食品的总灰分测定方法和注意事项
GB / T 5009.4 — 2003 《食品中灰分的测定方法》
(一) 原理：(P68)
把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分的含量。
(二)灰化条件的选择
1.灰化容器——坩埚。
坩埚盖子与埚要配套。
坩埚材质有多种：
① 素瓷② 铂③ 石英④ 铁⑤ 镍等，
个别情况也可使用蒸发皿。
① 素瓷坩埚
优点：
耐高温可达 1200 ℃ ，内壁光滑，耐酸，价格低廉。
缺点：
⑴耐碱性差，灰化成碱性食品(如水果、蔬菜、豆类等)，坩埚内壁的釉质会部分溶解，反复多次使用后，往往难以得到恒重。
⑵温度骤变时，易炸裂破碎。
② 铂坩埚
优点：
耐高温 达1773℃，导热良好，耐碱，耐HF,吸湿性小。
缺点：
价格昂贵，约为黄金的9倍，要有专人保管，免丢失。
使用不当会腐蚀或发脆。
2. 取样量
根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为 10 ～100 mg 。
通常：
乳粉、麦乳精、大豆粉、调味料、水产品等
取 1～2 g 。
谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取 3～5 g 。
蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取5～10g 。
水果及制品取 20g 、油脂取50 g 。
具体见69页表6-2。
3. 灰化温度
灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同，一般为525 ~ 600℃，谷类的饲料达 600℃以上。
温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法氧化。
•温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。
•所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。
4.灰化时间
•一般不规定灰化时间，而是观察残留物(灰分)为全白色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重为止。两次结果相差< 0.5 mg。对于已做过多次测定的样品，可根据经验限定时间。
•总的时间一般为 2 ~ 5 小时，个别样品有规定温度、时间。
•应指出，对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。 锰、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色。
(三)加速灰化的方法
有些样品难于灰化，如含磷较多的谷物及其制品。磷酸过剩于阳离子，灰化过程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，会熔融而包住C粒，即使灰化相当长时间也达不到恒重。对这类样品，可采用下述方法加速灰化：
⑴ 样品初步灼烧后，取出，冷却，从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水，使残灰充分湿润(不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬损失)，用玻璃棒研碎，使水溶性盐类溶解，被包住的C粒暴露出来，把玻璃棒上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干涸，至 120 ~ 130℃烘箱内干燥，再灼烧至恒重。
⑵ 经初步灼烧后，放冷，加入几滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们的氧化作用来加速C粒灰化。也可加入10%
(NH4)2CO3等疏松剂，在灼烧时分解为气体逸出，使灰分呈松散状态，促进灰化。
•这些物质的添加不会增加残灰的质量，灼烧后完全消失。
⑶ 糖类样品残灰中加入硫酸，可以进一步加速。
⑷ 加入 MgAc2、Mg(NO3)2 等助灰化剂，这类镁盐随灰化而分解，与过剩的磷酸结合，残灰不熔融而呈松散状态，避免了碳粒被包裹，可缩短灰化时间，但产生了MgO会增重，也应做空白试验。
⑸ 添加 MgO、CaCO3 等惰性不熔物质，它们的作用纯属机械性，它们和灰分混杂在一起，使C粒不受覆盖，应做空白试验，因为它们使残灰增重。
(四)总灰分的 测定方法(以瓷坩埚为例)
① 瓷坩埚的准备
根据取样量的大小、样品的性质(如易膨胀等)来选取坩埚的大小。有时样品太多，宜选素瓷蒸发皿。使用的容器大会使称量的误差增大(有的蒸发皿在光电天平中放不下)。
将两个坩埚用(1:4)的HCl煮沸1~2小时，洗净凉干。
用FeCl3 + 蓝墨水的混合物在坩埚外壁及盖子上编号。打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放在炉口预热，因炉内各部位的温度不一致，假如设定 600℃，炉内热电偶附近为 600±10℃，中间部位为 590±10℃，前面部分为 560±10℃，不论炉子大小，门口部分温度最低。
真正灼烧时不能放在靠近门口部分，每次开始放入炉内或取出时，都要放在门口缓冲一下温差，不然就会破裂，然后慢慢往里面放，把盖子搭在旁边。
稍停一下在关炉门，于规定温度(500~600℃)灼烧半小时，再移至炉口冷却到 200℃左右，再移入干燥器中，冷却至室温，准确称量，再入高温炉中烧 30分钟，取出冷却称重，直至恒重(两次称重之差不大于0.5 mg ), 记录数据备用。
②高温炉(马福炉、蒙弗炉)的准备
SRTX-4-9型箱式电阻炉、
DRZ-4型温度控制仪。
•接通电源，调好要使用的温度，电线容量要大，因为功率为 2000-4000W，不然会失火。如室内配电容量小，其他电器都不得与它同时使用。
③ 样品的预处理
可用测定水分之后的样品。
⑴ 富含脂肪的样品先提取脂肪后再测灰分。
⑵ 对于液体样品应先在水浴上蒸干，否则直接炭化，液体沸腾易造成溅失。
⑶ 果蔬、动物组织等含水分较多的样品,先制备成均匀样品，再准确称取样品置于已知重量坩埚中，放烘箱中干燥(先60～70℃，后105℃)，再炭化。
⑷ 谷物、豆类等水分含量较少的固体样，粉碎均匀后可直接称取、炭化。
④ 炭化样品
准确称量一定量处理好的样品，放在高温炉之前，要先进行炭化处理，以防温度高，试样中的水分急剧蒸发使样品飞扬，防止易发泡膨胀的物质在高温下发泡而溢出，减少碳粒被包裹住的可能性。
炭化操作一般在电炉或煤气灯下进行，半盖坩埚盖，小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。对易膨胀、发泡的如含糖多的，含蛋白多的样品，可在样品上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。
4.灰化
炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，以下操作同求坩埚恒重时一样，至恒重。
5.结果计算
m 1—空坩埚质量，g
m 2—样品+空坩埚质量，g
m 3—残灰+空坩埚质量，g
B —空白试验残灰重，g
有的样品如面粉等粮食样品是以干物质的灰分来计算的，从总重中减去水分。
6.说明：
① 从干燥器中取出 冷却的坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时应让空气缓缓进入，以防残灰飞散。
② 灰化后的 残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。
③ 用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(废)浸泡10~20分钟，再用水冲刷洗净
④ 日本有采用自制铝箔杯直接灰化的。特点：杯子不吸湿好恒重，本身重量轻，好冷却，减小误差。在600℃以下，可稳定使用，用圆形铝箔套在塑料瓶上向上捻成杯状。
⑤ 测定值%中小数点后保留一位小数。
⑥ 测定食糖中总灰分可用电导法，简单、迅速、准确，免泡沫的麻烦。
(一) 原理：(P68)
把一定的样品经炭化后放入高温炉内灼烧，转化，称量残留物的重量至恒重，计算出样品总灰分的含量。
(二)灰化条件的选择
1.灰化容器——坩埚。
坩埚盖子与埚要配套。
坩埚材质有多种：
① 素瓷② 铂③ 石英④ 铁⑤ 镍等，
个别情况也可使用蒸发皿。
① 素瓷坩埚
优点：
耐高温可达 1200 ℃ ，内壁光滑，耐酸，价格低廉。
缺点：
⑴耐碱性差，灰化成碱性食品(如水果、蔬菜、豆类等)，坩埚内壁的釉质会部分溶解，反复多次使用后，往往难以得到恒重。
⑵温度骤变时，易炸裂破碎。
② 铂坩埚
优点：
耐高温 达1773℃，导热良好，耐碱，耐HF,吸湿性小。
缺点：
价格昂贵，约为黄金的9倍，要有专人保管，免丢失。
使用不当会腐蚀或发脆。
2. 取样量
根据试样种类和性状来定，一般控制灼烧后灰分为 10 ～100 mg 。
通常：
乳粉、麦乳精、大豆粉、调味料、水产品等
取 1～2 g 。
谷物及制品、肉及制品、糕点、牛乳等取 3～5 g 。
蔬菜及制品、砂糖及制品、蜂蜜、奶油等取5～10g 。
水果及制品取 20g 、油脂取50 g 。
具体见69页表6-2。
3. 灰化温度
灰化温度的高低对灰分测定结果影响很大。由于各种食品中无机成分的组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同，一般为525 ~ 600℃，谷类的饲料达 600℃以上。
温度太高，将引起K、Na、Cl等元素的挥发损失，磷酸盐、硅酸盐也会熔融，将碳粒包藏起来，使元素无法氧化。
•温度太低，则灰化速度慢，时间长，不宜灰化完全，也不利于除去过剩的碱性食物吸收的CO2。
•所以要在保证灰化完全的前提下，尽可能减少无机成分的挥发损失和缩短灰化时间。加热速度不可太快，防急剧干馏时灼热物的局部产生大量气体，而使微粒飞失、易燃。
4.灰化时间
•一般不规定灰化时间，而是观察残留物(灰分)为全白色或浅灰色，内部无残留的碳块，并达到恒重为止。两次结果相差< 0.5 mg。对于已做过多次测定的样品，可根据经验限定时间。
•总的时间一般为 2 ~ 5 小时，个别样品有规定温度、时间。
•应指出，对某些样品即使灰化完全，残灰也不一定呈白色或浅灰色，如铁含量高的食品，残灰呈褐色。 锰、铜含量高的食品，残灰呈蓝绿色。
(三)加速灰化的方法
有些样品难于灰化，如含磷较多的谷物及其制品。磷酸过剩于阳离子，灰化过程中易形成KH2PO4、NaH2PO4等，会熔融而包住C粒，即使灰化相当长时间也达不到恒重。对这类样品，可采用下述方法加速灰化：
⑴ 样品初步灼烧后，取出，冷却，从灰化容器边缘慢慢加入少量无离子水，使残灰充分湿润(不可直接洒在残灰上，以防残灰飞扬损失)，用玻璃棒研碎，使水溶性盐类溶解，被包住的C粒暴露出来，把玻璃棒上粘的东西用水冲进容器里，在水浴上蒸发至干涸，至 120 ~ 130℃烘箱内干燥，再灼烧至恒重。
⑵ 经初步灼烧后，放冷，加入几滴HNO3、H2O2等，蒸干后再灼烧至恒重，利用它们的氧化作用来加速C粒灰化。也可加入10%
(NH4)2CO3等疏松剂，在灼烧时分解为气体逸出，使灰分呈松散状态，促进灰化。
•这些物质的添加不会增加残灰的质量，灼烧后完全消失。
⑶ 糖类样品残灰中加入硫酸，可以进一步加速。
⑷ 加入 MgAc2、Mg(NO3)2 等助灰化剂，这类镁盐随灰化而分解，与过剩的磷酸结合，残灰不熔融而呈松散状态，避免了碳粒被包裹，可缩短灰化时间，但产生了MgO会增重，也应做空白试验。
⑸ 添加 MgO、CaCO3 等惰性不熔物质，它们的作用纯属机械性，它们和灰分混杂在一起，使C粒不受覆盖，应做空白试验，因为它们使残灰增重。
(四)总灰分的 测定方法(以瓷坩埚为例)
① 瓷坩埚的准备
根据取样量的大小、样品的性质(如易膨胀等)来选取坩埚的大小。有时样品太多，宜选素瓷蒸发皿。使用的容器大会使称量的误差增大(有的蒸发皿在光电天平中放不下)。
将两个坩埚用(1:4)的HCl煮沸1~2小时，洗净凉干。
用FeCl3 + 蓝墨水的混合物在坩埚外壁及盖子上编号。打开马福炉，用坩埚钳夹住，先放在炉口预热，因炉内各部位的温度不一致，假如设定 600℃，炉内热电偶附近为 600±10℃，中间部位为 590±10℃，前面部分为 560±10℃，不论炉子大小，门口部分温度最低。
真正灼烧时不能放在靠近门口部分，每次开始放入炉内或取出时，都要放在门口缓冲一下温差，不然就会破裂，然后慢慢往里面放，把盖子搭在旁边。
稍停一下在关炉门，于规定温度(500~600℃)灼烧半小时，再移至炉口冷却到 200℃左右，再移入干燥器中，冷却至室温，准确称量，再入高温炉中烧 30分钟，取出冷却称重，直至恒重(两次称重之差不大于0.5 mg ), 记录数据备用。
②高温炉(马福炉、蒙弗炉)的准备
SRTX-4-9型箱式电阻炉、
DRZ-4型温度控制仪。
•接通电源，调好要使用的温度，电线容量要大，因为功率为 2000-4000W，不然会失火。如室内配电容量小，其他电器都不得与它同时使用。
③ 样品的预处理
可用测定水分之后的样品。
⑴ 富含脂肪的样品先提取脂肪后再测灰分。
⑵ 对于液体样品应先在水浴上蒸干，否则直接炭化，液体沸腾易造成溅失。
⑶ 果蔬、动物组织等含水分较多的样品,先制备成均匀样品，再准确称取样品置于已知重量坩埚中，放烘箱中干燥(先60～70℃，后105℃)，再炭化。
⑷ 谷物、豆类等水分含量较少的固体样，粉碎均匀后可直接称取、炭化。
④ 炭化样品
准确称量一定量处理好的样品，放在高温炉之前，要先进行炭化处理，以防温度高，试样中的水分急剧蒸发使样品飞扬，防止易发泡膨胀的物质在高温下发泡而溢出，减少碳粒被包裹住的可能性。
炭化操作一般在电炉或煤气灯下进行，半盖坩埚盖，小心加热使样品在通气情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生。对易膨胀、发泡的如含糖多的，含蛋白多的样品，可在样品上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。
4.灰化
炭化后，把坩埚移入已达规定温度的高温炉口，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，以下操作同求坩埚恒重时一样，至恒重。
5.结果计算
m 1—空坩埚质量，g
m 2—样品+空坩埚质量，g
m 3—残灰+空坩埚质量，g
B —空白试验残灰重，g
有的样品如面粉等粮食样品是以干物质的灰分来计算的，从总重中减去水分。
6.说明：
① 从干燥器中取出 冷却的坩埚时，因内部成真空，开盖恢复常压时应让空气缓缓进入，以防残灰飞散。
② 灰化后的 残渣可留作Ca、P、Fe等成分的分析。
③ 用过的坩埚，应把残灰及时倒掉，初步洗刷后，用粗HCl(废)浸泡10~20分钟，再用水冲刷洗净
④ 日本有采用自制铝箔杯直接灰化的。特点：杯子不吸湿好恒重，本身重量轻，好冷却，减小误差。在600℃以下，可稳定使用，用圆形铝箔套在塑料瓶上向上捻成杯状。
⑤ 测定值%中小数点后保留一位小数。
⑥ 测定食糖中总灰分可用电导法，简单、迅速、准确，免泡沫的麻烦。
