【基本概念】

朗伯-比尔定律、重量分析、容量分析

【重点内容】

1．动物性食品理化检验常用分析方法。

2．朗伯-比尔定律。

【教学目标】

1．知识目标

了解动物性食品理化检验常用的分析方法，熟悉朗伯-比尔定律。

2．技能目标

能够说出不同分析方法的具体应用。

资 料 单

在食品卫生检验中，由于测定目的与被检物质的性质差异，所用的方法也不同，最常用的方法有感官检查法、物理检验法、化学分析法和物理化学分析法。

一、感官检查法

感官检查法主要依靠人的感觉器官，即视觉、嗅觉、味觉、触觉来鉴定被检物质的外观、颜色、气味和滋味等。

二、物理检验法

物理检验法用于测定某些被检物质的物理性质，如温度、密度、折光率、旋光等。通过物理性质的检验可判定物质的纯度和浓度。

三、化学分析法

化学分析法是动物性食品卫生检验工作中应用最广泛的方法。根据检查目的和被检物质的特性，可进行定性分析和定量分析。

1．定性分析

定性分析的目的在于检查某一物质是否存在。根据被检物质的化学性质，经适当分离后，与一定的试剂产生化学反应，根据反应所呈现的特殊颜色或特定性状的沉淀来判定被检物质存在与否。

2．定量分析

定量分析的目的在于检查某一物质的含量。可供定量分析的方法有很多，除利用量和容量分析外，定量分析的方法正向着快速、准确、微量的仪器分析方向发展，如层析分析等。

（1）重量分析。重量分析是将被测成分与样品中的其他成分分离，然后称量该成分的重量，计算出被测物质的含量。重量分析是化学分析中最基本、最直接的定量方法。尽管操作麻烦、费时，但准确度较高，常作为检验的基础方法。

（2）容量分析。容量分析是将已知浓度的标准溶液，由滴定管加到被检溶液中，直到所用试剂与被测物质的量相等时为止。借助指示剂的变色反应来观察反应的终点，根据标准溶液的浓度和消耗标准溶液的体积，计算出被测物质的含量。在动物性食品理化指标检验中此种方法常用。

四、物理化学分析法

1．分光光度法

一束单色光射入有色溶液，再从有色溶液中透过来的光，比原先射入时的光强度减弱，说明有色溶液能吸收一部分光能。而当溶液的厚度不变时，溶液的浓度越大，光线强度的降低就越显著。

单色光经过有色溶液时，透过溶液的光强度不仅与溶液的浓度有关，还与溶液的厚度及溶液本身对光的吸收性能有关，即各种颜色的溶液对某种单色光的吸收率有其自己的常数。一般用下式表示：

式中　T——透光率；

I0——入射光强度；

It——透过光强度；

A——吸光度（或叫作光密度，以D表示）；

K——某种溶液的消光系数；

c——溶液的浓度；

L——光径，溶液的厚度。

消光系数K是一个常数，某种有色溶液对于一定波长的入射光，具有一定的消光数值。从上式可以看出，当K和L不变时，光密度D与溶液的浓度c成正比关系。

由上述公式可知，一束单色入射光经过有色溶液时，其透光率与溶液的浓度、溶液的厚度成反比关系，而吸光度与溶液浓度、溶液厚度成正比关系，这个论点就称为朗伯-比尔定律。朗伯-比尔定律是比色分析的理论基础。图4-1所示为一束单色光射入有色溶液图解。

图4-1　有色溶液与光线关系

I0—入射光强度；L—溶液的厚度；　It—透过光强度；c—溶液的浓度

2．原子吸收分光光度计法

原子吸收分光光度计法又称原子吸收光谱分析法，是用来分析微量元素的仪器分析技术，进行这种分析的仪器叫作原子吸收分光光度计，在食品分析中常用来进行铜、铅、镉等微量元素的测定。原子吸收分光光度计的组成如图4-2所示。

图4-2　原子吸收分光光度计的组成

原子吸收分光光度计法的基本原理是由一种特制的光源即其元素的空心阴极灯发射出该元素的特征谱线（具有规定波长的光），谱线通过将试样转变为气态自由原子的火焰或电加热设备，则被待测元素的自由原子吸收，产生吸收信号。所测得的吸光度的大小与试样中该元素的含量成正比。

式中　T——透光率；

I0——入射光强度；

It——透过光强度；

A——吸光度；

K——原子吸收系数；

c——被测元素在试样中的浓度；

L——原子蒸气层的厚度。

原子吸收分光光度法的过程和分光光度法很相似，只是吸收池不一样，一个是溶液的分子，另一个是火焰或电加热设备中的自由原子。

原子吸收分析分为两类：一类由火焰将试样分解成自由原子，称为火焰原子吸收分析；另一类依靠电加热的石墨管将试样气化分解，称为石墨炉无火焰原子吸收分析。其中，火焰原子吸收分析比较成熟。

原子吸收分光光度计在食品分析中常用来进行铜、铅、镉等微量元素的测定。

3．荧光分析法

以测定荧光强度来确定物质含量的方法，叫作荧光分析法。所使用的仪器叫作荧光计。其基本原理是某些物质经过紫外线照射后，能立即放出光波较长能量较低的光。当照射停止时，如物质能在10-9　s内停止发射的低能光，则叫作荧光；当光源发出的紫外线强度一定时，溶液的厚度一定，溶液在低浓度条件下，对于同一物质来说，溶液浓度与该溶液中的物质所发出的荧光强度成正比关系，即可求出待测溶液的浓度。

荧光分析法的灵敏度高，但由于干扰物质太多，处理时会带来很多麻烦，故在使用时受到很大限制。

4．原子荧光光谱法

原子荧光光谱法是介于原子发射和原子吸收之间的光谱分析技术。原子荧光光谱法的基本原理是基态原子吸收合适的特定频率的辐射而被激发至高能态，激发态原子在去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。各种元素都有特定的原子荧光光谱，根据原子荧光强度的高低可测得试样中待测元素含量。

5．电位分析法

利用测定电池电动势以求物质含量的分析方法，称为电位分析法或电位法。通常是将待测溶液与指示电极、参比电极组成电池，由于电池电动势与浓度之间存在一定关系，因此，测出电池电动势，即可求出待测溶液的浓度。

6．层析法

层析法又称色谱法，是一种广泛应用的物理化学分离分析方法。开始由分离植物色素而得名，后来不仅用于分离有色物质，而且用于分离无色物质，色谱法名称虽沿用，但已失去原来的含义。

层析法的分离原理是利用混合物中各组分在不同的两相中溶解，吸附和亲和作用的差异，使混合物的各组分达到分离。图4-3所示为柱层析示意图。图4-4所示为薄层层析示意图。

　图4-3　柱层析示意图

　　1～4—层析试管；A～C—层析分层

　图4-4　薄层层析示意图

（a）上行法；（b）倾斜上行法

7．气相色谱法

气相色谱法是一种以固体或液体作为固定相，以惰性气体（如Ne、Ar等）作为流动相的柱层析。气相色谱法的基本原理是用载气（流动相）将气态的待测物质以一定的流速通过装于柱中的固定相，由于待测物质各组分在两相间的吸附能力或分配系数不同，经过多次反复分配，各组分逐渐得到分离。分配系数小的组分最先流出柱外，分配系数大的组分最后流出柱外。组分流出柱外的信号由监测器以电压或电流变化的形式传送给记录系统，并把它记录下来。记录纸上的一个曲线峰即表示一个单一组分。出峰的时间是定性的基础，峰面积或峰高是定量的基础。图4-5所示为气相色谱分析一般流程。图4-6所示为气相色谱流出曲线。

图4-5　气相色谱分析一般流程

1—气源；2—减压阀；3—清洁干燥管；4—稳压阀；5—流量调节器；6—流量计；7—压力表；8—气化室；　　9—色谱柱；10—鉴定器；11—电子放大器；12—记录仪；13—色谱柱恒温箱

图4-6　气相色谱流出曲线

在食品卫生检验中，常用气相色谱法测定食品中农药残留量、溶剂残留量及食品中添加剂的含量。气相色谱法的不足之处：一是气相色谱法不能直接给出定性结果，它不能用来直接分析未知物，如果没有已知纯物质的色谱图和它对照，就无法判定某一色谱峰代表何物质；二是分析高含量样品时，气相色谱法的准确度不高；三是分析无机物和高沸点有机物时还比较困难等。(www.daowen.com)

8．高效液相色谱法

高效液相色谱法的基本原理与气相色谱法一样，高效液相色谱法的分离系统也由固定相和流动相组成。高效液相色谱的固定相可以是吸附剂、化学键合固定相、离子交换树脂或多孔性凝胶；流动相是各种溶剂。高效液相色谱法的分离原理是利用样品中各组分在两相间有不同的分配系数，当流动相对固定相做相对运动时，组分在两相间进行反复多次的分配，使混合物达到分离。图4-7所示为高效液相色谱仪原理示意图。图4-8所示为高效液相色谱法四环素分离色谱示意图。

在食品卫生检验中，使用高效液相色谱法测定动物性食品中兽药残留量。

图4-7　高效液相色谱仪原理示意图

图4-8　高效液相色谱法四环素分离色谱示意图

1—表四环素；2—四环素；3—氯四环素（金霉素）；4—表脱水四环素；5—脱水四环素
（李俊锁：《兽药残留分析》，2002年）

技 能 单

一、地点、材料及设备

理化分析实验室、资料单、记录本。

二、方法与步骤

（1）提供资料单。

（2）在教师的带领下参观理化检验及仪器分析室。

（3）针对分析仪器进行观察讲解。

（4）分组观察。

（5）小结。

三、实训报告

整理提交报告。简述朗伯-比尔定律及不同分析方法的具体应用。

作 业 单

一、名词解释

1．感官检查法　2．物理检验法　3．重量分析　　4．容量分析　5．朗伯-比尔定律

二、填空

1．在食品卫生检验工作中最常用的检验方法有（　　）、（　　）、（　　）、（　　）。

2．感官检查法主要依靠人的感觉器官，即（　　）、（　　）、（　　）等来鉴定被检物质的（　　）、（　　）、（　　）、（　　）等。

3．化学分析法是根据检查目的和被检物质的特性，进行（　　）和（　　）分析。

4．定性分析是根据反应所呈现的（　　）或（　　）来判定某种物质存在与否。

5．定量分析的方法正向着（　　）、（　　）、（　　）的仪器分析方向发展。

6．容量分析是根据标准溶液的浓度和消耗标准溶液的体积，计算出被测物质的（　　）。

7．原子吸收分光光度计法在食品分析中常用来进行（　　）的测定。

8．原子吸收分析分为两类：一是（　　）分析；二是（　　）分析。

9．气相色谱法是以惰性气体如（　　）、（　　）等作为流动相的柱层析。

10．在食品卫生检验中，使用气相色谱法测定食品中（　　）、（　　）、（　　）的含量。

11．在食品卫生检验中，使用（　　）法测定动物性食品中兽药残留量。

评 估 单

【评估内容】

请判断以下说法是否正确。

1．定性分析的目的在于检查某一物质是否存在。　　　（　　）

2．定量分析的目的在于检查某一物质的含量。　　　（　　）

3．一束单色入射光经过有色溶液时，其透光率与溶液的浓度、溶液的厚度成反比关系；吸光度与溶液的浓度、溶液的厚度成反比关系，这个定律称为朗伯-比尔定律。　　　（　　）

4．已知浓度的溶液称为标准溶液。　　　（　　）

5．比色分析的理论基础是朗伯-比尔定律。　　　（　　）

6．原子吸收分光光度计法主要用来分析兽药残留量。　　　（　　）

7．原子吸收分光光度计法所测得的吸光度的大小与试样中该元素的含量成正比。　（　　）

8．原子吸收分光光度计法在食品分析中常用来测定食品中农药残留量、溶剂残留量及食品中添加剂的含量。　　　（　　）

9．以测定荧光强度来确定物质含量的方法叫作荧光分析法。　　　（　　）

10．当光源发出的紫外线强度一定，溶液的厚度一定，溶液在低浓度的条件下，对同一物质来说，溶液的浓度与该溶液中物质所发出的荧光强度成反比关系。　　　（　　）

11．层析法的分离原理是利用混合物中各组分在不同的两相中溶解，吸附和亲和作用的差异，使混合物的各组分达到分离。　　　（　　）

12．气相色谱法是一种以固体或液体作为固定相，以惰性气体（如Ne、Ar等）作为流动相的柱层析。　　　（　　）

13．气相色谱法中分配系数大的组分最先流出柱外，分配系数小的组分最后流出柱外。　　（　　）

14．气相色谱法中出峰面积或峰高是定性的基础，出峰的时间是定量的基础。　　（　　）

15．在食品卫生检验中，使用气相色谱法测定食品中农药残留量、溶剂残留量及食品中添加剂的含量。　　　（　　）

16．高效液相色谱法的流动相是各种溶剂。　　　（　　）

17．在食品卫生检验中，使用高效液相色谱法测定动物性食品中兽药残留量。　（　　）

18．气相色谱法是一种以固体或液体作为流动相、以惰性气体作为固定相的柱层析。　　（　　）

19．食品中农药残留量、溶剂残留量及食品中添加剂含量常用高效液相色谱法测定。　　（　　）

20．由火焰将试样分解成自由原子进行分析的方法称为石墨炉无火焰原子吸收分析。　　（　　）

【评估方法】

利用多媒体课件，分组对学生进行评估。

优：在限定的时间内完成全部判断，90%以上正确。

良：在限定的时间内完成全部判断，70%以上正确。

及格：延时完成全部判断，60%以上正确。

不及格：延时完成全部判断，40%以上不正确。

备注：项目十八任务一学习情境占模块四总分的7%。