4.2 幾種礦物元素的測定

實驗20 食品中鈣含量的測定

1．實驗目的

（1）了解火焰原子吸收光譜儀的工作原理。

（2）掌握火焰原子吸收光譜儀的使用方法。

2．實驗原理

試樣經消解處理后，加入鑭溶液作為釋放劑，經原子吸收火焰原子化，在422.7nm處測定的吸光度值在一定濃度范圍內與鈣含量成正比，與標準系列溶液比較定量。

3．實驗材料與試劑

食品樣品，市售；硝酸，為分析純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

硝酸溶液Ⅰ：量取50mL硝酸，加入950mL水，混勻。

硝酸溶液Ⅱ：量取500mL硝酸，加入500mL水，混勻。

鹽酸溶液：量取500mL鹽酸，加入500mL水，混勻。

鑭溶液（20g/L）：稱取23.45g氧化鑭，先用少量水濕潤后再加入75mL鹽酸溶液溶解，轉入1000mL容量瓶中，加水定容至刻度，混勻。

鈣標準溶液，鈣標準儲備液（1000mg/L）：準確稱取2.4963g碳酸鈣（CAS號：471-34-1，純度＞99.99%，精確至0.0001g），加鹽酸溶液溶解，移入1000mL容量瓶中，加水定容至刻度，混勻。

鈣標準中間液（100mg/L）：準確吸取10mL 鈣標準儲備液（1000mg/L）于100mL容量瓶中，加硝酸溶液Ⅰ定容至刻度，混勻。

鈣標準系列溶液：分別吸取鈣標準中間液（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鑭溶液（20g/L），最后加硝酸溶液Ⅱ定容至刻度，混勻。此鈣標準系列溶液中鈣的質量濃度分別為0mg/L,0.500mg/L,1.00mg/L,2.00mg/L,4.00mg/L,6.00mg/L。

4．實驗儀器

原子吸收光譜儀、分析天平、微波消解系統、可調式電熱爐、可調式電熱板、壓力消解罐、恒溫干燥箱、馬弗爐。

5．實驗步驟

（1）試樣的制備。

①糧食、豆類樣品去除雜物后，粉碎，儲于塑料瓶中。

②蔬菜、水果、魚類、肉類等樣品用水洗凈，晾干，取可食部分，制成勻漿，儲于塑料瓶中。

③將飲料、酒、醋、醬油、食用植物油、液態乳等液體樣品搖勻。

（2）試樣的消解。

①濕法消解。

準確稱取固體試樣0.2～3g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣0.500～5.00mL于帶刻度消化管中，加入10mL硝酸、0.5mL高氯酸，在可調式電熱爐上消解（參考條件：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，消解至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色。取出消化管，冷卻后用水定容至25mL，再根據實際測定需要稀釋，并在稀釋液中加入一定體積的鑭溶液（20g/L），使其在最終稀釋液中的濃度為1g/L，混勻備用，此為試樣待測液。同時做試劑空白實驗。亦可采用錐形瓶，在可調式電熱板上，按上述操作方法進行濕法消解。

②微波消解。

準確稱取固體試樣0.2～0.8g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣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驟消解試樣，消解條件見表4-1。冷卻后取出消解罐，在電熱板上于140℃～160℃趕酸至1mL左右。消解罐放冷后，將消化液轉移至25mL容量瓶中，用少量水洗滌消解罐2～3次，合并洗滌液于容量瓶中并用水定容至刻度。根據實際測定需要稀釋，并在稀釋液中加入一定體積的鑭溶液（20g/L），使其在最終稀釋液中的濃度為1g/L，混勻備用，此為試樣待測液。同時做試劑空白實驗。

③壓力罐消解。

準確稱取固體試樣0.2～1g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣0.500～5.00mL于消解內罐中，加入5mL硝酸。蓋好內蓋，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱，于140℃～160℃下保持4～5h。冷卻后緩慢旋松外罐，取出消解內罐，放在可調式電熱板上于140℃～160℃趕酸至1mL左右。冷卻后將消化液轉移至25mL容量瓶中，用少量水洗滌內罐和內蓋2～3次，合并洗滌液于容量瓶中并用水定容至刻度，混勻備用。根據實際測定需要稀釋，并在稀釋液中加入一定體積的鑭溶液（20g/L），使其在最終稀釋液中的濃度為1g/L，混勻備用，此為試樣待測液。同時做試劑空白實驗。

④干法灰化。

準確稱取固體試樣0.5～5g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣0.500～10.0mL于坩堝中，小火加熱，炭化至無煙，轉移至馬弗爐中，于550℃灰化3～4h。冷卻，取出。對于灰化不徹底的試樣，加數滴硝酸，小火加熱，小心蒸干，再轉入550℃馬弗爐中，繼續灰化1～2h，至試樣呈白灰狀，冷卻，取出，用適量硝酸溶液Ⅱ溶解轉移至刻度管中，用水定容至25mL。根據實際測定需要稀釋，并在稀釋液中加入一定體積的鑭溶液，使其在最終稀釋液中的濃度為1g/L，混勻備用，此為試樣待測液。同時做試劑空白實驗。

（3）儀器工作條件。

火焰原子吸收光譜法參考條件見表4-2。

（4）標準曲線的繪制。

將鈣標準系列溶液按濃度由低到高的順序分別導入火焰原子化器，測定吸光度值，以標準系列溶液中鈣的質量濃度為橫坐標，相應的吸光度值為縱坐標，繪制標準曲線。

（5）試樣溶液的測定。

在與測定標準溶液相同的實驗條件下，將空白溶液和試樣待測液分別導入原子化器，測定相應的吸光度值，與標準系列溶液比較定量。

6．實驗結果的分析與計算

試樣中鈣的含量按下式計算：

式中，X——試樣中鈣的含量，單位為毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——試樣溶液中鈣的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中鈣的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

f——試樣消化液的稀釋倍數；

V——試樣消化液的定容體積，單位為毫升（mL）；

m——試樣稱取質量或移取體積，單位為克或毫升（g或mL）。

7．注意事項

（1）當鈣含量≥10.0mg/kg或10.0mg/L時，計算結果保留三位有效數字；當鈣含量＜10.0mg/kg或10.0mg/L時，計算結果保留兩位有效數字。

（2）所有玻璃器皿及聚四氟乙烯消解內罐均需硝酸溶液（100mL硝酸+500mL水）浸泡過夜，用自來水反復沖洗，最后用水沖洗干凈。

（3）在采樣和試樣制備過程中，應避免試樣污染。

（4）可根據儀器的靈敏度及樣品中鈣的實際含量確定標準系列溶液中元素的具體濃度。

（5）在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%。

（6）以試樣稱取質量為0.5g或移取體積為0.5mL，定容體積為25mL計算，方法的檢出限為0.5mg/kg或0.5mg/L，定量限為1.5mg/kg或1.5mg/L。

8．思考題

（1）本實驗方法中四種試樣前處理方法各有什么特點？

（2）除了火焰原子吸收光譜法，還有哪些常見實驗方法可用于食品中鈣含量的測定？

實驗21 食品中鐵含量的測定

1．實驗目的

（1）了解電感耦合等離子體質譜儀的工作原理。

（2）掌握電感耦合等離子體質譜儀的使用方法。

2．實驗原理

試樣經消解后，由電感耦合等離子體質譜儀測定，以鐵（Fe）元素特定質量數（質荷比，m/z）定性，采用外標法，以待測元素質譜信號與內標元素質譜信號的強度比與待測元素的濃度成正比進行定量分析。

3．實驗材料與試劑

食品樣品，市售；硝酸、氬氣（≥99.995%）或液氬、氦氣（≥99.995%）、金元素（Au）溶液（1000mg/L），均為分析純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

硝酸溶液（5+95）：量取50mL硝酸，緩慢加入950mL水中，混勻。

汞標準穩定劑：量取2mL 金元素（Au）溶液，用硝酸溶液（5+95）稀釋至1000mL，用于汞標準溶液的配制。[注：汞標準穩定劑亦可采用2g/L半胱氨酸鹽酸鹽+硝酸混合溶液（5+95），或其他等效穩定劑]

元素儲備液（1000mg/L或100mg/L）：鐵，采用經國家認證并授予標準物質證書的鐵元素標準儲備液。

內標元素儲備液（1000mg/L）：鈧（Sc）、鍺（Ge）等采用經國家認證并授予標準物質證書的單元素內標標準儲備液。

混合標準工作溶液：吸取適量鐵元素儲備液，用硝酸溶液（5+95）逐級稀釋配成混合標準系列工作溶液，鐵元素的質量濃度分別為0mg/L,0.100mg/L, 0.500mg/L,1.00mg/L,3.00mg/L,5.00mg/L。（注：依據樣品消解溶液中元素質量濃度水平，適當調整標準系列工作溶液中各元素質量濃度范圍）

汞標準工作溶液：吸取適量汞元素儲備液，用汞標準穩定劑逐級稀釋配成標準系列工作溶液，汞元素的質量濃度分別是0μg/L,0.100μg/L,0.500μg/L,1.00μg/L, 1.50μg/L,2.00μg/L。

內標使用液：吸取適量內標元素儲備液，用硝酸溶液（5+95）配制成合適濃度的內標使用液，內標使用液的質量濃度分別為0mg/L,0.250mg/L,0.100mg/L, 2.50mg/L,4.00mg/L,5.00mg/L。（注：內標溶液既可在配制混合標準工作溶液和樣品消化液時手動定量加入，亦可由儀器在線加入）

4．實驗儀器

電感耦合等離子體質譜儀、分析天平、微波消解儀、壓力消解罐、恒溫干燥箱、控溫電熱板、超聲水浴箱、勻漿機、高速粉碎機。

5．實驗步驟

（1）試樣的制備。

①干樣。

豆類、谷物、菌類、茶葉、干制水果、焙烤食品等低含水量樣品，取可食部分，必要時經高速粉碎機粉碎均勻；固體乳制品、蛋白粉、面粉等呈均勻狀的粉狀樣品，搖勻。

②鮮樣。

蔬菜、水果、水產品等高含水量樣品必要時洗凈，晾干，取可食部分勻漿均勻；肉類、蛋類等樣品，取可食部分勻漿均勻。

③速凍及罐頭食品。

經解凍的速凍及罐頭食品樣品，取可食部分勻漿均勻。

④液態樣品。

軟飲料、調味品等樣品搖勻。

⑤半固態樣品。

攪拌均勻。

（2）試樣的消解。

根據試樣中待測元素的含量水平和檢測水平要求選擇相應的消解方法及消解容器。

①微波消解法。

稱取固體樣品0.2～0.5g（精確至0.001g，含水分較多的樣品可適當增加取樣量至1g）或準確移取液體試樣1.00～3.00mL于微波消解內罐中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在電熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加入5～10mL硝酸，加蓋放置1h或過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解（微波消解參考條件見表4-3）。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上或超聲水浴箱中，于100℃加熱30min或超聲脫氣2～5min，用水定容至25mL或50mL，混勻備用，同時做空白實驗。

②壓力罐消解法。

稱取固體干樣0.2～1g（精確至0.001g，含水分較多的樣品可適當增加取樣量至2g）或準確移取液體試樣1.00～5.00mL于消解內罐中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在電熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加入5mL硝酸，放置1h或過夜，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱消解（壓力罐消解參考條件見表4-4），于150℃～170℃消解4h，冷卻后，緩慢旋松不銹鋼外套，將消解內罐取出，在控溫電熱板上或超聲水浴箱中，于100℃加熱30min或超聲脫氣2～5min，用水定容至25mL或50mL，混勻備用，同時做空白實驗。

（3）儀器參考條件。

①操作參考條件：電感耦合等離子體質譜儀操作參考條件見表4-5，鐵元素分析模式采用碰撞反應池。

②測定參考條件：在調諧儀器達到測定要求后，編輯測定方法，根據待測元素的性質選擇相應的內標元素，待測元素和內標元素45Sc/72Ge的m/z是56/57。

（4）標準曲線的繪制。

將混合標準溶液注入電感耦合等離子體質譜儀中，測定待測元素和內標元素的信號響應值，以待測元素的濃度為橫坐標，待測元素與所選內標元素響應信號值的比值為縱坐標，繪制標準曲線。

（5）試樣溶液的測定。

將空白溶液和試樣溶液分別注入電感耦合等離子體質譜儀中，測定待測元素和內標元素的信號響應值，根據標準曲線得到消解液中待測元素的濃度。

6．實驗結果的分析與計算

（1）試樣中低含量待測元素的含量按下式計算：

式中，X——試樣中待測元素的含量，單位為毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——試樣溶液中被測元素的濃度，單位為微克/升（μg/L）；

ρ0——空白溶液中被測元素的濃度，單位為微克/升（μg/L）；

V——試樣消化液的定容體積，單位為毫升（mL）；

f——試樣稀釋倍數；

m——試樣稱取質量或移取體積，單位為克或毫升（g或mL）；

1000——單位換算系數。

計算結果保留三位有效數字。

（2）試樣中高含量待測元素的含量按下式計算：

式中，X——試樣中待測元素的含量，單位為毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——試樣溶液中被測元素的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中被測元素的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

V——試樣消化液的定容體積，單位為毫升（mL）；

f——試樣稀釋倍數；

m——試樣稱取質量或移取體積，單位為克或毫升（g或mL）。

計算結果保留三位有效數字。

7．注意事項

（1）樣品中各元素含量大于1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%；小于或等于1mg/kg且大于0.1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的15%；小于或等于0.1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的20%。

（2）固體樣品以0.5g定容體積至50mL，液體樣品以2mL定容體積至50mL計算，本方法鐵元素的檢出限是1mg/kg、0.3mg/L，定量限是3mg/kg、1mg/L。

8．思考題

（1）本實驗的ICP-MS法還可用于食品中哪些元素的測定？

（2）本實驗中為何選用Sc、Ge兩種元素作為內標元素？

實驗22 食品中碘含量的測定

1．實驗范圍

（1）氧化還原滴定法，適用于海帶、紫菜、裙帶菜等藻類及其制品中碘含量的測定。

（2）砷鈰催化分光光度法，適用于糧食、蔬菜、水果、豆類及其制品、乳及其制品、肉類、魚類、蛋類等食品中碘含量的測定。

（3）氣相色譜法，適用于嬰幼兒食品和乳品中碘含量的測定。

2．實驗目的

（1）了解三種檢測方法在食品碘含量測定中的應用。

（2）掌握三種不同的碘含量測定方法。

（3）掌握氣相色譜儀的使用方法。

第一法 氧化還原滴定法

1．實驗原理

樣品經炭化、灰化后，將有機碘轉化為無機碘離子，在酸性介質中，用溴水將碘離子氧化成碘酸根離子，生成的碘酸根離子在碘化鉀的酸性溶液中被還原析出碘，用硫代硫酸鈉溶液滴定反應中析出的碘。

I-+3Br2+3H2O—→IO3-+6H++6Br-

IO3-+5I-+6H+—→3I2+3H2O

I2+2S2O32-—→2I-+S4O62-

2．實驗材料與試劑

海帶、紫菜、裙帶菜等藻類及其制品，市售；無水碳酸鈉、液溴、硫酸、甲酸鈉、硫代硫酸鈉、碘化鉀、甲基橙、可溶性淀粉，均為分析純；水，為GB/T6682規定的二級水。

碳酸鈉溶液（50g/L）：稱取5g無水碳酸鈉，溶于100mL水中。

飽和溴水：量取5mL液溴，倒入塞子涂有凡士林的棕色玻璃瓶中，加水100mL，充分振蕩，使其成為飽和溶液（溶液底部留有少量溴液，操作應在通風櫥內進行）。

硫酸溶液（3mo1/L）：量取180mL硫酸，緩緩注入盛有700mL水的燒杯中，并不斷攪拌，冷卻至室溫，用水稀釋至1000mL，混勻。

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。

碘化鉀溶液（150g/L）：稱取15.0g碘化鉀，用水溶解并稀釋至100mL，儲存于棕色瓶中，現用現配。

甲酸鈉溶液（200g/L）：稱取20.0g甲酸鈉，用水溶解并稀釋至100mL。

硫代硫酸鈉標準溶液（0.01mol/L）：按GB/T 601中的規定配制及標定。

甲基橙溶液（1g/L）：稱取0.1g甲基橙粉末，溶于100mL水中。

淀粉溶液（5g/L）：稱取0.5g淀粉，置于200mL燒杯中，加入5mL水調成糊狀，再倒入100mL沸水，攪拌后再煮沸0.5min，冷卻備用，現用現配。

3．實驗儀器

組織搗碎機、高速粉碎機、分析天平、電熱恒溫干燥箱、馬弗爐、瓷坩堝、可調式電熱爐、碘量瓶、棕色酸式滴定管、微量酸式滴定管。

4．實驗步驟

（1）試樣的制備。

干樣品經高速粉碎機粉碎，通過孔徑為425μm的標準篩，避光密閉保存或低溫冷藏。

鮮、凍樣品取可食部分勻漿后，密閉冷藏或冷凍保存。

海藻濃縮汁或海藻飲料等液態樣品，混勻后取樣。

（2）試樣的測定。

①稱取試樣2～5g（精確至0.1mg），置于50mL瓷坩堝中，加入5～10mL碳酸鈉溶液，使試樣充分浸潤，靜置5min，于101℃～105℃電熱恒溫干燥箱中干燥3h，將樣品烘干，取出。

②在通風櫥內用電爐加熱，使試樣充分炭化至無煙，置于（550±25）℃馬弗爐中灼燒40min，冷卻至200℃左右，取出。在坩堝中加入少量水研磨，將溶液及殘渣全部轉入250mL 燒杯中，坩堝用水沖洗數次并入燒杯中，燒杯中溶液總量約為150mL～200mL，煮沸5min。

③對于碘含量較高的樣品（海帶及其制品等），將②得到的溶液及殘渣趁熱用濾紙過濾至250mL容量瓶中，燒杯及漏斗內殘渣用熱水反復沖洗，冷卻，定容。然后準確移取適量濾液于250mL碘量瓶中，備用。

④對于其他樣品，將②得到的溶液及殘渣趁熱用濾紙過濾至250mL碘量瓶中，備用。

⑤在碘量瓶中加入2～3滴甲基橙溶液，用1mo1/L硫酸溶液調至紅色，在通風櫥內加入5mL飽和溴水，加熱煮沸至黃色消失。稍冷后加入5mL甲酸鈉溶液，在電爐上加熱煮沸2min，取下，用水浴冷卻至30℃以下，再加入5mL 3mol/L硫酸溶液、5mL碘化鉀溶液，蓋上瓶蓋，放置10min，用硫代硫酸鈉標準溶液滴定至溶液呈淺黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續滴定至藍色恰好消失。同時做空白實驗，分別記錄消耗的硫代硫酸鈉標準溶液的體積V、V0。

5．實驗結果的分析與計算

（1）試樣中碘的含量按下式計算：

式中，X1——試樣中碘的含量，單位為毫克/千克（mg/kg）；

V——滴定樣液消耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，單位為毫升（mL）；

V0——空白實驗時消耗硫代硫酸鈉標準溶液的體積，單位為毫升（mL）；

c——硫代硫酸鈉標準溶液的濃度，單位為摩爾/升（mol/L）；

21.15——與1mL硫代硫酸鈉標準滴定溶液 [c（Na2S2O3）=1.000mol/L]相當的碘的質量，單位為毫克（mg）；

V1——碘含量較高樣液的定容體積，單位為毫升（mL）；

V2——移取碘含量較高濾液的體積，單位為毫升（mL）；

m1——試樣的質量，單位為克（g）；

1000——單位換算系數。

計算結果保留至小數點后一位。

第二法 砷鈰催化分光光度法

1．實驗原理

采用堿灰化處理試樣，使用碘催化砷鈰反應，反應速度與碘含量成定量關系。

H3AsO3+2Ce4++H2O—→H3AsO4+2Ce3++2H+

反應體系中，Ce4+為黃色，Ce3+為無色，用分光光度計測定剩余Ce4+的吸光度值，碘含量與吸光度值的對數呈線性關系，計算試樣中碘的含量。

2．實驗材料與試劑

糧食、蔬菜、水果、豆類及其制品、乳及其制品、肉類、魚類、蛋類等，市售；無水碳酸鉀、硫酸鋅（ZnSO4· 7H2O）、氯酸鉀（KClO3）、氫氧化鈉、三氧化二砷、氯化鈉、硫酸鈰銨，均為分析純；硫酸、碘化鉀，均為優級純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

碳酸鉀—氯化鈉混合溶液：稱取30g無水碳酸鉀和5g氯化鈉，溶于100mL水中。常溫下可保存6個月。

硫酸鋅—氯酸鉀混合溶液：稱取5g氯酸鉀于燒杯中，加入100mL水，加熱溶解，加入10g硫酸鋅，攪拌溶解。常溫下可保存6個月。

硫酸溶液（2.5mol/L）：量取140mL硫酸，緩緩注入盛有700mL水的燒杯中，并不斷攪拌，冷卻至室溫，用水稀釋至1000mL，混勻。

亞砷酸溶液（0.054mol/L）：稱取5.3g三氧化二砷、12.5g氯化鈉和2.0g氫氧化鈉，置于1L燒杯中，加水約500mL，加熱至完全溶解后冷卻至室溫，再緩慢加入400mL 2.5mol/L硫酸溶液，冷卻至室溫后用水稀釋至1L，儲存于棕色瓶中。常溫下可保存6個月。（三氧化二砷以及配制的亞砷酸溶液均為劇毒品，應遵守有關劇毒品的操作規程）

硫酸鈰銨溶液（0.015mol/L）：稱取9.5g硫酸鈰銨 [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，用水稀釋至1L，儲存于棕色瓶中。常溫下可避光保存3個月。

氫氧化鈉溶液（2g/L）：稱取4.0g氫氧化鈉，溶于2000mL水中。

碘標準儲備液（100μg/mL）：準確稱取0.1308g碘化鉀（優級純，經硅膠干燥器干燥24h），置于500mL燒杯中，用氫氧化鈉溶液溶解后全部移入1000mL容量瓶中，用氫氧化鈉溶液定容。置于4℃冰箱內可保存6個月。

碘標準中間溶液（10μg/mL）：準確吸取10.00mL碘標準儲備液，置于100mL容量瓶中，用氫氧化鈉溶液定容。置于4℃冰箱內可保存3個月。

碘標準系列工作液：準確吸取碘標準中間溶液0mL,0.5mL,1.0mL,2.0mL, 3.0mL,4.0mL,5.0mL，分別置于100mL容量瓶中，用氫氧化鈉溶液定容，碘含量分別為0μg/L,50μg/L,100μg/L,200μg/L,300μg/L,400μg/L,500μg/L。置于4℃冰箱內可保存1個月。

3．實驗儀器

馬弗爐、恒溫水浴箱、分光光度計、瓷坩堝、電熱恒溫干燥箱、可調式電熱爐、渦旋混合器、分析天平等。

4．實驗步驟

（1）試樣的制備。

糧食試樣：稻谷去殼，其他糧食除去可見雜質，取有代表性試樣20～50g，粉碎，通過孔徑為425μm的標準篩。

蔬菜、水果：取可食部分，洗凈、晾干、切碎、混勻，稱取100～200g試樣，制備成勻漿或經105℃干燥5h，粉碎，通過孔徑為425μm的標準篩。

奶粉、牛奶：直接稱樣。

肉、魚、禽和蛋類：制備成勻漿。

如需將濕樣的碘含量換算成干樣的碘含量，應按照GB 5009.3—2016的規定測定食品中水分的含量。

（2）試樣前處理。

分別移取0.5mL碘標準系列工作液（含碘量分別為0ng,25ng,50ng,100ng, 150ng,200ng,250ng）和稱取0.3～1.0g試樣（精確至0.1mg）于瓷坩堝中，固體試樣加1～2mL水（液體樣、勻漿樣和標準溶液不需加水），各加入1mL碳酸鉀—氯化鈉混合溶液，1mL硫酸鋅—氯酸鉀混合溶液，充分攪拌均勻。將碘標準系列工作液和試樣置于105℃電熱恒溫干燥箱中干燥3h。在通風櫥中將干燥后的試樣在可調式電熱爐上炭化約30min，炭化時瓷坩堝加蓋留縫，直到試樣不再冒煙為止。碘標準系列工作液不需炭化。將碘標準系列工作液和炭化后的試樣加蓋置于馬弗爐中，調節溫度至600℃灰化4h，待爐溫降至200℃后取出。灰化好的試樣應呈現均勻的白色或淺灰白色。

（3）標準曲線的繪制及試樣溶液的測定。

向灰化后的坩堝中各加入8mL水，靜置1h，使燒結在坩堝上的灰分充分浸潤，攪拌溶解鹽類物質，再靜置至少1h使灰分沉淀完全（靜置時間不得超過4h）。小心吸取上清液2.0mL于試管中（注意不要吸入沉淀物）。碘標準系列工作液按照從高濃度到低濃度的順序排列，向各管加入1.5mL亞砷酸溶液，用渦旋混合器充分混勻，使氣體放出，然后置于（30±0.2）℃恒溫水浴箱中溫浴15min。

使用秒表計時，每管間隔時間相同（一般為30s或20s），依順序向各管準確加入0.5mL硫酸鈰銨溶液，立即用渦旋混合器混勻，放回水浴中。自第一管加入硫酸鈰銨溶液后準確反應30min時，依順序每管間隔相同時間（一般為30s或20s），用1cm比色杯于405nm波長處，用水作參比，測定各管的吸光度值。以吸光度值的對數值為橫坐標，以碘質量為縱坐標，繪制標準曲線。根據標準曲線計算試樣中碘的質量（m2）。

5．實驗結果的分析與計算

試樣中碘的含量按下式計算：

式中，X2——試樣中碘的含量，單位為微克/千克（μg/kg）；

m2——從標準曲線中查得的試樣中碘的質量，單位為納克（ng）；

m3——試樣的質量，單位為克（g）。

計算結果保留至小數點后一位。

第三法 氣相色譜法

1．實驗原理

試樣中的碘在硫酸條件下與丁酮反應生成丁酮與碘的衍生物，經氣相色譜分離，電子捕獲檢測器檢測，外標法定量。

2．實驗材料與試劑

嬰幼兒食品和乳品等，市售；淀粉酶（酶活力≥1.5U/mg）、過氧化氫（體積分數為30%）、亞鐵氰化鉀 [K4Fe（CN）6·3H2O]、乙酸鋅、無水硫酸鈉，均為分析純；丁酮、正己烷，均為色譜純；硫酸、碘化鉀或碘酸鉀，均為優級純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

過氧化氫（3.5%）：量取11.7mL過氧化氫，用水稀釋至100mL。

亞鐵氰化鉀溶液（109g/L）：稱取109g亞鐵氰化鉀，用水溶解并定容至1000mL容量瓶中。

乙酸鋅溶液（219g/L）：稱取219g乙酸鋅，用水溶解并定容至1000mL 容量瓶中。

碘標準儲備液（1.0mg/mL）：稱取131.0mg碘化鉀（優級純，精確至0.1mg）或168.5mg碘酸鉀（優級純，精確至0.1mg），用水溶解并定容至100mL。（5±1）℃冷藏可保存1周。

碘標準工作液（1.0μg/mL）：準確移取10.0mL 碘標準儲備液，用水定容至100mL混勻，再移取1.0mL濃度為100μg/mL的碘溶液，用水定容至100mL，混勻，臨用前配制。

3．實驗儀器

氣相色譜儀、分析天平、恒溫箱等。

4．實驗步驟

（1）試樣預處理。

①不含淀粉的試樣。

稱取混合均勻的固體試樣5g，液體試樣20g（精確至0.1mg）于150mL錐形瓶中，固體試樣用25mL約40℃的熱水溶解。

②含淀粉的試樣。

稱取混合均勻的固體試樣5g，液體試樣20g（精確至0.1mg）于150mL錐形瓶中，加入0.2g淀粉酶，固體試樣用25mL約40℃的熱水充分溶解，置于60℃恒溫箱中酶解30min，取出冷卻。

（2）試樣測定液的制備。

①沉淀。

將上述處理過的試樣溶液轉入100mL容量瓶中，加入5mL亞鐵氰化鉀溶液和5mL乙酸鋅溶液，用水定容，充分振搖后靜置10min，過濾，吸取濾液10mL 于100mL分液漏斗中，加入10mL水。

②衍生與提取。

向分液漏斗中加入0.7mL硫酸、0.5mL丁酮、2.0mL過氧化氫（3.5%），充分混勻，室溫下保持20min，加入20mL正己烷，振蕩萃取2min。靜置分層后，將水相移入另一分液漏斗中，再進行第二次萃取。合并有機相，用水洗滌2～3次。通過無水硫酸鈉過濾脫水后移入50mL容量瓶中，用正己烷定容，此為試樣測定液。

③碘標準系列溶液的制備。

分別移取1.0mL,2.0mL,4.0mL,8.0mL,12.0mL碘標準工作液，相當于1.0μg,2.0μg,4.0μg,8.0μg,12.0μg的碘，其他分析步驟同上述②。

（3）儀器參考條件。

色譜柱：DB-5石英毛細管柱（柱長30m，內徑0.32mm，膜厚0.25μm），或具同等性能的色譜柱。

進樣口溫度：260℃。

ECD檢測器溫度：300℃。

分流比：1∶1。

進樣量：1.0μL。

參考程序升溫，見表4-6。

（4）標準曲線的繪制。

將碘標準系列溶液分別注入氣相色譜儀中得到相應的峰面積（或峰高），以碘標準系列溶液中碘的質量為橫坐標，以相應的峰面積（或峰高）為縱坐標，繪制標準曲線。

（5）試樣溶液的測定。

將試樣溶液注入氣相色譜儀中得到峰面積（或峰高），從標準曲線中獲得試樣中碘的質量（m4）。

5．實驗結果的分析與計算

試樣中碘的含量按下式計算：

式中，X3——試樣中碘的含量，單位為毫克/千克（mg/kg）；

m4——從標準曲線中查得的試樣中碘的質量，單位為微克（μg）；

m5——試樣的質量，單位為克（g）；

f——試樣稀釋倍數。

計算結果保留至小數點后兩位。

6．注意事項

（1）在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%。

（2）氧化還原滴定法的檢出限為1.4mg/kg；砷鈰催化分光光度法的檢出限為3μg/kg；氣相色譜法的檢出限為0.02mg/kg，定量限為0.07mg/kg。

7．思考題

氧化還原滴定法是否適用于嬰幼兒食品中碘含量的測定？氣相色譜法是否適用于水果制品中碘含量的測定？為什么？

實驗23 食品中鋅含量的測定

1．實驗目的

（1）了解食品中鋅含量的測定方法。

（2）掌握電感耦合等離子體發射光譜儀的使用方法。

（3）區分電感耦合等離子體發射光譜法（ICP-OES）和電感耦合等離子體質譜法（ICP-MS）。

2．實驗原理

食品樣品消解后，由電感耦合等離子體發射光譜儀測定，以元素的特征譜線波長定性；待測元素譜線信號強度與元素濃度成正比進行定量分析。

3．實驗材料與試劑

食品樣品，市售；硝酸、高氯酸、氬氣（≥99.995%或液氬），均為分析純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

硝酸溶液（5+95）：取50mL硝酸，緩慢加入950mL水中，混勻。

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

元素儲備液（1000mg/L或10000mg/L）：鋅，采用經國家認證并授予標準物質證書的鋅元素標準儲備液。

鋅標準系列溶液：精確吸取適量鋅元素標準儲備液，用硝酸溶液（5+95）逐級稀釋配成混合標準系列溶液，該系列溶液中鋅的質量濃度分別為0.250mg/L, 1.00mg/L,2.50mg/L,4.00mg/L,5.00mg/L。

注：依據樣品溶液中元素質量濃度水平，可適當調整標準系列溶液中元素質量濃度范圍。

4．實驗儀器

電感耦合等離子體發射光譜儀、分析天平、微波消解儀、壓力消解器、恒溫干燥箱、可調式電熱板、馬弗爐、可調式電熱爐、勻漿機、高速粉碎機等。

5．實驗步驟

（1）試樣的制備。

①固態樣品。

干樣：豆類、谷物、菌類、茶葉、干制水果、焙烤食品等低含水量樣品，取可食部分，必要時經高速粉碎機粉碎均勻；固體乳制品、蛋白粉、面粉等呈均勻狀的粉狀樣品，搖勻。

鮮樣：蔬菜、水果、水產品等高含水量樣品必要時洗凈，晾干，取可食部分勻漿均勻；肉類、蛋類等樣品，取可食部分勻漿均勻。

速凍及罐頭食品：經解凍的速凍及罐頭食品樣品，取可食部分勻漿均勻。

②液態樣品：軟飲料、調味品等樣品搖勻。

③半固態樣品：攪拌均勻。

（2）試樣的消解。（注：可根據試樣中待測元素的含量水平和檢測水平要求選擇相應的消解方法及消解容器）

①微波消解法。

稱取固體樣品0.2～0.5g（精確至0.001g，含水分較多的樣品可適當增加取樣量至1g）或準確移取液體試樣1.00～3.00mL于微波消解內罐中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在電熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加入5～10mL硝酸，加蓋放置1h或過夜，旋緊罐蓋，按照微波消解儀標準操作步驟進行消解（微波消解參考條件見表4-7）。冷卻后取出，緩慢打開罐蓋排氣，用少量水沖洗內蓋，將消解罐放在控溫電熱板上或超聲水浴箱中，于100℃加熱30min或超聲脫氣2～5min，用水定容至25mL或50mL，混勻備用，同時做空白實驗。

②壓力罐消解法。

稱取固體干樣0.2～1g（精確至0.001g，含水分較多的樣品可適當增加取樣量至2g）或準確移取液體試樣1.00～5.00mL于消解內罐中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在電熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加入5mL硝酸，放置1h或過夜，旋緊不銹鋼外套，放入恒溫干燥箱消解（壓力罐消解參考條件見表4-8），于150℃～170℃消解4h，冷卻后，緩慢旋松不銹鋼外套，將消解內罐取出，在控溫電熱板上或超聲水浴箱中，于100℃加熱30min或超聲脫氣2～5min，用水定容至25mL或50mL，混勻備用，同時做空白實驗。

③濕式消解法。

準確稱取0.5～5g（精確至0.001g）或準確移取2.00～10.0mL試樣于玻璃或聚四氟乙烯消解器皿中，含乙醇或二氧化碳的樣品先在電熱板上低溫加熱除去乙醇或二氧化碳，加10mL硝酸—高氯酸混合溶液（10+1），于電熱板上或石墨消解裝置上消解，消解過程中消解液若變為棕黑色，可適當補加少量混合酸，直至冒白煙，消化液呈無色透明或略帶黃色，冷卻，用水定容至25mL或50mL，混勻備用，同時做空白實驗。

④干式消解法。

準確稱取1～5g（精確至0.01g）或準確移取10.0～15.0mL試樣于坩堝中，置于500℃～550℃的馬弗爐中灰化5～8h，冷卻。若灰化不徹底有黑色炭粒，則冷卻后滴加少許硝酸濕潤，在電熱板上干燥后，移入馬弗爐中繼續灰化成白色灰燼，冷卻取出，加入10mL硝酸溶液溶解，并用水定容至25mL或50mL，混勻備用；同時做空白實驗。

（3）儀器參考條件。

優化儀器操作條件，使待測元素的靈敏度等指標達到分析要求，編輯測定方法，選擇各待測元素合適分析譜線。儀器操作參考條件如下：

①觀測方式：垂直觀測。若儀器具有雙向觀測方式，高濃度元素，如鉀、鈉、鈣、鎂等元素采用垂直觀測方式，其余采用水平觀測方式。

②功率：1150W；等離子氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.5L/min；霧化氣氣體流量：0.65L/min；分析泵速：50r/min。

③待測鋅元素推薦分析譜線是206.2/213.8nm。

（4）標準曲線的繪制。

將標準系列工作溶液注入電感耦合等離子體發射光譜儀中，測定待測元素分析譜線的強度信號響應值，以待測元素的濃度為橫坐標，其分析譜線強度響應值為縱坐標，繪制標準曲線。

（5）試樣溶液的測定。

將空白溶液和試樣溶液分別注入電感耦合等離子體發射光譜儀中，測定待測元素分析譜線強度的信號響應值，根據標準曲線得到消解液中待測元素的濃度。

6．實驗結果的分析與計算

試樣中待測元素的含量按下式計算：

式中，X——試樣中待測元素的含量，單位為毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——試樣溶液中被測元素的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

ρ0——空白溶液中被測元素的濃度，單位為毫克/升（mg/L）；

V——試樣消化液的定容體積，單位為毫升（mL）；

f——試樣稀釋倍數；

m——試樣稱取質量或移取體積，單位為克或毫升（g或mL）。

計算結果保留三位有效數字。

7．注意事項

（1）樣品中各元素含量大于1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的10%；小于或等于1mg/kg且大于0.1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的15%；小于或等于0.1mg/kg時，在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的20%。

（2）固體樣品以0.5g定容體積至50mL，液體樣品以2mL定容體積至50mL計算。本方法各元素的檢出限1是0.5mg/kg，檢出限2是0.2mg/L，定量限1是2mg/kg，定量限2是0.5mg/L。樣品前處理方法為微波消解法及壓力罐消解法。

8．思考題

（1）簡述ICP-OES與ICP-MS的相同點與不同點。

（2）ICP-OES還可用于檢測食品中的哪些元素？

實驗24 食品中硒含量的測定

1．實驗目的

（1）了解食品中硒含量的測定方法。

（2）掌握氫化物原子熒光光譜儀的使用方法。

2．實驗原理

試樣經酸加熱消化后，在6mol/L鹽酸介質中，將試樣中的六價硒還原成四價硒，用硼氫化鈉或硼氫化鉀作還原劑，將四價硒在鹽酸介質中還原成硒化氫，由載氣（氬氣）帶入原子化器中進行原子化，在硒空心陰極燈照射下，基態硒原子被激發至高能態，在去活化回到基態時，發射出特征波長的熒光，其熒光強度與硒含量成正比，與標準系列溶液比較定量。

3．實驗材料與試劑

食品樣品，市售；硝酸、高氯酸、鹽酸、氫氧化鈉、過氧化氫、硼氫化鈉、鐵氰化鉀，均為分析純；水，為GB/T 6682規定的二級水。

硝酸—高氯酸混合酸（9+1）：將900mL硝酸與100mL高氯酸混勻。

氫氧化鈉溶液（5g/L）：稱取5g氫氧化鈉，溶于1000mL水中，混勻。

硼氫化鈉堿溶液（8g/L）：稱取8g硼氫化鈉，溶于氫氧化鈉溶液（5g/L）中，混勻，現配現用。

鹽酸溶液（6mol/L）：量取50mL鹽酸，緩慢加入40mL水中，冷卻后用水定容至100mL，混勻。

鐵氰化鉀溶液（100g/L）：稱取10g鐵氰化鉀，溶于100mL水中，混勻。

鹽酸溶液（5+95）：量取25mL鹽酸，緩慢加入475mL水中，混勻。

硒標準溶液：1000mg/L，或經國家認證并授予標準物質證書的一定濃度的硒標準溶液。

硒標準中間液（100mg/L）：準確吸取1.00mL 硒標準溶液（1000mg/L）于10mL容量瓶中，用鹽酸溶液（5+95）定容至刻度，混勻。

硒標準使用液（1.00mg/L）：準確吸取硒標準中間液（100mg/L）1.00mL 于100mL容量瓶中，用鹽酸溶液（5+95）定容至刻度，混勻。

硒標準系列溶液：分別準確吸取硒標準使用液（1.00mg/L）0mL,0.500mL, 1.00mL,2.00mL,3.00mL 于100mL 容量瓶中，加入10mL 鐵氰化鉀溶液（100g/L），用鹽酸溶液（5+95）定容至刻度，混勻待測。此硒標準系列溶液中的質量濃度分別為0μg/L,5.00μg/L,10.0μg/L,20.0μg/L,30.0μg/L。

注：可根據儀器的靈敏度及樣品中硒的實際含量確定標準系列溶液中硒的質量濃度。

4．實驗儀器

原子熒光光譜儀、分析天平、電熱板、微波消解系統。

注：所有玻璃器皿及聚四氟乙烯消解內罐均需用硝酸溶液（1+5）浸泡過夜，用自來水反復沖洗，最后用水沖洗干凈。

5．實驗步驟

（1）試樣的制備。

糧食、豆類：樣品去除雜物后，粉碎，儲于塑料瓶中。

蔬菜、水果、魚類、肉類等：樣品用水洗凈，晾干，取可食部分制成勻漿，儲于塑料瓶中。

飲料、酒、醋、醬油、食用植物油、液態乳等液體：將樣品搖勻。

（2）試樣的消解。

①濕法消解。

稱取固體試樣0.5～3g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣1.00～5.00mL，置于錐形瓶中，加10mL硝酸—高氯酸混合酸（9+1）及幾粒玻璃珠，蓋上表面皿消化過夜。次日于電熱板上加熱，并及時補加硝酸。當溶液變為清亮無色并伴有白煙產生時，再繼續加熱至剩余體積為2mL左右，切不可蒸干。冷卻，再加5mL鹽酸溶液（6mol/L），繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙出現。冷卻后轉移至10mL容量瓶中，加入2.5mL鐵氰化鉀溶液（100g/L），用水定容，混勻待測。同時做試劑空白實驗。

②微波消解。

稱取固體試樣0.2～0.8g（精確至0.001g）或準確移取液體試樣1.00～ 3.00mL，置于消化管中，加10mL硝酸、2mL過氧化氫，振搖混合均勻，于微波消解儀中消化，微波消解參考條件見表4-9（可根據不同的儀器自行設定消解條件）。消解結束待冷卻后，將消化液轉入錐形燒瓶中，加幾粒玻璃珠，在電熱板上繼續加熱至近干，切不可蒸干。再加5mL鹽酸溶液（6mol/L），繼續加熱至溶液變為清亮無色并伴有白煙產生，冷卻，轉移至10mL容量瓶中，加入2.5mL鐵氰化鉀溶液（100g/L），用水定容，混勻待測。同時做試劑空白實驗。

（3）儀器參考條件。

根據各自儀器性能調至最佳狀態。

參考條件：負高壓，340V；燈電流，100mA；原子化溫度，800℃；爐高， 8mm；載氣流速，500mL/min；屏蔽氣流速，1000mL/min；測量方式，標準曲線法；讀數方式，峰面積；延遲時間，1s；讀數時間，15s；加液時間，8s；進樣體積， 2mL。

（4）標準曲線的繪制。

以鹽酸溶液（5+95）為載流，硼氫化鈉堿溶液（8g/L）為還原劑，連續用標準系列溶液的零管進樣，待讀數穩定之后，將硒標準系列溶液按濃度由低到高的順序分別導入儀器，測定其熒光強度，以溶液濃度為橫坐標，熒光強度為縱坐標，繪制標準曲線。

（5）試樣溶液的測定。

在與測定標準系列溶液相同的實驗條件下，將空白溶液和試樣溶液分別導入儀器，測定其熒光強度，與標準系列溶液比較定量。

6．實驗結果的分析與計算

試樣中硒的含量按下式計算：

式中，X——試樣中硒的含量，單位為毫克/千克或毫克/升（mg/kg或mg/L）；

ρ——試樣溶液中硒的濃度，單位為微克/升（μg/L）；

ρ0——空白溶液中硒的濃度，單位為微克/升（μg/L）；

V——試樣消化液的定容體積，單位為毫升（mL）；

m——試樣稱取質量或移取體積，單位為克或毫升（g或mL）；

1000——單位換算系數。

7．注意事項

（1）當硒含量≥1.00mg/kg或1.00mg/L時，計算結果保留三位有效數字；當硒含量＜1.00mg/kg或1.00mg/L時，計算結果保留兩位有效數字。

（2）在重復性條件下獲得的兩次獨立測定結果的絕對差值不得超過算術平均值的20%。

（3）當試樣稱取質量為1g或移取體積為1mL，定容體積為10mL時，方法的檢出限為0.002mg/kg或0.002mg/L，定量限為0.006mg/kg或0.006mg/L。

8．思考題

（1）除了本方法外，還有哪些常見方法可用于食品中硒含量的測定？

（2）兩種常用來檢測食品中礦物元素的方法——原子熒光光譜法和原子吸收光譜法的相同點和不同點分別是什么？

（任堯）