樣品的采集
食品采樣:從大量的分析對象種抽去有代表性的一部分樣品作為分析材料,此過程稱為采樣。
1、正確采樣的重要性
采樣是食品分析工作的重要環(huán)節(jié)。同一種類的食品成品或原料,由于品種產(chǎn)地,成熟期,加工和保藏條件不同,其成分及含量也可能有較大差異。同一分析對象,不同部位的成分和含量也可能有較大差異。從大量的,成分不均勻的,所含成分不一致的被檢物質(zhì)種采集能代表全部被檢物質(zhì)的分析樣品,必須科學的采樣技術(shù),以防止成分的逸散和被污染的情況下,均衡地采集有代表性的樣品,否則,即使后期檢測等環(huán)節(jié)非常精密,準確,其檢測結(jié)果也毫無價值。
2、正確采樣的原則
①采集地樣品要均勻,有代表性,能反映全部被檢食品的組成,質(zhì)量和衛(wèi)生狀況。
②采樣過程中要設法保持原有的理化指標,防止成分的逸散或帶入雜質(zhì)。
③ 采樣的步驟:檢樣→原始樣品→平均樣品。
檢樣:由分析對象大批物料的各個部分采集的少量物料。
原始樣品:許多份檢樣綜合在一起稱為原始樣品。
平均樣品:原始樣品經(jīng)過技術(shù)處理,再抽取其中的一部分供分析檢驗的樣品。
3、 采樣的方法
① 隨機采樣:按照隨機原則,從大批物料中抽取部分樣品。
②代表性取樣:是用系統(tǒng)抽樣法進行采樣,即已經(jīng)了解樣品隨空間和時間而變化的規(guī)律,按此規(guī)律進行采樣,以便采集的樣品能代表其相應部分的組成和質(zhì)量。例如:分層取樣,隨生產(chǎn)過程的各個環(huán)節(jié)采樣,定期抽取貨架上陳列不同時間的食品的采樣等。
隨機采樣可以避免人為的傾向性,但是,在有些情況下,如難以混勻的食品(如粘稠液體,蔬菜)的采樣,僅僅用 隨機采樣法是不行的,必須結(jié)合代表性取樣,從有代表性的各個部分分別取樣。因此,采樣通常采用隨機采樣和代表性取樣相結(jié)合的方式。具體的采樣方法,因分析對象的性質(zhì)而異。
均勻固體物料(如糧食,粉狀食品)
a.有完整包裝的(袋,桶,箱等)。
確定采樣件數(shù)→從堆放的不同部位取樣。
b.無包裝的散堆樣用四分法得平均樣品。
較稠的半固體物料(如稀奶油,動物油脂,果醬等)。
混勻→取出檢樣→縮減至所需樣品數(shù)量的平均樣品。
液體物料(如植物油,鮮乳等)
充分混合→分層取樣(虹吸管)→縮減至所需樣品數(shù)量的平均樣品。
組成不均勻的固體食品(肉,魚,果品,蔬菜等)。
小包裝食品(罐頭,袋或聽裝奶粉,瓶裝飲料等)。
這類食品一般按班次或批號連同包裝一起采樣。
4、采樣的數(shù)量
樣品應一式三份分別供檢驗,復檢及備查使用。每份數(shù)量一般不少于0.5公斤。
5、采樣的注意事項
① 一切采樣工具都清潔,不應將影響測定結(jié)果的物質(zhì)帶入。供微生物檢驗用的樣品,應嚴格遵守無菌操作規(guī)程。設法保持原有微生物狀況和理化指標
②感官性質(zhì)極不系統(tǒng)的樣品切不可混在一起,應另行包裝并注其性質(zhì)。
③樣品采集完后,應迅速送往檢測室進行分析,以免發(fā)生變化。盛裝樣品的器具上要貼牢標簽,注明樣品名稱,采樣地點,采樣日期,樣品批號,采樣方法,采樣數(shù)量,分析項目及采樣人,包裝情況,現(xiàn)場衛(wèi)生狀況,運輸貯藏條件,外觀。
樣品的制備
1、樣品制備:對采取的樣品的分取、粉碎、混勻、縮分等過程。
2、目的:保證樣品十分均勻。
注:防止易揮發(fā)性成分的逸散和避免樣品組成和理化性質(zhì)發(fā)生變化。做微生物檢驗的樣品,必須根據(jù)微生物學的要求,按照無菌操作規(guī)程制備。
3、方法(因產(chǎn)品類型不同而異):
液體,漿體或懸浮液體:一般是將樣品搖動和充分攪拌。
互不相溶的液體:使不相溶的成分分離,再分別進行采樣。
固體樣品:切細,粉碎,搗碎,研磨等方法將樣品制成均勻
罐頭:水果罐頭在搗碎前須清除果核;肉禽罐頭應預先清除骨頭;魚罐頭要將調(diào)味品分出后在搗碎。
樣品的處理
樣品的預處理總原則:
消除干擾因素。
完整保留被測組分。
使被測組分濃縮,以獲得可靠的分析結(jié)果。
(一)有機物破壞法
適用:主要用于食品中無機元素的測定;
有機物:為碳水化合物 ;組成C、H、O、N,鹵素,硫, 磷 ;
性質(zhì):可燃燒;高溫分解;極性弱;分子間反應副反應多;
無機物:非碳水化合物。
原理:采用高溫或高溫加強氧化條件,使有機物質(zhì)分解,呈氣態(tài)逸散,而被測組分殘留下來。
根據(jù)具體操作條件的不同,又可分為干法和濕法兩大類。
1、干法灰化
(1)操作方法:
炭化(可加入固定劑例:堿性或酸性物質(zhì))→灰化至殘留物為白色或淺灰色為止(灰化爐550℃)
(2)特點:
①空白值低;
②可富集被測組分,降低檢測下限;
③有機物分解徹底,需工作者經(jīng)?垂;
④所需時間長;
⑤揮發(fā)元素易損失;
⑥測定結(jié)果和回收率偏低。
(3)提高回收率的措施:
根據(jù)被測組分的性質(zhì),采取適宜的灰化溫度。加入助灰化劑,防止被測組分的揮發(fā)損失和坩堝吸收。例如加氯化鎂或硝酸鎂可使磷元素,硫元素轉(zhuǎn)變成磷酸鎂和硫酸鎂。防止它們損失;加入氫氧化鈉或氫氧化鈣可使鹵素轉(zhuǎn)為難揮發(fā)的碘化鈉或氟化鈣;加入氯化鎂及硝酸鎂可使砷轉(zhuǎn)變?yōu)椴粨]發(fā)的焦砷酸鎂;加硫酸可使一些易揮發(fā)的氯化鉛,氯化鎘等轉(zhuǎn)變?yōu)殡y揮發(fā)的硫酸鹽。
近年來新開發(fā)了低溫灰化技術(shù),此法是將樣品放在低溫灰化爐中,先將空氣抽至,0-133.3Pa,然后不斷通入氧氣,每分鐘0.3-0.8O2,用射頻照射使氧氣活化,在<150℃的溫度下,便可使樣品完全灰化。
新型樣品消化技術(shù):高壓密封罐消化法。此法是在聚四氟烯容器中加入適量樣品和氧化劑,在密封罐內(nèi)并置120-150℃烘箱中保溫數(shù)小時然后冷卻至室溫。
2、濕法消化
(1)操作方法:
樣品→加強氧化劑→加熱消煮。
(2)常用強氧化劑:
濃硝酸,濃硫酸,高氯酸,高錳酸鉀,過氧化氫。
(3)特點:
①分解快,時間短。
②減少揮發(fā)損失,容器吸留少。
③常產(chǎn)生大量有害氣體。
④消化初期易產(chǎn)生大量泡沫外溢,故需操作人員隨時照管。
⑤試劑用量大,空白值偏高。
(4)常用濕法消化法:
①硝酸-高氯酸-硫酸法
稱取粉碎好的樣品5~10g放入250~500mL凱氏燒瓶中,用少許水濕潤,加數(shù)粒玻璃珠,加3:1的硝酸-高氯酸混合液10~15mL,放置片刻,小火緩緩加熱,反應穩(wěn)定后放冷,沿瓶壁加入5~10mL濃硫酸,繼續(xù)加熱至瓶中液體開始變成棕色時,不斷滴加硝酸-高氯酸混合液(3:1)至有機物分解完全。加大火力至產(chǎn)生白煙,溶液應澄清、無色或微黃色。操作中注意防爆。冷卻后,轉(zhuǎn)入容量瓶中定容。
②硝酸-硫酸法
將粉碎好的樣品放入250~500mL凱氏瓶中(樣品量可稱10~20g),加入濃硝酸20mL,小心混勻后,先用小火使樣品溶化,再加濃硫酸10mL,漸漸加強火,保持微沸狀態(tài)并不斷滴加濃硝酸,至溶液透明不再轉(zhuǎn)黑為止。每當溶液變深時,立即添加硝酸,否則會消化不完全。待溶液不再轉(zhuǎn)黑后,繼續(xù)加熱數(shù)分鐘至冒出濃白煙,此時消化液應澄清透明。消化液放冷后,小心用水稀釋,轉(zhuǎn)入容量瓶,同時用水洗滌凱氏瓶,洗液并入容量瓶,調(diào)至刻度后混勻供待測用。
③干濕法比較:
(二)溶劑提取法
原理:利用樣品各組分在某溶劑中溶解度的差異,將各組分完全或部分的分離。
適用:維生素,重金屬,農(nóng)藥及黃曲霉毒素的測定。
分類:
溶劑分層法;
浸泡法;
鹽析法。
1、溶劑分層法(溶劑萃取法)
(1)原理:利用某組分在兩種互不相溶的溶劑中分配系數(shù)的不同,使其從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑中,而使其與其他組分分離。
分配系數(shù):在一定溫度下一組分B溶于不相溶的兩液相時,當兩相達平衡后此組分將以一定比例分配于兩相中。
(2)萃取溶劑的選擇:
與原溶劑不互溶;
對被測組分有最大的溶解度,而對雜質(zhì)有最小的溶解度;
應考慮兩種溶劑分層的難易以及是否會產(chǎn)生泡沫等問題。
(3)儀器:
分液漏斗,連續(xù)液體萃取器。
(4)萃取方法:
分液漏斗:一般需4-5次萃取,才能基本達到完全分離。
連續(xù)液體萃取器:燒瓶A內(nèi)的溶劑被加熱,產(chǎn)生的蒸汽經(jīng)過管B上升至冷凝器C被冷卻,冷凝液化后滴入中央的管內(nèi)并沿中央管下降,從下端成為小滴,使萃取的液層D上升,此時發(fā)生萃取作用。萃取液經(jīng)回流至燒瓶A內(nèi)后,溶劑再次氣化,這樣繼續(xù)反復萃取,可把被測組份全部萃入A中。
2、浸泡法(浸提法)
(1)原理:利用固體混合物在提取劑中的溶解度的不同使被提取物得到分離。
(2)提取劑的選擇:
①所選擇的提取劑既能大量溶解被提取物,又要不破壞被提取物的性質(zhì)。例如糖類提取劑選用乙醇水溶液。
②根據(jù)被提取物的極性強弱來選擇提取劑。對極性弱的成分(如有機氯農(nóng)藥)可用極性小的溶劑(如石油醚)提;對記性強的成分(如黃曲霉毒素)可用極性大的溶劑(如甲醇與水的混合物)提取。
③溶劑的沸點宜在45-80℃之間,沸點太低易揮發(fā),沸點太高不易濃縮,且對熱穩(wěn)定性差的被提取成分不利。
④溶劑要穩(wěn)定,不與樣品發(fā)生作用。
(3)儀器:常用索克斯特式提取器。
3、鹽析法
鹽析:想溶液中加入某一物質(zhì),使溶質(zhì)溶解在原溶劑中的溶解度大大降低,從而從溶液中沉淀出來。
注:①所加入的物質(zhì)不破壞所要析出的物質(zhì);
②選擇適當?shù)姆蛛x方法(如過濾,離心分離,蒸發(fā)等;這要根據(jù)溶液、溶劑和析出物質(zhì)的性質(zhì)和實驗要求來決定);
③注意pH值,溫度等條件的要求。
(三)磺化法和皂化法
這是處理油脂或含脂肪樣品時經(jīng)常使用的方法,常用于農(nóng)藥分析中樣品的凈化。
1、磺化法
適用:對酸穩(wěn)定的有機氯農(nóng)藥例:DDT,六六六。
2、皂化法
(1)皂化:酯的堿性水解。
(2)適用:對堿穩(wěn)定的農(nóng)藥。
(四)沉淀分離法
沉淀分離法是利用沉淀反應進行分離的方法。在試樣中加入適當?shù)某恋韯,使被測組分沉淀下來,經(jīng)過過濾或離心將沉淀與母液分開,從而達到分離的目的。
例:測定冷飲中糖精鈉含量時,可在試劑中加入堿性硫酸銅,將蛋白質(zhì)等干擾雜質(zhì)沉淀下來,而糖精鈉仍留在試液中經(jīng)過濾除去沉淀后,取濾液進行分析。
(五)掩蔽法
此法時利用掩蔽劑與樣液中的干擾成分作用,使干擾成分轉(zhuǎn)變?yōu)椴桓蓴_測定的狀態(tài),既被掩蔽起來。運用這種方法可以不經(jīng)過分離干擾成分的操作而消除干擾作用。簡化了分析步驟。常用與金屬元素的測定。
例:雙硫腙比色法測定鉛時,在測定條件下(pH=9),Cu2+,Cd2+等對測定有干擾,可加入氰化鉀和檸檬酸掩蔽,消除它們的干擾。
(六)濃縮
常壓濃縮法:用于非揮發(fā)性的樣品凈化液的濃縮。
減壓濃縮法:K-D濃縮器。
(七)蒸餾
原理:利用液體混合物中各組分揮發(fā)度的不同而進行分離。
特點:具有分離和凈化雙重效果,儀器裝置和操作較為復雜。
分類:常壓,減壓,水蒸氣蒸餾。
1、常壓蒸餾
適用于受熱后不發(fā)生分解或沸點不太高的物質(zhì)。
加熱:沸點<90℃用水浴加熱
沸點>90℃用油浴,沙浴,鹽浴或石棉浴加熱。
冷凝:沸點<150℃用冷水冷凝器
沸點>150℃用空氣冷凝器
注:
①如采用加熱浴加熱浴溫度T應大于沸點T1,T—T1<30℃;
②高沸點物質(zhì)選用短頸蒸餾瓶;
③必須了解被蒸餾物質(zhì)的性質(zhì)。
2、減壓蒸餾
適用于受熱后易分解或沸點太高的物質(zhì)。
3、水蒸氣蒸餾
(1)適用:在沸點時易分解,沸點較高的物質(zhì)。
(2)原理:在一定溫度下,兩組分混合液體的蒸汽壓,等于每種液體各自單獨存在時的蒸汽壓之和,因此混合液的沸點低于兩種液體各自的沸點。在水蒸氣蒸餾中,若水蒸氣通過雙組分的液體混合物,且混合物中組分為不揮發(fā),則因水蒸氣份壓的存在而降低另一組分沸騰汽化所需的蒸汽壓。故蒸餾可在較低的溫度下進行。物料在蒸餾時水蒸氣帶出揮發(fā)物質(zhì),頸冷凝后就分成互不相溶的水相和揮發(fā)的液體相。
例:
溴代苯T=150℃ ;水T=100℃;T=95.5℃;
溴代苯P=114mmHɡ;水P=646mmHɡ。
則:總P=646+114=760mmHɡ
4、分餾
(1)適用:互溶且沸點相差不大的混合液體。
(2)原理:將液體混合物在一個設備內(nèi)同時進行多次部分汽化和部分冷凝將液體混合物分離為各組分。
5、掃集共蒸餾法
(1)適用:蔬菜,水果,食用油脂和乳制品中的有機氯和有機磷農(nóng)藥都可用此法。
(2)原理:食品提取液→注入施特勒管→轉(zhuǎn)變成蒸汽→氮氣流吹入冷凝管→通過微層析柱進入收集器。
樣品的保存
制備好的樣品應放在密封潔凈的容器內(nèi),置于陰暗處保存。易腐敗變質(zhì)的樣品應保存在0-5℃的冰箱里,但保存時間不宜過長。易光分解的分析成分為分析項目的樣品,必須避光保存。特殊情況下,樣品中可加入適量的不影響分析結(jié)果的防腐劑,或?qū)悠分糜诶鋬龈稍锲鲀?nèi)進行升華干燥來保存。食物在保存過程中,要避免受潮,風干,變質(zhì)以保證其外觀和組成不發(fā)生變化。