食品灰分测定中的问题探究

□ 董红霞 郑钦月 柘城县综合检验检测中心

1 灰分测定原理

食品灰分是指食品经高温灼烧后残留的无机物，主要成分为钾、钠、钙、铁、硅与磷等元素的氧化物或无机盐。灰化处理可氧化分解有机物，并以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，无机物质则通过硫酸盐、磷酸盐、碳酸盐、物的重氯化物等无机盐和金属氧化物的形式残留下来，此类残留物即被称为灰分，通过残留量称量方式，将样品内的总灰分含量计算出来。食品灰化后，残留物和食品内的无机物存在本质区别，部分无机物会挥发掉，尤其是含氯类无机物。同时，还有一些有机组分，例如碳，通过一系列反应变化，会生成无机盐—碳酸钠。基于此，也可将高温灼烧后的残留物称为粗灰分。

2 食品灰分测定应注意的问题及要点分析

2.1 钳锅处理

采用1∶4盐酸煮钳锅处理1～2 h，随后晾干，在坩埚外壁及坩埚盖子上备注上相应编号，保证编号统一。随后在550 ℃恒温的高温炉内灼烧1 h，完成后放置在炉口位置，温度冷却至200 ℃，可直接放置于干燥器内，直至达到室温，并称量。再次在高温炉内放置30 min，并称重，重复多次直到两次称量差在0.5 mg以内[1]。

2.2 样品预处理

采用小火慢烧法进行样品炭化处理，不得发生起火现象，避免火焰将试样内的灰分带走。可根据样品类型确定样品取量，若无法直接灰化，需先做预处理，再进行灰化处理。例如，液体样品需要通过水浴蒸干湿样，严禁直接采用高温炉灰化。在预处理过程中，应避免由于样品沸腾，而产生的飞溅现象，造成样品损失，对测定结果造成不利影响。又或者，针对含糖、蛋白质、淀粉类样品，为避免发泡现象，可在炭化前，掺加适量植物油。

2.3 样品炭化

炭化可以避免因灼烧导致样品水分蒸发过快，从而出现样品飞溅等现象。或高温条件下，易发泡类样品因膨胀过于严重从坩埚溢出，从而导致样品损失等。为避免上述问题，需做好样品炭化处理。在高温灰化前，样品炭化是必要程序，需在钳锅内均匀放置样品，将其放在电炉上进行逐步加热，直至无冒烟情况。一般样品灰化后，呈灰白色，但极个别样品灰化难度较大，或无法完全灰化，为达到完全灰化目的，可掺加一定量助灰剂，如硝酸、过氧化氢、碳酸铵等，当高温灼烧之后，此类助灰剂将完全消失，对样品灰化后的重量不会造成任何影响[2]。

2.4 灼烧温度及灰化时间

样品灰分测定时，灼烧温度需严格按照现行标准和样品实际情况确定，若温度太高，势必会出现磷酸盐融化现象，导致灰分和钳锅粘连，凝结为固体物质。加之高温条件下钾、钠、氯等氧化物极易挥发，这种情况可能会出现样品损失问题，进而影响测定结果。若温度太低，不仅会延长灰化时间，还会出现无法完全灰化等问题，最终影响测定结果。因此，必须根据样品实际情况，合理确定灼烧温度。

一般情况下，主要是根据样品灰化颜色确定，待其达到灰白色，且不存在碳粒，达到恒重的情况下即可认为灰化完全。通常以2～5 h为样品灰化时间。同时，还存在一些样品已完全灰化，但颜色并非灰白色的情况，例如高含铁量样品，多为蓝褐色。

2.5 钳锅取出

将钳锅从高温炉中取出后，需在炉口放置一会，待其冷却后再彻底取出，避免因温差过大，导致钳锅破损。

3 案例分析

本文以大米粉为研究对象，对影响灰分结果的测定条件进行了分析与探讨。

3.1 测定方法

（1）样品取样量。灰分测定过程中，可根据试样类型和特性确定取样量，并将称量误差控制在允许范围内。通常情况下，灼烧后的灰分量应在10～100 mg，据此确定取样量。此次试验样品取样量为3～5 g。

（2）样品炭化。样品在炭化过程中，需测定是否存在损失情况。一般炭化试验测定方法分为3类，即敞开式炭化、半封闭式炭化、封闭式炭化。

（3）样品的灰化。试验过程中，需提前将样品灰化温度、时间确定下来，从而分析灰化条件对样品定量结果的影响。

（4）样品的冷却。分析冷却时间、冷却样品数量对样品定量分析结果的影响情况。

3.2 结果分析

3.2.1 样品的炭化

3.2.1.1 炭化温度

炭化过程中，要注重热源强度，避免坩埚有大量泡沫溢出，从而影响试验结果的准确性。待完全炭化后，再放入马弗炉。

3.2.1.2 炭化时坩埚盖子的放置情况

3种不同方式下共测量3次，取平均值与公仪值进行对比分析，样品的定量分析结果如下。

敞开式炭化：3次测定平均值为2.8 g/kg，公仪值为3.2 g/kg，误差为0.4 g/kg。

半封闭式炭化：3次测定平均值为3.0 g/kg，公仪值为3.2 g/kg，误差为0.2 g/kg。

封闭式炭化：3次测定平均值为3.2 g/kg，公仪值为3.2 g/kg，误差为0。

由此可见，采用封闭式炭化方法时，损失最小，且和公仪值最吻合、最可靠。

3.2.2 样品的灰化

3.2.2.1 灰化温度

于灰分测定结果而言，灰化温度影响较大，每一种食品的无机成分组成均有所不同，这种情况下，灰化温度也会存有差异，如肉及其制品类，测定温度多控制在525 ℃左右，水果及制品则不得高于252 ℃，通心粉、鸡蛋面及制品则控制在550 ℃，大豆粉控制在600 ℃，大米粉属于谷物及其制品，可控制在550 ℃。

3.2.2.2 灰化时间

根据上述分析，灰化时间是根据样品灰化颜色及要达到的恒重来确定的。一般可将灰化时间控制在2～5 h。根据具体试验情况可知，此次样品灰化时间为3～4 h，此时灰化颜色呈灰白色。

3.2.2.3 样品的冷却

温度变化是影响称量结果准确性的重要因素之一,故该试验以23 cm口径的干燥器为例测试了温度及冷却样品数对试验的影响。

在影响称量结果的众多因素中，温度变化影响较大，为避免此情况，本次试验采用了23 cm口径的干燥器，在样品数为4个的情况下，分别冷却20、30、120 min与过夜，分析冷却时间对试验结果的影响，具体情况如表1。

表1 温度对试验结果的影响情况

冷却样品数同样会对试验结果造成一定影响，因此，本文在冷却时间为30 min的情况下，针对3、4、6和8个4种不同冷却样品数进行了分析，具体情况如表2。

由此可见，为避免出现过大误差，干燥器内样品每次不宜放入太多。

通过上述分析可知，采用小火封闭式炭化处理后，大米粉样品灰化后在口径为23 cm的干燥器中冷却4个样品，时间为30 min时可得到准确结果，且测定结果满足现行规范要求。

表2 冷却样品数对试验结果的影响情况

4 结语

综上所述，作为食品卫生质量的主要评定指标，灰分代表着食品中的矿物质，如人体所需的无机盐、微量元素等，若含量太多，则说明生产工艺不佳，或存在泥沙混入现象，或掺加了不符合卫生标准的添加剂等等。因此，为保证食品质量安全，必须做好灰分测定。