1.7 样品的预处理

在食品分析中，由于食品或食品原料种类繁多、组成复杂，且组分之间又以复杂的结合形式存在，常给食品分析带来干扰，因此，就需要在正式测试之前对样品进行适当的预处理。样品预处理的原则有三点：消除干扰因素，完整保留被测组分，使被测组分浓缩。

样品预处理的方法一般根据项目测定的需要和样品的组成及性质而定。常用的方法有以下几种。

1．粉碎法

样品的尺寸对食品分析的结果影响很大，所以在很多情况下，对样品进行分析前会考虑样品的尺寸是否符合分析要求。如果不符合，就要对样品进行处理。常用的处理手段是粉碎。

不同类型的样品所使用的粉碎方式不同。对于干样品，常用的仪器设备有研钵、粉碎机和球磨机。研钵主要用于少量样品的研磨，它的特点是体积小、价格低、容易操作。粉碎机是目前最常用的样品粉碎仪器，比研钵更加方便，但是粉碎机粉碎后的颗粒不均匀，因此不能满足高要求的粉碎。球磨机粉碎效果较好，粉碎颗粒均匀，但是需要长时间的研磨。在研磨过程中，所使用的工具与样品接触的部分应是耐磨无污染的材料，目的是防止样品被污染。对于湿样品，粉碎的设备可以有很多种选择，常用的有绞肉机。

2．有机物破坏法

有机物破碎法主要用于食品中无机元素的测定。食品中的无机元素有的是构成食物中蛋白质等高分子有机化合物本身的成分；有的则是因受污染而引入的，并常常与有机物紧密结合在一起。预测定食品中无机元素的含量，须在测定前破坏有机结合体，释放出被测组分。通常采用高温或高温加强氧化条件，使有机物质分解，呈气态逸散，而使被测组分残留下来。根据具体操作条件不同，有机物破坏法可分为以下几种方法：

（1）干法灰化法。

干法灰化法是一种用高温灼烧的方式破坏样品中有机物的方法，因而又称灼烧法。除汞外的大多数金属元素和部分非金属元素的测定都可用此法处理样品。

干法灰化法是将一定量的样品置于坩埚中加热，使其中的有机物脱水、炭化、分解、氧化，再置于高温电炉中（500℃～600℃）灼烧灰化，直至残灰为白色或浅灰色为止，所得的残渣即为无机成分，可供测定用。

干法灰化法的优点是有机物分解彻底，操作简单，不需工作者经常看管；基本不加或加入很少的试剂，故空白值低；多数食品经灼烧后灰分体积很小，因而能处理较多的样品，可富集被测组分，降低检测下限。此法的缺点是所需时间长；因温度高易造成某些易挥发元素的损失；坩埚对被测组分有吸留作用，致使测定结果和回收率降低。

（2）湿法消化法。

湿法消化法也称消解法，是向样品中加入强氧化剂，并加热消煮，使样品中的有机物质完全分解、氧化，呈气态逸出，待测成分转化为无机物状态存在于消化液中，供测试用。常用的强氧化剂有浓硝酸、浓硫酸、高氯酸、高锰酸钾、过氧化氢等。

湿法消化法的优点是有机物分解速度快，所需时间短；由于加热温度较干法灰化法低，故可减少金属挥发逸散的损失，容器吸留也少。此法的缺点是在消化过程中常产生大量有害气体，因此操作过程需在通风橱内进行；消化初期，易产生大量泡沫外溢，故需操作人员随时照管；试剂用量较大，在做样品消化的同时，必须做空白实验。

（3）紫外光分解法。

紫外光分解法也是消解样品中的有机物从而测定其中的无机离子的氧化分解法。紫外光由高压汞灯提供，在（85±5）℃的温度下进行光解。为了加速有机物的降解，在光解过程中通常加入双氧水。光解时间可根据样品的类型和有机物的量而改变。

（4）微波消解法。

微波消解法是一种利用微波能量对样品进行消解的新技术，包括溶解、干燥、灰化、浸取等。该法适用于处理大批量样品及萃取极性与热稳定性不稳定的化合物。微波消解法以其快速、溶解用量少、节省能源、易于实现自动化等优点而被广泛应用。美国公共卫生组织已将该法作为测定金属离子时消解植物样品的标准方法。

3．蒸馏法

蒸馏法是利用液体混合物中各组分挥发度不同而进行分离的方法，可用于除去干扰组分，也可用于将待测组分蒸馏选出，收集馏出液进行分析。此法具有分离和净化的双重效果。其缺点是仪器装置和操作较为复杂。

根据样品中待测定成分性质的不同，可采取常压蒸馏、减压蒸馏、水蒸气蒸馏等蒸馏方式。

（1）常压蒸馏。

当被蒸馏的物质受热后不发生分解或沸点不太高时，可在常压下进行蒸馏。加热方式可根据被蒸馏物质的沸点和特性选择水浴、油浴或直接加热。

（2）减压蒸馏。

当常压蒸馏容易使蒸馏物质分解，或其沸点太高时，可以采用减压蒸馏。

（3）水蒸气蒸馏。

某些物质沸点较高，直接加热蒸馏时，因受热不均易引起局部炭化；还有些被测组分，当加热到沸点时可能发生分解。这些成分的提取，可用水蒸气蒸馏。水蒸气蒸馏易用水蒸气来加热混合液体，使具有一定挥发度的被测组分与水蒸气分压成比例地自溶液中一起蒸馏出来。

4．溶剂提取法

在同一溶剂中，不同的物质具有不同的溶解度。利用样品各组分在某一溶剂中溶解度的差异，将各组分完全或部分地分离的方法，称为溶剂提取法。此法常用于维生素、重金属、农药及黄曲霉毒素的测定。

溶剂提取法又分为浸提法、溶剂萃取法。

（1）浸提法。

用适当的溶剂将固体样品中的某种待测成分浸提出来的方法称为浸提法，又称液—固萃取法。

一般来说，提取效果符合相似相溶的原则，故应根据该提取物的极性强弱选择提取剂。对极性较弱的成分（如有机氯农药），可用极性小的溶剂（如正己烷、石油醚）提取；对极性较强的成分（如黄曲霉毒素B1），可用极性大的溶剂（如甲醇与水的混合溶液）提取。溶剂沸点宜在45℃～80℃之间，沸点太低易挥发，沸点太高则不易浓缩，且对热稳定性差的被提取成分不利。此外，溶剂要稳定，不与样品发生作用。常用方法如下：

①振荡浸渍法。将样品切碎，放在一合适的溶剂系统中浸渍、振荡一定时间，即可从样品中提取出被测成分。此法简便易行，但回收率较低。

②捣碎法。将切碎的样品放入捣碎机中，加溶剂捣碎一定时间，即可将被测成分提取出来。此法回收率较高，但干扰杂质溶出较多。

③索氏提取法。将一定量样品放入索氏提取器中，加入溶剂加热回流一定时间，即可将被测成分提取出来。此法溶剂用量少，提取完全，回收率高，但操作较麻烦，且需专用的索氏提取器。

（2）溶剂萃取法。

利用某组分在两种互不相溶的溶剂中分配系数的不同，使其从一种溶剂转移到另一种溶剂中，而与其他组分分离的方法，叫作溶剂萃取法。此法操作迅速，分离效果好，应用广泛。但萃取试剂通常易燃、易挥发，且有毒性。

萃取用溶剂应与原溶剂不互溶，对被测组分有最大溶解度，而对杂质有最小溶解度，即被测组分在萃取溶剂中有最大的分配系数，而杂质只有最小的分配系数。经萃取后，被测组分进入萃取溶剂中，即同仍留在原溶剂中的杂质分离开。此外，还应考虑两种溶剂分层的难易以及是否会产生泡沫等问题。

萃取通常在分液漏斗中进行，一般需经4～5次萃取才能达到完全分离的目的。当用较水轻的溶剂从水溶液中提取分配系数小或振荡后易乳化的物质时，采用连续液体萃取器较分液漏斗效果更好。

5．色层分离法

色层分离法又称色谱分离法，是一种在载体上进行物质分离的一系列方法的总称。根据分离原理的不同，色层分离法可分为吸附色谱分离法、分配色谱分离法和离子交换色谱分离法等。此类分离方法分离效果好，近年来在食品分析中应用越来越广泛。

（1）吸附色谱分离法。

利用聚酰胺、硅胶、硅藻土、氧化铝等吸附剂经活化处理后所具有的适当的吸附能力，对被测组分或干扰组分进行选择性吸附而进行分离的方法称为吸附色谱分离法。例如，聚酰胺对色素有强大的吸附力，而其他组分则难以被其吸附，在测定食品中色素含量时，常用聚酰胺吸附色素，经过过滤洗涤，再用适当溶剂解吸，可以得到较纯净的色素溶液，供测试用。

（2）分配色谱分离法。

分配色谱分离法是以分配作用为主的色谱分离法，是根据不同物质在两相间的分配比不同而进行分离的方法。两相中的一相是流动的（称为流动相），另一相是固定的（称为固定相）。被分离的组分在流动相沿着固定相移动的过程中，由于不同物质在两相中具有不同的分配比，当溶剂渗透在固定相中并向上渗展时，这些物质在两相中的分配作用反复进行，从而达到分离的目的。例如，多糖类样品的纸上层析。

（3）离子交换色谱分离法。

离子交换色谱分离法是利用离子交换剂与溶液中的离子之间所发生的交换反应来进行分离的方法，分为阳离子交换和阴离子交换两种。交换作用可用下列反应式表示：

阳离子交换：R-H+MX═══R-M+HX

阴离子交换：R-OH+MX═══R-X+MOH

式中，R——离子交换剂的母体；

MX——溶液中被交换的物质。

当将被测离子溶液与离子交换剂一起混合振荡，或将样液缓缓通过用离子交换剂做成的离子交换柱时，被测离子或干扰离子即与离子交换剂上的H+或OH—发生交换，被测离子或干扰离子留在离子交换剂上，被交换出的H+或OH—以及不发生交换反应的其他物质留在溶液里，从而达到分离的目的。在食品分析中，可应用离子交换色谱分离法制备无氨水、无铅水。离子交换色谱分离法还常用于分离较复杂的样品。

6．化学分离法

（1）磺化法和皂化法。

磺化法和皂化法是除去油脂的一种方法，常用于农药分析中样品的净化。

①硫酸磺化法。

硫酸磺化法是用浓硫酸处理样品提取液，有效地除去脂肪、色素等干扰杂质。其原理是浓硫酸能使脂肪磺化，并与脂肪和色素中的不饱和键起加成作用，形成可溶于硫酸和水的强极性化合物，不再被弱极性的有机溶剂所溶解，从而达到分离净化的目的。此法简单、快速、净化效果好，但用于农药分析时，仅限于在强酸介质中稳定的农药（如有机氯农药中的六六六、DDT）提取液的净化，其回收率在80%以上。

②皂化法。

皂化法是用热碱溶液处理样品提取液，以除去脂肪等干扰杂质。其原理是利用KOH—乙醇溶液将脂肪等杂质皂化除去，以达到净化目的。此法仅适用于对碱稳定的农药提取液的净化。

（2）沉淀分离法。

沉淀分离法是利用沉淀反应进行分离的方法。在试样中加入适当的沉淀剂，使被测组分沉淀下来，或将干扰组分沉淀下来，经过过滤或离心将沉淀与母液分开，从而达到分离目的。例如，测定冷饮中糖精钠的含量时，可在试剂中加入碱性硫酸铜，将蛋白质等干扰杂质沉淀下来，而糖精钠仍留在试液中，经过滤除去沉淀后，取滤液进行分析。

（3）掩蔽法。

掩蔽法是利用掩蔽剂与样液中干扰组分作用，使干扰组分转变为不干扰测定状态，即被掩蔽起来。运用这种方法可以不经过分离干扰组分的操作而消除其干扰作用，简化分析步骤，因而在食品分析中应用十分广泛，常用于金属元素的测定，如用二硫腙比色法测定铅时，在测定条件（pH=9）下，Cu2+、Cd2+等离子对测定有干扰，可加入氰化钾和柠檬酸铵掩蔽，消除它们的干扰。

7．浓缩法

食品样品经提取、净化后，有时净化液的体积较大，在测定前需进行浓缩，以提高被测成分的浓度。常用的浓缩方法有常压浓缩法和减压浓缩法两种。

（1）常压浓缩法。

常压浓缩法主要用于待测组分为非挥发性的样品净化液的浓缩，通常采用蒸发皿直接挥发。若要回收溶剂，则可用一般蒸馏装置或旋转蒸发器。该法简便、快速，是常用的方法。

（2）减压浓缩法。

减压浓缩法主要用于待测组分为热不稳定或易挥发的样品净化液的浓缩，通常采用K-D浓缩器。浓缩时，水浴加热并抽气减压。此法浓缩温度低、速度快、被测组分损失少，特别适用于农药残留量分析中样品净化液的浓缩（AOAC即用此法浓缩样品净化液）。