水分的測(cè)定

1、第二章 水分的測(cè)定,第一節(jié) 概 述一. 水分測(cè)定的意義1. 水分含量是一項(xiàng)重要的質(zhì)量指標(biāo) 水分對(duì)保持食品的感官性狀，維持食品其他組分的平衡關(guān)系，保證食 品具有一定的保存期起到重要作用。 即食品的含水量高低影響到風(fēng)味、腐敗和發(fā)霉；物理性質(zhì)的變化。 如面包和餅干類的變硬就不僅是失水干燥，而且也是由于水分變化造成淀粉結(jié)構(gòu) 發(fā)生變化的結(jié)果；奶粉要求水分為2.5～3.0%，大于3.5%，結(jié)塊，

2、易變色，貯藏期 降低，微生物滋生。 新鮮面包（過低無光澤），硬糖（過低返砂或返潮）， 但水分過高，組織狀態(tài)軟化，彈性降低或消失。 脫水果蔬、香精香料 食品的含水量對(duì)食品的鮮度、硬軟性、流動(dòng)性、 呈味性、保藏性、加工性等許多方面有著至為重要的關(guān)系。,2. 水分含量是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 成本核算中物料平衡，耗能問題。 食品工廠可按原料中的水分含量進(jìn)行物料衡算。 如鮮奶（含

3、水量87.5%）→奶粉（2.5%含水量） 如面包（面團(tuán)的韌性與加水量有關(guān)），加水量多面團(tuán)軟，加 水量少面團(tuán)硬，做出的面包體積不大，影響經(jīng)濟(jì)效益。 包裝運(yùn)輸：濃縮牛奶、濃縮果汁、液體甘蔗糖、玉米糖漿等,3. 水分含量是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo) 每種合格食品，在其營養(yǎng)成分表中都有水分含量的規(guī)定。如蔬菜含水量85～91%，水果80～90%，魚類67～81%，蛋類73～75%，乳類87～89%，豬肉43～59%

4、。 加工食品Cheldar干酪的水分含量必須≤39%、通心粉的水分含量必須≤15%、 風(fēng)梨汁中可溶性固形物必須≥10.5波美度、葡萄糖漿的固形物必須≥70%，過多不合格。,二. 水分的存在狀態(tài).1. 自由水  Free Water（游離水） 主要存在植物細(xì)胞間隙，具有水的一切特性，是食品的主要分散劑，可溶解糖、酸、無機(jī)鹽等，可用簡(jiǎn)單的熱力方法除掉。  2. 結(jié)合水  Bound W

5、ater（1）束縛水 以氫鍵的形式與有機(jī)物的活性基團(tuán)結(jié)合在一起，不具有水的特性，要除掉這部分水是困難的。 特點(diǎn)：①不易結(jié)冰（冰點(diǎn)為－40℃ ）②不能作為溶質(zhì)的溶劑（2）結(jié)晶水 以配價(jià)鍵的形式存在，結(jié)合牢固，難以用普通方法去除這一部分水。,第二節(jié) 水分的測(cè)定 直接法 （準(zhǔn)確費(fèi)時(shí)） 間接法（利用食品的相對(duì)密度、折射率,介電常數(shù) 等物理性質(zhì)測(cè)定水分

6、）,干燥法（即重量法，有直接、減壓）蒸餾法卡爾·費(fèi)休法,,,干燥法的原理：食品中的水分受熱以后，產(chǎn)生的蒸汽壓高于空氣在電熱干燥箱中的分壓，使食品中的水分蒸發(fā)出來。同時(shí)，由于不斷的加熱和排走水蒸汽，而達(dá)到完全干燥的目的，并根據(jù)樣品前后失重來計(jì)算水分含量的方法，稱為干燥法。干燥法符合的條件：水分是樣品中唯一的揮發(fā)物質(zhì)，其它揮發(fā)物質(zhì)含量要非常少或不含有。水分可以較徹底地被去除。在加熱過程中，樣品中的其它組分由于發(fā)生化學(xué)反

7、應(yīng)而引起的重量變化可以忽略不計(jì)。,一. 直接干燥法 原理：100±5℃ ，干燥 試劑：海砂（6N鹽酸煮沸→水洗→6N NaOH煮沸→水洗 →105℃烘干）,操作：,稱量瓶,,105℃ 0.5-1h,,稱樣,干燥,105℃ 2-4h,恒重,干燥,,稱量瓶的選擇（鋁制、玻璃）:玻璃稱量皿—能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限制，常用于常壓干燥法。鋁制稱量盒—質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但對(duì)酸性食品不適宜，常用于減壓

8、干燥法或原糧水分的測(cè)定。選擇稱量皿的大小要合適，一般樣品≯1/3高度。稱量瓶的預(yù)處理：用烘箱進(jìn)行干燥處理，在100℃的烘箱進(jìn)行重復(fù)干燥，以使其達(dá)到恒重（兩次稱量質(zhì)量差不超過2mg）。稱量皿放入烘箱內(nèi)，蓋子應(yīng)該打開，斜放在旁邊，取出時(shí)先蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。干燥之后的稱量皿應(yīng)存放在干燥器中。,稱量瓶的干燥： 干燥（105℃, 0.5-1h）→冷卻（干燥器，0.5h）→稱重→再干燥（ 105℃,0.5-1h）

9、→再冷卻（干燥器，0.5h ）→ 稱重（誤差＜2mg）；以最后一次為稱量數(shù)值。稱樣：樣品2.00-10.00 g，厚度5mm，加蓋稱量。干燥劑：硅膠 當(dāng)其顏色由藍(lán)色減退或變成紅色時(shí)， 應(yīng)及時(shí)更換，于135℃條件下烘干 2～3h后可重新利用。,結(jié)果計(jì)算：X = X 100 %,,m1-m2m1-m3,X：樣品中水分的含量m1：稱量瓶和樣品的質(zhì)量（g），m2：

10、稱量瓶和樣品干燥后的質(zhì)量（g），m3：稱量瓶的質(zhì)量（g），,干燥前樣品的處理：安全水分：一般水分含量在14％以下時(shí)稱安全水分，即在 實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行粉碎過篩等處理，水分含量一般不會(huì)發(fā) 生變化.1.固態(tài)樣品：粉碎過篩（過程中防止水分變化）2.濃稠狀樣品: 加入海砂或無水硫酸鈉 (一般每3g樣品加20-30g海砂就能使其充分分散。也可用硅藻土、無水硫酸鈉代替 )3.液態(tài)樣品：先低溫濃縮

11、，再移入干燥箱干燥 也可用比重法、折光法測(cè)出固形 物含量，換算出水分含量,4.面包：二部干燥法二步干燥法：對(duì)于水分含量在14%以上的樣品，如面包之類的谷類食品，先將樣品稱出總質(zhì)量后，切成厚為2～3mm的薄片，在自然條件下風(fēng)干15～20h，使其與大氣濕度大致平衡，然后再次稱量，并將樣品粉碎、過篩、混勻，放于稱量瓶中以烘箱干燥法測(cè)定水分。,操作條件的選擇：1. 稱樣數(shù)量：一般干燥殘留物的

12、量為1.5 - 3 g2. 干燥設(shè)備：強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)式，可調(diào)節(jié)風(fēng)量的烘箱3. 干燥條件：一般 95-105℃; 120-130℃ （谷物）; 50-60℃， 0.5h→100-105℃ （含還原糖較多）4. 此法不能去除結(jié)合水。5. 不適于膠體、高脂肪、高糖、及含有較多高溫易氧化易揮發(fā)物質(zhì)的食品。6. 反復(fù)干燥稱量，最后一次增大，以前一次數(shù)值為準(zhǔn)。（說明發(fā)生氧化反應(yīng)）,常壓烘箱干燥法是食品中水分測(cè)定國家標(biāo)準(zhǔn)第一法。不能完全排出

13、食品中的結(jié)合水，所以它不可能測(cè)出食品中真正的水分。設(shè)備和操作簡(jiǎn)單，但時(shí)間較長(zhǎng)，不適合含易揮發(fā)物質(zhì)、高脂肪、高糖食品及含有較多的高溫易氧化、易揮發(fā)、易分解物質(zhì)的食品。,二. 減壓干燥法真空干燥箱：65±5℃，40-53.3KPa， 稱樣（同直接干燥法）→真空干燥箱→抽真空、加熱→2h后，關(guān)閉真空泵，開通大氣活塞，恢復(fù)正常大氣壓后→取出，冷卻→稱量至恒重。適用食品： 膠狀，高溫易分解、含水量多（食糖，果糖，巧克力，糕點(diǎn)

14、，味精，高脂肪食品等）,三. 蒸餾法測(cè)定水分含量原理：根據(jù)兩種互不相溶的液體二元體系的沸點(diǎn)低于各組分的沸點(diǎn)，可將食品中的水分與甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷凝收集，溜出液分層，可得水的體積。 如 沸點(diǎn)：水（100℃），苯（80.2℃ ）， 水+苯（69.25℃ ）， 相對(duì)密度：水（1.0000），苯（0.8790）， 甲苯（0

15、.8669）,試劑和儀器試劑：甲苯或二甲苯 （用水飽和，振蕩， 分層去水，蒸餾）儀器：蒸餾式水分測(cè)定儀,操作方法（1）稱樣 稱取適量試樣（水分含量：2.0～4.5 mL），精確至0.01 g，置于水分測(cè)定器燒瓶中。,（2）測(cè)定 取適量甲苯于燒瓶中，浸沒試樣，混合。從冷凝管上口注入甲苯，直至溢入燒瓶。在冷凝管上口塞少量脫脂棉或安裝盛有氯化鈣的干燥管，以減少大氣中水分凝結(jié)。用石棉布將燒瓶和通到接收器的導(dǎo)

16、管包緊。先緩慢蒸餾（每秒鐘從冷凝管滴下約2滴）。當(dāng)大部分水分已蒸出時(shí)，加快蒸餾速度（每分鐘從冷凝管滴下約4滴），直至冷凝管尖端無水滴。從冷凝管上口加入甲苯，將冷凝管內(nèi)壁附著的水滴洗入接收器。繼續(xù)蒸餾至接收器上部及冷凝管壁無水滴，且接收器中的水平面保持30 min不變，關(guān)閉熱源。 取下接收器，冷卻至室溫。讀取接收器中水的毫升數(shù)，精確至0.05 mL。注：須防止溫度過高，避免蒸氣冷凝在管上端，水分難以回收。,計(jì)算X = V / m

17、 × 100X: 樣品中的水分含量，mL/100g，或d=0.9982g/mL計(jì)算質(zhì)量濃度V：接收管內(nèi)水的體積，mLM：樣品質(zhì)量，g 允許差：同一試樣兩次測(cè)定結(jié)果之差，每100試樣不得超過0.4g。報(bào)告數(shù)值：取兩次的平均值，小數(shù)點(diǎn)后第一位。,蒸餾法的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：⑴ 熱交換充分 　　 ⑵ 受熱后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)比重量法少 　　 ⑶ 設(shè)備簡(jiǎn)單，管理方便 缺點(diǎn)：⑴ 水與有機(jī)溶劑易發(fā)生乳化現(xiàn)象　　 ⑵ 樣

18、品中水分可能完全沒有揮發(fā)出來 　　 ⑶ 水分有時(shí)附在冷凝管壁上，造成讀數(shù)誤差 　　 對(duì)分層不理想，造成讀數(shù)誤差，可加少量戊 醇或異丁醇防止出現(xiàn)乳濁液。,蒸餾技術(shù)最初是一種用于質(zhì)量控制的快速方法，并不適合于常規(guī)檢測(cè)。現(xiàn)在，蒸餾方法是一種AOAC許可的用于調(diào)味品（AOAC法969.19）和動(dòng)物飼料(AOAC法925.04)的水分分析技術(shù)，它也能在堅(jiān)果、油類、肥皂和蜂蠟的水分分析中提供很好的準(zhǔn)確度和精確度。

19、該法為食品水分測(cè)定國家標(biāo)準(zhǔn)第三法。適用食品： 香料、調(diào)味品、干果、油類等， 是香料水分測(cè)定的唯一公認(rèn)方法,四. 卡爾·費(fèi)休法測(cè)定水分含量1.原理：利用碘氧化二氧化硫時(shí)，需要有定量的水參加 反應(yīng)。 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI 由于此反應(yīng)為可逆反應(yīng)，硫酸濃度 達(dá)到0.05%即可逆，故需加入適當(dāng)堿性 物質(zhì)中和生成的硫酸，使反應(yīng)朝正

20、方 向進(jìn)行。,一般加入吡啶和甲醇： 3C5H5N + H2O + I2+ SO2 →2氫碘酸吡啶+硫酸酐吡啶 硫酸酐吡啶不穩(wěn)定，能與水發(fā)生反應(yīng)，消耗一部分水而干擾測(cè)定，為了使它穩(wěn)定，可加無水甲醇。  硫酸酐吡啶 + CH3OH（無水）→   甲基硫酸吡啶 即： I2+SO2+H2O+3C5H5N+CH3OH → 2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

21、 1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇，產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數(shù)據(jù)，但實(shí)際上，SO2、吡啶、甲醇的用量都是過量的，反應(yīng)完畢后多余的游離碘呈現(xiàn)紅棕色，即可確定為到達(dá)終點(diǎn)。,2.卡爾·費(fèi)休溶劑的配制 若以甲醇作溶劑，則試劑中I2、SO2、C5H5N的比例為1︰3︰10 這種試劑有效濃度取決于碘的濃度。新配制的試劑其有效濃度不斷降低，其原因是由于

22、試劑中各組分本身也含有一些水分，但試劑濃度降低的主要原因是由一些副反應(yīng)引起的，較高消耗了一部分碘。 所以這種試劑要使用前配制，而且要標(biāo)定。    這種方法對(duì)試劑要求嚴(yán)格，要求甲醇、吡啶都是無水的，并且要求有KF水分測(cè)定儀,（1）配制KF試劑： 稱85gI2→于干燥的有塞棕色燒瓶中→加670ml無水CH3OH→塞上瓶塞→振搖使I2全部溶解→加270ml吡啶→混勻→于冰水浴冷卻→

23、通干燥的SO2氣體60g→塞上瓶塞→于暗處24小時(shí)后標(biāo)定使用.,（2）標(biāo)定： 先加50ml無水甲醇于反應(yīng)器中→接通電源→啟動(dòng)電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇,使甲醇中尚殘留的痕量水分與試劑達(dá)到終點(diǎn)（即指針到達(dá)一定刻度，不記錄KF試劑用量）→保持一分鐘→用10μl注射器從反應(yīng)器加料口注入10μl蒸餾水（相當(dāng)于0.01g水）→電流表指針接近零點(diǎn)→用KF試劑滴定到原定終點(diǎn)→記錄 F =G*1000/V，  F —

24、— KF試劑的水當(dāng)量（mg/ml） V —— KF滴定消耗試劑的體積（ml） G —— 水的重量（g）,3、操作步驟 對(duì)于固體樣，如糖果必須預(yù)先粉碎，稱0.30～0.50g樣于稱樣瓶中，取50 ml甲醇 → 于反應(yīng)器中，所加甲醇要能淹沒電極，用KF試劑滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并且保持1min不變時(shí) → 打開加料口 → 將稱好的試樣立即加入 → 塞上皮塞 → 攪拌 → 用KF試劑滴至終點(diǎn)保持

25、1min不變 → 記錄 計(jì)算：  水分 = FV/（W×10） F —— KF試劑的水當(dāng)量（mg/ml） V —— 滴定所消耗的卡爾費(fèi)休試劑（ml） W —— 樣品重量（g）,注： ① 此法適用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脫水果蔬類等樣品的痕量水分分析； ② 樣品中有強(qiáng)還原性物料，包括維生素C的樣品不能測(cè)定； ③ 卡爾費(fèi)休法不僅可測(cè)得樣品中的自

26、由水，而且可測(cè)出結(jié)合水，即此法測(cè)得結(jié)果更客觀地反映出樣品中總水分含量。 ④ 固體樣品細(xì)度以40目為宜，最好用粉碎機(jī)而不用研磨，防止水分損失。,在卡爾費(fèi)休滴定法中主要的難點(diǎn)和誤差來源有：  (1)水分的萃取不完全：這一點(diǎn)對(duì)于谷物和某些食品的制備來說，研磨的好壞（即顆粒的大小）非常重要。(2)空氣的濕度：外界的空氣不允許進(jìn)入反應(yīng)室中。(3)壁上吸附水分：所有玻璃器皿必需充分干燥。(4)來自食品組分的干擾： 抗壞血酸被K

27、FR試劑氧化成脫氫抗壞血酸，使水分含量測(cè)定值偏高；而羰基化合物則與甲醇發(fā)生縮醛反應(yīng)生成水，從而使水分含量測(cè)定值偏高(這個(gè)反應(yīng)也會(huì)使終點(diǎn)消失)；不飽和脂肪酸和碘反應(yīng)，也會(huì)使水分含量的測(cè)定值偏高。,五、其他方法,介電容量法、電導(dǎo)率法、紅外吸收光譜法、折光法。其他干燥法 化學(xué)干燥法、微波烘箱干燥法、紅外線干燥法,水分的測(cè)定方法的選擇必須保證樣品中的水徹底釋放；須預(yù)防在操作過程中產(chǎn)生的水分的得失，并盡量將它降到最低值。要求：盡量縮短在空氣

28、中暴露的時(shí)間，盡可能的減少摩擦加熱樣品，裝食品的容器盡量少留空間。食品中水分測(cè)定的方法通?？煞譃閮纱箢悾褐苯臃ê烷g接法。直接法的準(zhǔn)確度高于間接法。,同樣的產(chǎn)品根據(jù)不同測(cè)定方法得到的水分含量會(huì)有所差別，這主要是受到這些水在食品中存在形式的影響。有時(shí)候?qū)ν环N產(chǎn)品也可用不同的測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，但一般來說，國標(biāo)法、AOAC法列出的第一個(gè)方法相對(duì)于其他方法而言在任何情況下都是首選方法。如：測(cè)定奶酪的AOAC國際標(biāo)準(zhǔn)方法中包括：方法928.08