食品灰分測(cè)定中的問(wèn)題探究

□ 董紅霞 鄭欽月 柘城縣綜合檢驗(yàn)檢測(cè)中心

1 灰分測(cè)定原理

食品灰分是指食品經(jīng)高溫灼燒后殘留的無(wú)機(jī)物，主要成分為鉀、鈉、鈣、鐵、硅與磷等元素的氧化物或無(wú)機(jī)鹽。灰化處理可氧化分解有機(jī)物，并以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，無(wú)機(jī)物質(zhì)則通過(guò)硫酸鹽、磷酸鹽、碳酸鹽、物的重氯化物等無(wú)機(jī)鹽和金屬氧化物的形式殘留下來(lái)，此類(lèi)殘留物即被稱為灰分，通過(guò)殘留量稱量方式，將樣品內(nèi)的總灰分含量計(jì)算出來(lái)。食品灰化后，殘留物和食品內(nèi)的無(wú)機(jī)物存在本質(zhì)區(qū)別，部分無(wú)機(jī)物會(huì)揮發(fā)掉，尤其是含氯類(lèi)無(wú)機(jī)物。同時(shí)，還有一些有機(jī)組分，例如碳，通過(guò)一系列反應(yīng)變化，會(huì)生成無(wú)機(jī)鹽—碳酸鈉。基于此，也可將高溫灼燒后的殘留物稱為粗灰分。

2 食品灰分測(cè)定應(yīng)注意的問(wèn)題及要點(diǎn)分析

2.1 鉗鍋處理

采用1∶4鹽酸煮鉗鍋處理1～2 h，隨后晾干，在坩堝外壁及坩堝蓋子上備注上相應(yīng)編號(hào)，保證編號(hào)統(tǒng)一。隨后在550 ℃恒溫的高溫爐內(nèi)灼燒1 h，完成后放置在爐口位置，溫度冷卻至200 ℃，可直接放置于干燥器內(nèi)，直至達(dá)到室溫，并稱量。再次在高溫爐內(nèi)放置30 min，并稱重，重復(fù)多次直到兩次稱量差在0.5 mg以內(nèi)[1]。

2.2 樣品預(yù)處理

采用小火慢燒法進(jìn)行樣品炭化處理，不得發(fā)生起火現(xiàn)象，避免火焰將試樣內(nèi)的灰分帶走。可根據(jù)樣品類(lèi)型確定樣品取量，若無(wú)法直接灰化，需先做預(yù)處理，再進(jìn)行灰化處理。例如，液體樣品需要通過(guò)水浴蒸干濕樣，嚴(yán)禁直接采用高溫爐灰化。在預(yù)處理過(guò)程中，應(yīng)避免由于樣品沸騰，而產(chǎn)生的飛濺現(xiàn)象，造成樣品損失，對(duì)測(cè)定結(jié)果造成不利影響。又或者，針對(duì)含糖、蛋白質(zhì)、淀粉類(lèi)樣品，為避免發(fā)泡現(xiàn)象，可在炭化前，摻加適量植物油。

2.3 樣品炭化

炭化可以避免因灼燒導(dǎo)致樣品水分蒸發(fā)過(guò)快，從而出現(xiàn)樣品飛濺等現(xiàn)象。或高溫條件下，易發(fā)泡類(lèi)樣品因膨脹過(guò)于嚴(yán)重從坩堝溢出，從而導(dǎo)致樣品損失等。為避免上述問(wèn)題，需做好樣品炭化處理。在高溫灰化前，樣品炭化是必要程序，需在鉗鍋內(nèi)均勻放置樣品，將其放在電爐上進(jìn)行逐步加熱，直至無(wú)冒煙情況。一般樣品灰化后，呈灰白色，但極個(gè)別樣品灰化難度較大，或無(wú)法完全灰化，為達(dá)到完全灰化目的，可摻加一定量助灰劑，如硝酸、過(guò)氧化氫、碳酸銨等，當(dāng)高溫灼燒之后，此類(lèi)助灰劑將完全消失，對(duì)樣品灰化后的重量不會(huì)造成任何影響[2]。

2.4 灼燒溫度及灰化時(shí)間

樣品灰分測(cè)定時(shí)，灼燒溫度需嚴(yán)格按照現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)和樣品實(shí)際情況確定，若溫度太高，勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)磷酸鹽融化現(xiàn)象，導(dǎo)致灰分和鉗鍋粘連，凝結(jié)為固體物質(zhì)。加之高溫條件下鉀、鈉、氯等氧化物極易揮發(fā)，這種情況可能會(huì)出現(xiàn)樣品損失問(wèn)題，進(jìn)而影響測(cè)定結(jié)果。若溫度太低，不僅會(huì)延長(zhǎng)灰化時(shí)間，還會(huì)出現(xiàn)無(wú)法完全灰化等問(wèn)題，最終影響測(cè)定結(jié)果。因此，必須根據(jù)樣品實(shí)際情況，合理確定灼燒溫度。

一般情況下，主要是根據(jù)樣品灰化顏色確定，待其達(dá)到灰白色，且不存在碳粒，達(dá)到恒重的情況下即可認(rèn)為灰化完全。通常以2～5 h為樣品灰化時(shí)間。同時(shí)，還存在一些樣品已完全灰化，但顏色并非灰白色的情況，例如高含鐵量樣品，多為藍(lán)褐色。

2.5 鉗鍋取出

將鉗鍋從高溫爐中取出后，需在爐口放置一會(huì)，待其冷卻后再?gòu)氐兹〕觯苊庖驕夭钸^(guò)大，導(dǎo)致鉗鍋破損。

3 案例分析

本文以大米粉為研究對(duì)象，對(duì)影響灰分結(jié)果的測(cè)定條件進(jìn)行了分析與探討。

3.1 測(cè)定方法

（1）樣品取樣量。灰分測(cè)定過(guò)程中，可根據(jù)試樣類(lèi)型和特性確定取樣量，并將稱量誤差控制在允許范圍內(nèi)。通常情況下，灼燒后的灰分量應(yīng)在10～100 mg，據(jù)此確定取樣量。此次試驗(yàn)樣品取樣量為3～5 g。

（2）樣品炭化。樣品在炭化過(guò)程中，需測(cè)定是否存在損失情況。一般炭化試驗(yàn)測(cè)定方法分為3類(lèi)，即敞開(kāi)式炭化、半封閉式炭化、封閉式炭化。

（3）樣品的灰化。試驗(yàn)過(guò)程中，需提前將樣品灰化溫度、時(shí)間確定下來(lái)，從而分析灰化條件對(duì)樣品定量結(jié)果的影響。

（4）樣品的冷卻。分析冷卻時(shí)間、冷卻樣品數(shù)量對(duì)樣品定量分析結(jié)果的影響情況。

3.2 結(jié)果分析

3.2.1 樣品的炭化

3.2.1.1 炭化溫度

炭化過(guò)程中，要注重?zé)嵩磸?qiáng)度，避免坩堝有大量泡沫溢出，從而影響試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。待完全炭化后，再放入馬弗爐。

3.2.1.2 炭化時(shí)坩堝蓋子的放置情況

3種不同方式下共測(cè)量3次，取平均值與公儀值進(jìn)行對(duì)比分析，樣品的定量分析結(jié)果如下。

敞開(kāi)式炭化：3次測(cè)定平均值為2.8 g/kg，公儀值為3.2 g/kg，誤差為0.4 g/kg。

半封閉式炭化：3次測(cè)定平均值為3.0 g/kg，公儀值為3.2 g/kg，誤差為0.2 g/kg。

封閉式炭化：3次測(cè)定平均值為3.2 g/kg，公儀值為3.2 g/kg，誤差為0。

由此可見(jiàn)，采用封閉式炭化方法時(shí)，損失最小，且和公儀值最吻合、最可靠。

3.2.2 樣品的灰化

3.2.2.1 灰化溫度

于灰分測(cè)定結(jié)果而言，灰化溫度影響較大，每一種食品的無(wú)機(jī)成分組成均有所不同，這種情況下，灰化溫度也會(huì)存有差異，如肉及其制品類(lèi)，測(cè)定溫度多控制在525 ℃左右，水果及制品則不得高于252 ℃，通心粉、雞蛋面及制品則控制在550 ℃，大豆粉控制在600 ℃，大米粉屬于谷物及其制品，可控制在550 ℃。

3.2.2.2 灰化時(shí)間

根據(jù)上述分析，灰化時(shí)間是根據(jù)樣品灰化顏色及要達(dá)到的恒重來(lái)確定的。一般可將灰化時(shí)間控制在2～5 h。根據(jù)具體試驗(yàn)情況可知，此次樣品灰化時(shí)間為3～4 h，此時(shí)灰化顏色呈灰白色。

3.2.2.3 樣品的冷卻

溫度變化是影響稱量結(jié)果準(zhǔn)確性的重要因素之一,故該試驗(yàn)以23 cm口徑的干燥器為例測(cè)試了溫度及冷卻樣品數(shù)對(duì)試驗(yàn)的影響。

在影響稱量結(jié)果的眾多因素中，溫度變化影響較大，為避免此情況，本次試驗(yàn)采用了23 cm口徑的干燥器，在樣品數(shù)為4個(gè)的情況下，分別冷卻20、30、120 min與過(guò)夜，分析冷卻時(shí)間對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響，具體情況如表1。

表1 溫度對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響情況

冷卻樣品數(shù)同樣會(huì)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成一定影響，因此，本文在冷卻時(shí)間為30 min的情況下，針對(duì)3、4、6和8個(gè)4種不同冷卻樣品數(shù)進(jìn)行了分析，具體情況如表2。

由此可見(jiàn)，為避免出現(xiàn)過(guò)大誤差，干燥器內(nèi)樣品每次不宜放入太多。

通過(guò)上述分析可知，采用小火封閉式炭化處理后，大米粉樣品灰化后在口徑為23 cm的干燥器中冷卻4個(gè)樣品，時(shí)間為30 min時(shí)可得到準(zhǔn)確結(jié)果，且測(cè)定結(jié)果滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。

表2 冷卻樣品數(shù)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響情況

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，作為食品衛(wèi)生質(zhì)量的主要評(píng)定指標(biāo)，灰分代表著食品中的礦物質(zhì)，如人體所需的無(wú)機(jī)鹽、微量元素等，若含量太多，則說(shuō)明生產(chǎn)工藝不佳，或存在泥沙混入現(xiàn)象，或摻加了不符合衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的添加劑等等。因此，為保證食品質(zhì)量安全，必須做好灰分測(cè)定。