食品样品前处理(pretreatment of food sample)是指在食品样品测定前，将样品中的待测成分转变成适于测定的形式，同时去除共存的干扰成分，必要时浓缩待测成分，使样品能满足分析方法要求的操作过程。多数食品样品不能直接测定，需要经过适当的前处理，将其转变成能够测定的状态。同时，食品样品组成复杂，待测组分可能受样品基体中其他共存组分的干扰，因此，需要去除干扰成分。另外，食品中待测成分的含量差异很大，有时含量甚微，需要在测定前浓缩富集，使其满足分析方法的检出限和灵敏度的要求。

样品前处理是食品分析过程中的一个重要环节。样品前处理方法较多，应根据食品的种类、分析对象、待测组分的理化性质及所用的分析方法进行选择，其基本要求是：试样应尽可能分解或分离完全，处理后的样液不应残留原试样的细屑或粉末；不能引入待测成分，也不能造成待测成分损失；试样分解或分离时所用试剂及反应产物对测定应无干扰；前处理方法应尽可能简便、省时，少用或不用有毒、有害试剂。

二、无机化处理

无机化处理，又称有机物破坏法，是指采用高温或高温结合强氧化等条件，破坏并去除食品样品中的有机物，保留待测成分用于分析的样品前处理方法。这种前处理方法主要适用于食品中无机元素的测定。根据具体操作条件的不同，可以分为湿消化法、干灰化法及近年来新发展起来的微波消化法三大类。

(一)湿消化法

湿消化法(wet digestion)是在食品样品中加入适量的氧化性强酸，有时还可加入氧化剂或催化剂，结合加热来破坏其中的有机物，使待测成分释放出来，形成不挥发的无机化合物，以便进行后续的分析测定。湿消化法是食品样品常用的无机化处理方法之一。

1．方法特点湿消化法分解有机物的速度快，所需时间短；加热温度较干灰化法低得多，因此，可以减少待测成分的挥发损失；待测成分以离子状态保存于消化液中，便于进一步分析测定。其缺点是在消化过程中，产生大量的有害气体，因此，操作必须在通风橱中进行；消化试剂用量大，有时空白值较高。在消化初期，可能由于剧烈反应产生大量泡沫，溢出瓶外；另外，消化过程中也可能出现炭化，造成待测成分的损失，所以需要操作人员随时照管。

2．常用的氧化性强酸湿消化法中常用的氧化性强酸有硝酸、高氯酸、硫酸等，有时还可以加入一些强氧化剂(如高锰酸钾、过氧化氢等)或催化剂(如硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒等)，以加速食品样品的氧化分解，完全破坏样品中的有机物。

(1)硝酸：浓硝酸(65%～68% ,14mol/L )具有较强的氧化能力，能将样品中的有机物氧化成CO₂和H₂O除去，本身分解为O₂和NO₂，过量的硝酸容易通过加热除去。硝酸的最大优点是具有较强的溶解能力，除铂和金外，其他硝酸盐几乎都易溶于水。需要注意的是，硝酸易与锡和锑形成难溶的锡酸(H₂SnO₃)和偏锑酸(H₂SbO₃)或其盐。由于硝酸的沸点较低(121.8℃)，且易分解，其氧化能力不持久，易烧干，在消化过程中经常需要补加。在消化液中通常会残存氮氧化物，若对待测成分的测定产生干扰，可加入一定量的纯水加热驱赶。在多数情况下，单独使用硝酸不能使有机物完全分解，因此，常与其他酸配合使用。

(2)高氯酸：高氯酸(65%～70%, 11mol/L)能与水形成恒沸溶液，其沸点为203℃。室温时高氯酸的氧化能力很弱；但热的高氯酸是一种强氧化剂，其氧化能力强于硝酸和硫酸，几乎所有的有机物都能被它分解破坏。这是由于高氯酸在加热条件下能产生氧和氯，其反应如下：

4HC1O₄→7O₂+2C1₂+2H₂O

高氯酸能将大多数金属氧化，生成相应的高氯酸盐和水。除K⁺和NH₄⁺的高氯酸盐外，一般的高氯酸盐都易溶于水；高氯酸的沸点适中，氧化能力较为持久，消化食品样品的速度较快，并且过量的高氯酸也易于加热除去。

在使用高氯酸时，需要特别注意安全。在高温下，高氯酸直接接触某些还原性较强的物质，如酒精、甘油、脂肪、糖类等，因反应剧烈而有发生爆炸的危险。因此，一般不单独使用高氯酸处理食品样品，而采用硝酸-高氯酸混酸分解有机物。在消化过程中应随时注意补加硝酸，直至样品无炭化、消化液颜色变淡为止。切忌使消化液烧干，以免发生危险。使用高氯酸消化时，应在通风橱内操作，以便生成的气体和酸雾能及时排除。

(3)硫酸：稀硫酸没有氧化性，而热的浓硫酸具有一定的氧化能力，对有机物有强烈的脱水作用，并使其炭化，进一步氧化生成二氧化碳，同时硫酸受热分解为氧、二氧化硫和水，其反应式如下：

2H₂SO₄→O₂+2SO₂+2H₂O

浓硫酸(98%,18mol/L)的氧化能力不如高氯酸和硝酸强，可以使食品中的蛋白质氧化脱氨，但不能进一步氧化成氮氧化物。但硫酸具有沸点高(338℃)、不易挥发损失的优点，与其他酸混合使用，在加热蒸发至出现三氧化硫白烟时，可以除去低沸点的硝酸、高氯酸、水及氮氧化物。硫酸与碱土金属(如钙、镁、钡、铅)所形成的盐类在水中的溶解度较小。

3．常用的消化方法在实际工作中，除单独使用浓硫酸的消化法外，经常将两种及以上的氧化性酸配合使用，利用不同酸的特点，取长补短，以达到加快消化速度、完全破坏有机物、提高安全性等目的。几种常用的消化方法如下。

(1)硫酸消化法：此法仅使用浓硫酸加热消化食品样品。在加热条件下，依靠硫酸的脱水炭化作用，破坏样品中的有机物。但硫酸的氧化能力较弱，消化液炭化会使消化时间延长。进行；消化试剂用量大，有时空白值较高。在消化初期，可能由于剧烈反应产生大量泡沫，溢出瓶外；另外，消化过程中也可能出现炭化，造成待测成分的损失，所以需要操作人员随时照管。

2．常用的氧化性强酸湿消化法中常用的氧化性强酸有硝酸、高氯酸、硫酸等，有时还可以加入一些强氧化剂(如高锰酸钾、过氧化氢等)或催化剂(如硫酸铜、硫酸汞、五氧化二钒等)，以加速食品样品的氧化分解，完全破坏样品中的有机物。

(1)硝酸：浓硝酸(65%～68% ,14mol/L )具有较强的氧化能力，能将样品中的有机物氧化成CO₂和H₂O除去，本身分解为O₂和NO₂，过量的硝酸容易通过加热除去。硝酸的最大优点是具有较强的溶解能力，除铂和金外，其他硝酸盐几乎都易溶于水。需要注意的是，硝酸易与锡和锑形成难溶的锡酸(H₂SnO₃)和偏锑酸(H₂SbO₃)或其盐。由于硝酸的沸点较低(121.8℃)，且易分解，其氧化能力不持久，易烧干，在消化过程中经常需要补加。在消化液中通常会残存氮氧化物，若对待测成分的测定产生干扰，可加入一定量的纯水加热驱赶。在多数情况下，单独使用硝酸不能使有机物完全分解，因此，常与其他酸配合使用。

(2)高氯酸：高氯酸(65%～70%, 11mol/L)能与水形成恒沸溶液，其沸点为203℃。室温时高氯酸的氧化能力很弱；但热的高氯酸是一种强氧化剂，其氧化能力强于硝酸和硫酸，几乎所有的有机物都能被它分解破坏。这是由于高氯酸在加热条件下能产生氧和氯，其反应如下：

4HC1O₄→7O₂+2C1₂+2H₂O

高氯酸能将大多数金属氧化，生成相应的高氯酸盐和水。除K⁺和NH₄⁺的高氯酸盐外，一般的高氯酸盐都易溶于水；高氯酸的沸点适中，氧化能力较为持久，消化食品样品的速度较快，并且过量的高氯酸也易于加热除去。

在使用高氯酸时，需要特别注意安全。在高温下，高氯酸直接接触某些还原性较强的物质，如酒精、甘油、脂肪、糖类等，因反应剧烈而有发生爆炸的危险。因此，一般不单独使用高氯酸处理食品样品，而采用硝酸-高氯酸混酸分解有机物。在消化过程中应随时注意补加硝酸，直至样品无炭化、消化液颜色变淡为止。切忌使消化液烧干，以免发生危险。使用高氯酸消化时，应在通风橱内操作，以便生成的气体和酸雾能及时排除。

(3)硫酸：稀硫酸没有氧化性，而热的浓硫酸具有一定的氧化能力，对有机物有强烈的脱水作用，并使其炭化，进一步氧化生成二氧化碳，同时硫酸受热分解为氧、二氧化硫和水，其反应式如下：

2H₂SO₄→O₂+2SO₂+2H₂O

浓硫酸(98%,18mol/L)的氧化能力不如高氯酸和硝酸强，可以使食品中的蛋白质氧化脱氨，但不能进一步氧化成氮氧化物。但硫酸具有沸点高(338℃)、不易挥发损失的优点，与其他酸混合使用，在加热蒸发至出现三氧化硫白烟时，可以除去低沸点的硝酸、高氯酸、水及氮氧化物。硫酸与碱土金属(如钙、镁、钡、铅)所形成的盐类在水中的溶解度较小。

3．常用的消化方法在实际工作中，除单独使用浓硫酸的消化法外，经常将两种及以上的氧化性酸配合使用，利用不同酸的特点，取长补短，以达到加快消化速度、完全破坏有机物、提高安全性等目的。几种常用的消化方法如下。

(1)硫酸消化法：此法仅使用浓硫酸加热消化食品样品。在加热条件下，依靠硫酸的脱水炭化作用，破坏样品中的有机物。但硫酸的氧化能力较弱，消化液炭化会使消化时间延长。

这种情况下，通常可加入硫酸钾或硫酸钠以提高沸点，加适量硫酸铜或硫酸汞作为催化剂以缩短消化时间。例如，凯氏定氮法测定食品中蛋白质的含量时采用硫酸消化法，并加入硫酸钾和硫酸铜。在消化过程中蛋白质中的氮转变为硫酸铵留在消化液中，不会进一步氧化成氮氧化物而损失。在分析某些含有机物较少的样品如饮料时，也可单独使用硫酸，有时可适当加入高锰酸钾和过氧化氢等氧化剂以加速消化进程。例如，冷原子吸收法测定食品中汞的含量，常用硫酸-高锰酸钾消化样品。

(2)硝酸-高氯酸消化法：一般情况下，此法可采取以下两种方式进行：①在食品样品中先加入硝酸进行消化，待大量有机物分解后，再加入高氯酸；②用合适比例的硝酸-高氯酸混合液将食品样品浸泡过夜，次日再加热消化；或小火加热至大量泡沫消失后，再提高消化温度，直至消化完全。此法氧化能力强，消化速度快，炭化过程不明显；消化温度较低、挥发损失少。但应注意，这两种酸的沸点都不高，当消化温度过高、时间过长时，硝酸可能被耗尽，残余的高氯酸与未消化的有机物剧烈反应，可能引起燃烧或爆炸。为避免这种情况发生，可加入少量硫酸，以防烧干。同时，硫酸的加入也可使消化温度适当提高，充分发挥硝酸和高氯酸的氧化作用。对于某些还原性组分含量较高的食品样品，如酒精、甘油、油脂等，宜先加入硝酸将有机物氧化，冷却后再加入混酸继续消化。否则有发生爆炸的危险。

(3)硝酸-硫酸消化法：在食品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使消化完全。硝酸的氧化能力强但其沸点低，而硫酸的沸点高但脱水炭化作用使消化时间延长，两者混合使用可以缩短炭化过程，减少消化时间，使反应速度适中。因为此法含有硫酸，所以不宜做食品中碱土金属的分析。对于较难消化的样品，如含较大量的脂肪和蛋白质时，可在消化后期加入少量高氯酸或过氧化氢，以加快消化速度。

上述湿消化法各有优缺点，应根据国家标准方法的要求、测定项目和待检食品样品的不同进行选择，并同时做试剂空白试验，以消除试剂及操作条件不同所带来的误差。

4.消化操作技术根据湿消化法的具体操作不同，可分为敞口消化法、回流消化法、冷消化法和密封罐消化法等。

(1)敞口消化法(open digestion)：通常在凯氏烧瓶(Kjeldahl flask)或硬质锥形瓶中进行，是最常用的消化方法。

凯氏烧瓶是底部为梨形具有长颈的硬质烧瓶(图3-1)，其长颈可以起到回流的作用，从而减少酸的挥发损失。消化前，先将样品和消化试剂加入凯氏烧瓶中，将瓶颈倾斜呈约45^o，然后用电炉或电热板加热，直至消化完全。由于消化过程中有大量消化酸雾和消化分解产物逸出，故应在通风橱内进行。凯氏烧瓶颈长底圆，取样不便，因此，也常采用硬质三角瓶进行消化。

图3-1 凯氏烧瓶和敞口消化

1电炉；2.凯氏烧瓶

(2)回流消化法(circurnfluence digestion)：测定食品样品中具有挥发性的成分时，可以在回流消化装置中进行(图3-2)。该装置上端连接冷凝器，可使挥发性成分随同酸雾冷凝流回反应瓶内，不仅能避免被测成分的挥发损失，同时也可减少消化用酸量，防止烧干。

图3-2 回流消化法

(3)冷消化法(digestion at low temperature)：又称低温消化法，是将食品样品和消化液混合后，置于室温或37～40℃烘箱内，放置过夜。在低温下消化，可避免易挥发元素(如汞)的挥发损失。冷消化法较为方便，不需要特殊设备，但仅适用于含有机物较少的样品。

(4)密封罐消化法(digestion in a closed container)：采用压力密封消化罐和少量的消化试剂，在一定的压力下对样品中的有机物进行湿法破坏。将样品和少量的消化试剂置于密封罐内，置于150℃烘箱中保温2小时。由于在密闭容器中消化液的蒸气不会逸散损失，提高了消化试剂的利用率，使消化时间缩短。消化完成后，冷却至室温，摇匀，开盖，消化液可直接用于测定。这种消化法所用的样品量一般小于1g，加入30％过氧化氢和1滴硝酸作为消化试剂，经加热分解，过氧化氢和硝酸均生成气体逸出，故空白值较低。但该法要求密封程度高，压力密封罐的使用寿命有限。

5.湿消化法操作的注意事项

(1)消化应采用分析纯或优级纯试剂(酸及氧化剂)，并同时做消化试剂的空白试验，以扣除消化试剂对测定结果的影响。若空白值较高，应提高试剂纯度，并选用优质玻璃器皿经稀硝酸浸泡后使用。

(2)为防止暴沸，可在消化瓶内加入玻璃珠或碎瓷片。采用凯氏烧瓶进行消化时，瓶口应倾斜，不能对着白己或他人。加热时火力应集中于烧瓶的底部，使瓶颈部位保持较低的温度，以冷凝回流酸雾，同时减少待测成分的挥发损失。如果试样在消化过程中会产生大量泡沫，可适当降低消化温度，在不影响测定的情况下，也可加入少量消泡剂，如辛醇、硅油等；最好在室温下用消化试剂将样品浸泡过夜，次日再进行加热消化，可以取得事半功倍的效果。

(3)在消化过程中需要补加酸或加入氧化剂时，首先要停止加热，待消化液稍冷后沿瓶壁缓缓加入。切忌在高温下补加酸液，以免剧烈反应引起消化液喷溅，对操作者造成危害并导致样品损失；高温时酸挥发迅速，既浪费试剂，又会污染环境。

文章来源：《食品理化检验》

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