1.7 樣品的預處理

在食品分析中，由于食品或食品原料種類繁多、組成復雜，且組分之間又以復雜的結合形式存在，常給食品分析帶來干擾，因此，就需要在正式測試之前對樣品進行適當的預處理。樣品預處理的原則有三點：消除干擾因素，完整保留被測組分，使被測組分濃縮。

樣品預處理的方法一般根據項目測定的需要和樣品的組成及性質而定。常用的方法有以下幾種。

1．粉碎法

樣品的尺寸對食品分析的結果影響很大，所以在很多情況下，對樣品進行分析前會考慮樣品的尺寸是否符合分析要求。如果不符合，就要對樣品進行處理。常用的處理手段是粉碎。

不同類型的樣品所使用的粉碎方式不同。對于干樣品，常用的儀器設備有研缽、粉碎機和球磨機。研缽主要用于少量樣品的研磨，它的特點是體積小、價格低、容易操作。粉碎機是目前最常用的樣品粉碎儀器，比研缽更加方便，但是粉碎機粉碎后的顆粒不均勻，因此不能滿足高要求的粉碎。球磨機粉碎效果較好，粉碎顆粒均勻，但是需要長時間的研磨。在研磨過程中，所使用的工具與樣品接觸的部分應是耐磨無污染的材料，目的是防止樣品被污染。對于濕樣品，粉碎的設備可以有很多種選擇，常用的有絞肉機。

2．有機物破壞法

有機物破碎法主要用于食品中無機元素的測定。食品中的無機元素有的是構成食物中蛋白質等高分子有機化合物本身的成分；有的則是因受污染而引入的，并常常與有機物緊密結合在一起。預測定食品中無機元素的含量，須在測定前破壞有機結合體，釋放出被測組分。通常采用高溫或高溫加強氧化條件，使有機物質分解，呈氣態逸散，而使被測組分殘留下來。根據具體操作條件不同，有機物破壞法可分為以下幾種方法：

（1）干法灰化法。

干法灰化法是一種用高溫灼燒的方式破壞樣品中有機物的方法，因而又稱灼燒法。除汞外的大多數金屬元素和部分非金屬元素的測定都可用此法處理樣品。

干法灰化法是將一定量的樣品置于坩堝中加熱，使其中的有機物脫水、炭化、分解、氧化，再置于高溫電爐中（500℃～600℃）灼燒灰化，直至殘灰為白色或淺灰色為止，所得的殘渣即為無機成分，可供測定用。

干法灰化法的優點是有機物分解徹底，操作簡單，不需工作者經常看管；基本不加或加入很少的試劑，故空白值低；多數食品經灼燒后灰分體積很小，因而能處理較多的樣品，可富集被測組分，降低檢測下限。此法的缺點是所需時間長；因溫度高易造成某些易揮發元素的損失；坩堝對被測組分有吸留作用，致使測定結果和回收率降低。

（2）濕法消化法。

濕法消化法也稱消解法，是向樣品中加入強氧化劑，并加熱消煮，使樣品中的有機物質完全分解、氧化，呈氣態逸出，待測成分轉化為無機物狀態存在于消化液中，供測試用。常用的強氧化劑有濃硝酸、濃硫酸、高氯酸、高錳酸鉀、過氧化氫等。

濕法消化法的優點是有機物分解速度快，所需時間短；由于加熱溫度較干法灰化法低，故可減少金屬揮發逸散的損失，容器吸留也少。此法的缺點是在消化過程中常產生大量有害氣體，因此操作過程需在通風櫥內進行；消化初期，易產生大量泡沫外溢，故需操作人員隨時照管；試劑用量較大，在做樣品消化的同時，必須做空白實驗。

（3）紫外光分解法。

紫外光分解法也是消解樣品中的有機物從而測定其中的無機離子的氧化分解法。紫外光由高壓汞燈提供，在（85±5）℃的溫度下進行光解。為了加速有機物的降解，在光解過程中通常加入雙氧水。光解時間可根據樣品的類型和有機物的量而改變。

（4）微波消解法。

微波消解法是一種利用微波能量對樣品進行消解的新技術，包括溶解、干燥、灰化、浸取等。該法適用于處理大批量樣品及萃取極性與熱穩定性不穩定的化合物。微波消解法以其快速、溶解用量少、節省能源、易于實現自動化等優點而被廣泛應用。美國公共衛生組織已將該法作為測定金屬離子時消解植物樣品的標準方法。

3．蒸餾法

蒸餾法是利用液體混合物中各組分揮發度不同而進行分離的方法，可用于除去干擾組分，也可用于將待測組分蒸餾選出，收集餾出液進行分析。此法具有分離和凈化的雙重效果。其缺點是儀器裝置和操作較為復雜。

根據樣品中待測定成分性質的不同，可采取常壓蒸餾、減壓蒸餾、水蒸氣蒸餾等蒸餾方式。

（1）常壓蒸餾。

當被蒸餾的物質受熱后不發生分解或沸點不太高時，可在常壓下進行蒸餾。加熱方式可根據被蒸餾物質的沸點和特性選擇水浴、油浴或直接加熱。

（2）減壓蒸餾。

當常壓蒸餾容易使蒸餾物質分解，或其沸點太高時，可以采用減壓蒸餾。

（3）水蒸氣蒸餾。

某些物質沸點較高，直接加熱蒸餾時，因受熱不均易引起局部炭化；還有些被測組分，當加熱到沸點時可能發生分解。這些成分的提取，可用水蒸氣蒸餾。水蒸氣蒸餾易用水蒸氣來加熱混合液體，使具有一定揮發度的被測組分與水蒸氣分壓成比例地自溶液中一起蒸餾出來。

4．溶劑提取法

在同一溶劑中，不同的物質具有不同的溶解度。利用樣品各組分在某一溶劑中溶解度的差異，將各組分完全或部分地分離的方法，稱為溶劑提取法。此法常用于維生素、重金屬、農藥及黃曲霉毒素的測定。

溶劑提取法又分為浸提法、溶劑萃取法。

（1）浸提法。

用適當的溶劑將固體樣品中的某種待測成分浸提出來的方法稱為浸提法，又稱液—固萃取法。

一般來說，提取效果符合相似相溶的原則，故應根據該提取物的極性強弱選擇提取劑。對極性較弱的成分（如有機氯農藥），可用極性小的溶劑（如正己烷、石油醚）提取；對極性較強的成分（如黃曲霉毒素B1），可用極性大的溶劑（如甲醇與水的混合溶液）提取。溶劑沸點宜在45℃～80℃之間，沸點太低易揮發，沸點太高則不易濃縮，且對熱穩定性差的被提取成分不利。此外，溶劑要穩定，不與樣品發生作用。常用方法如下：

①振蕩浸漬法。將樣品切碎，放在一合適的溶劑系統中浸漬、振蕩一定時間，即可從樣品中提取出被測成分。此法簡便易行，但回收率較低。

②搗碎法。將切碎的樣品放入搗碎機中，加溶劑搗碎一定時間，即可將被測成分提取出來。此法回收率較高，但干擾雜質溶出較多。

③索氏提取法。將一定量樣品放入索氏提取器中，加入溶劑加熱回流一定時間，即可將被測成分提取出來。此法溶劑用量少，提取完全，回收率高，但操作較麻煩，且需專用的索氏提取器。

（2）溶劑萃取法。

利用某組分在兩種互不相溶的溶劑中分配系數的不同，使其從一種溶劑轉移到另一種溶劑中，而與其他組分分離的方法，叫作溶劑萃取法。此法操作迅速，分離效果好，應用廣泛。但萃取試劑通常易燃、易揮發，且有毒性。

萃取用溶劑應與原溶劑不互溶，對被測組分有最大溶解度，而對雜質有最小溶解度，即被測組分在萃取溶劑中有最大的分配系數，而雜質只有最小的分配系數。經萃取后，被測組分進入萃取溶劑中，即同仍留在原溶劑中的雜質分離開。此外，還應考慮兩種溶劑分層的難易以及是否會產生泡沫等問題。

萃取通常在分液漏斗中進行，一般需經4～5次萃取才能達到完全分離的目的。當用較水輕的溶劑從水溶液中提取分配系數小或振蕩后易乳化的物質時，采用連續液體萃取器較分液漏斗效果更好。

5．色層分離法

色層分離法又稱色譜分離法，是一種在載體上進行物質分離的一系列方法的總稱。根據分離原理的不同，色層分離法可分為吸附色譜分離法、分配色譜分離法和離子交換色譜分離法等。此類分離方法分離效果好，近年來在食品分析中應用越來越廣泛。

（1）吸附色譜分離法。

利用聚酰胺、硅膠、硅藻土、氧化鋁等吸附劑經活化處理后所具有的適當的吸附能力，對被測組分或干擾組分進行選擇性吸附而進行分離的方法稱為吸附色譜分離法。例如，聚酰胺對色素有強大的吸附力，而其他組分則難以被其吸附，在測定食品中色素含量時，常用聚酰胺吸附色素，經過過濾洗滌，再用適當溶劑解吸，可以得到較純凈的色素溶液，供測試用。

（2）分配色譜分離法。

分配色譜分離法是以分配作用為主的色譜分離法，是根據不同物質在兩相間的分配比不同而進行分離的方法。兩相中的一相是流動的（稱為流動相），另一相是固定的（稱為固定相）。被分離的組分在流動相沿著固定相移動的過程中，由于不同物質在兩相中具有不同的分配比，當溶劑滲透在固定相中并向上滲展時，這些物質在兩相中的分配作用反復進行，從而達到分離的目的。例如，多糖類樣品的紙上層析。

（3）離子交換色譜分離法。

離子交換色譜分離法是利用離子交換劑與溶液中的離子之間所發生的交換反應來進行分離的方法，分為陽離子交換和陰離子交換兩種。交換作用可用下列反應式表示：

陽離子交換：R-H+MX═══R-M+HX

陰離子交換：R-OH+MX═══R-X+MOH

式中，R——離子交換劑的母體；

MX——溶液中被交換的物質。

當將被測離子溶液與離子交換劑一起混合振蕩，或將樣液緩緩通過用離子交換劑做成的離子交換柱時，被測離子或干擾離子即與離子交換劑上的H+或OH—發生交換，被測離子或干擾離子留在離子交換劑上，被交換出的H+或OH—以及不發生交換反應的其他物質留在溶液里，從而達到分離的目的。在食品分析中，可應用離子交換色譜分離法制備無氨水、無鉛水。離子交換色譜分離法還常用于分離較復雜的樣品。

6．化學分離法

（1）磺化法和皂化法。

磺化法和皂化法是除去油脂的一種方法，常用于農藥分析中樣品的凈化。

①硫酸磺化法。

硫酸磺化法是用濃硫酸處理樣品提取液，有效地除去脂肪、色素等干擾雜質。其原理是濃硫酸能使脂肪磺化，并與脂肪和色素中的不飽和鍵起加成作用，形成可溶于硫酸和水的強極性化合物，不再被弱極性的有機溶劑所溶解，從而達到分離凈化的目的。此法簡單、快速、凈化效果好，但用于農藥分析時，僅限于在強酸介質中穩定的農藥（如有機氯農藥中的六六六、DDT）提取液的凈化，其回收率在80%以上。

②皂化法。

皂化法是用熱堿溶液處理樣品提取液，以除去脂肪等干擾雜質。其原理是利用KOH—乙醇溶液將脂肪等雜質皂化除去，以達到凈化目的。此法僅適用于對堿穩定的農藥提取液的凈化。

（2）沉淀分離法。

沉淀分離法是利用沉淀反應進行分離的方法。在試樣中加入適當的沉淀劑，使被測組分沉淀下來，或將干擾組分沉淀下來，經過過濾或離心將沉淀與母液分開，從而達到分離目的。例如，測定冷飲中糖精鈉的含量時，可在試劑中加入堿性硫酸銅，將蛋白質等干擾雜質沉淀下來，而糖精鈉仍留在試液中，經過濾除去沉淀后，取濾液進行分析。

（3）掩蔽法。

掩蔽法是利用掩蔽劑與樣液中干擾組分作用，使干擾組分轉變為不干擾測定狀態，即被掩蔽起來。運用這種方法可以不經過分離干擾組分的操作而消除其干擾作用，簡化分析步驟，因而在食品分析中應用十分廣泛，常用于金屬元素的測定，如用二硫腙比色法測定鉛時，在測定條件（pH=9）下，Cu2+、Cd2+等離子對測定有干擾，可加入氰化鉀和檸檬酸銨掩蔽，消除它們的干擾。

7．濃縮法

食品樣品經提取、凈化后，有時凈化液的體積較大，在測定前需進行濃縮，以提高被測成分的濃度。常用的濃縮方法有常壓濃縮法和減壓濃縮法兩種。

（1）常壓濃縮法。

常壓濃縮法主要用于待測組分為非揮發性的樣品凈化液的濃縮，通常采用蒸發皿直接揮發。若要回收溶劑，則可用一般蒸餾裝置或旋轉蒸發器。該法簡便、快速，是常用的方法。

（2）減壓濃縮法。

減壓濃縮法主要用于待測組分為熱不穩定或易揮發的樣品凈化液的濃縮，通常采用K-D濃縮器。濃縮時，水浴加熱并抽氣減壓。此法濃縮溫度低、速度快、被測組分損失少，特別適用于農藥殘留量分析中樣品凈化液的濃縮（AOAC即用此法濃縮樣品凈化液）。