第二章-樣品前處理技術(shù)

1、第二章 樣品的采集與制備,,第一節(jié) 采樣的意義與目的一、正確采樣的意義 從被檢測(cè)的對(duì)象中，按照規(guī)定的方法及使用適當(dāng)?shù)墓ぞ?，采取一定?shù)量的具有代表整體質(zhì)量供分析檢驗(yàn)用的部分，叫做樣品。 采取樣品的過(guò)程叫做采樣、扦樣、取樣或抽樣。 樣品可分為檢樣、原始樣品、平均樣品或試驗(yàn)樣品（試樣）。 檢樣是指按規(guī)定的方法，使用適當(dāng)?shù)墓ぞ撸烧粰z對(duì)象的各部

2、分采取的少量被檢對(duì)象。 將許多份按規(guī)定所取的質(zhì)量相同的檢樣混合在一起，叫做原始樣品。,由于各檢樣之間可能不均勻，原始樣品要按照規(guī)定方法混合均勻，再?gòu)倪@均勻的原始樣品中按規(guī)定方法分出一部分樣品，這部分樣品稱為平均樣品。 平均樣品經(jīng)混合分樣，根據(jù)需要從中稱取一部分用于分析測(cè)定的樣品叫做試驗(yàn)樣品。 采樣的過(guò)程便是由檢樣→原始樣品→平均樣品→試樣的過(guò)程。

3、 不同質(zhì)量的檢樣單獨(dú)作為原始樣品、平均樣品、試樣，單獨(dú)進(jìn)行分析。 采樣的不正確，可能造成巨大的損失，也可能導(dǎo)致有危險(xiǎn)的糧食及食品、飼料進(jìn)入市場(chǎng)，危害人們的身體健康。,二、采樣的目的,加強(qiáng)對(duì)食品加工廠、倉(cāng)庫(kù)、銷售網(wǎng)點(diǎn)的衛(wèi)生監(jiān)督檢查食品生產(chǎn)的原料與成品是否合乎法規(guī)、技術(shù)要求和有關(guān)衛(wèi)生要求檢查食品添加劑是否符合《食品添加劑使用標(biāo)準(zhǔn)》的要求檢查食品生產(chǎn)原料和成品感官性質(zhì)，有無(wú)摻雜、摻偽檢查有無(wú)細(xì)菌、真菌毒素或害

4、蟲(chóng)污染及污染程度檢查食品貯藏、運(yùn)輸、銷售時(shí)的環(huán)境條件是否符合衛(wèi)生管理要求檢查進(jìn)口食品生產(chǎn)原料、成品及食品添加劑是否符合我國(guó)有關(guān)食品衛(wèi)生質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),一、采樣的要求二、采樣工具與采樣方法對(duì)糧食、油料、粉狀樣品，采樣時(shí)常用專用的采樣器。 對(duì)流動(dòng)的糧食、油料、食品、飼料或倒包采樣時(shí)，常使用采樣鏟。 對(duì)液體樣品使用采樣管。 對(duì)小包裝糧食、食品采用人工撿取的方法。,第二節(jié) 采 樣,常用采樣器,電

5、動(dòng)采樣器,三、樣品的制備,糧食、油料經(jīng)粉碎（磨碎或研碎），過(guò)20目篩液體、漿體或懸浮體充分搖勻或攪拌均勻蔬菜、水果：水洗去泥沙，晾干，依食用習(xí)慣取可食部分沿縱軸剖開(kāi)，取1/4，切碎，混勻肉類：除去皮骨，肥瘦混合取樣，絞碎禽類：魚(yú)類：罐頭類,樣品制備就是對(duì)原始樣品的分取、粉碎、混勻、縮分的過(guò)程。 通過(guò)制樣，使試樣能正確代表全體樣品不同的樣品制備方法也不同。,常用的制備方法有以下幾種： 一、機(jī)械混勻 1．四分法 2．分

6、樣器法（圖）二、粉碎、過(guò)篩 這種方法適用于糧食及水分少的固體食品、飼料。常用的粉碎裝置有粉碎機(jī)、旋風(fēng)磨、咖啡磨、球磨機(jī)等 （圖） 三、研磨 對(duì)含水多的新鮮樣品（如馬鈴薯、水果等）、高脂肪的樣品（如花生），可用縮分、研磨或搗碎的方法進(jìn)行混勻與破碎。 四、攪拌 對(duì)液態(tài)樣品（如油脂）及易溶于水或適當(dāng)溶劑的樣品，可用溶于溶液攪拌均勻的辦法制樣。,,,,,,第四節(jié) 樣品的保存,樣品采樣后，

7、應(yīng)用適當(dāng)?shù)娜萜鲀?chǔ)存。 在樣品運(yùn)輸及保存中，要防止揮發(fā)性成分損失及霉變、變質(zhì)、成分分解。 一般樣品檢驗(yàn)結(jié)束后應(yīng)保留樣品一個(gè)月，以備復(fù)查。保留樣品應(yīng)存放于適當(dāng)?shù)娜萜骷暗胤?，盡可能保持其原狀，對(duì)易變質(zhì)的食品不能保存時(shí)，可不保留樣品，但應(yīng)事先對(duì)送驗(yàn)單位說(shuō)明。,樣品預(yù)處理技術(shù),試樣的前處理過(guò)程包括：待測(cè)成分的提取、濃縮（或稀釋）、排除干擾、轉(zhuǎn)態(tài)等 通常應(yīng)根據(jù)以下幾方面的情況，選擇適當(dāng)?shù)那疤幚矸椒ǎ詽M足測(cè)定的要求。

8、 1．分析項(xiàng)目及待測(cè)成分性質(zhì) 2．樣品的性質(zhì) 3．采用的分析測(cè)定方法 4．分析的目的,預(yù)處理原則:消除干擾因素完整保留待測(cè)組份濃縮組份，提高檢測(cè)靈敏度和準(zhǔn)確性,§1 無(wú)機(jī)成分分析的樣品前處理,分析樣品中無(wú)機(jī)成分的目的通常有兩個(gè)：一是營(yíng)養(yǎng)評(píng)價(jià)，二是衛(wèi)生檢驗(yàn)。在樣品前處理時(shí)，通常需要作兩方面的工作：一方面是除去大量有機(jī)物，可用灰化、消化的方法，另一方面是除去對(duì)分析有干擾的其它無(wú)機(jī)元素

9、?？捎抿陷腿　⒎蛛x等方法。,對(duì)無(wú)機(jī)成分分析的樣品前處理及分析通常接以下步驟進(jìn)行：1．采樣、均化、縮分。2．灰化，除去大量有機(jī)物，然后將元素直接溶于鹽酸或其它溶劑，制成試樣溶液。3．用溶劑萃取、掩蔽、沉淀等方法排除其它離子的干擾。4．選用合適的測(cè)定方法，如原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、原子發(fā)射光譜法、分光光度法、極譜法等進(jìn)行測(cè)定。,（一）、干法灰化法,干法灰化是以氧為氧化劑，在高溫下使樣品中有機(jī)物質(zhì)分解，即有機(jī)物在加熱過(guò)程中，

10、氧化變成氣體而逸散掉，從而排除有機(jī)物的干擾，并使與有機(jī)物結(jié)合的無(wú)機(jī)元素釋放出來(lái)。在灰化前樣品要預(yù)先干燥、炭化。,優(yōu)點(diǎn)①基本不加或加入很少的試劑，故空白值低。②因灰分體積小，因而可處理較多的樣品，可富集被測(cè)組分。③有機(jī)物分解徹底，操作簡(jiǎn)單。,缺點(diǎn)①所需時(shí)間長(zhǎng)。②因溫度高易造成易揮發(fā)元素的損失。③坩堝對(duì)被測(cè)組分有吸留作用，使測(cè)定結(jié)果和回收率降低。,灰化操作注意事項(xiàng)：（1）灰化前樣品應(yīng)進(jìn)行預(yù)炭化。（2）樣品炭化、加硝酸溶解殘

11、渣等操作應(yīng)在通風(fēng)櫥內(nèi)進(jìn)行。（3）高溫爐內(nèi)各區(qū)的溫度有較大的差別，（4）應(yīng)根據(jù)待測(cè)組分的性質(zhì)，采用適宜的灰化溫度。,（5）采用瓷坩堝灰化時(shí)，不宜使用新的，以免新瓷坩堝吸附金屬元素，造成實(shí)驗(yàn)誤差。（6）如樣品較難灰化，可將坩堝取出，冷卻后，加入少量硝酸或水濕潤(rùn)殘?jiān)訜崽幚?，干燥后再移入高溫爐內(nèi)灰化。（7）濕潤(rùn)或溶解殘?jiān)鼤r(shí)，需待坩堝冷卻至室溫方可進(jìn)行，不能將溶劑直接滴加在殘?jiān)稀?（8）從高溫爐中取出坩堝時(shí)，避免高溫灼傷。（9）坩

12、堝從爐內(nèi)取出前，先放置于爐口冷卻，并在耐火板上冷卻至室溫。 切忌直接置于木制臺(tái)面、有機(jī)合成臺(tái)面上以免燙壞臺(tái)面，也不宜直接置于導(dǎo)熱系數(shù)較高的臺(tái)面上，以免陡然遇冷引起坩堝破裂。,提高回收率的措施適宜的灰化溫度、采用石英坩堝、加標(biāo)回收試驗(yàn)、…為了彌補(bǔ)干法灰化的缺點(diǎn)，防止易揮發(fā)成分的損失，發(fā)展了低溫氧等離子體氧化法、氧瓶法、氧燒瓶法等方法。,（二）、濕法消化法,原理：樣品中加入強(qiáng)氧化劑，并加熱消煮，使樣品中的有機(jī)物質(zhì)完全分解、氧

13、化，呈氣態(tài)逸出，待測(cè)組分轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物狀態(tài)（離子態(tài)）存在于消化液中。常用的強(qiáng)氧化劑有濃硝酸、濃硫酸、高氯酸、高錳酸鉀、過(guò)氧化氫等。,優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)物分解速度快、處理時(shí)間短、方法得當(dāng)時(shí)，元素?zé)o損失、…… 缺點(diǎn)：產(chǎn)生有害氣體；需隨時(shí)照管（初期易產(chǎn)生大量泡沫外溢）；試劑用量較大，空白值偏高、……,按采用的氧化劑分，濕法消化方法有以下幾種： 1. 硝酸消化法 2．硝酸一硫酸消化法 3. 硝酸—高氯酸消化法

14、 4．硝酸、高氯酸和硫酸消化法 5．硝酸、硫酸一過(guò)氧化氫消化法 6．硫酸一高錳酸鉀的消化法,按消化措施分： 1. 敞口消化法 2. 回流消化法 3. 密封罐消化法 4. 微波消解法,消化操作注意事項(xiàng)： （1）加入硝酸、硫酸后，應(yīng)小火緩緩加熱，待反應(yīng)平穩(wěn)后方可大火加熱，以免泡沫外溢，造成試樣損失 。 （2）及時(shí)沿瓶壁補(bǔ)加硝

15、酸。避免炭化現(xiàn)象出現(xiàn)。如發(fā)生了炭化現(xiàn)象，必須立即添加發(fā)煙硝酸。 （3）補(bǔ)加硝酸等消化液時(shí)，最好將消化瓶從電爐上取下，待冷卻后再補(bǔ)加。,（4）如消化中采用硫酸（比色分析時(shí)），應(yīng)加水脫殘存硝酸，以免生成的亞硝酰硫酸能破壞有機(jī)顯色劑，對(duì)測(cè)定產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾。 （5）如消化中采用高氯酸，應(yīng)先用濃硝酸分解有機(jī)物，然后加入高氯酸。消化過(guò)程中應(yīng)有足夠的硝酸存在，因此應(yīng)不斷補(bǔ)充硝酸，并且應(yīng)在常溫下才能將高氯酸加入樣品中，高氯

16、酸的用量需嚴(yán)格控制，一般在5mL以下。,微波消解也稱為“微波輔助化學(xué)消解” 使用程序化的微波濕法消化器，系統(tǒng)可以程序升溫，先脫水，然后濕法灰化，同時(shí)可控制真空度和溫度，與馬福爐相比縮短了灰化時(shí)間，如面粉的微波濕法灰化只需10～20min。對(duì)于植物樣品(除銅的測(cè)定外)，用微波系統(tǒng)灰化20min就足夠了，而要得到類似的結(jié)果，用馬福爐則需要40min~4h。,（三）直接提取法 在原子吸收測(cè)定方法中，有的樣品有機(jī)物干擾不大，可不

17、經(jīng)過(guò)灰化直接加鹽酸提取待測(cè)成分。 在使用此方法時(shí)，應(yīng)對(duì)各類樣品作回收實(shí)驗(yàn)。Cabeka及Mckenzie發(fā)展了此方法，先用硝酸氧化碳水化合物，然后再用鹽酸提取殘?jiān)?，用這種方法測(cè)定錫，比單獨(dú)用鹽酸更為可靠。,（四）其它方法 在無(wú)機(jī)成分分析時(shí)，根據(jù)無(wú)機(jī)成分的性質(zhì)、存在的形式、含量以及選用適當(dāng)?shù)姆治龇椒?，有時(shí)可采用較簡(jiǎn)單的前處理方式。對(duì)揮發(fā)性的物質(zhì)如磷化氫，采用頂空氣相色譜法，并選用適當(dāng)?shù)臋z測(cè)器進(jìn)行測(cè)定，使樣品前

18、處理大為簡(jiǎn)化。,§2 有機(jī)成分分析的樣品前處理,有機(jī)成分分析的樣品前處理方法很多，它通常包括提取、濃縮（或稀釋）、凈化（排除干擾）、轉(zhuǎn)態(tài)等多個(gè)步驟。,一、提取根據(jù)待測(cè)成分與其它成分結(jié)合的狀況以及與其它大量基質(zhì)的性質(zhì)上某種差異，選擇適當(dāng)?shù)姆椒▽⒋郎y(cè)成分釋放并分離出來(lái)，同時(shí)還排除一些其它成分的干擾。提取時(shí)要求能夠完全提取或定量地提取，以使分析結(jié)果準(zhǔn)確可靠。常用的提取方法有溶劑浸取法、蒸餾法、酶解或酸解釋放法等。,1．溶劑提取

19、法,溶濟(jì)提取法是利用物質(zhì)在某一溶劑（或混合溶劑）中的溶解特性，將待測(cè)成分完全或部分與樣品基質(zhì)分離的方法。 物質(zhì)在兩相中分配的總量比：D=C1V1/(C2V2)=Kγ2V1(γ1V2)=KV1/V2 式中（V1，V2—兩相的體積）， （1）提取方法： 1）漂洗法 2）振蕩提取法 3）索氏提取法 4）組織搗碎、球磨提取方法 5）萃取

20、法 6）酶解或酸解釋放法,（2）提取劑及選擇溶劑提取法的關(guān)鍵是選擇適當(dāng)?shù)娜軇┗蛉軇w系。一般按極性符合相似性溶解原理來(lái)選擇溶劑。因素： 樣品的性質(zhì)、水分含量、脂肪含量、待測(cè)成分性質(zhì)、分析方法等。 極性 沸點(diǎn) 穩(wěn)定性 毒性 價(jià)格,2．蒸餾法,蒸餾法是利用待測(cè)成分與其它物質(zhì)的蒸氣壓的不同而進(jìn)行分離與提純的一種方法。這一方法常用于將揮發(fā)性物質(zhì)與不揮發(fā)性物質(zhì)分離，或用于沸點(diǎn)不同的物質(zhì)分

21、離。常用的蒸餾法有： （1）氣液平衡法 ,依據(jù)拉烏爾定律 （頂空氣相色譜法） （2）常壓蒸餾法（3）分餾法 （4）減壓蒸餾法 （5）水蒸氣蒸餾法,二、凈化,凈化的目的就是除去干擾成分。在提取待測(cè)成分的同時(shí)，不可避免地將有些干擾成分同時(shí)提取出來(lái)。 常用的凈化方法有： 1．柱色譜法 2．薄層色譜法 3．液一液分配法,,,4．磺化法、皂化法 對(duì)酸或堿穩(wěn)定的待測(cè)成分的提取液中

22、的脂肪去除，可使用磺化或皂化的方法。 磺化法的反應(yīng)如下：油脂 CH2-C02- (CH2)n-CH3 CH2-CO2-(CH2)n-CH2-SO3H | | CH-CO2-(CH2)n-CH3

23、 CH-CO2- (CH2)n -CH2-SO3H | | CH2-CO2-(CH2)n-CH3 CH2-C02- (CH2)n -CH2-SO3H 含-OH基的分子：-OH -OSO3H

24、 含C=C的分子＞C=C＜ -CH2-CH-OSO3H,5．低溫冷凍法 6．鹽析、酸沉淀、滲析、掩蔽等方法 7．吹掃共蒸餾法,三、濃縮,濃縮過(guò)程應(yīng)注意防止氧化分解，尤其是在濃縮至近干的情況下，更容易發(fā)生氧化。分解，這時(shí)往往需要在氮?dú)饬鞅Ｗo(hù)下進(jìn)行濃縮。 常用的濃縮的方法有：1、蒸餾或減壓蒸餾方法濃縮 2．旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器濃縮3. KD濃縮器濃縮 4．吹蒸法 5．提取

25、一濃縮聯(lián)合裝置 樣品的前處理方法很多，實(shí)際運(yùn)用中，需綜合考慮，靈活運(yùn)用,四、衍生化或轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌鼱顟B(tài),衍生化及轉(zhuǎn)態(tài)是前處理中常用的方法。由于分析方法的要求，在一些測(cè)定中，并不是直接測(cè)定待測(cè)成分的本身，而是要求待測(cè)成分轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。 如用氣相色譜法測(cè)定高級(jí)脂肪酸，由于高級(jí)脂肪酸不氣化，必須轉(zhuǎn)變?yōu)榧柞ゲ拍苓M(jìn)行分析。,又如測(cè)定蛋白質(zhì)的凱氏定氮法，是將樣品中含氮有機(jī)化合物中的氮還原為NH3，NH3與硫酸結(jié)合為硫酸銨，在

26、堿性條件下蒸餾出氨，以硼酸溶液吸收氨，再用鹽酸滴定氨態(tài)氮的總量來(lái)推算蛋白質(zhì)含量。在這例子中，既有樣品的消化分解，又有成分的轉(zhuǎn)化、凈化分離、濃縮。,§3 分析方法的選擇,一、正確選擇分析方法的重要性二、分析方法的選擇1.方法的特點(diǎn)2.分析的目的3.食品的組成和特性 4. 實(shí)驗(yàn)室條件,食品分析方法的選擇標(biāo)準(zhǔn),2.分析的目的,方法的選擇主要取決于測(cè)定的目的。例如，用于在線加工過(guò)程中的快速測(cè)定方法與用于檢測(cè)營(yíng)養(yǎng)成分標(biāo)簽所標(biāo)示

27、成分的法定方法相比，前者在精確度方面的要求較低。那些具有參考性、結(jié)論性、法定的或重要的方法，常用于裝備良好、人員素質(zhì)高的實(shí)驗(yàn)室中。速度較快的次要方法或現(xiàn)場(chǎng)方法主要用于食品加工廠的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。,3.樣品的組成和特性,許多分析方法的應(yīng)用受食品基質(zhì)(如食品化學(xué)組成)的影響。例如，測(cè)定高脂或高糖食品時(shí)存在的干擾往往比低脂或低糖食品多，在這種情況下要得到精確的分析結(jié)果，必須對(duì)樣品進(jìn)行消化或提取，具體實(shí)驗(yàn)的確定取決于食品基質(zhì)。由于不同食品體系的復(fù)雜性

28、，經(jīng)常需要多種針對(duì)某些特殊食品組成的有效測(cè)定技術(shù)。實(shí)際工作中需要很多技術(shù)和方法以及有關(guān)特殊食品基質(zhì)的知識(shí)。,分析方法分類： 決定性方法、 參考方法、常規(guī)方法分析方法的選擇步驟： 根據(jù)被分析對(duì)象考慮待測(cè)物的含量范圍、含有哪些雜質(zhì)和它們可能對(duì)測(cè)定的干擾，提出所需分析方法的選擇性要求； 根據(jù)分析任務(wù)提出對(duì)分析方法速度、精密度、準(zhǔn)確性的要求； 根據(jù)實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備、分析儀器、標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)等條件設(shè)想可能采用的方法

29、 綜合上述要求與設(shè)想，詳細(xì)查閱資料、文獻(xiàn)確定何種方法為適宜； 作一系列評(píng)價(jià)試驗(yàn)，考察方法誤差的大小，決定方法是否適用。,三、分析方法的評(píng)價(jià)1 精密度和準(zhǔn)確度精密度：多次平均測(cè)定結(jié)果相互接近的程度。準(zhǔn)確度：測(cè)定值與真實(shí)值的接近程度。,平均偏差相對(duì)平均偏差,2 重復(fù)性與再現(xiàn)性 重復(fù)性：同一實(shí)驗(yàn)室由同一人及同一方法幾乎同時(shí)所做的任意兩次平行測(cè)定的結(jié)果值之間的絕對(duì)差以95%的概率小于該值。 再現(xiàn)性：不同實(shí)驗(yàn)室內(nèi)

30、由不同人用同一方法對(duì)相同樣品所做的任意兩次平行測(cè)定的結(jié)果值之間的絕對(duì)差以95%的概率小于該值。,3 靈敏度與檢出限 靈敏度與測(cè)量?jī)x器以及待測(cè)物質(zhì)濃度變化的程度有關(guān)， 以ΔR/ ΔC表示。 檢出限：在一定置信度下可以檢測(cè)的最低增量。 檢出限XLD=XBIK+（3×σ） 檢出限=t空白 S空白+t S,4 回收率回收率應(yīng)在95%~100%,§4 誤差與數(shù)據(jù)處理,1 誤差的來(lái)源與消除2