《食品分析》教案——第十三章 食品中限量元素的测定.docx

食品分析教案（第23次课2学时）一、授课题目第十三章食品中限量元素的测定第一节概述第二节元素的提取与分离二、教学目的和要求学习本章内容，要求学生了解限量元素的概念，了解原子吸收法的原理及仪器，掌握鳌和萃取原理。三、教学重点和难点重点：鳌和萃取原理难点：干扰离子的消除四、主要参考资料1、穆华荣、于淑萍主编，食品分析.北京：化学工业出版社，20042、周光理主编，食品分析与检验技术，北京：化学工业出版社，20063、杨月欣主编，实用食物营养成分分心手册（第二版），北京：中国轻工业出版社，20074、曲祖乙、刘靖主编，食品分析与检验.北京：中国环境科学出版社，2006五、教学过程1、学时分配：2学时2、辅导手段：自习答疑3、教学办法：讲授4、板书设计：（见上页）5、教学内容第十三章食品中限量元素的测定第一节概述一、食品中元素分类1、从营养的角度分类：必需元素、非必需元素和有害元素有毒元素：目前未发现对人体有生理功能、且人体耐受力极小、进入体内量稍大就中毒的元素。如Hg、Cd、Pb、As、Sn.Cu,Cr等，这些元素在体内不易排出，有积蓄性，半衰期都很长。例：甲基汞：在体内半衰期为70天铅：在体内半衰期为1460天。在骨骼中为10年镉在体内半衰期为1631年。2、从人体对其需要量分类：（1）常量元素：每日膳食需要量在100nIg以上（2）微量元素：在代谢上同样重要，但含量相对较少1）在肌体中起作用的浓度以ppm、PPb计。是人体必需的、但过量又会中毒的元素。Fe是人体血液形成不可少的，缺铁性贫血就是因缺乏铁，而多了得“血色病”。Zn影响人的消化与代谢，缺Zn味觉减退，出现厌食，发育不良等，过多会得胃肠炎。（取头发进行测定可知人体内Zn含量情况）。2000年8月调查：北京、广州等城市儿童低锌率44%,而山区儿童仅为32.4%（低于正常值）2）微量元素的功能形式、化学价态、化学形势非常重要。例：铝的+6价毒性大，+3价对人体有益（如Cr2。3、Cr（OH）3）«无机错毒性大，有机错毒性小。3）注意；对这些微量元素不能盲目的补，要适量，要适宜。有时有益量与有害量相差很小。3、限量元素：微量元素和有害元素，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。4、其他这些物质进入人体的渠道有：水源、土壤、环境、原料、辅料、添加剂、农药、化肥的使用、加工、制造、运输等带入；容器本身不纯，金属带入铅、锌；罐头中酸性锡的溶出；铜器带入过量铜；另外，还有呼吸、皮肤。我国食品卫生法对食品中有害元素含量的规定（P233）o表131,表132为生活饮用水卫生标准（GB574985）。联合国粮食卫生组织与世界卫生组织对有些限量元素许多比中国规定的量大。二、食品中限量元素的检测方法1、原子吸收分光光度法：选择性好、灵敏度高、简便、快速、可同时测定多中元素。2、比色法：设备简单、价廉、灵敏度可满足要求。3、另外还有极谱法、离子选择电极法和荧光分光光度法。（极谱法一一光学分析的一种，让电流通过溶液，然后增加电压，由电流变化情况来进行定量、定性分析。如：小型极谱仪，可用来自动监测自来水中限量元素的含量，实验操作全都自动化，每隔12min记录一次水样中Cu、Pb,Cd、Zn的含量。第二节元素的提取与分离以上这些元素都以金属有机化合物的形式存在于食品中，要测定这些元素先要做两件事：1、用灰化法和湿化法先将有机物质破坏掉，释放出被测元素。以不丢失要测的成分为原则。2、破坏掉有机物后的样液中，多数情况下是待测元素浓度很低，另外还有其它元素的干扰，所以要浓缩和除去干扰。浓缩与分离处理方法与后边测定方法有关。例：比色法测定：用合适的金属螯合剂在一定条件下与被测金属离子生成金属螯合物，然后用有机溶剂进行液液萃取，使金属螯合物进入有机相从而达到分离与浓缩。原子吸收分光光度法：测痕量元素则用离子交换法分离、提纯金属离子或除去干扰离子。一、螯合萃取原理1、样品溶液：（1）金属离子+螯合剂二金属螯合物（金属螯合物溶于有机溶剂，如果有色可进行比色测定有机相（2）水+其它组成水相2、此法为液一液溶剂萃取法：优点：较高的灵敏度，选择性，分离效果好，设备简单，操作快速。缺点：工作量较大，耗用试剂，溶剂较高，有的易挥发，易燃，有毒等。二、螯合反应与亲水性金属离子在未成螯合物之前，受水分子极性作用，以水合离子形式存在，为亲水性，难溶于有机溶剂，故不好直接用有机溶剂萃取。选择适当的金属螯合剂可将金属离子变为疏水性的金属螯合物，然后再萃取。物质能否有亲水性，主要看其是否能与水分子形成氢键。 氢键（也是一种化学键）。H-O-H0由于“0”电负性强（吸电子云能力）,H与0的电子对被强烈吸到“0”一边，H外边几乎没有电子云，与另一分子中“0”（带负电）产生了静电吸引，即氢键。电负性0>N>S、Cl三、萃取分离的基本原理1、分配系数Pd、Kd萃取时，有两相互不相溶，一相为水相，一相为有机相，物质A在两相中存在量不同。在一定温度下，分配达到平衡。A在两相中活度比不再变，即Pd,K1）为常数。 Pm=11AA水浓度很低时，用浓度代替活度a K1>=Aw/A水2、分配比D二%/C水C,.溶质在有机相中聚合、络合等总浓度C水一一溶质在水相中聚合、络合、水解的总浓度3.萃取百分率E：表示萃取的完全程度E=（被萃取物在有机相中的总量/被萃取物的总量）×100%四、萃取平衡与条件1、常用的螯合剂实际应用的，目前已达100多种，食品分析中常用的：双硫腺（HDZ）,二乙基二硫代甲酸钠（NaDDTC）.丁二酮后、铜铁试剂CuP（N亚硝基苯月亥镂）这些螯合剂与金属离子生成金属螯合物，相当稳定，难溶于水，易溶于有机溶剂，许多带有颜色可直接比色。2、金属螯合物的萃取平衡用有机溶剂萃取金属螯合物，金属在有机相和水相中的分配比与许多因素有关，当其他因素固定下来以后，金属分配率与PH有关。3、影响分配比值的几个因素：（1）螯合剂的影响：螯合剂与金属离子生成的螯合物越稳定，萃取效率就越高。（2） PH的影响：PH越高，有利于萃取，但金属离子可能发生水解反应。1 要正确控制溶液的酸度,对萃取有利，还可提高螯合剂对金属离子的选择性。例：Zrr的最适宜PH为6.510.（3）萃取溶剂的选择：溶剂是否有利于萃取的分离主要取决于它们的物理性质和化学性质。一般尽量采用惰性溶剂，避免产生副反应。根据螯合物的结构，由相似相溶原理来选：含烷基螯合物选卤代烧（CCI4、CHCl3等），含芳香基螯合物选芳香烧（苯、甲苯等）溶剂的相对密度与溶液差别要大、粘度小。无毒。无特殊气体、挥发性较小。4、干扰离子的消除一种螯合剂往往同时和几种金属离子形成螯合物，控制条件可有选择地只萃取一种离子或连续萃取几种离子，使之相互分离。控制酸度控制溶液的PH值使用掩蔽剂例：KCN可掩蔽Zn2Cu24柠檬酸铉可掩蔽Ca2Mg2AL3Fe/EDTA可以掩蔽除Hg2Au24以外许多金属离子。掩蔽剂的使用与溶液PH有关例：碱性液+银化物掩蔽Pb、Sn2Ti.Bi弱酸性液+银化物掩蔽Pb.Hg.Ag、Cu六、作业1、测定食品中限量元素时为什么需要分离和浓缩？整合溶剂萃取分离的原理是什么？七、课后记食品分析教案（第24次课2学时）一、授课题目第十三章食品中限量元素的测定第三节几种金属离子含量的测定第四节碑、硒、氟的测定二、教学目的和要求要求学生掌握双硫踪的性质，掌握铅（比色法）、碑、氟的测定，了解其他元素的测定方法。三、教学重点和难点重点：铅的测定、础的测定、僦的测定难点：各种测定方法的操作要领四、主要参考资料1、穆华荣、于淑萍主编，食品分析.北京：化学工业出版社，20042、周光理主编，食品分析与检验技术，北京：化学工业出版社，20063、杨月欣主编，实用食物营养成分分心手册（第二版），北京：中国轻工业出版社，20074、曲祖乙、刘靖主编，食品分析与检验.北京：中国环境科学出版社，20065、http:/WWW6http:WWWB3%BB%E6%95%B0/7htS：WWWB3%BB%E6%95%B0/五、教学过程1、学时分配：2学时2、辅导手段：自习答疑3、教学办法：讲授4、板书设计：（见上页）5、教学内容第三节几种金属离子含量的测定一、原子吸收分光光度法1、基本原理原子吸收分光光度法是利用原子吸收分光光度计来测定限量元素。它是基于基态原子对特定波长光吸收的一种测量方法。它的基本原理是使光源辐射出的待测元素的特征光谱通过样品的蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子所吸收，在一定范围与条件下，入射光被吸收而减弱的程度与样品中待测元素的含量呈正相关。2、仪器结构原子吸收光谱分析的仪器包括四大部分（1）光源：发射待测元素的特征谱线（2）原子化系统：将样品中的元素转化为自由态原子蒸气，并处于基态。（3）分光系统：单色器（4）检测系统：检测器，放大器，读数显示器3、分类r火焰原子化法原子化法V无火焰原子化法J石墨炉法1.冷原子化法（I）火焰式一一仪器内有燃烧的火焰，提供一定能量让含有限量元素的溶液雾化后，经过火焰获得能量，热离解为原子状态就可吸收特定波长的光，由基态f激发态，不同的原子所吸收的波长不一样，如测CU就要将仪器换上CU空心阴极灯，让其发射出CU的特定波长光，根据其吸收的多少来定量。（与标准曲线比较）（2）无火焰原子化法石墨炉法：让样品溶液在石墨管小空间内完成干燥、灰化、原子化三步，仪器提供高温，原子再去吸收特定波长光。灵敏度比火焰原子化法高。冷原子化法：让溶液进行化学反应，使元素为原子态，再喷入原子吸收分光光度计测定。4、原子吸收分光光度法的特点：优点：灵敏度高，应用广，选择性好，抗干扰性强，适于元素的痕量分析。缺点：要连续测不同的元素，就要多次换不同的阴极灯。二、双硫踪比色法测Pb、Zn、Cd、Hg的含量（一）双硫踪的性质1、名称：打萨腺，二苯硫腺等，学名二苯基硫卡巴踪2、结构式3、性质（1）紫黑色结晶粉末，可溶于氯仿和四氯化碳（2）在有氧化剂（Fe*、C/等）存在，日光照射下都易氧化为二苯硫卡巴二踪，此氧化物不溶于酸性或碱性溶液，但溶于氯仿和四氯化碳，呈黄色至棕色。（二）双硫腺与金属离子的反应在酸性溶液中并有过量双硫踪存在时生成单取代双硫踪盐，即I个双硫腺分子中有1个H原子被金属离子所取代，二价金属离子则同时与2个双硫踪分子反应。在碱性溶液中或双硫腺量不足时、生成二代（双取代）双硫腺盐，即1个双硫腺分子中有个H原子同时被金属离子所取代。双硫踪盐的萃取性能，主要决定于水相中的PH值和双硫踪试剂的浓度。某些金属离子有氧化双硫腺的性质，在水溶液中加入盐酸羟胺，可阻止氧化作用。双硫踪在三氯甲烷或四氯化碳溶液，在光的作用或高温下很快氧化成为黄色化合物。故应置冰箱保存。（三）双硫