食品樣品預處理傳統方法
食品的成分很復雜,既含有大分子有機化合物,如蛋白質、糖、脂肪、維生素及因污染引入的有機農藥等,又含有各種無機元素,如鉀、鈉、鈣、鐵等。這些組分往往以復雜的結合態或絡合態形式存在。當應用某種化學方法或物理方法對其中某種組分的含量進行測定時,其他組分的存在常給測定帶來干擾。為保證檢測工作的順利進行,得到準確的結果,必須在測定前排除干擾;此外,有些被測組分在食品中的含量極低,如污染物、農藥、黃曲霉素等,要準確地測出它們的含量,必須在測定前對樣品進行濃縮。以上這些操作統稱為樣品預處理,又稱樣品前處理,是食品檢驗過程中的一個重要環節,直接關系著檢驗結果的客觀和準確。進行樣品的預處理,要根據檢測對象、檢測項目選擇合適的方法。總的原則是:排除干擾,完整保留被測組分并使之濃縮,以獲得滿意的分析結果。
樣品預處理傳統方法主要有以下幾種。
主要用于食品中無機元素的測定。食品中的無機鹽為金屬離子,常與蛋白質等有機物質結合,成為難溶、難離解的有機金屬化合物,欲測定其中金屬離子或無機鹽的含量,需在測定前破壞有機結合體,釋放出被測組分。通常可采用高溫及強氧化條件使有機物質分解,使其呈氣態逸散,而被測組分殘留下來,根據具體操作條件不同,又可分為干法和濕法兩大類。
1)干法灰化
這是一種用高溫灼燒的方式破壞樣品中有機物的方法,因而又稱為灼燒法。除汞外大多數金屬元素和部分非金屬元素的測定都可用此法處理樣品。將一定量的樣品置于坩堝加熱,使其中的有機物脫水、炭化、分解、氧化,再置高溫電爐中(一般為500～550℃)灼燒灰化,直至殘灰為白色或淺灰色為止,所得的殘渣即為無機成分,可供測定用。
2)濕法消化
向樣品中加入強氧化劑,加熱消解,使樣品中的有機物質完全分解、氧化,呈氣態逸出,而待測成分轉化為無機物狀態存在于消化液中供測試用,簡稱消化,是常用的樣品無機化方法,如蛋白質的測定。常用的強氧化劑有濃硝酸、濃硫酸、高氯酸、高錳酸鉀、雙氧水等。
蒸餾法是利用被測物質中各組分揮發性的差異來進行分離的方法。可以用于除去干擾組分,也可以用于被測組分的蒸餾逸出,收集餾出液進行分析。
加熱方式根據蒸餾物的沸點和特性不同有水浴、油浴和直接加熱。
某些被蒸餾物的熱穩定性不好,或沸點太高,可采用減壓蒸餾,減壓裝置可用水泵或真空泵。某些物質的沸點較高,直接加熱蒸餾時,可因受熱不均引起局部炭化,還有些被測成分,當加熱到沸點時可能發生分解,對于這些具有一定蒸氣壓的成分,常用水蒸氣蒸餾法進行分離,即用水蒸氣來加熱混合液體,如揮發酸的測定。
同一溶劑中,不同物質具有不同的溶解度。利用混合物中各物質溶解度的不同將混合物組分完全或部分地分離的過程稱為萃取,也稱提取。常用方法有以下幾種。
1)浸提法
又稱浸泡法。用于從固體混合物或有機體中提取某種物質,所采用的提取劑,應既能大量溶解被提取的物質,又不破壞被提取物質的性質。為了提高物質在溶劑中的溶解度,往往在浸提時加熱。如用索氏抽提法提取脂肪。提取劑是此類方法中的重要因素,可以用單一溶劑也可以用混合溶劑。
2)溶劑萃取法
溶劑萃取法用于從溶液中提取某一組分,利用該組分在兩種互不相溶的試劑中分配系數的不同,使其從一種溶劑中轉移至另一種溶劑中,從而與其他成分分離,達到分離和富集的目的。通常可用分液漏斗多次提取達到目的。若被轉移的成分是有色化合物,可用有機相直接進行比色測定,即萃取比色法。萃取比色法具有較高的靈敏度和選擇性。如用雙硫腙法測定食品中鉛含量。此法設備簡單、操作迅速、分離效果好,但是成批試樣分析時工作量大。同時,萃取溶劑常是易揮發、易燃且有毒性的物質,操作時應加以注意。
向溶液中加入某種無機鹽,使溶質在原溶劑中的溶解度大大降低而從溶液中沉淀析出。這種方法叫作鹽析。如在蛋白質溶液中,加入大量的鹽類,特別是加入重金屬鹽,使蛋白質從溶液中沉淀出來。
在進行鹽析工作時,應注意溶液中所要加入的物質的選擇,它不會破壞溶液中所要析出的物質,否則達不到鹽析提取的目的。
1)磺化法和皂化法
磺化法和皂化法是處理油脂或含脂肪樣品時經常使用的方法。例如,殘留農藥分析和脂溶性維生素測定中,油脂被濃硫酸磺化,或被堿皂化,由憎水性變成親水性,使油脂中需檢測的非極性物質能較容易地被非極性或弱極性溶劑提取出來。
2)沉淀分離法
沉淀分離法是利用沉淀反應進行分離的方法。在試樣中加入適當的沉淀劑,使被測組分沉淀下來,或將干擾組分沉淀除去,從而達到分離的目的。
3)掩蔽法
利用掩蔽劑與樣液中干擾成分作用,使干擾成分轉變為不干擾測定的狀態,即被掩蔽起來。運用這種方法,可以不經過分離干擾成分的操作而消除其干擾作用,簡化分析步驟,因而在食品分析中應用得十分廣泛,常用于金屬元素的測定。
色譜分離法又稱色層分離法,是一種在載體上進行物質分離的方法的總稱。根據分離原理的不同,可分為吸附色譜分離、分配色譜分離和離子交換色譜分離等。此類方法的分離效果好,近年來在食品分析中的應用越來越廣泛。
食品樣品經提取、凈化后,有時凈化液的體積較大,在測定前需進行濃縮,以提高被測成分的濃度。常用的濃縮方法有常壓濃縮法和減壓濃縮法兩種。