【检测】常用灰分测定原理及方法

一、粮食灰分的测定

粮食中除含有大量有机物质外，还含有较丰富的无机成分。经高温灼烧遗留的无机物质称为灰分。各种粮食的灰分因品种、土壤、气候、肥料及灌溉等条件的不同而有差异。禾谷类粮食中的灰分质量分数一般在1.5~3.0%。

灰分在粮粒中的分布极不均匀，胚乳灰分含量最低，胚部次之，皮层最高。如小麦籽粒全粒灰分的质量分数（占干物）约为1.7%，胚乳中灰分的质量分数约为0.6%；加工精度高的米、面灰分含量低，反之则高。目前，世界各国大都用灰分来鉴别面粉精度的高低。

测定灰分的方法有550℃灼烧法和乙酸镁法两种。

1、550℃灼烧法（标准法）

1）测定原理

此法是根据灰化原理，即在空气自由流动下，以高温灼烧试样，在灼烧过程中使有机物质氧化成气体逸出，其中矿物质元素生成的氧化物则残留下来，此残留物即为灰分。

2）仪器和用具

①高温炉。

②分析天平：分度值为0.0001g/分度。

③瓷坩埚：18~20mL。

④备有变色硅胶的干燥器。

⑤坩埚钳：长柄和短柄。

3）试剂：0.05g/mlFeCl3蓝墨水水溶液。

4）操作方法

①坩埚处理：先用FeCl3蓝墨水水溶液将坩埚编号，然后送入500~550℃高温炉内灼烧30~60min，取出坩埚放在炉门口外，待红热消失后，放入干燥器内冷却至室温，称量，再灼烧、冷却、称量，直至前后两次质量差不超过2mg为止。

②测定：用灼烧至恒温的坩埚称取粉碎试样2~3g（准确至0.0002g），放在电炉上错开坩埚盖，加热至试样完全炭化为止。然后把坩埚放在高温炉口片刻，再移入炉膛内，错开坩埚盖，关闭炉门在500~550℃下灼烧2~3h。在灼烧过程中，可将坩埚位置调换1~2次，灼烧至黑点全部消失，变成灰白色为止。取出坩埚冷却至室温，称量。再烧30min至质量恒定为止。最后一次灼烧的质量如果增加，取前一次质量计算。

5）结果计算

粮食中灰分的质量分数按下式计算，即

w（灰分）＝(m1- m0)×100/〔m( 1 - w)〕

式中：w(灰分)——灰分（干基）的质量分数（%）

m——试样的质量（g）；

m0——坩埚的质量（g）；

m1——坩埚和灰分的质量（g）；

w——试样的质量分数；

双试验允许差不超过0.03%，求其平均数，即为检验结果。检验结果取小数点后三位。

二、乳粉中灰分的测定

1、主要仪器与试剂

1）瓷坩埚：容量40ml，用水清洗后，再用王水浸渍1h，洗去酸液，置于电炉上灼烧30min，冷却，称重。

2）王水：3份HCL与1份HNO3混合即成。

2、操作方法

称取5g样品，置于已准备好并已称重的坩埚中，先置于电炉上作初步烧炙，使其炭化，移入高温炉内，维持温度在500℃左右，烧炙使样品成白灰后冷却称重，再将坩埚置于高温炉内灼烧1h，取出冷却，称重。前后两次质量差不应超过2mg。

3、结果计算

乳粉中灰分质量分数的测定公式为：

w（灰分）＝(m2- m)×100/(m1- m)

式中：w(灰分)——灰分的质量分数（%）；

m——空坩埚的质量 （g）；

m1——坩埚加样品的质量 （g）；

m2——坩埚加样品烧炙后的质量 （g）；

三、肉及其制品中灰分的测定（乙酸镁法）

肉及其制品中的灰分是指肉蛋及其制品经高温灼烧残留下的无机物，主要是氧化物和无机盐类。灰分有总灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分等。本节介绍的是肉蛋及其制品中的总灰分的测定。

总灰分是对某些食品的一项有效的控制指标，各种食品具有不同范围的灰分，鲜猪肉灰分的质量分数为0.5~1.2%，蛋白总灰分的质量分数为0.6%左右。

1、原理

将乙酸镁溶液加入实验样品中干燥，并于550~600℃下灼烧，冷却后，测定残留物的质量，并扣除由于添加乙酸镁而产生的氧化镁的质量。

2、试剂

15%乙酸镁溶液：将分析纯的无水乙酸镁〔Mg(COOCH3)2〕15g或分析纯的四水乙酸镁〔Mg(COOCH3)2·4H2O〕25g溶解于蒸馏水中，稀释至100mL。

3、仪器和设备

①分析天平：感量0.1mg。

②绞肉机：孔径不超过4mm。

③坩埚：铂或瓷坩埚，坩埚底面积约15cm2，高至少25mm。

④马弗炉等。

4、测定步骤

1）样品制备：至少取有代表性的试样200g，将样品于绞肉机中至少绞两次，使其均质化，充分混匀。绞碎的样品保存在密封的容器中，储存期间必须防止样品变质和成分变化，分析样品最长不能超过24h。

2）坩埚称重：将坩埚置于550~600℃的马弗炉中灼烧30min，待炉温降至200℃以下，取出，放入干燥器冷至室温，精确称至0.0001g，并重复灼烧至恒重。然后将试样5g放入坩埚中，均匀铺片，再次称重至0.0001g。

3）测定：精密吸取乙酸镁溶液1ml，将其均匀地滴加在坩埚里的试样上。将坩埚放入微沸的水浴器上30min，再于电炉或煤气炉上逐渐加热，使试样充分炭化至无黑烟，然后将坩埚移入温度控制于550~600℃的马弗炉内，使试样在此温度下灼烧至少30min，使其灰化完全。待炉温降至200℃以下，将坩埚放入干燥器内，冷至室温，精确称至0.0001g，如灰分里含有黑色颗粒，则将坩埚重新放入马弗炉内，按上面过程重新操作，使连续称重之差不得超过1mg。

同一试样进行两次测定，并同时做空白实验。

将1ml乙酸镁溶液按测定步骤操作，测定此溶液所产生的氧化镁的质量，即为空白实验。

5、结果计算

样品中灰分质量分数的计算公式为：

w（灰分）＝(m3- m1- m0)×100/( m2- m1)

式中：w(灰分)——样品灰分的质量分数（%）；

m0——加入乙酸镁而生成的氧化镁的质量 （g）；

m1——坩埚的质量 （g）；

m2——坩埚和试样的质量（g）；

m3——坩埚和灰分的质量（g）；

当分析结果符合允许差的要求时，则取两次测定算术平均值作为结果，精确至0.01%，两次平行测定的结果之差，每100g样品不得大于0.10g。

四、蛋及其制品中灰分的测定

1、原理

总灰分是指蛋及其制品中矿物质和无机盐或其他混杂物质。在一定的温度下把样品中的有机物质灼烧氧化后，将残余的白色物质称量，即为总灰分的质量。

2、试剂

1）1：1HCl溶液。

2）强氧化剂：HNO3或H2O2。

3、仪器和设备

1）实验室常规设备。

2）坩埚：铂或瓷坩埚，坩埚底面积约15cm2，高至少25mm。

4、试样

称取均匀试样2.00g，如系湿样，可多取样品并置水浴上干燥。

5、测定步骤

先将用1：1HCl溶液烧煮过的坩埚洗净，置于550~600℃的马弗炉内灼烧至少30min，待炉温降至200℃以下，取出，放入干燥器冷至室温，精确称至0.0001g，并重复灼烧至恒重。然后将试样2.00g放入坩埚中，均匀铺片，再次称重至0.0001g。用电炉或煤气炉将试样充分炭化至无烟，然后将坩埚移入温度控制于550~600℃的马弗炉内，使试样在此温度下灼烧至少30min，使其灰化完全。如灰化不完全，可取出冷却后，加入数滴HNO3或H2O2等氧化剂，蒸干后再移入马弗炉中灰化至白色。如果试样中含糖量较高，试样灰化时易疏松膨胀溢出坩埚，可预先加数滴纯植物油后再灰化，待炉温降至200℃以下，将坩埚放入干燥器内，冷至室温，精确称至0.0001g，再灼烧至恒重，连续称重的差不得超过1mg。

6、结果计算

样品中灰分质量分数的计算公式为：

w（灰分）＝(m2- m1)×100/m

式中：w(灰分)——样品灰分的质量分数（%）；

m——样品的质量 （g）；

m1——坩埚的质量 （g）；

m2——坩埚和灰分的质量（g）；

当分析结果符合允许差的要求时，则取两次测定算术平均值作为结果，精确至0.01%，两次平行测定的结果之差，每100g样品不得大于0.10g。

五、调味品和酱腌制品的灰分测定

样品经灼烧后所残留的无机物质称为灰分。灰分用灼烧质量法测定，主要用于调味品、酱腌制品的生产原料中灰分的测定。

1、仪器及用具

1）高温马弗炉：（600±10）℃。

2）瓷坩埚（附坩埚钳）。

3）分析天平：感量0.1mg。

2、操作方法

1）坩埚的准备（见“肉及其制品中灰分的测定”）。

2）称样：固体试样称取2~3g，精确至0.001g。液体试样称取30~40g，精确至0.01g。

3）测定：液体样品须先在沸水浴上蒸干。固体或蒸干后的样品，先以小火加热使样品充分炭化至无烟，然后置高温炉中，在550~600℃灼烧至无炭粒，即灰化完全。冷至200℃以下后取出放入干燥器中冷却至室温，称量。重复灼烧至前后两次称量相差不超过0.5mg为恒重。

3、结果计算

样品中灰分质量分数的计算公式为：

w（灰分）＝(m1- m2)×100/( m3- m2)

式中：w(灰分)——样品灰分的质量分数（%）；

m1——坩埚和灰分的质量（g）；

m2——坩埚的质量（g）；

m3——坩埚和样品的质量（g）；

如两次测定结果差在允许差范围内，取两次测定结果的算术平均值报告结果。灰分的质量分数大于10%，结果取至0.1%；灰分的质量分数为1~10%，结果取至0.01%；灰分的质量分数小于1%，结果取至0.001%。

同一样品的两次测定结果之差：灰分的质量分数小于10%，每100g试样不得超过0.2%；灰分的质量分数大于或等于10%，不得超过平均值的2%。

六、茶叶中总灰分、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定

茶叶中的总灰分是指在规定的条件下，茶叶经525±25℃灼烧灰化后所得的残渣。在规定条件下，总灰分溶于水的部分，称为水溶性灰分；用水处理后残留的部分，称为水不溶性灰分。

茶叶中总灰分的质量分数约在4~7%之间。水溶性灰分的含量随鲜叶的粗老而降低，故茶叶中水溶性灰分含量愈高，品质愈佳。茶叶由于加工不当或保管不善混入泥沙或其他矿物性杂质，则茶叶灰分含量将因之而增高，不利于茶叶的品质。所以，鉴定茶叶品质时，应测定灰分的含量。

灰分测定中一般先测定总灰分、再测定水溶性灰分和水不溶性灰分。

1、原理

试样经525±25℃加热灼烧，分解有机物至恒量，测得总灰分。

用热水提取总灰分，经无灰滤纸过滤、灼烧称重残留物，测得水不溶性灰分；由总灰分和不溶于水灰分的质量之差算出水溶性灰分。

2、仪器和用具

1）坩埚：瓷质、高型、容量30mL。

2）电热板。

3）高温炉：能控制525±25℃。

4）干燥器：内盛有效干燥剂。

5）分析天平：感量0.001g。

6）水浴锅。

7）无灰滤纸。

8）坩埚钳。

3、测定步骤

1）取样：同茶叶中水分的测定。

2）试样的制备：同茶叶中水分的测定。

3）坩埚的准备：将洁净的坩埚置于525±25℃高温炉内，灼烧1h。待炉温降至300℃左右时，取出坩埚，于干燥器内冷却至室温，称量（准确至0.001g）。

4）灰分的测定

①总灰分的测定：称取混匀的磨碎试样2g（准确至0.001g）于坩埚内，在电热板上徐徐加热，使试样充分炭化至无烟。将坩埚移入525±25℃高温炉内，灼烧至无炭粒（不少于2h）。待炉温降至300℃左右时，取出坩埚，于干燥器内冷却至室温，称量。再次移入高温炉内以上述温度灼烧1h，取出，冷却，称量。再移入高温炉内，灼烧30min，取出，冷却，称量。重复此操作，直至连续两次称量之差不超过0.001g为止。以最小称量为准。

②水溶性灰分和水不溶性灰分的测定：用25ml热蒸馏水，将灰分从坩埚中洗入100ml烧杯中。加热至微沸（防溅），趁热用无灰滤纸过滤，用热蒸馏水分次洗涤烧杯和滤纸上的残留物，直至滤液和洗涤液体积达150ml为止。将滤纸连同残留物移入原坩埚中，在沸水浴上小心地蒸去水分。移入高温炉内，以525±25℃灼烧至灰中无炭粒（约1h）。待炉温降至300℃左右时，取出坩埚，于干燥器内冷却至室温，称量。再移入高温炉内，灼烧30min，取出，冷却并称量。重复此操作，直至连续两次称量之差不超过0.001g为止。以最小称量为准。

5）结果计算

①计算方法和公式：茶叶中总灰分、水溶性灰分和水不溶性灰分，以干态质量分数计算：

w（总灰分）＝(m1- m2)×100/( m0w（干）)

w（水溶性灰分）＝(m1- m3 )×100/( m0w（干）)

w（水不溶性灰分）＝(m3- m2)×100/( m0w（干）)

式中：w(总灰分)——试样中总灰分的质量分数（%）；

w（水溶性灰分）——试样中水溶性灰分的质量分数（%）；

w（水不溶性灰分）——试样中水不溶性灰分的质量分数（%）；

m0——试样的质量 （g）；

m1——试样和坩埚灼烧后的质量 （g）；

m2——坩埚的质量 （g）；

m3——坩埚和水不溶性灰分的质量 （g）；

w（干）——试样干物质的质量分数 （%）；

如果符合重复性的要求，取两次测定的算术平均值作为结果（保留小数点后一位）。

②重复性：同一样品的两次测定值之差，每100g试样不得超过0.2g。