化学分析在食品检测中的应用

化学分析在食品检测中的应用

陈鹏（201044014）食品科学与工程一班

（郑州科技学院，河南郑州）

摘要

食品是人类生存的基础物资和能源，因此食品的质量、营养、安全性和可接受性是食品企业、政府、消费者和食品科学工作者普遍关注的核心问题。随着生活水平的提高人民对于食品的要求越来越高，无论是食品的外观还是口感都有了较高的要求。但是，就是因为这个原因给一些不法商贩有可乘之机，他们不注重质量只注重食物的外表，最终导致一些食品安全问题，危害人民身体健康。本文就食品中的酸度与食品腐败的关系进行试验研究，用化学分析的方法对食品中酸的含量进行测定分析。

关键词食品营养食品安全化学分析仪器分析

引言

复杂体系的各物质含量的分析的快速分析是现今化学分析的主要研究对象而现今食品检工对食品中酸度的测定研究仍然没有停下脚步，而且面临着非常严峻的挑战。由于现在食品安全事件的频繁出现给人民的生命财产安全带来严重隐患，食品的酸败变质是食品安全事件的主要元凶，虽然化学分析在检测食品中酸度中显得复杂，而且效率较低，但因其简便易操作性的特点在食品酸度检测中仍然占很大比重。而测定食品中总酸度的意义在于：

○1有机酸影响食品德色香味及其稳定性如叶绿素、脱镁叶绿素等；水果蔬菜----酸度不同，香气不同；低酸----微生物抗热性下降，抑制生长；有机酸----使铁、锡罐被腐蚀；----可提高维生素C的稳定性。○2有机酸的种类与含量是食品质

量的重要指标；发酵制品----若甲酸积累，则细菌性酸败；水果发酵制品----若有0.1%以上的HAC，则腐败；鲜牛乳----若含0.2以上的酸（乳酸计），则不新鲜；鲜肉----正常pH在5.7—6.2，若pH＞6.7则为变质肉；○3利用有机酸与糖含量比可知果蔬的成熟度糖酸比随成熟度增加而增加。

以下各表中分别列举出部分食品的有机酸种类、含量及pH。【1】

果蔬中主要有机酸种类

笋乙二酸、酒石酸、乳酸、

甘薯乙二酸

柠檬酸

芦笋柠檬酸、苹果酸、酒石酸蓼甲酸、乙酸、戊酸

果蔬中柠檬酸和苹果酸含量

部分食品的pH

因很多食品中含有有机酸或少量无机酸而成酸味，酸度对食品和饮料、酒类以及发酵产品有着重要作用，是一类重要的分析项目。本文将对食品中酸的含量分析进行说明。

1.粮食中酸度的分析【2】（水浸法）

（1）.原理

用水浸出试样中的水溶性酸性物质，用碱液滴定至终点计算酸度。

（2）.仪器和用具

○1锥形瓶（100mL，250mL）

○2量筒（250mL）

○3漏斗和漏斗架

○4天平（分度值，0.01g）

○5移液管（10mL，20mL）

○6滴定管等

（3）.试剂

○1氢氧化钾或氢氧化钠溶液（0.01mol/L）

○2甲苯

○3氯仿

○4酚酞乙醇溶液（0.01g/mL）

○5不含二氧化碳的蒸馏水（将水加热煮沸15min，逐出二氧化碳）

滤纸等

（4）.操作方法

称取粉末试样15g（磨粉通过40目筛，磨后立即测定），倒入250mL锥形瓶中，加水150mL（先用少量水调和试样呈稀糊状，再将水全部加入），滴入甲苯和氯仿各5滴，摇匀后加塞，在室温下放置2h，每隔15min摇动一次，到时用干燥滤纸过滤，用移液管吸取滤液10mL，注入100mL锥形瓶中，再加入20mL蒸馏水和酚酞指示剂3滴，用0.01mol/L碱液滴定至微红色30s内不消失为止。记下所消耗的碱液体积（V）。

（5）.计算结果

酸度计算

X=（V1-V0）×（c/0.01）×（V2/V3）×（10/m）

式中：X---酸度（即中和10g试样所需0.01mol/L碱液的体积），mL；

V1---试样滤液消耗的碱液体积，mL；

V0---空白试验消耗的碱液体积；

V2---浸泡试样加水体积，mL：

V3---用于滴定的滤液体积，mL；

c---碱液浓度，mol/L；

m---试样质量，g。

双实验结果允许误差不超过0.5mL碱液，求其平均数即为检验结果。检验结果取小数后2位。

2.其他食品中可滴定酸度的测定【3】

（1）.原理

可滴定酸度反应的是食品中总有机酸的含量。有机酸是弱酸，在食品体系中完全解离的比例很低，不超过总量的3%，解离部分产生H+和对应的共轭碱，随着H+的消耗，未解离部分可继续解离，直至完全解离，因此可用标准碱溶液进行滴定，常用下式表示：

RCOOH RCOO —

+ H +

H

+

+OH

—

H 2O

（2）.指示剂的选择

酸碱滴定终点可用pH 计直接测定，但使用酸碱指示剂更方便。上述反应生成的强碱弱酸盐使反应终点呈现弱碱性，故常选用pH 变色范围在碱性范围的酚酞指示剂（pH 变色范围为8.0—9.6，以8.2时变色明显），使用标准氢氧化钠溶液滴定待测样品有机酸，当滴定至溶液呈粉红色，并保持30s 不变色时为滴定终点。 食品中天然存在的有机酸在酚酞的变色范围内没有缓冲作用，但磷酸（常在软饮料中作为酸味剂）和碳酸（溶于水中的二氧化碳）在此pH 范围内却具有缓冲作用。因此，在滴定这些酸时，通常选用电位分析。对于含碳酸的样品，可先煮沸样品去除二氧化碳的干扰，然后再用酚酞作指示剂滴定剩余的酸。 （3）.标准碱液的制备和标定

NaOH 溶液在空气中容易吸收二氧化碳而生成碳酸钠，影响碱工作浓度，并且生成的碳酸钠具有缓冲作用，不利于终点的正确判断。因此，制备NaOH 标准液时必须使用去除CO 2的蒸馏水。CO 2的去除方法有：临用前，先把蒸馏水煮沸20min ，然后迅速冷却；也可使用经净化器脱出CO 2高纯水。此外，已标定的标准NaOH 溶液长期放置后会重新吸收空气中的CO 2，可用苏打石灰水（20%NaOH ，65%CaO ，15%H 2O ）去除或用烧碱石棉（含NaOH 的石棉）吸附CO 2。

用碱液滴定样品有机酸，必须预先标定碱液。一般选用邻苯二甲酸氢钾作为基准物进行标定。准确称取0.6g 于现在120o C 恒温干燥至恒量的邻苯二甲酸氢钾，精确至0.0001g ，用新蒸馏过的蒸馏水50mL 溶解，加两三滴酚酞指示剂，用待标定的NaOH 溶液滴定至粉红色，保持30s 不褪色。同时做空白试验，按下式计算NaOH 的浓度：

式中：c NaOH ——代标定NaOH 浓

2

.204)(1000

21?-?=

V V m c NaOH

度，mol/L；

m——基准物邻苯二甲酸氢钾质量，g；

V1——标定时消耗NaOH标准溶液的体积，mL；

V2——空白试验消耗NaOH标准溶液的体积，mL；

204.2——邻苯二甲酸氢钾的摩尔质量，g/mol。

（4）.操作步骤

Ⅰ.样液的制备

○1.固体样品、干鲜果蔬、蜜饯及罐头样品：将样品用粉碎机或高速组织捣碎机捣碎并混和均匀。取适量样品（按其总酸含量而定），用150mL无二氧化碳蒸馏水（果蔬干品需加8—9倍无二氧化碳蒸馏水）将其移入250mL容量瓶中，在75—80o C的水浴上加热0.5h（果脯类沸水浴加热1h），冷却后定容，用干燥滤纸过滤，弃去初滤液，收集滤液备用。

○2.含CO2的饮料、酒类：将样品置于100o C水浴加热30min，以除去CO2，冷却后备用。

○3.调味品及不含CO2的饮料、酒类：将样品混匀后直接取样，必要时加适量水稀释，若样品浑浊，则需过滤。

○4.咖啡样品：将样品粉碎通过40目筛，取10g粉碎的样品于锥形瓶中，加入750mL80%乙醇，加塞放置16h，并不时摇动，过滤。

○5.固体饮料：称取5—10g样品，置于研钵中，加少量无CO2蒸馏水，研磨成糊状，用无CO2蒸馏水移入250mL容量瓶中，充分振摇，过滤。

Ⅱ.测定

准确吸取上法制备滤液500mL，加酚酞指示剂三四滴，用0.1mol/LNaOH标准溶液滴定至粉红色，保持30s不褪色，记录消耗NaOH标液的体积，按照公式计算可滴定酸度浓度：

100%1

????=V V m K V c o

）总酸度（

式中：c--NaOH 标准溶液的浓度，mol/L ； V--滴定消耗NaOH 标准溶液体积，mL ； m --样品质量或体积，g 或者mL ； V 0--样品稀释液总体积；

V 1--滴定时吸取的样液体积，mL ；

K --换算成主要算的系数，即1mmol 氢氧化钠相当于主要酸的克数。 总酸度以食品中的含量最高的有机酸表示，换算系数K 值可参见下表：

常见食品的换算系数K

（5）.注意事项

○

1.样品浸渍、稀释用的蒸馏水不能含有CO 2。因为CO 2溶于水会生成酸性的H 2CO 3，影响滴定终点酚酞颜色变化。

○

2.样品浸渍、稀释的用水量应根据用品中总酸含量来选择，为使误差不超过允许范围，一般要求滴定时消耗的0.1mol/LNaOH 溶液不得少于5mL ，最好为10—15mL 。 ○

3.若样液有颜色（如带色果汁等），则在滴定前用适量不含CO 2的蒸馏水稀释或

采用实验滴定法，即对有色样液，用适量无CO2蒸馏水稀释，并按100mL样液加入0.3mL酚酞比例加入酚酞指示剂，用标准NaOH滴定接近终点时，取此溶液2—3mL，移入盛有20mL无CO2蒸馏水中（此时，样液颜色相当浅，易观察酚酞的颜色），若实验表明还没有达到终点时，将特别稀释的样液倒回原样液中，继续滴定直至终点出现为止。用这种在小烧杯中特别稀释的办法能观察几滴0.1mol/LNaOH溶液所产生的酚酞颜色差别。若样液颜色过深或浑浊，则宜用电位滴定法。

3.有效酸（pH）的测定

在食品酸度测定中，有效酸度（pH）的测定往往比测定总酸度更有实际意义，更能说明问题，它表示食品介质的酸碱性。食品的可滴定酸度与pH并无直接的相关性，但受有机酸的种类、含量以及食品内的缓冲体系的影响。

pH的测定方法有电位法（pH计法）、比色法和电化学法。其中电位法准确度较高，操作简便，不受试样本身颜色的影响，普遍应用于食品行业。

（1）.pH计测定原理

pH计系统最主要的三部分是：○1复合电极，即将参比电极和指示电极做成一只电极；○2在高阻状态下能够测量微小的电动势变化电位计或放大器；○3待测样品。

将复合电极插入待测溶液中形成一个原电池，其电动势的大小与溶液的氢离子活度呈线性关系：

E= EΘ—0.0591pH（25o C）

式中：E——测量电极电势；

EΘ——标准电极电势，在标准的温度、离子浓度和电极条件下，等于各个电极电动势之和，为常数。

在25o C时，每相差一个pH单位就产生59.1mV的电池电动势，利用酸度计测量电级电动势并直接以pH表示，故可从酸度计上读出样品溶液的pH。需要注意的是，

只有在25o C温度下，上述的电位差与pH的关系才成立，随着温度的改变，pH读数会发生变化。

（2）.试剂

○1pH=3.99标准缓冲溶液（20o C）：准确称取经115 o C±5 o C烘干2—3h的优级纯邻苯二甲酸氢钾（KHC8H4O4）10.12g溶于不含二氧化碳的水中，稀释至1000mL，摇匀。

○2pH=6.878标准缓冲溶液（20 o C）：准确称取在115 o C±5 o C烘干2—3h的磷酸二氢钾（KH2PO4）3.387g和无水磷酸氢二钠（Na2HPO4）3.533g，溶于水中稀释至1000mL，摇匀。

○3pH=9.227标准缓冲溶液（20 o C）：准确称取硼砂（Na2B4O7·10H2O）3.80g，溶于除去二氧化碳的水中，并稀释至1000mL，摇匀。

（3）.操作步骤

Ⅰ.样品制备

○1一般液体样品摇匀后可直接取样品测定。

○2含CO2的液体样品除去CO2后再测定，去除CO2的方法同总酸。

○3果蔬样品：榨汁后，取汁液直接测pH。果蔬干制品：取适量样品加数倍无CO2水，于水浴上加热30min，捣碎，过滤，取滤液测定。

○4肉类制品：称取10g以除去油脂并捣碎的样品，加入100mL无CO2蒸馏水，浸泡15min，随时摇动，取滤液测定。

Ⅱ.仪器校正

先将pH计的电极接好，接通电源，调节补偿温度旋钮后，将电极浸入缓冲溶液中，然后按下读数开关，调节点位调节器使指针调在缓冲溶液的pH上。放开读数开关，指针应指在7，重复上述操作两次以上。

Ⅲ.测定

先用标准pH溶液进行校正，然后将电极用水冲洗，用滤纸轻轻吸干，然后进行样品测定。pH可直接从表头上读出。样品测定完毕后，将复合电极取下将电极护帽套上放好，帽内应放少量补充液，以保持电极球的湿润。

（4）.注意事项

○1制备好的样品不宜久存，应立即测定。

○2pH计经标准pH缓冲溶液校正后，不能在移动校正旋钮。

○3本方法适用于各种饮料、果蔬及其制品，以及肉、蛋类等食品中pH的测定。测定值可准确到0.01pH单位。

展望：化学分析作为最基本的分析在食品质量安全分析中最基本的分析方法，虽然没有先进的仪器分析那样迅速，敏捷，但是作为各种化学物质分析的基础依然显示着它那无穷的魅力，释放它那耀眼的光茫。化学分析在食品检测中虽然有它那不足之处，但取其所长可以看出，化学分析对实验条件要求不高可在任意时间任意地点对食品进行分析检测，不受能源条件限制，可就地取材就地检验。而且化学分析应用领域广泛，在考古，勘探等都有相应的应用。因而化学分析在食品上的应用不会被仪器分析所淘汰。

参考文献

【1】张水华.2007.食品分析.北京：中国轻工业出版社

【2】巢国强.2005.食品质量检验—粮油及制品类.北京：中国计量出版社

【3】谢笔钧何慧.食品分析.北京：科学出版社