夹层

（2）内并经排水管（7）排出。

再把装有蒸馏水的三角瓶置于冷凝器（6）下方，并将冷凝器的简短插入水的液面以下，再加热至沸，然后移去火源，三角瓶中的蒸馏水流到蒸馏瓶（3）内，再倒流至蒸馏瓶的夹层

（2），由排水管（7）排出。

按上述方法将一起洗涤2~3次。

四．操作步骤

1、消化

称取固体样品0.2~2g（半固体：

2~5g，液体：

10~20mL）于100mL凯氏烧瓶中，加入0.5gCuSO4、10gK2SO4及20mLH2SO4，摇匀进行消化操作，小火加热至完全炭化后加大火进行消化，溶液呈蓝绿色为终点，冷却后用蒸馏水定容至100mL。

2、吸收和蒸馏

取消化稀释液5mL于反应管内，经漏斗再加入5mL40%NaOH溶液至强碱性，加少量蒸馏水洗漏兜次，夹好漏斗夹用水密封，蒸馏水冷凝管预先插入盛用10mL4%硼酸吸收液中，蒸馏至混合液边绿色。

注：

蒸馏大约10min即可，将冷凝管提高液面，并用蒸馏水洗涤冷凝管尖端后停止蒸馏。

3、滴定

用0.1000mol/LHCl滴定至微红色为终点，同时作空白对照。

四．结果计算

蛋白质（％）：

C×（v1-v2）×（M氮/1000）/（m×V3/100）×F×100

式中：

C——盐酸标准溶液的浓度，mol/L

Vl——滴定样品吸收液时消耗盐酸标准溶液体积，ml

V2——滴定空白吸收液时消耗盐酸标准溶液体积，ml

V3——用于蒸馏的消化稀释液体积，ml

m——样品质量，g

M氮——氮的摩尔质量，14.01g/mol

F——氮换算为蛋白质的系数，6.23。

五．说明及注意事项

⑴所用试剂溶液应用无氨蒸馏水配制。

⑵消化时不要用强火，应保持和缓沸腾，以免粘附在凯氏瓶内壁上的含氮化合物在无硫酸存在的情况下未消化完全而造成损失。

⑶消化过程中应注意不时转动凯氏烧瓶，以便利用冷凝酸粘附在瓶壁上的固体残渣洗下并促进其消化完全。

⑷样品中若含脂肪或糖较多时，消化过程中易产生大量泡沫为防止泡沫溢出瓶外，在开始消化时应用小火加热，并时时摇动；或者加入少量辛醇或液体石蜡或硅油消泡剂，并同时注意控制热源强度。

⑸当样品消化液不易澄清透明时，可将凯氏烧瓶冷却，加入30％过氧化氢2～3ml后再继续加热消化。

⑹若取样量较大，如干试样超过5g，可按每克试样5ml的比例增加硫酸用量。

⑺一般消化至呈透明后，继续消化30分钟即可，但对于含有特别难以氨化的氮化合物的样品，如含赖氨酸、组氨酸、色氨酸、酪氨酸或脯氨酸等时，需适当延长消化时间。

有机物如分解完全，消化液呈蓝色或浅绿色，但含铁量多时，呈较深绿色。

⑻蒸馏装置不能漏气。

⑼蒸馏前若加碱量不足，消化液呈蓝色不生成氢氧化铜沉淀时需再增加氢氧化钠用量。

⑽硼酸吸收液的温度不应超过40℃，否则对氨的吸收作用减弱而造成损失，此时可置于冷水浴中使用。

⑾蒸馏完毕后，应先将冷凝管下端提离液面清洗管口，再蒸1分钟后关掉热源，否则可能造成吸收液倒吸。

⑿混合指示剂在碱性溶液中呈绿色，在中性溶液中呈灰色，在酸性溶液中呈红色。