【檢測】常用灰分測定原理及方法

一、糧食灰分的測定

糧食中除含有大量有機物質外，還含有較豐富的無機成分。經高溫灼燒遺留的無機物質稱為灰分。各種糧食的灰分因品種、土壤、氣候、肥料及灌溉等條件的不同而有差異。禾谷類糧食中的灰分質量分數一般在1.5~3.0%。

灰分在糧粒中的分布極不均勻，胚乳灰分含量最低，胚部次之，皮層最高。如小麥籽粒全粒灰分的質量分數（占幹物）約為1.7%，胚乳中灰分的質量分數約為0.6%；加工精度高的米、面灰分含量低，反之則高。目前，世界各國大都用灰分來鑒别面粉精度的高低。

測定灰分的方法有550℃灼燒法和乙酸鎂法兩種。

1、550℃灼燒法（标準法）

1）測定原理

此法是根據灰化原理，即在空氣自由流動下，以高溫灼燒試樣，在灼燒過程中使有機物質氧化成氣體逸出，其中礦物質元素生成的氧化物則殘留下來，此殘留物即為灰分。

2）儀器和用具

①高溫爐。

②分析天平：分度值為0.0001g/分度。

③瓷坩埚：18~20mL。

④備有變色矽膠的幹燥器。

⑤坩埚鉗：長柄和短柄。

3）試劑：0.05g/mlFeCl3藍墨水水溶液。

4）操作方法

①坩埚處理：先用FeCl3藍墨水水溶液将坩埚編号，然後送入500~550℃高溫爐内灼燒30~60min，取出坩埚放在爐門口外，待紅熱消失後，放入幹燥器内冷卻至室溫，稱量，再灼燒、冷卻、稱量，直至前後兩次質量差不超過2mg為止。

②測定：用灼燒至恒溫的坩埚稱取粉碎試樣2~3g（準确至0.0002g），放在電爐上錯開坩埚蓋，加熱至試樣完全炭化為止。然後把坩埚放在高溫爐口片刻，再移入爐膛内，錯開坩埚蓋，關閉爐門在500~550℃下灼燒2~3h。在灼燒過程中，可将坩埚位置調換1~2次，灼燒至黑點全部消失，變成灰白色為止。取出坩埚冷卻至室溫，稱量。再燒30min至質量恒定為止。最後一次灼燒的質量如果增加，取前一次質量計算。

5）結果計算

糧食中灰分的質量分數按下式計算，即

w（灰分）＝(m1- m0)×100/〔m( 1 - w)〕

式中：w(灰分)——灰分（幹基）的質量分數（%）

m——試樣的質量（g）；

m0——坩埚的質量（g）；

m1——坩埚和灰分的質量（g）；

w——試樣的質量分數；

雙試驗允許差不超過0.03%，求其平均數，即為檢驗結果。檢驗結果取小數點後三位。

二、乳粉中灰分的測定

1、主要儀器與試劑

1）瓷坩埚：容量40ml，用水清洗後，再用王水浸漬1h，洗去酸液，置于電爐上灼燒30min，冷卻，稱重。

2）王水：3份HCL與1份HNO3混合即成。

2、操作方法

稱取5g樣品，置于已準備好并已稱重的坩埚中，先置于電爐上作初步燒炙，使其炭化，移入高溫爐内，維持溫度在500℃左右，燒炙使樣品成白灰後冷卻稱重，再将坩埚置于高溫爐内灼燒1h，取出冷卻，稱重。前後兩次質量差不應超過2mg。

3、結果計算

乳粉中灰分質量分數的測定公式為：

w（灰分）＝(m2- m)×100/(m1- m)

式中：w(灰分)——灰分的質量分數（%）；

m——空坩埚的質量 （g）；

m1——坩埚加樣品的質量 （g）；

m2——坩埚加樣品燒炙後的質量 （g）；

三、肉及其制品中灰分的測定（乙酸鎂法）

肉及其制品中的灰分是指肉蛋及其制品經高溫灼燒殘留下的無機物，主要是氧化物和無機鹽類。灰分有總灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分等。本節介紹的是肉蛋及其制品中的總灰分的測定。

總灰分是對某些食品的一項有效的控制指标，各種食品具有不同範圍的灰分，鮮豬肉灰分的質量分數為0.5~1.2%，蛋白總灰分的質量分數為0.6%左右。

1、原理

将乙酸鎂溶液加入實驗樣品中幹燥，并于550~600℃下灼燒，冷卻後，測定殘留物的質量，并扣除由于添加乙酸鎂而産生的氧化鎂的質量。

2、試劑

15%乙酸鎂溶液：将分析純的無水乙酸鎂〔Mg(COOCH3)2〕15g或分析純的四水乙酸鎂〔Mg(COOCH3)2·4H2O〕25g溶解于蒸餾水中，稀釋至100mL。

3、儀器和設備

①分析天平：感量0.1mg。

②絞肉機：孔徑不超過4mm。

③坩埚：鉑或瓷坩埚，坩埚底面積約15cm2，高至少25mm。

④馬弗爐等。

4、測定步驟

1）樣品制備：至少取有代表性的試樣200g，将樣品于絞肉機中至少絞兩次，使其均質化，充分混勻。絞碎的樣品保存在密封的容器中，儲存期間必須防止樣品變質和成分變化，分析樣品最長不能超過24h。

2）坩埚稱重：将坩埚置于550~600℃的馬弗爐中灼燒30min，待爐溫降至200℃以下，取出，放入幹燥器冷至室溫，精确稱至0.0001g，并重複灼燒至恒重。然後将試樣5g放入坩埚中，均勻鋪片，再次稱重至0.0001g。

3）測定：精密吸取乙酸鎂溶液1ml，将其均勻地滴加在坩埚裡的試樣上。将坩埚放入微沸的水浴器上30min，再于電爐或煤氣爐上逐漸加熱，使試樣充分炭化至無黑煙，然後将坩埚移入溫度控制于550~600℃的馬弗爐内，使試樣在此溫度下灼燒至少30min，使其灰化完全。待爐溫降至200℃以下，将坩埚放入幹燥器内，冷至室溫，精确稱至0.0001g，如灰分裡含有黑色顆粒，則将坩埚重新放入馬弗爐内，按上面過程重新操作，使連續稱重之差不得超過1mg。

同一試樣進行兩次測定，并同時做空白實驗。

将1ml乙酸鎂溶液按測定步驟操作，測定此溶液所産生的氧化鎂的質量，即為空白實驗。

5、結果計算

樣品中灰分質量分數的計算公式為：

w（灰分）＝(m3- m1- m0)×100/( m2- m1)

式中：w(灰分)——樣品灰分的質量分數（%）；

m0——加入乙酸鎂而生成的氧化鎂的質量 （g）；

m1——坩埚的質量 （g）；

m2——坩埚和試樣的質量（g）；

m3——坩埚和灰分的質量（g）；

當分析結果符合允許差的要求時，則取兩次測定算術平均值作為結果，精确至0.01%，兩次平行測定的結果之差，每100g樣品不得大于0.10g。

四、蛋及其制品中灰分的測定

1、原理

總灰分是指蛋及其制品中礦物質和無機鹽或其他混雜物質。在一定的溫度下把樣品中的有機物質灼燒氧化後，将殘餘的白色物質稱量，即為總灰分的質量。

2、試劑

1）1：1HCl溶液。

2）強氧化劑：HNO3或H2O2。

3、儀器和設備

1）實驗室常規設備。

2）坩埚：鉑或瓷坩埚，坩埚底面積約15cm2，高至少25mm。

4、試樣

稱取均勻試樣2.00g，如系濕樣，可多取樣品并置水浴上幹燥。

5、測定步驟

先将用1：1HCl溶液燒煮過的坩埚洗淨，置于550~600℃的馬弗爐内灼燒至少30min，待爐溫降至200℃以下，取出，放入幹燥器冷至室溫，精确稱至0.0001g，并重複灼燒至恒重。然後将試樣2.00g放入坩埚中，均勻鋪片，再次稱重至0.0001g。用電爐或煤氣爐将試樣充分炭化至無煙，然後将坩埚移入溫度控制于550~600℃的馬弗爐内，使試樣在此溫度下灼燒至少30min，使其灰化完全。如灰化不完全，可取出冷卻後，加入數滴HNO3或H2O2等氧化劑，蒸幹後再移入馬弗爐中灰化至白色。如果試樣中含糖量較高，試樣灰化時易疏松膨脹溢出坩埚，可預先加數滴純植物油後再灰化，待爐溫降至200℃以下，将坩埚放入幹燥器内，冷至室溫，精确稱至0.0001g，再灼燒至恒重，連續稱重的差不得超過1mg。

6、結果計算

樣品中灰分質量分數的計算公式為：

w（灰分）＝(m2- m1)×100/m

式中：w(灰分)——樣品灰分的質量分數（%）；

m——樣品的質量 （g）；

m1——坩埚的質量 （g）；

m2——坩埚和灰分的質量（g）；

當分析結果符合允許差的要求時，則取兩次測定算術平均值作為結果，精确至0.01%，兩次平行測定的結果之差，每100g樣品不得大于0.10g。

五、調味品和醬腌制品的灰分測定

樣品經灼燒後所殘留的無機物質稱為灰分。灰分用灼燒質量法測定，主要用于調味品、醬腌制品的生産原料中灰分的測定。

1、儀器及用具

1）高溫馬弗爐：（600±10）℃。

2）瓷坩埚（附坩埚鉗）。

3）分析天平：感量0.1mg。

2、操作方法

1）坩埚的準備（見“肉及其制品中灰分的測定”）。

2）稱樣：固體試樣稱取2~3g，精确至0.001g。液體試樣稱取30~40g，精确至0.01g。

3）測定：液體樣品須先在沸水浴上蒸幹。固體或蒸幹後的樣品，先以小火加熱使樣品充分炭化至無煙，然後置高溫爐中，在550~600℃灼燒至無炭粒，即灰化完全。冷至200℃以下後取出放入幹燥器中冷卻至室溫，稱量。重複灼燒至前後兩次稱量相差不超過0.5mg為恒重。

3、結果計算

樣品中灰分質量分數的計算公式為：

w（灰分）＝(m1- m2)×100/( m3- m2)

式中：w(灰分)——樣品灰分的質量分數（%）；

m1——坩埚和灰分的質量（g）；

m2——坩埚的質量（g）；

m3——坩埚和樣品的質量（g）；

如兩次測定結果差在允許差範圍内，取兩次測定結果的算術平均值報告結果。灰分的質量分數大于10%，結果取至0.1%；灰分的質量分數為1~10%，結果取至0.01%；灰分的質量分數小于1%，結果取至0.001%。

同一樣品的兩次測定結果之差：灰分的質量分數小于10%，每100g試樣不得超過0.2%；灰分的質量分數大于或等于10%，不得超過平均值的2%。

六、茶葉中總灰分、水溶性灰分和水不溶性灰分的測定

茶葉中的總灰分是指在規定的條件下，茶葉經525±25℃灼燒灰化後所得的殘渣。在規定條件下，總灰分溶于水的部分，稱為水溶性灰分；用水處理後殘留的部分，稱為水不溶性灰分。

茶葉中總灰分的質量分數約在4~7%之間。水溶性灰分的含量随鮮葉的粗老而降低，故茶葉中水溶性灰分含量愈高，品質愈佳。茶葉由于加工不當或保管不善混入泥沙或其他礦物性雜質，則茶葉灰分含量将因之而增高，不利于茶葉的品質。所以，鑒定茶葉品質時，應測定灰分的含量。

灰分測定中一般先測定總灰分、再測定水溶性灰分和水不溶性灰分。

1、原理

試樣經525±25℃加熱灼燒，分解有機物至恒量，測得總灰分。

用熱水提取總灰分，經無灰濾紙過濾、灼燒稱重殘留物，測得水不溶性灰分；由總灰分和不溶于水灰分的質量之差算出水溶性灰分。

2、儀器和用具

1）坩埚：瓷質、高型、容量30mL。

2）電熱闆。

3）高溫爐：能控制525±25℃。

4）幹燥器：内盛有效幹燥劑。

5）分析天平：感量0.001g。

6）水浴鍋。

7）無灰濾紙。

8）坩埚鉗。

3、測定步驟

1）取樣：同茶葉中水分的測定。

2）試樣的制備：同茶葉中水分的測定。

3）坩埚的準備：将潔淨的坩埚置于525±25℃高溫爐内，灼燒1h。待爐溫降至300℃左右時，取出坩埚，于幹燥器内冷卻至室溫，稱量（準确至0.001g）。

4）灰分的測定

①總灰分的測定：稱取混勻的磨碎試樣2g（準确至0.001g）于坩埚内，在電熱闆上徐徐加熱，使試樣充分炭化至無煙。将坩埚移入525±25℃高溫爐内，灼燒至無炭粒（不少于2h）。待爐溫降至300℃左右時，取出坩埚，于幹燥器内冷卻至室溫，稱量。再次移入高溫爐内以上述溫度灼燒1h，取出，冷卻，稱量。再移入高溫爐内，灼燒30min，取出，冷卻，稱量。重複此操作，直至連續兩次稱量之差不超過0.001g為止。以最小稱量為準。

②水溶性灰分和水不溶性灰分的測定：用25ml熱蒸餾水，将灰分從坩埚中洗入100ml燒杯中。加熱至微沸（防濺），趁熱用無灰濾紙過濾，用熱蒸餾水分次洗滌燒杯和濾紙上的殘留物，直至濾液和洗滌液體積達150ml為止。将濾紙連同殘留物移入原坩埚中，在沸水浴上小心地蒸去水分。移入高溫爐内，以525±25℃灼燒至灰中無炭粒（約1h）。待爐溫降至300℃左右時，取出坩埚，于幹燥器内冷卻至室溫，稱量。再移入高溫爐内，灼燒30min，取出，冷卻并稱量。重複此操作，直至連續兩次稱量之差不超過0.001g為止。以最小稱量為準。

5）結果計算

①計算方法和公式：茶葉中總灰分、水溶性灰分和水不溶性灰分，以幹态質量分數計算：

w（總灰分）＝(m1- m2)×100/( m0w（幹）)

w（水溶性灰分）＝(m1- m3 )×100/( m0w（幹）)

w（水不溶性灰分）＝(m3- m2)×100/( m0w（幹）)

式中：w(總灰分)——試樣中總灰分的質量分數（%）；

w（水溶性灰分）——試樣中水溶性灰分的質量分數（%）；

w（水不溶性灰分）——試樣中水不溶性灰分的質量分數（%）；

m0——試樣的質量 （g）；

m1——試樣和坩埚灼燒後的質量 （g）；

m2——坩埚的質量 （g）；

m3——坩埚和水不溶性灰分的質量 （g）；

w（幹）——試樣幹物質的質量分數 （%）；

如果符合重複性的要求，取兩次測定的算術平均值作為結果（保留小數點後一位）。

②重複性：同一樣品的兩次測定值之差，每100g試樣不得超過0.2g。