食品样品预处理中样品溶液的制备方法--湿消化法
在加热条件下,利用氧化性的强酸或氧化剂来分解样品。常用的消化剂有硝酸、硫酸、高氯酸、过氧化氢和高锰酸钾等;常见的催化剂包括硫酸铜、硫酸汞、二氧化硒、五氧化二钒等。
该方法的优点:
①由于使用强氧化剂,有机物分解速率快,消化所需时间短;
②由于加热温度较干法灰化低,故可减少金属挥发逸散的损失,同时,容器的吸留也少;
③被测物质以离子状态保存在消化液中,便于分别测定其中的各种微量元素。
该方法的缺点:
①在消化过程中,有机物快速氧化常产生大量有害气体,因此操作需在通风橱内进行;
②消化初期,易产生大量泡沫外溢,故需操作人员随时照管;
③消化过程中大量使用各种氧化剂等,且试剂用量较大,使空白值偏高。
(1)常用的消化方法
在实际工作中,除了单独使用硫酸的消化方法外,还可采取几种不同的氧化性酸配合使用的方法,利用各种酸的特点,取长补短,以达到安全、快速、完全破坏有机物的目的。几种常用的消化方法如下。
①单独使用硫酸的消化方法。此法在样品消化时,仅加入硫酸,在加热的情况下,依靠硫酸的脱水炭化作用,破坏有机物。由于硫酸的氧化能力较弱,消化液炭化变黑后要保持较长的炭化阶段使消化时间延长。为此常加入硫酸钾或硫酸钠以提高其沸点,加适量的硫酸铜或硫酸汞作催化剂,来缩短消化时间。
②硝酸-高氯酸消化法。此法可先加硝酸进行消化,待大量的有机物分解后,再加入高氯酸,或者以硝酸-高氯酸混合液先将样品浸泡过夜,小火加热待大量泡沫消失后,再提高消化温度,直至完全消化为止。此法氧化能力强,反应速率快,炭化过程不明显;消化温度较低,挥发损失少。但由于这两种酸受热都易挥发,故当温度过高、时间过长时,容易烧干,并可能引起残余物燃烧或爆炸。为防止这种情况发生,有时加入少量硫酸。有还原性较强的样品(如酒精、甘油、油脂和大量磷酸盐)存在时,不宜采用此法。
③硝酸-硫酸消化法。此法是在样品中加入硝酸和硫酸的混合液,或先加入硫酸加热,使有机物分解,在消化过程中不断补加硝酸。这样可缩短炭化过程,并减少消化时间,反应速率也适中。由于碱土金属的硫酸盐在硫酸中的溶解度较小,故此法不宜做食品中碱土金属的分析。如果样品含较大量的脂肪和蛋白质,可在消化的后期加入少量的高氯酸或过氧化氢,以加快消化的速度。
(2)消化的操作技术
①敞口消化法。这是最常用的消化技术,通常在凯氏烧瓶或硬质锥形瓶中进行消化。操作时,在凯氏烧瓶中加入样品和消化液,将瓶倾斜呈约45°用电炉、电热板或煤气灯加热,直至消化完全为止。由于该法是敞口操作,有大量消化烟雾和消化分解产物逸出,故需在通风橱中进行。
②回流消化法。测定具有挥发性成分时,可在回流消化器中进行。这种消化器由于在上端连接冷凝器,可使挥发性成分随同冷凝酸雾形成的酸液流回反应瓶中,不仅可以防止被测成分的挥发损失,而且可以防止烧干。
③冷消化法。又称低温消化法,是将样品和消化液混合后,置于室温或37～40℃烘箱内,放置过夜。由于在低温下消化,可避免极易挥发的元素(如汞)的挥发损失,不需要特殊的设备,极为方便,但仅适用于含有机物较少的样品。
④密封罐消化法。这是近年来开发的一种新型样品消化技术,此法是在聚四氟乙烯容器中加入适量样品、氧化性强酸和氧化剂等,加压于密封罐内,并置于l20～150℃烘箱中保温数小时(通常2h左右),取出自然冷却至室温,摇匀,开盖,便可取此液直接测定。此法克服了常压湿法消化的一些缺点,但要求密封程度高,高压密封罐的使用寿命也有限。
(3)消化操作的注意事项
①消化所用的试剂,应采用高纯度的酸和氧化剂,且所含杂质要少,并同时按与样品相同的操作做空白试验,以扣除消化试剂对测定数据的影响。如果空白值较高,应提高试剂纯度,并选择质量较好的玻璃器皿进行消化。
②消化瓶内可以加玻璃珠或瓷片,防止暴沸,凯氏烧瓶的瓶口应倾斜,瓶口不应对着自己或他人。加热时火力应集中于底部,瓶颈部位应保持较低的温度,以冷凝酸雾,并减少被测成分的挥发损失。消化时,如果产生大量的泡沫,除了迅速减小火力外,可加入少量不影响测定的消泡剂,如辛醇、硅油等,也可将样品和消化液在室温下浸泡过夜,第二天再进行加热消化。
③在加热过程中需要补加酸或氧化剂时,首先要停止加热,待消化液稍冷后才沿瓶壁缓缓加入,以免发生剧烈反应,引起喷溅。另外,在高温下补加酸,会使酸迅速挥发,既浪费又污染环境。
