4.2 几种矿物元素的测定

实验20 食品中钙含量的测定

1．实验目的

（1）了解火焰原子吸收光谱仪的工作原理。

（2）掌握火焰原子吸收光谱仪的使用方法。

2．实验原理

试样经消解处理后，加入镧溶液作为释放剂，经原子吸收火焰原子化，在422.7nm处测定的吸光度值在一定浓度范围内与钙含量成正比，与标准系列溶液比较定量。

3．实验材料与试剂

食品样品，市售；硝酸，为分析纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

硝酸溶液Ⅰ：量取50mL硝酸，加入950mL水，混匀。

硝酸溶液Ⅱ：量取500mL硝酸，加入500mL水，混匀。

盐酸溶液：量取500mL盐酸，加入500mL水，混匀。

镧溶液（20g/L）：称取23.45g氧化镧，先用少量水湿润后再加入75mL盐酸溶液溶解，转入1000mL容量瓶中，加水定容至刻度，混匀。

钙标准溶液，钙标准储备液（1000mg/L）：准确称取2.4963g碳酸钙（CAS号：471-34-1，纯度＞99.99%，精确至0.0001g），加盐酸溶液溶解，移入1000mL容量瓶中，加水定容至刻度，混匀。

钙标准中间液（100mg/L）：准确吸取10mL 钙标准储备液（1000mg/L）于100mL容量瓶中，加硝酸溶液Ⅰ定容至刻度，混匀。

钙标准系列溶液：分别吸取钙标准中间液（100mg/L）0mL,0.500mL,1.00mL, 2.00mL,4.00mL,6.00mL于100mL容量瓶中，另在各容量瓶中加入5mL镧溶液（20g/L），最后加硝酸溶液Ⅱ定容至刻度，混匀。此钙标准系列溶液中钙的质量浓度分别为0mg/L,0.500mg/L,1.00mg/L,2.00mg/L,4.00mg/L,6.00mg/L。

4．实验仪器

原子吸收光谱仪、分析天平、微波消解系统、可调式电热炉、可调式电热板、压力消解罐、恒温干燥箱、马弗炉。

5．实验步骤

（1）试样的制备。

①粮食、豆类样品去除杂物后，粉碎，储于塑料瓶中。

②蔬菜、水果、鱼类、肉类等样品用水洗净，晾干，取可食部分，制成匀浆，储于塑料瓶中。

③将饮料、酒、醋、酱油、食用植物油、液态乳等液体样品摇匀。

（2）试样的消解。

①湿法消解。

准确称取固体试样0.2～3g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～5.00mL于带刻度消化管中，加入10mL硝酸、0.5mL高氯酸，在可调式电热炉上消解（参考条件：120℃/0.5h～120℃/1h、升至180℃/2h～180℃/4h、升至200℃～220℃）。若消化液呈棕褐色，再加硝酸，消解至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色。取出消化管，冷却后用水定容至25mL，再根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液（20g/L），使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样待测液。同时做试剂空白实验。亦可采用锥形瓶，在可调式电热板上，按上述操作方法进行湿法消解。

②微波消解。

准确称取固体试样0.2～0.8g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～3.00mL于微波消解罐中，加入5mL硝酸，按照微波消解的操作步骤消解试样，消解条件见表4-1。冷却后取出消解罐，在电热板上于140℃～160℃赶酸至1mL左右。消解罐放冷后，将消化液转移至25mL容量瓶中，用少量水洗涤消解罐2～3次，合并洗涤液于容量瓶中并用水定容至刻度。根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液（20g/L），使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样待测液。同时做试剂空白实验。

③压力罐消解。

准确称取固体试样0.2～1g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～5.00mL于消解内罐中，加入5mL硝酸。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，于140℃～160℃下保持4～5h。冷却后缓慢旋松外罐，取出消解内罐，放在可调式电热板上于140℃～160℃赶酸至1mL左右。冷却后将消化液转移至25mL容量瓶中，用少量水洗涤内罐和内盖2～3次，合并洗涤液于容量瓶中并用水定容至刻度，混匀备用。根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液（20g/L），使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样待测液。同时做试剂空白实验。

④干法灰化。

准确称取固体试样0.5～5g（精确至0.001g）或准确移取液体试样0.500～10.0mL于坩埚中，小火加热，炭化至无烟，转移至马弗炉中，于550℃灰化3～4h。冷却，取出。对于灰化不彻底的试样，加数滴硝酸，小火加热，小心蒸干，再转入550℃马弗炉中，继续灰化1～2h，至试样呈白灰状，冷却，取出，用适量硝酸溶液Ⅱ溶解转移至刻度管中，用水定容至25mL。根据实际测定需要稀释，并在稀释液中加入一定体积的镧溶液，使其在最终稀释液中的浓度为1g/L，混匀备用，此为试样待测液。同时做试剂空白实验。

（3）仪器工作条件。

火焰原子吸收光谱法参考条件见表4-2。

（4）标准曲线的绘制。

将钙标准系列溶液按浓度由低到高的顺序分别导入火焰原子化器，测定吸光度值，以标准系列溶液中钙的质量浓度为横坐标，相应的吸光度值为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样溶液的测定。

在与测定标准溶液相同的实验条件下，将空白溶液和试样待测液分别导入原子化器，测定相应的吸光度值，与标准系列溶液比较定量。

6．实验结果的分析与计算

试样中钙的含量按下式计算：

式中，X——试样中钙的含量，单位为毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——试样溶液中钙的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中钙的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

f——试样消化液的稀释倍数；

V——试样消化液的定容体积，单位为毫升（mL）；

m——试样称取质量或移取体积，单位为克或毫升（g或mL）。

7．注意事项

（1）当钙含量≥10.0mg/kg或10.0mg/L时，计算结果保留三位有效数字；当钙含量＜10.0mg/kg或10.0mg/L时，计算结果保留两位有效数字。

（2）所有玻璃器皿及聚四氟乙烯消解内罐均需硝酸溶液（100mL硝酸+500mL水）浸泡过夜，用自来水反复冲洗，最后用水冲洗干净。

（3）在采样和试样制备过程中，应避免试样污染。

（4）可根据仪器的灵敏度及样品中钙的实际含量确定标准系列溶液中元素的具体浓度。

（5）在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%。

（6）以试样称取质量为0.5g或移取体积为0.5mL，定容体积为25mL计算，方法的检出限为0.5mg/kg或0.5mg/L，定量限为1.5mg/kg或1.5mg/L。

8．思考题

（1）本实验方法中四种试样前处理方法各有什么特点？

（2）除了火焰原子吸收光谱法，还有哪些常见实验方法可用于食品中钙含量的测定？

实验21 食品中铁含量的测定

1．实验目的

（1）了解电感耦合等离子体质谱仪的工作原理。

（2）掌握电感耦合等离子体质谱仪的使用方法。

2．实验原理

试样经消解后，由电感耦合等离子体质谱仪测定，以铁（Fe）元素特定质量数（质荷比，m/z）定性，采用外标法，以待测元素质谱信号与内标元素质谱信号的强度比与待测元素的浓度成正比进行定量分析。

3．实验材料与试剂

食品样品，市售；硝酸、氩气（≥99.995%）或液氩、氦气（≥99.995%）、金元素（Au）溶液（1000mg/L），均为分析纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

硝酸溶液（5+95）：量取50mL硝酸，缓慢加入950mL水中，混匀。

汞标准稳定剂：量取2mL 金元素（Au）溶液，用硝酸溶液（5+95）稀释至1000mL，用于汞标准溶液的配制。[注：汞标准稳定剂亦可采用2g/L半胱氨酸盐酸盐+硝酸混合溶液（5+95），或其他等效稳定剂]

元素储备液（1000mg/L或100mg/L）：铁，采用经国家认证并授予标准物质证书的铁元素标准储备液。

内标元素储备液（1000mg/L）：钪（Sc）、锗（Ge）等采用经国家认证并授予标准物质证书的单元素内标标准储备液。

混合标准工作溶液：吸取适量铁元素储备液，用硝酸溶液（5+95）逐级稀释配成混合标准系列工作溶液，铁元素的质量浓度分别为0mg/L,0.100mg/L, 0.500mg/L,1.00mg/L,3.00mg/L,5.00mg/L。（注：依据样品消解溶液中元素质量浓度水平，适当调整标准系列工作溶液中各元素质量浓度范围）

汞标准工作溶液：吸取适量汞元素储备液，用汞标准稳定剂逐级稀释配成标准系列工作溶液，汞元素的质量浓度分别是0μg/L,0.100μg/L,0.500μg/L,1.00μg/L, 1.50μg/L,2.00μg/L。

内标使用液：吸取适量内标元素储备液，用硝酸溶液（5+95）配制成合适浓度的内标使用液，内标使用液的质量浓度分别为0mg/L,0.250mg/L,0.100mg/L, 2.50mg/L,4.00mg/L,5.00mg/L。（注：内标溶液既可在配制混合标准工作溶液和样品消化液时手动定量加入，亦可由仪器在线加入）

4．实验仪器

电感耦合等离子体质谱仪、分析天平、微波消解仪、压力消解罐、恒温干燥箱、控温电热板、超声水浴箱、匀浆机、高速粉碎机。

5．实验步骤

（1）试样的制备。

①干样。

豆类、谷物、菌类、茶叶、干制水果、焙烤食品等低含水量样品，取可食部分，必要时经高速粉碎机粉碎均匀；固体乳制品、蛋白粉、面粉等呈均匀状的粉状样品，摇匀。

②鲜样。

蔬菜、水果、水产品等高含水量样品必要时洗净，晾干，取可食部分匀浆均匀；肉类、蛋类等样品，取可食部分匀浆均匀。

③速冻及罐头食品。

经解冻的速冻及罐头食品样品，取可食部分匀浆均匀。

④液态样品。

软饮料、调味品等样品摇匀。

⑤半固态样品。

搅拌均匀。

（2）试样的消解。

根据试样中待测元素的含量水平和检测水平要求选择相应的消解方法及消解容器。

①微波消解法。

称取固体样品0.2～0.5g（精确至0.001g，含水分较多的样品可适当增加取样量至1g）或准确移取液体试样1.00～3.00mL于微波消解内罐中，含乙醇或二氧化碳的样品先在电热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加入5～10mL硝酸，加盖放置1h或过夜，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解（微波消解参考条件见表4-3）。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上或超声水浴箱中，于100℃加热30min或超声脱气2～5min，用水定容至25mL或50mL，混匀备用，同时做空白实验。

②压力罐消解法。

称取固体干样0.2～1g（精确至0.001g，含水分较多的样品可适当增加取样量至2g）或准确移取液体试样1.00～5.00mL于消解内罐中，含乙醇或二氧化碳的样品先在电热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加入5mL硝酸，放置1h或过夜，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱消解（压力罐消解参考条件见表4-4），于150℃～170℃消解4h，冷却后，缓慢旋松不锈钢外套，将消解内罐取出，在控温电热板上或超声水浴箱中，于100℃加热30min或超声脱气2～5min，用水定容至25mL或50mL，混匀备用，同时做空白实验。

（3）仪器参考条件。

①操作参考条件：电感耦合等离子体质谱仪操作参考条件见表4-5，铁元素分析模式采用碰撞反应池。

②测定参考条件：在调谐仪器达到测定要求后，编辑测定方法，根据待测元素的性质选择相应的内标元素，待测元素和内标元素45Sc/72Ge的m/z是56/57。

（4）标准曲线的绘制。

将混合标准溶液注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定待测元素和内标元素的信号响应值，以待测元素的浓度为横坐标，待测元素与所选内标元素响应信号值的比值为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样溶液的测定。

将空白溶液和试样溶液分别注入电感耦合等离子体质谱仪中，测定待测元素和内标元素的信号响应值，根据标准曲线得到消解液中待测元素的浓度。

6．实验结果的分析与计算

（1）试样中低含量待测元素的含量按下式计算：

式中，X——试样中待测元素的含量，单位为毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——试样溶液中被测元素的浓度，单位为微克/升（μg/L）；

ρ0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为微克/升（μg/L）；

V——试样消化液的定容体积，单位为毫升（mL）；

f——试样稀释倍数；

m——试样称取质量或移取体积，单位为克或毫升（g或mL）；

1000——单位换算系数。

计算结果保留三位有效数字。

（2）试样中高含量待测元素的含量按下式计算：

式中，X——试样中待测元素的含量，单位为毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——试样溶液中被测元素的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

V——试样消化液的定容体积，单位为毫升（mL）；

f——试样稀释倍数；

m——试样称取质量或移取体积，单位为克或毫升（g或mL）。

计算结果保留三位有效数字。

7．注意事项

（1）样品中各元素含量大于1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%；小于或等于1mg/kg且大于0.1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的15%；小于或等于0.1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。

（2）固体样品以0.5g定容体积至50mL，液体样品以2mL定容体积至50mL计算，本方法铁元素的检出限是1mg/kg、0.3mg/L，定量限是3mg/kg、1mg/L。

8．思考题

（1）本实验的ICP-MS法还可用于食品中哪些元素的测定？

（2）本实验中为何选用Sc、Ge两种元素作为内标元素？

实验22 食品中碘含量的测定

1．实验范围

（1）氧化还原滴定法，适用于海带、紫菜、裙带菜等藻类及其制品中碘含量的测定。

（2）砷铈催化分光光度法，适用于粮食、蔬菜、水果、豆类及其制品、乳及其制品、肉类、鱼类、蛋类等食品中碘含量的测定。

（3）气相色谱法，适用于婴幼儿食品和乳品中碘含量的测定。

2．实验目的

（1）了解三种检测方法在食品碘含量测定中的应用。

（2）掌握三种不同的碘含量测定方法。

（3）掌握气相色谱仪的使用方法。

第一法 氧化还原滴定法

1．实验原理

样品经炭化、灰化后，将有机碘转化为无机碘离子，在酸性介质中，用溴水将碘离子氧化成碘酸根离子，生成的碘酸根离子在碘化钾的酸性溶液中被还原析出碘，用硫代硫酸钠溶液滴定反应中析出的碘。

I-+3Br2+3H2O—→IO3-+6H++6Br-

IO3-+5I-+6H+—→3I2+3H2O

I2+2S2O32-—→2I-+S4O62-

2．实验材料与试剂

海带、紫菜、裙带菜等藻类及其制品，市售；无水碳酸钠、液溴、硫酸、甲酸钠、硫代硫酸钠、碘化钾、甲基橙、可溶性淀粉，均为分析纯；水，为GB/T6682规定的二级水。

碳酸钠溶液（50g/L）：称取5g无水碳酸钠，溶于100mL水中。

饱和溴水：量取5mL液溴，倒入塞子涂有凡士林的棕色玻璃瓶中，加水100mL，充分振荡，使其成为饱和溶液（溶液底部留有少量溴液，操作应在通风橱内进行）。

硫酸溶液（3mo1/L）：量取180mL硫酸，缓缓注入盛有700mL水的烧杯中，并不断搅拌，冷却至室温，用水稀释至1000mL，混匀。

硫酸溶液（1mo1/L）：量取57mL硫酸，按上述配制硫酸溶液（3mol/L）的方法配制。

碘化钾溶液（150g/L）：称取15.0g碘化钾，用水溶解并稀释至100mL，储存于棕色瓶中，现用现配。

甲酸钠溶液（200g/L）：称取20.0g甲酸钠，用水溶解并稀释至100mL。

硫代硫酸钠标准溶液（0.01mol/L）：按GB/T 601中的规定配制及标定。

甲基橙溶液（1g/L）：称取0.1g甲基橙粉末，溶于100mL水中。

淀粉溶液（5g/L）：称取0.5g淀粉，置于200mL烧杯中，加入5mL水调成糊状，再倒入100mL沸水，搅拌后再煮沸0.5min，冷却备用，现用现配。

3．实验仪器

组织捣碎机、高速粉碎机、分析天平、电热恒温干燥箱、马弗炉、瓷坩埚、可调式电热炉、碘量瓶、棕色酸式滴定管、微量酸式滴定管。

4．实验步骤

（1）试样的制备。

干样品经高速粉碎机粉碎，通过孔径为425μm的标准筛，避光密闭保存或低温冷藏。

鲜、冻样品取可食部分匀浆后，密闭冷藏或冷冻保存。

海藻浓缩汁或海藻饮料等液态样品，混匀后取样。

（2）试样的测定。

①称取试样2～5g（精确至0.1mg），置于50mL瓷坩埚中，加入5～10mL碳酸钠溶液，使试样充分浸润，静置5min，于101℃～105℃电热恒温干燥箱中干燥3h，将样品烘干，取出。

②在通风橱内用电炉加热，使试样充分炭化至无烟，置于（550±25）℃马弗炉中灼烧40min，冷却至200℃左右，取出。在坩埚中加入少量水研磨，将溶液及残渣全部转入250mL 烧杯中，坩埚用水冲洗数次并入烧杯中，烧杯中溶液总量约为150mL～200mL，煮沸5min。

③对于碘含量较高的样品（海带及其制品等），将②得到的溶液及残渣趁热用滤纸过滤至250mL容量瓶中，烧杯及漏斗内残渣用热水反复冲洗，冷却，定容。然后准确移取适量滤液于250mL碘量瓶中，备用。

④对于其他样品，将②得到的溶液及残渣趁热用滤纸过滤至250mL碘量瓶中，备用。

⑤在碘量瓶中加入2～3滴甲基橙溶液，用1mo1/L硫酸溶液调至红色，在通风橱内加入5mL饱和溴水，加热煮沸至黄色消失。稍冷后加入5mL甲酸钠溶液，在电炉上加热煮沸2min，取下，用水浴冷却至30℃以下，再加入5mL 3mol/L硫酸溶液、5mL碘化钾溶液，盖上瓶盖，放置10min，用硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈浅黄色，加入1mL淀粉溶液，继续滴定至蓝色恰好消失。同时做空白实验，分别记录消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积V、V0。

5．实验结果的分析与计算

（1）试样中碘的含量按下式计算：

式中，X1——试样中碘的含量，单位为毫克/千克（mg/kg）；

V——滴定样液消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；

V0——空白实验时消耗硫代硫酸钠标准溶液的体积，单位为毫升（mL）；

c——硫代硫酸钠标准溶液的浓度，单位为摩尔/升（mol/L）；

21.15——与1mL硫代硫酸钠标准滴定溶液 [c（Na2S2O3）=1.000mol/L]相当的碘的质量，单位为毫克（mg）；

V1——碘含量较高样液的定容体积，单位为毫升（mL）；

V2——移取碘含量较高滤液的体积，单位为毫升（mL）；

m1——试样的质量，单位为克（g）；

1000——单位换算系数。

计算结果保留至小数点后一位。

第二法 砷铈催化分光光度法

1．实验原理

采用碱灰化处理试样，使用碘催化砷铈反应，反应速度与碘含量成定量关系。

H3AsO3+2Ce4++H2O—→H3AsO4+2Ce3++2H+

反应体系中，Ce4+为黄色，Ce3+为无色，用分光光度计测定剩余Ce4+的吸光度值，碘含量与吸光度值的对数呈线性关系，计算试样中碘的含量。

2．实验材料与试剂

粮食、蔬菜、水果、豆类及其制品、乳及其制品、肉类、鱼类、蛋类等，市售；无水碳酸钾、硫酸锌（ZnSO4· 7H2O）、氯酸钾（KClO3）、氢氧化钠、三氧化二砷、氯化钠、硫酸铈铵，均为分析纯；硫酸、碘化钾，均为优级纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

碳酸钾—氯化钠混合溶液：称取30g无水碳酸钾和5g氯化钠，溶于100mL水中。常温下可保存6个月。

硫酸锌—氯酸钾混合溶液：称取5g氯酸钾于烧杯中，加入100mL水，加热溶解，加入10g硫酸锌，搅拌溶解。常温下可保存6个月。

硫酸溶液（2.5mol/L）：量取140mL硫酸，缓缓注入盛有700mL水的烧杯中，并不断搅拌，冷却至室温，用水稀释至1000mL，混匀。

亚砷酸溶液（0.054mol/L）：称取5.3g三氧化二砷、12.5g氯化钠和2.0g氢氧化钠，置于1L烧杯中，加水约500mL，加热至完全溶解后冷却至室温，再缓慢加入400mL 2.5mol/L硫酸溶液，冷却至室温后用水稀释至1L，储存于棕色瓶中。常温下可保存6个月。（三氧化二砷以及配制的亚砷酸溶液均为剧毒品，应遵守有关剧毒品的操作规程）

硫酸铈铵溶液（0.015mol/L）：称取9.5g硫酸铈铵 [Ce（NH4）4（SO4）4·2H2O]或10.0g[Ce（NH4）4（SO4）4·4H2O]，溶于500mL 2.5mol/L硫酸溶液中，用水稀释至1L，储存于棕色瓶中。常温下可避光保存3个月。

氢氧化钠溶液（2g/L）：称取4.0g氢氧化钠，溶于2000mL水中。

碘标准储备液（100μg/mL）：准确称取0.1308g碘化钾（优级纯，经硅胶干燥器干燥24h），置于500mL烧杯中，用氢氧化钠溶液溶解后全部移入1000mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液定容。置于4℃冰箱内可保存6个月。

碘标准中间溶液（10μg/mL）：准确吸取10.00mL碘标准储备液，置于100mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液定容。置于4℃冰箱内可保存3个月。

碘标准系列工作液：准确吸取碘标准中间溶液0mL,0.5mL,1.0mL,2.0mL, 3.0mL,4.0mL,5.0mL，分别置于100mL容量瓶中，用氢氧化钠溶液定容，碘含量分别为0μg/L,50μg/L,100μg/L,200μg/L,300μg/L,400μg/L,500μg/L。置于4℃冰箱内可保存1个月。

3．实验仪器

马弗炉、恒温水浴箱、分光光度计、瓷坩埚、电热恒温干燥箱、可调式电热炉、涡旋混合器、分析天平等。

4．实验步骤

（1）试样的制备。

粮食试样：稻谷去壳，其他粮食除去可见杂质，取有代表性试样20～50g，粉碎，通过孔径为425μm的标准筛。

蔬菜、水果：取可食部分，洗净、晾干、切碎、混匀，称取100～200g试样，制备成匀浆或经105℃干燥5h，粉碎，通过孔径为425μm的标准筛。

奶粉、牛奶：直接称样。

肉、鱼、禽和蛋类：制备成匀浆。

如需将湿样的碘含量换算成干样的碘含量，应按照GB 5009.3—2016的规定测定食品中水分的含量。

（2）试样前处理。

分别移取0.5mL碘标准系列工作液（含碘量分别为0ng,25ng,50ng,100ng, 150ng,200ng,250ng）和称取0.3～1.0g试样（精确至0.1mg）于瓷坩埚中，固体试样加1～2mL水（液体样、匀浆样和标准溶液不需加水），各加入1mL碳酸钾—氯化钠混合溶液，1mL硫酸锌—氯酸钾混合溶液，充分搅拌均匀。将碘标准系列工作液和试样置于105℃电热恒温干燥箱中干燥3h。在通风橱中将干燥后的试样在可调式电热炉上炭化约30min，炭化时瓷坩埚加盖留缝，直到试样不再冒烟为止。碘标准系列工作液不需炭化。将碘标准系列工作液和炭化后的试样加盖置于马弗炉中，调节温度至600℃灰化4h，待炉温降至200℃后取出。灰化好的试样应呈现均匀的白色或浅灰白色。

（3）标准曲线的绘制及试样溶液的测定。

向灰化后的坩埚中各加入8mL水，静置1h，使烧结在坩埚上的灰分充分浸润，搅拌溶解盐类物质，再静置至少1h使灰分沉淀完全（静置时间不得超过4h）。小心吸取上清液2.0mL于试管中（注意不要吸入沉淀物）。碘标准系列工作液按照从高浓度到低浓度的顺序排列，向各管加入1.5mL亚砷酸溶液，用涡旋混合器充分混匀，使气体放出，然后置于（30±0.2）℃恒温水浴箱中温浴15min。

使用秒表计时，每管间隔时间相同（一般为30s或20s），依顺序向各管准确加入0.5mL硫酸铈铵溶液，立即用涡旋混合器混匀，放回水浴中。自第一管加入硫酸铈铵溶液后准确反应30min时，依顺序每管间隔相同时间（一般为30s或20s），用1cm比色杯于405nm波长处，用水作参比，测定各管的吸光度值。以吸光度值的对数值为横坐标，以碘质量为纵坐标，绘制标准曲线。根据标准曲线计算试样中碘的质量（m2）。

5．实验结果的分析与计算

试样中碘的含量按下式计算：

式中，X2——试样中碘的含量，单位为微克/千克（μg/kg）；

m2——从标准曲线中查得的试样中碘的质量，单位为纳克（ng）；

m3——试样的质量，单位为克（g）。

计算结果保留至小数点后一位。

第三法 气相色谱法

1．实验原理

试样中的碘在硫酸条件下与丁酮反应生成丁酮与碘的衍生物，经气相色谱分离，电子捕获检测器检测，外标法定量。

2．实验材料与试剂

婴幼儿食品和乳品等，市售；淀粉酶（酶活力≥1.5U/mg）、过氧化氢（体积分数为30%）、亚铁氰化钾 [K4Fe（CN）6·3H2O]、乙酸锌、无水硫酸钠，均为分析纯；丁酮、正己烷，均为色谱纯；硫酸、碘化钾或碘酸钾，均为优级纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

过氧化氢（3.5%）：量取11.7mL过氧化氢，用水稀释至100mL。

亚铁氰化钾溶液（109g/L）：称取109g亚铁氰化钾，用水溶解并定容至1000mL容量瓶中。

乙酸锌溶液（219g/L）：称取219g乙酸锌，用水溶解并定容至1000mL 容量瓶中。

碘标准储备液（1.0mg/mL）：称取131.0mg碘化钾（优级纯，精确至0.1mg）或168.5mg碘酸钾（优级纯，精确至0.1mg），用水溶解并定容至100mL。（5±1）℃冷藏可保存1周。

碘标准工作液（1.0μg/mL）：准确移取10.0mL 碘标准储备液，用水定容至100mL混匀，再移取1.0mL浓度为100μg/mL的碘溶液，用水定容至100mL，混匀，临用前配制。

3．实验仪器

气相色谱仪、分析天平、恒温箱等。

4．实验步骤

（1）试样预处理。

①不含淀粉的试样。

称取混合均匀的固体试样5g，液体试样20g（精确至0.1mg）于150mL锥形瓶中，固体试样用25mL约40℃的热水溶解。

②含淀粉的试样。

称取混合均匀的固体试样5g，液体试样20g（精确至0.1mg）于150mL锥形瓶中，加入0.2g淀粉酶，固体试样用25mL约40℃的热水充分溶解，置于60℃恒温箱中酶解30min，取出冷却。

（2）试样测定液的制备。

①沉淀。

将上述处理过的试样溶液转入100mL容量瓶中，加入5mL亚铁氰化钾溶液和5mL乙酸锌溶液，用水定容，充分振摇后静置10min，过滤，吸取滤液10mL 于100mL分液漏斗中，加入10mL水。

②衍生与提取。

向分液漏斗中加入0.7mL硫酸、0.5mL丁酮、2.0mL过氧化氢（3.5%），充分混匀，室温下保持20min，加入20mL正己烷，振荡萃取2min。静置分层后，将水相移入另一分液漏斗中，再进行第二次萃取。合并有机相，用水洗涤2～3次。通过无水硫酸钠过滤脱水后移入50mL容量瓶中，用正己烷定容，此为试样测定液。

③碘标准系列溶液的制备。

分别移取1.0mL,2.0mL,4.0mL,8.0mL,12.0mL碘标准工作液，相当于1.0μg,2.0μg,4.0μg,8.0μg,12.0μg的碘，其他分析步骤同上述②。

（3）仪器参考条件。

色谱柱：DB-5石英毛细管柱（柱长30m，内径0.32mm，膜厚0.25μm），或具同等性能的色谱柱。

进样口温度：260℃。

ECD检测器温度：300℃。

分流比：1∶1。

进样量：1.0μL。

参考程序升温，见表4-6。

（4）标准曲线的绘制。

将碘标准系列溶液分别注入气相色谱仪中得到相应的峰面积（或峰高），以碘标准系列溶液中碘的质量为横坐标，以相应的峰面积（或峰高）为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样溶液的测定。

将试样溶液注入气相色谱仪中得到峰面积（或峰高），从标准曲线中获得试样中碘的质量（m4）。

5．实验结果的分析与计算

试样中碘的含量按下式计算：

式中，X3——试样中碘的含量，单位为毫克/千克（mg/kg）；

m4——从标准曲线中查得的试样中碘的质量，单位为微克（μg）；

m5——试样的质量，单位为克（g）；

f——试样稀释倍数。

计算结果保留至小数点后两位。

6．注意事项

（1）在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%。

（2）氧化还原滴定法的检出限为1.4mg/kg；砷铈催化分光光度法的检出限为3μg/kg；气相色谱法的检出限为0.02mg/kg，定量限为0.07mg/kg。

7．思考题

氧化还原滴定法是否适用于婴幼儿食品中碘含量的测定？气相色谱法是否适用于水果制品中碘含量的测定？为什么？

实验23 食品中锌含量的测定

1．实验目的

（1）了解食品中锌含量的测定方法。

（2）掌握电感耦合等离子体发射光谱仪的使用方法。

（3）区分电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-OES）和电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）。

2．实验原理

食品样品消解后，由电感耦合等离子体发射光谱仪测定，以元素的特征谱线波长定性；待测元素谱线信号强度与元素浓度成正比进行定量分析。

3．实验材料与试剂

食品样品，市售；硝酸、高氯酸、氩气（≥99.995%或液氩），均为分析纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

硝酸溶液（5+95）：取50mL硝酸，缓慢加入950mL水中，混匀。

硝酸—高氯酸混合溶液（10+1）：取10mL高氯酸，缓慢加入100mL硝酸中，混匀。

元素储备液（1000mg/L或10000mg/L）：锌，采用经国家认证并授予标准物质证书的锌元素标准储备液。

锌标准系列溶液：精确吸取适量锌元素标准储备液，用硝酸溶液（5+95）逐级稀释配成混合标准系列溶液，该系列溶液中锌的质量浓度分别为0.250mg/L, 1.00mg/L,2.50mg/L,4.00mg/L,5.00mg/L。

注：依据样品溶液中元素质量浓度水平，可适当调整标准系列溶液中元素质量浓度范围。

4．实验仪器

电感耦合等离子体发射光谱仪、分析天平、微波消解仪、压力消解器、恒温干燥箱、可调式电热板、马弗炉、可调式电热炉、匀浆机、高速粉碎机等。

5．实验步骤

（1）试样的制备。

①固态样品。

干样：豆类、谷物、菌类、茶叶、干制水果、焙烤食品等低含水量样品，取可食部分，必要时经高速粉碎机粉碎均匀；固体乳制品、蛋白粉、面粉等呈均匀状的粉状样品，摇匀。

鲜样：蔬菜、水果、水产品等高含水量样品必要时洗净，晾干，取可食部分匀浆均匀；肉类、蛋类等样品，取可食部分匀浆均匀。

速冻及罐头食品：经解冻的速冻及罐头食品样品，取可食部分匀浆均匀。

②液态样品：软饮料、调味品等样品摇匀。

③半固态样品：搅拌均匀。

（2）试样的消解。（注：可根据试样中待测元素的含量水平和检测水平要求选择相应的消解方法及消解容器）

①微波消解法。

称取固体样品0.2～0.5g（精确至0.001g，含水分较多的样品可适当增加取样量至1g）或准确移取液体试样1.00～3.00mL于微波消解内罐中，含乙醇或二氧化碳的样品先在电热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加入5～10mL硝酸，加盖放置1h或过夜，旋紧罐盖，按照微波消解仪标准操作步骤进行消解（微波消解参考条件见表4-7）。冷却后取出，缓慢打开罐盖排气，用少量水冲洗内盖，将消解罐放在控温电热板上或超声水浴箱中，于100℃加热30min或超声脱气2～5min，用水定容至25mL或50mL，混匀备用，同时做空白实验。

②压力罐消解法。

称取固体干样0.2～1g（精确至0.001g，含水分较多的样品可适当增加取样量至2g）或准确移取液体试样1.00～5.00mL于消解内罐中，含乙醇或二氧化碳的样品先在电热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加入5mL硝酸，放置1h或过夜，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱消解（压力罐消解参考条件见表4-8），于150℃～170℃消解4h，冷却后，缓慢旋松不锈钢外套，将消解内罐取出，在控温电热板上或超声水浴箱中，于100℃加热30min或超声脱气2～5min，用水定容至25mL或50mL，混匀备用，同时做空白实验。

③湿式消解法。

准确称取0.5～5g（精确至0.001g）或准确移取2.00～10.0mL试样于玻璃或聚四氟乙烯消解器皿中，含乙醇或二氧化碳的样品先在电热板上低温加热除去乙醇或二氧化碳，加10mL硝酸—高氯酸混合溶液（10+1），于电热板上或石墨消解装置上消解，消解过程中消解液若变为棕黑色，可适当补加少量混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，冷却，用水定容至25mL或50mL，混匀备用，同时做空白实验。

④干式消解法。

准确称取1～5g（精确至0.01g）或准确移取10.0～15.0mL试样于坩埚中，置于500℃～550℃的马弗炉中灰化5～8h，冷却。若灰化不彻底有黑色炭粒，则冷却后滴加少许硝酸湿润，在电热板上干燥后，移入马弗炉中继续灰化成白色灰烬，冷却取出，加入10mL硝酸溶液溶解，并用水定容至25mL或50mL，混匀备用；同时做空白实验。

（3）仪器参考条件。

优化仪器操作条件，使待测元素的灵敏度等指标达到分析要求，编辑测定方法，选择各待测元素合适分析谱线。仪器操作参考条件如下：

①观测方式：垂直观测。若仪器具有双向观测方式，高浓度元素，如钾、钠、钙、镁等元素采用垂直观测方式，其余采用水平观测方式。

②功率：1150W；等离子气流量：15L/min；辅助气流量：0.5L/min；雾化气气体流量：0.65L/min；分析泵速：50r/min。

③待测锌元素推荐分析谱线是206.2/213.8nm。

（4）标准曲线的绘制。

将标准系列工作溶液注入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定待测元素分析谱线的强度信号响应值，以待测元素的浓度为横坐标，其分析谱线强度响应值为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样溶液的测定。

将空白溶液和试样溶液分别注入电感耦合等离子体发射光谱仪中，测定待测元素分析谱线强度的信号响应值，根据标准曲线得到消解液中待测元素的浓度。

6．实验结果的分析与计算

试样中待测元素的含量按下式计算：

式中，X——试样中待测元素的含量，单位为毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——试样溶液中被测元素的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中被测元素的浓度，单位为毫克/升（mg/L）；

V——试样消化液的定容体积，单位为毫升（mL）；

f——试样稀释倍数；

m——试样称取质量或移取体积，单位为克或毫升（g或mL）。

计算结果保留三位有效数字。

7．注意事项

（1）样品中各元素含量大于1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的10%；小于或等于1mg/kg且大于0.1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的15%；小于或等于0.1mg/kg时，在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。

（2）固体样品以0.5g定容体积至50mL，液体样品以2mL定容体积至50mL计算。本方法各元素的检出限1是0.5mg/kg，检出限2是0.2mg/L，定量限1是2mg/kg，定量限2是0.5mg/L。样品前处理方法为微波消解法及压力罐消解法。

8．思考题

（1）简述ICP-OES与ICP-MS的相同点与不同点。

（2）ICP-OES还可用于检测食品中的哪些元素？

实验24 食品中硒含量的测定

1．实验目的

（1）了解食品中硒含量的测定方法。

（2）掌握氢化物原子荧光光谱仪的使用方法。

2．实验原理

试样经酸加热消化后，在6mol/L盐酸介质中，将试样中的六价硒还原成四价硒，用硼氢化钠或硼氢化钾作还原剂，将四价硒在盐酸介质中还原成硒化氢，由载气（氩气）带入原子化器中进行原子化，在硒空心阴极灯照射下，基态硒原子被激发至高能态，在去活化回到基态时，发射出特征波长的荧光，其荧光强度与硒含量成正比，与标准系列溶液比较定量。

3．实验材料与试剂

食品样品，市售；硝酸、高氯酸、盐酸、氢氧化钠、过氧化氢、硼氢化钠、铁氰化钾，均为分析纯；水，为GB/T 6682规定的二级水。

硝酸—高氯酸混合酸（9+1）：将900mL硝酸与100mL高氯酸混匀。

氢氧化钠溶液（5g/L）：称取5g氢氧化钠，溶于1000mL水中，混匀。

硼氢化钠碱溶液（8g/L）：称取8g硼氢化钠，溶于氢氧化钠溶液（5g/L）中，混匀，现配现用。

盐酸溶液（6mol/L）：量取50mL盐酸，缓慢加入40mL水中，冷却后用水定容至100mL，混匀。

铁氰化钾溶液（100g/L）：称取10g铁氰化钾，溶于100mL水中，混匀。

盐酸溶液（5+95）：量取25mL盐酸，缓慢加入475mL水中，混匀。

硒标准溶液：1000mg/L，或经国家认证并授予标准物质证书的一定浓度的硒标准溶液。

硒标准中间液（100mg/L）：准确吸取1.00mL 硒标准溶液（1000mg/L）于10mL容量瓶中，用盐酸溶液（5+95）定容至刻度，混匀。

硒标准使用液（1.00mg/L）：准确吸取硒标准中间液（100mg/L）1.00mL 于100mL容量瓶中，用盐酸溶液（5+95）定容至刻度，混匀。

硒标准系列溶液：分别准确吸取硒标准使用液（1.00mg/L）0mL,0.500mL, 1.00mL,2.00mL,3.00mL 于100mL 容量瓶中，加入10mL 铁氰化钾溶液（100g/L），用盐酸溶液（5+95）定容至刻度，混匀待测。此硒标准系列溶液中的质量浓度分别为0μg/L,5.00μg/L,10.0μg/L,20.0μg/L,30.0μg/L。

注：可根据仪器的灵敏度及样品中硒的实际含量确定标准系列溶液中硒的质量浓度。

4．实验仪器

原子荧光光谱仪、分析天平、电热板、微波消解系统。

注：所有玻璃器皿及聚四氟乙烯消解内罐均需用硝酸溶液（1+5）浸泡过夜，用自来水反复冲洗，最后用水冲洗干净。

5．实验步骤

（1）试样的制备。

粮食、豆类：样品去除杂物后，粉碎，储于塑料瓶中。

蔬菜、水果、鱼类、肉类等：样品用水洗净，晾干，取可食部分制成匀浆，储于塑料瓶中。

饮料、酒、醋、酱油、食用植物油、液态乳等液体：将样品摇匀。

（2）试样的消解。

①湿法消解。

称取固体试样0.5～3g（精确至0.001g）或准确移取液体试样1.00～5.00mL，置于锥形瓶中，加10mL硝酸—高氯酸混合酸（9+1）及几粒玻璃珠，盖上表面皿消化过夜。次日于电热板上加热，并及时补加硝酸。当溶液变为清亮无色并伴有白烟产生时，再继续加热至剩余体积为2mL左右，切不可蒸干。冷却，再加5mL盐酸溶液（6mol/L），继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟出现。冷却后转移至10mL容量瓶中，加入2.5mL铁氰化钾溶液（100g/L），用水定容，混匀待测。同时做试剂空白实验。

②微波消解。

称取固体试样0.2～0.8g（精确至0.001g）或准确移取液体试样1.00～ 3.00mL，置于消化管中，加10mL硝酸、2mL过氧化氢，振摇混合均匀，于微波消解仪中消化，微波消解参考条件见表4-9（可根据不同的仪器自行设定消解条件）。消解结束待冷却后，将消化液转入锥形烧瓶中，加几粒玻璃珠，在电热板上继续加热至近干，切不可蒸干。再加5mL盐酸溶液（6mol/L），继续加热至溶液变为清亮无色并伴有白烟产生，冷却，转移至10mL容量瓶中，加入2.5mL铁氰化钾溶液（100g/L），用水定容，混匀待测。同时做试剂空白实验。

（3）仪器参考条件。

根据各自仪器性能调至最佳状态。

参考条件：负高压，340V；灯电流，100mA；原子化温度，800℃；炉高， 8mm；载气流速，500mL/min；屏蔽气流速，1000mL/min；测量方式，标准曲线法；读数方式，峰面积；延迟时间，1s；读数时间，15s；加液时间，8s；进样体积， 2mL。

（4）标准曲线的绘制。

以盐酸溶液（5+95）为载流，硼氢化钠碱溶液（8g/L）为还原剂，连续用标准系列溶液的零管进样，待读数稳定之后，将硒标准系列溶液按浓度由低到高的顺序分别导入仪器，测定其荧光强度，以溶液浓度为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制标准曲线。

（5）试样溶液的测定。

在与测定标准系列溶液相同的实验条件下，将空白溶液和试样溶液分别导入仪器，测定其荧光强度，与标准系列溶液比较定量。

6．实验结果的分析与计算

试样中硒的含量按下式计算：

式中，X——试样中硒的含量，单位为毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——试样溶液中硒的浓度，单位为微克/升（μg/L）；

ρ0——空白溶液中硒的浓度，单位为微克/升（μg/L）；

V——试样消化液的定容体积，单位为毫升（mL）；

m——试样称取质量或移取体积，单位为克或毫升（g或mL）；

1000——单位换算系数。

7．注意事项

（1）当硒含量≥1.00mg/kg或1.00mg/L时，计算结果保留三位有效数字；当硒含量＜1.00mg/kg或1.00mg/L时，计算结果保留两位有效数字。

（2）在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的20%。

（3）当试样称取质量为1g或移取体积为1mL，定容体积为10mL时，方法的检出限为0.002mg/kg或0.002mg/L，定量限为0.006mg/kg或0.006mg/L。

8．思考题

（1）除了本方法外，还有哪些常见方法可用于食品中硒含量的测定？

（2）两种常用来检测食品中矿物元素的方法——原子荧光光谱法和原子吸收光谱法的相同点和不同点分别是什么？

（任尧）