食品样品检测前处理方法大全

在整个食品安全性的检测分析中,70%~80%甚至更多的时间用在样品的前处理上,而给实验带来的误差有60%以上来自样品的前处理。样品前处理的目的就是浓缩被测物质、消除基质干扰、保护仪器、提高方法的准确性、精密度、选择性和灵敏度。

前处理原则

  1. 样品是否要预处理,如何进行预处理,采样何种方法,应根据样品的性状、验的要求和所用分析仪器的性能等方面加以考虑。

2. 应尽量不用或少使用预处理,以便减少操作步骤,加快分析速度,也可减少预处理过程中带来的不利影响,如引入污染、待测物损失等。

3. 分解法处理样品时,分解必须完全,不能造成被测组分的损失,待测组分的回收率应足够高。

4. 样品不能被污染,不能引入待测组分和干扰测定的物质。

5. 试剂的消耗应尽可能少,方法简便易行,速度快,对环境和人员污染少。


 分解法制备样品



1.湿法消化(wet digestion)

优点:

①由于使用强氧化剂,有机物分解速度快,消化所需时间短;

②由于加热温度较干法灰化低,故可减少金属挥发逸散的损失,同时容器的吸留也少;

③被测物质以离子状态保存在消化液中,便于分别测定其中的各种微量元素。

缺点:

①在消化过程中,有机物快速氧化常产生大量有害气体,因此操作需在通风橱内进行;

②消化初期,易产生大量泡沫外溢,故需操作人员随时照管;

③消化过程中大量使用各种氧化剂等,试剂用量较大,空白值偏高。

常用的氧化性强酸:硝酸、高氯酸、硫酸。在实际工作中,除了单独使用硫酸的消化方法外,经常采取几种不同的氧化性酸配合使用,利用各种酸的特点,取长补短,以达到安全、快速、完全破坏有机物的目的。

几种常见的消化方法

a)硫酸消化法

凯氏定氮法测定食品中蛋白质含量采用硫酸消化法,同时加入硫酸钾和硫酸铜,蛋白质中的氮转变成硫酸铵留在消化液中,不会进一步氧化成氮氧化物而损失。

b)硝酸-高氯酸消化法

可采取两种方式:一是先加硝酸消化,待大量有机物分解后再加高氯酸;二是事先以一定比例(一般为HNO3:HClO4=4:1)配制混合酸,将样品浸泡过夜,次日消化。该法氧化能力强,消化速度快,消化温度较低,挥发损失少。消化时应特别注意安全。含酒精和含油脂较多组分,不宜采用此法。

c)硝酸-硫酸消化法

加入两酸混合液或先加硫酸,加热使有机物分解、炭化,然后不断补加硝酸。此法不宜做食品中碱土金属的分析。对含大量脂肪和蛋白质的样品,消化后期可加入少量高氯酸或过氧化氢,加快消化速度。



消化操作技术

a敞口消化法通常在凯氏烧瓶或硬质锥瓶中进行,是最常用的消化方法。

b回流消化法测定含挥发性成分的样品时,可在回流消化装置中进行,避免被测组分挥发损失。

c)冷消化法又称低温消化。将样品与消化液混合后置于室温或37~40 ℃烘箱内,放置过夜。低温消化可避免易挥发元素的损失。仅适于含有机物较少的样品。

d)密封罐消化法采用压力密封消化罐和少量消化液,在一定压力下对样品消化。将密封罐置于150℃烘箱中保温2h。由于在密闭容器中消化液的蒸气不能逸散,产生较高压力,提高了消化剂的利用率。此法样品用量一般小于1g,只需加30%的过氧化氢和一滴硝酸即可,空白值较低。

e)微波消解法在2450MHz的微波电磁场作用下,微波穿透容器直接辐射到样品和试剂的混合液中。吸收微波能量后,使消化介质的分子相互摩擦。

2.干灰化法(dryashing)

优点:

①基本不添加或添加很少量的试剂,故空白值较低;

②多数食品经灼烧后所剩下的灰分体积很小,因而能处理较多量的样品,故可加

称样量,在方法灵敏度相同的情况下,可提高检出率;

③有机物分解彻底;

④操作简单,灰化过程中不需要人一直看管,可同时做其他实验的准备工作。

缺点:

①处理样品所需要的时间较长;

②由于敞口灰化,温度又高,容易造成某些挥发性元素的损失;

③盛装样品的坩埚对被测组分有一定的吸留作用,由于高温灼烧使坩埚材料结构改变造成微小孔穴,使某些被测组分吸留于孔穴中很难溶出,致使测定结果和回收率偏低。

提高回收率的措施:

①根据被测组分的性质,采取适宜的灰化温度

灰化食品样品,应在尽可能低的温度下进行,但温度过低会延长灰化时间,通常

选用500 ~ 550℃灰化2h 或在600℃灰化0.5h。一般不要超过600℃。

②加入灰化固定剂,防止被测组分的挥发损失和坩埚吸留。

消化操作时要注意:

(1)消化所用的试剂,应采用高纯的酸和氧化剂,所含杂质要少,并同时按与品相同的操作做空白试验,以扣除消化试剂对测定数据的影响。如果空白值较高,应提高试剂纯度,并选择质量较好的玻璃器皿进行消化。

(2)消化瓶内可以加玻璃珠或瓷片,以防止暴沸;凯氏烧瓶的瓶口应倾斜,不应对着自己或他人。加热时火力应集中于底部,瓶颈部位应保持较低的温度,以冷凝酸雾,并减少被测成分的挥发损失。如果产生大量的泡沫,除迅速减小火力外,可加入少量不影响测定的消泡剂,如辛醇、硅油等;也可将样品和消化液在室温下浸泡过夜,第二天再进行加热消化。

(3)在加热过程中需要补加酸或氧化剂时,首先停止加热,待消化液稍冷后才沿瓶壁缓缓加入,以免发生剧烈反应,引起喷溅。另外,在高温下补加酸,会使酸迅速挥发,既浪费又污染环境。

常用的分离,净化和富集方法

(1)溶剂提取法

根据相似相溶的原则。一般分为浸提法和液-液萃取法。

①浸提法

利用样品中各组分在某一溶剂中溶解度的差异。包括:振荡浸渍法、捣碎法、索氏提取法和超声波提取。

②液-液萃取法

利用溶质在两种不相溶的溶剂中分配系数不同。

如测定动物油脂中的有机氯农药,可先用石油醚萃取,然后加浓硫酸使脂肪磺化生成极性大的亲水性物质,加水反萃取可除去脂肪,有机氯农药留在石油醚层。

如测定鱼肉中的组胺,是以盐的形式存在于样品中,需加碱使之生成组胺,用戊醇萃取至有机相中,再加盐酸,组胺以盐酸盐的形式存在,易溶于水,被反萃取至水相,与样品中其他组分分离。

(2)挥发法和蒸馏法

利用待测组分的挥发性或通过化学反应将其转变成具有挥发性的气体,与样品基体分离,经吸收液收集后用于测定。

①蒸馏法

常压蒸馏、减压蒸馏及水蒸气蒸馏。

②吹蒸法

测定挥发性有机磷农药,首先用乙酸乙酯提取样品中的残留农药。

取一定量样液加入填有玻璃棉、砂子的Storherr管中,将管加热到180~185℃,用氮气将农药吹出,经聚四氟乙烯螺旋管冷凝,收集到玻璃管中供测定用。样品中的脂肪、蜡质、色素等高沸点物质仍留在Storherr管中。达到分离、净化、浓缩的目的。

③顶空法

一般与气相色谱联用。

静态顶空法:将样品置于密闭容器中,恒温加热一段时间,低沸点组分在容器内挥发达到蒸气压平衡,抽取上层蒸气用于气相色谱分析。

动态顶空法:在顶空装置中不断通入氮气,使其中挥发性成分随氮气逸出,收集于吸附柱中,经热解吸或溶剂解析后分析。此法操作复杂,但灵敏度高。

④氢化物发生法

用还原剂将待测组分还原成易挥发的氢化物,从基体中分离出来。

氢化物经吸收液吸收后利用显色反应分光光度法测定或直接导入原子吸收光谱仪测定。

(3)固相萃取

优点:

①  回收率和富集倍数高;②有机溶剂消耗量低,减少环境污染;③采用高效、高选择性定性吸附剂,被分析物与干扰物分离更有效;④易于处理小体积试样;⑤操作简便、费用低,易于实现自动化。

操作步骤:

①萃取柱预处理②上样③洗去干扰杂质④洗脱及收集分析物

(4)固相微萃取
分为萃取和解吸两个步骤:

①萃取过程

将萃取针头插入带隔膜塞的固相萃取专用样品瓶内,压下活塞使萃取头纤维暴露在样液中进行萃取,经过一段时间后,拉起活塞,萃取头缩回到不锈钢针头中,拔出针头,完成萃取。可在样品瓶中加无机盐、调节pH、加热或磁力搅拌。

萃取方式有两种:

一种是将萃取头直接插入试样中萃取,适用于液体或气体样品中组分的分离。

另一种是顶空萃取,适用于各种基质试样中挥发性和半挥发性组分的分离。

影响固相萃取灵敏度的因素有:涂层的种类、待测物性质、基质的种类、试样pH值、盐浓度、搅拌和加热情况等。

②解吸过程

将萃取针头插入分析仪器进样口,推出石英纤维,进行热解吸或溶剂解吸。

热解吸适合于气相色

谱法,萃取针头放入色谱仪炉箱中热解吸。

用适当溶剂注入萃取柱中解吸,解吸液进行后续分析。

(5)色谱分离法

柱色谱:常用硅胶、氧化铝、离子交换树脂柱。用荧光法测VB2时,用硅镁吸附剂柱吸附VB2后洗脱测定。

纸色谱法:现有纸色谱分离,将样点浸出后,再用其它方法测定。分析合成色素时,常用纸色谱分离

薄层色谱法:黄曲霉毒素B1的测定(GB法),先用薄层色谱分离,再用荧光法测定.

(6)超临界流体萃取

最常用的超临界溶剂是CO2,其临界值较低(临界温度31.06℃,临界压力7.39MPa)化学性质稳定,不易与溶质发生化学反应,无臭、无毒、沸点低,易与从萃取后的组分中除去,适合于对热不稳定化合物的萃取。但CO2是非极性分子,不适于极性化合物的萃取。极性化合物的萃取可用NH3或氧化亚氮作萃取剂。

超临界流体萃取常与色谱分析联用SFE-GC、 SFE-HPLC、 SFE-SFC(超临界流体色谱),用于食品中多环芳烃、多氯联苯、农药残留等测定。

(7)透析法

利用高分子物质不能透过半透膜而小分子或离子能通过半透膜的性质,实现大分子与小分子物质的分离。

如测定食品中糖精钠含量,可将食品样品装入玻璃纸的透析膜袋中,放在水中透析。由于糖精钠分子较小,能通过半透膜进入水中,而蛋白质、鞣酸、树脂等高分子杂质不能通过半透膜,仍留在玻璃纸袋中,从而达到分离。

(8)沉淀分离法

利用沉淀反应进行分离。在试样中加入适当沉淀剂,使被测成分或干扰成分沉淀下来,经过滤或离心达到分离目的。

如测食品中亚硝酸盐,先加入碱性硫酸铜或三氯乙酸等沉淀蛋白质,使水溶性亚硝酸盐与蛋白分离。

(9)微波辅助样品前处理技术

微波加热的特点:

1.加热速度快:瞬间渗透到被加热物体中,无需热传导过程,比常规加热快10~100倍。

2.加热均匀:物体各部位能均匀渗透电磁波而产生热量,里外同时加热,避免       外焦内生。

3. 选择性:介电常数大的溶质和溶剂,对微波吸收强,升温快。有些非极性溶剂,微波几乎不起加热作用。








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