13章食品限量元素的测定 概述 存在于食物中的各种元素： 从营养的角度，可分为必需元素、非必需元素和有害元素三类。 从元素存在的化学形式，可分为有机元素和矿物质（无机盐）元素 对矿物质元素而言，按人体对其需要量，可分为常量元素和微量元素 常量元素：每日膳食需要量在100mg以上的，如钙、磷、镁、钾、钠、氯、硫。 微量元素：在代谢上同样重要，但含量相对较少。按照1990年FAO/WHO国际 组织专家委员会的新定义，微量元素按照其生物学作用分为：(1)人体必 需微量元素，共有8种：碘、锌、硒、铁、铜、钼、铬、钴。(2)可能必需 的元素共有5种：锰、硅、硼、钒、镍。(3)具有潜在毒性，但低剂量时可 能是人体必需的元素7种：氟、铅、镉、汞、砷、铝和锡。 微量元素的特点： (I)在机体组织中的作用浓度很低，往往以ppm或ppb的含量来描述。 (2)有限量标准，如人体对硒的每日安全摄入量为50~200g。 (3)功能受化学形式影响：如Cr6+有害，and Cr3.+有益。 限量元素：按食品卫生的要求有一定限量规定的元素，包括：必需微量元素及 有害元元素
13章 食品限量元素的测定 [概述] 存在于食物中的各种元素： 从营养的角度，可分为必需元素、非必需元素和有害元素三类。 从元素存在的化学形式，可分为有机元素和矿物质（无机盐）元素 对矿物质元素而言，按人体对其需要量，可分为常量元素和微量元素 常量元素：每日膳食需要量在100mg以上的，如钙、磷、镁、钾、钠、氯、硫。 微量元素：在代谢上同样重要，但含量相对较少。按照1990年FAO/WHO国际 组织专家委员会的新定义，微量元素按照其生物学作用分为：（1）人体必 需微量元素，共有8种：碘、锌、硒、铁、铜、钼、铬、钴。（2）可能必需 的元素共有5种：锰、硅、硼、钒、镍。（3）具有潜在毒性，但低剂量时可 能是人体必需的元素7种：氟、铅、镉、汞、砷、铝和锡。 微量元素的特点： （1）在机体组织中的作用浓度很低，往往以ppm或ppb的含量来描述。 （2）有限量标准，如人体对硒的每日安全摄入量为50～200μg。 （3）功能受化学形式影响：如Cr6+ 有害，and Cr3+ 有益。 限量元素：按食品卫生的要求有一定限量规定的元素，包括：必需微量元素及 有害元元素
表13一1食物中几种元素的限量卫生标准 元素 食品品种 指标(mg/Kg) 汞 粮食（成品粮） ≤0.02 薯类（士豆、白薯）蔬菜、水果、牛乳 ≤0.01 GB2762-1994 肉、蛋（去壳） ≤0.05 鱼、其他水产品 ≤0.3其中甲基汞≤0.2 砷（以As计） 粮食 ≤0.7 海水鱼（鲜重计） ≤0.5 GB14935-1994 贝类、甲壳类、其他海类产品 ≤1.0 铅（以Ph计） 粮食 ≤0.4 豆类 ≤0.8 GB14935-1994 蔬菜、水果、蛋类 ≤0.2 肉类、鱼虾类 ≤0.5 食盐、味精、酱油、食晴、酱腌菜 ≤1.0 镉（以Cd计） 麟 ≤0.2 ≤0.1 GB15201-1994 菜、杂粮（玉米、小米、高梁、薯类）蛋 ≤0.05 水果 ≤0.03 肉、鱼 ≤0.1 铁（以Fe计） 食用油、檀物性罐头食品 ≤20 果汁饮料、果酱 GB15200-1994 ≤15 酱油、动物性罐头食品 ≤70 啤酒 ≤5 硒（以Se计） 粮食（成品粮)、豆类及制品 ≤0.3 肉类（畜、高）、蛋类 ≤0.5 GB13105-1991 鱼 ≤1.0 ≤3.0 奶粉 ≤0.15
表13－1食物中几种元素的限量卫生标准 元素 食品品种 指标（mg/Kg） 汞 GB2762-1994 粮食（成品粮） 薯类（土豆、白薯）蔬菜、水果、牛乳 肉、蛋（去壳） 鱼、其他水产品 ≤0.02 ≤0.01 ≤0.05 ≤0.3其中甲基汞≤0.2 砷（以As计） GB14935－1994 粮食 海水鱼（鲜重计） 贝类、甲壳类、其他海类产品 ≤0.7 ≤0.5 ≤1.0 铅（以Ph计） GB14935－1994 粮食 豆类 蔬菜、水果、蛋类 肉类、鱼虾类 食盐、味精、酱油、食醋、酱腌菜 ≤0.4 ≤0.8 ≤0.2 ≤0.5 ≤1.0 镉（以Cd计） GB15201－1994 大米 面粉 蔬菜、杂粮（玉米、小米、高梁、薯类）蛋 水果 肉、鱼 ≤0.2 ≤0.1 ≤0.05 ≤0.03 ≤0.1 铁（以Fe计） GB15200－1994 食用油、植物性罐头食品 果汁饮料、果酱 酱油、动物性罐头食品 啤酒 ≤2 0 ≤1 5 ≤7 0 ≤5 硒（以Se计） GB13105－1991 粮食（成品粮）、豆类及制品 肉类（畜、禽）、蛋类 鱼类 肾 奶粉 ≤0.3 ≤0.5 ≤1.0 ≤3.0 ≤0.15
食品中限量元素的检测方法 食物中常见的矿物质约有20余种，本章着重介绍食物中常见的或食物 卫生标准规定检验的限量元素。 食品中限量元素的检测方法： ·原子吸收分光光度计法 溶剂萃取比色法 荧光光度法 。 离子选择电极法
食品中限量元素的检测方法 食物中常见的矿物质约有20余种，本章着重介绍食物中常见的或食物 卫生标准规定检验的限量元素。 食品中限量元素的检测方法： • 原子吸收分光光度计法 • 溶剂萃取比色法 • 荧光光度法 • 离子选择电极法
原子吸收分光光度法的原理 基本原理 原子吸收光谱法的基本原理是将光源辐射出的待测元素 的特征光谱通过样品的原子蒸汽时，被待测元素的基态 原子所吸收，在一定范围与条件下，入射光被吸收而减 弱的程度与样品中待测元素的含量呈正相关，由此可得 出样品中待测元素的含量。 它的基本点是“基态自由原子可以吸收特定波长的光”。 自1954年世界上第一台原子吸收分光光度计问世以来，它的研制与 应用得到了飞速发展。己广泛用于地质、冶金、环境保护、食品卫 生检测等多种部门的许多领域。由于该法具有其它方法难以比拟的 独到优点，故在最新颁布的国家标准食品卫生检测方法中，常披列 作第一法
原子吸收分光光度法的原理 • 基本原理 原子吸收光谱法的基本原理是将光源辐射出的待测元素 的特征光谱通过样品的原子蒸汽时，被待测元素的基态 原子所吸收，在一定范围与条件下，入射光被吸收而减 弱的程度与样品中待测元素的含量呈正相关，由此可得 出样品中待测元素的含量。 它的基本点是“基态自由原子可以吸收特定波长的光” 。 • 自1954年世界上第一台原子吸收分光光度计问世以来，它的研制与 应用得到了飞速发展。已广泛用于地质、冶金、环境保护、食品卫 生检测等多种部门的许多领域。由于该法具有其它方法难以比拟的 独到优点，故在最新颁布的国家标准食品卫生检测方法中，常被列 作第一法
光的本质 光的本质：光的本质是一种电磁波。￥一射线、X一射线、紫外-可 见光、红外线、微波、无线电波等都是电磁波，所有的电磁波都具 有波一粒二象性。电磁波在介质中的传播速度、波长和频率三者间 满足下式： V=入v 式中V—电磁波在介质中的传播速度 入—电磁波在介质中的传播波长 一电磁波的频率（与传播介质无关，它只取决于辐射源） E=hv 式中E—光子的能量 h一普朗克(P1anck)常数，等于6.626×10-34焦耳·秒（灯S) v—光的频率 不同频率的电磁波在真空中传播时，速度（即光速，c=299,792,45 8米/秒)最大。电磁波在真空中传播速度与在空气(20℃)中传播 速度的比值为1.00027，因此，一般近似地认为电磁波在空气中的传 播速度等于光速
光的本质 • 光的本质：光的本质是一种电磁波。γ－射线、Χ－射线、紫外-可 见光、红外线、微波、无线电波等都是电磁波，所有的电磁波都具 有波－粒二象性。电磁波在介质中的传播速度、波长和频率三者间 满足下式： V= λυ 式中 v ——电磁波在介质中的传播速度 λ——电磁波在介质中的传播波长 υ——电磁波的频率（与传播介质无关,它只取决于辐射源） E = hυ 式中 E——光子的能量 h——普朗克（Planck）常数,等于6.626×10-34焦耳·秒(J·S) υ——光的频率 • 不同频率的电磁波在真空中传播时，速度(即光速，c＝299,792,45 8米／秒)最大。电磁波在真空中传播速度与在空气（20℃）中传播 速度的比值为1.00027,因此,一般近似地认为电磁波在空气中的传 播速度等于光速
发射光谱 量子理论认为，物质的原子、离子或分子有确定的不连续的能级， 它们只能处于一定的能级上。当组成物质的原子、离子或分子处于 最低能级时，物质则处于基态，当组成物质的原子、离子或分子被 激发到较高的能级时，物质则处于激发态。在常温下物质一般都处 于基态。 物质吸收一定的能量，由基态跃迁到激发态，激发态的寿命很短， 约在10-15到105秒之间。物质由激发态弛预回到基态时，一般以辐 射的形式放出能量，所产生的光谱称为发射光谱。 实现物质由基态跃迁到激发态的途径有： ①用电子或其它基本粒子轰击，可以导致X射线的发射； ②使其暴露在高压交流火花之中，或电弧、火焰、热炉子之中，一 般可导致产生紫外、可见或红外辐射； ③用电磁辐射照射，可以产生荧光或磷光； ④放热的化学反应，可以产生化学发光
发射光谱 • 量子理论认为，物质的原子、离子或分子有确定的不连续的能级， 它们只能处于一定的能级上。当组成物质的原子、离子或分子处于 最低能级时，物质则处于基态，当组成物质的原子、离子或分子被 激发到较高的能级时，物质则处于激发态。在常温下物质一般都处 于基态。 • 物质吸收一定的能量，由基态跃迁到激发态，激发态的寿命很短， 约在10-15到10-5秒之间。物质由激发态弛预回到基态时，一般以辐 射的形式放出能量，所产生的光谱称为发射光谱。 • 实现物质由基态跃迁到激发态的途径有： ①用电子或其它基本粒子轰击，可以导致X射线的发射； ②使其暴露在高压交流火花之中，或电弧、火焰、热炉子之中，一 般可导致产生紫外、可见或红外辐射； ③用电磁辐射照射，可以产生荧光或磷光； ④放热的化学反应，可以产生化学发光
吸收光谱 若让波长连续的复合光通过一均匀介质（如固体、液体或气体物质) 时，能量(hv)等于物质的基态E和某一激发态(E)之间能量差 的光子则会被物质吸收。当透射出来的光再通过棱镜（或光栅）时， 便可得到一组不连续的光谱，这种光谱称为吸收光谱。 当一单色光被某物质吸收后，该物质则呈现该单色光的互补色： 物质颜色 吸收光（互补色） 黄绿 400-450 黄橙 意轻 450-480 480-490 490-500 紫红 500-560 560-580 黄橙红 580-600 600-650 蓝绿 650-750
吸收光谱 • 若让波长连续的复合光通过一均匀介质（如固体、液体或气体物质） 时，能量（hυ）等于物质的基态EO和某一激发态（Ea）之间能量差 的光子则会被物质吸收。当透射出来的光再通过棱镜(或光栅)时, 便可得到一组不连续的光谱,这种光谱称为吸收光谱。 • 当一单色光被某物质吸收后,该物质则呈现该单色光的互补色： 物质颜色 吸收光 (互补色) 黄绿 黄 橙 红 紫红 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 紫 蓝 绿蓝 蓝绿 绿 黄绿 黄 橙 红 400-450 450-480 480-490 490-500 500-560 560-580 580-600 600-650 650-750
原子吸收 当一束紫外或可见辐射通过气态自由原子时，例如钠蒸气，只有少 数几个非常确定的频率被吸收。这是因为钠原子只具有很少几个可 能的能态。 激发是使原子中一个或几个电子跃迁到较高能级后的。以钠原子为 例，在通常情况下，钠蒸气中的所有原子基本上都处在基态，即它 们的价电子位于3s能级。如果以含有波长为588.995nm和589.59nm 的光照射钠蒸气，则许多原子的外层电子将吸收光子并跃迁到3的 两个能级上。实际上这两个能级的能量差是很小的。若该电子获得 更大的能量，它能跃迁到比3p更高的5p能级上，相对应吸收的波长 是285nm。 紫外和可见光区的能量足以引起外层电子或价电子的跃迁，而能量 大几个数量级的X射线，能与原子的内层电子相互作用，故在X射线 光谱区能观察到原子最内层电子跃迁产生的吸收峰。 ● 一般来说，无论在哪一波长区内产生的原子吸收谱图，都是由有限 数量的窄峰组成。 分子即使是双原子分子，其吸收光谱也要比原子吸收光谱复杂得多
原子吸收 • 当一束紫外或可见辐射通过气态自由原子时，例如钠蒸气，只有少 数几个非常确定的频率被吸收。这是因为钠原子只具有很少几个可 能的能态。 • 激发是使原子中一个或几个电子跃迁到较高能级后的。以钠原子为 例，在通常情况下，钠蒸气中的所有原子基本上都处在基态，即它 们的价电子位于3s能级。如果以含有波长为588.995nm和589.59nm 的光照射钠蒸气，则许多原子的外层电子将吸收光子并跃迁到3p的 两个能级上。实际上这两个能级的能量差是很小的。若该电子获得 更大的能量，它能跃迁到比3p更高的5p能级上,相对应吸收的波长 是285nm。 • 紫外和可见光区的能量足以引起外层电子或价电子的跃迁,而能量 大几个数量级的X射线，能与原子的内层电子相互作用，故在X射线 光谱区能观察到原子最内层电子跃迁产生的吸收峰。 • 一般来说，无论在哪一波长区内产生的原子吸收谱图，都是由有限 数量的窄峰组成。 • 分子即使是双原子分子,其吸收光谱也要比原子吸收光谱复杂得多
原子吸收分光光度计的组成系统 。 1.仪器的组成 原子吸收分光光度计由四个基本单元系统构成，即光源系统、原子 化系统、分光系统和检测系统。 (1)光源 光源的作用是发射待测元素的特征谱线（一般是共振线，基态到第 一激发态)。半宽小、高强度、低背景的光源是取得良好分析效果 的基础。目前最常用的光源是空心阴极灯(HC1)：空心阴极灯的 阴极由高纯待测金属制成，当在外加电源作用下惰性气体被电离， 其中阳离子飞向阴极，阴极的原子受激产生出窄而强的该元素特征 谱线，由灯头前面的石英窗射出。市面上可买到大约40种金属元素 的空心阴极灯。 图：空心阴极灯结构图 ⊙ 1一阳极，2一石英窗，3-气体 （Ar或Ne),4-空心阴极，5- 玻璃封套
原子吸收分光光度计的组成系统 • 1.仪器的组成 • 原子吸收分光光度计由四个基本单元系统构成，即光源系统、原子 化系统、分光系统和检测系统。 （1）光源 • 光源的作用是发射待测元素的特征谱线（一般是共振线，基态到第 一激发态）。半宽小、高强度、低背景的光源是取得良好分析效果 的基础。目前最常用的光源是空心阴极灯（HCl）：空心阴极灯的 阴极由高纯待测金属制成，当在外加电源作用下惰性气体被电离， 其中阳离子飞向阴极，阴极的原子受激产生出窄而强的该元素特征 谱线，由灯头前面的石英窗射出。市面上可买到大约40种金属元素 的空心阴极灯。 图：空心阴极灯结构图 1－阳极，2－石英窗，3－气体 （Ar或Ne），4－空心阴极，5－ 玻璃封套
原子化器 原子化器的作用是将样品中的元素转化为自由态原子蒸气，并处于 基态。 。 火焰原子化器包括雾化器、雾化室和燃烧器三个部分。样品溶液经 雾化器喷成细雾状，进入雾化室经撞击球的作用后形成稳定的小雾 滴，借助于助燃气可使溶液样品形成气溶胶，然后气溶胶与燃气混 合，点火引起燃烧，最终获得一个稳定火焰吸收层。常用的火焰有 空气一乙炔和氧化亚氮(NO)一乙炔火焰。燃烧器通常为一条 5~10cm的缝槽状。由于火焰原子化法的原子化程度较低，且被火 焰气体大量稀释，对于要求灵敏度较高的一些重金属含量测定，石 墨炉原子化法是理想的选择 电热原子化器(ETA)是采用电热难熔材料（石墨）作为原子化器， 样品在其中高温熔融，可获得瞬态自由原子。 ETA的优点是自由原子滞留时间较长、加热时间短、操作简单、成 本低、抗氧化能力强、使用寿命长等。 Examination Steps:(P242-243)
原子化器 • 原子化器的作用是将样品中的元素转化为自由态原子蒸气，并处于 基态。 • 火焰原子化器包括雾化器、雾化室和燃烧器三个部分。样品溶液经 雾化器喷成细雾状，进入雾化室经撞击球的作用后形成稳定的小雾 滴，借助于助燃气可使溶液样品形成气溶胶，然后气溶胶与燃气混 合，点火引起燃烧，最终获得一个稳定火焰吸收层。常用的火焰有 空气－乙炔和氧化亚氮（N2O）－乙炔火焰。燃烧器通常为一条 5～10cm的缝槽状。由于火焰原子化法的原子化程度较低，且被火 焰气体大量稀释，对于要求灵敏度较高的一些重金属含量测定，石 墨炉原子化法是理想的选择 • 电热原子化器（ETA）是采用电热难熔材料（石墨）作为原子化器， 样品在其中高温熔融，可获得瞬态自由原子。 ETA的优点是自由原子滞留时间较长、加热时间短、操作简单、成 本低、抗氧化能力强、使用寿命长等。 • ExaminationSteps: (P242-243)