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元素测定中样品的前处理
测定食品中无机成分时,共存的或与无机物结合的的大量有机物质将干扰测定,故预先必须将所有的有机质进行破坏除去,使待测元素转变成无机物的形式,然后进行测定。破坏有机物质的操作,叫做样品的无机化处理,主要可分为湿消化和干灰化两类。
湿消化法
湿消化法简称消化法,是常用的样品无机化方法之一。通常在适量的食品样品中,加入硝酸、高氯酸、硫酸等氧化性强酸,结合加热来破坏有机物,有时还要加一些氧化剂(如高锰酸钾、过氧化氢等),或催化剂(如硫酸铜、五氧化二钡等),以加速样品的氧化分解,完全破坏样品中原有的有机物,使待测的无机成分释放出来,并开成各种不挥发的无机化合物,以便进一步的分析测定。
常见的氧化性的强酸在消化中的特点
硝酸:通常使用的浓硝酸,其浓度为65%~68%,有较强的氧化能力,在加热和光照的条件下,可分解成氧、二氧化氮、和水,二氧化氮还可进一步分解为氧和一氧化氮。但氧化不持久,这是由于它本身的沸点较点(℃),不耐高温,故当要补加硝酸时,应稍放冷,,以免高温时迅速挥发损失,既浪费试剂,又污染环境。消化常残存较多的氮氧化物,如氮氧化物对待测成分的测定有干扰时,需加热驱赶,有时还要加水加热,才能除尽氮氧化物。高浓度的硝酸易使某些金属(如铝、铁、钙、镁)形成钝化膜。对锡和锑易形成难溶的锡酸和偏锑酸或其盐。在很多情况下,单独使用硝酸尚不能完全分解有机物,如与其他酸配合使用时,可取得较好的效果。
硝酸的最大优点是有较强的溶解能力,除铂和金之外,几乎能溶解所有金属。
高氯酸:冷的高氯酸没有氧化能力,但加热时是一种强氧化剂,其氧化能力强于硝酸和硫酸,几乎所有的有机物都能被其分解,消化食品的速度也快。这是由于高氯酸在加热条件下能产生氧和氯的缘故。但要注意的是,在高温下直接接触某些还原性较强的物质,如酒精、甘油、脂肪、糖类以及磷酸或其盐类时,因反应剧烈而有发生爆炸的可能,故一般不单独使用,并勿使消化液烧干,以免发生危险。
硫酸:热的硫酸有一定的氧化能力,受热分解时放出氧、二氧化硫、水。热的浓硫酸对有机物有强烈的脱水作用,并使其碳化,有较长的碳化时间,进一步氧化便生成二氧化碳。对食品中蛋白质可使其氧化脱氨,但不能进一步氧化成氮氧化物。故氧化能力不如高氯酸和硝酸强。硫酸所形成的某些盐类,溶解度不如硝酸盐和高氯酸盐的好,如钙、锶、钡、铅的硫酸盐,在水中的溶解度较小。但硫酸的沸点高(338℃),不易挥发损失是其优点。
常用的消化方法
在实际的工作中,除了单独使用硫酸的消化法外,经常采取几种不同的氧化性酸类配合使用,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。常用的几种消化法如下:
硫酸消化法:此法在样品消化时,仅加硫酸一种氧化性酸,在加热情况下,依靠硫酸的脱水碳化作用,使有机物破坏。由于硫酸的氧化能力不强,保持了较长的碳化时间,使消化时间变长。故常加入硫酸钾(钠)以提高其沸点,加适量的硫酸铜(汞)作为催化剂,来缩短消化时间。如用凯氏定氮法测定食品中蛋白质,就是使用此法消化样品。在分析一些有机物含量较小的样品如饮料时,也可单独使用硫酸,有时可适当配合一些氧化剂如高锰酸钾和过氧化氢等。
硝酸+高氯酸消化法:此法可先加硝酸进行消化,待大量有机物分解后,再加入高氯酸,或者以硝酸+高氯酸混合酸将样品先浸泡过夜,或