水分的測定

1、第二章 水分的測定,第一節(jié) 概 述一. 水分測定的意義1. 水分含量是一項重要的質量指標 水分對保持食品的感官性狀，維持食品其他組分的平衡關系，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味、腐敗和發(fā)霉；物理性質的變化。 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構 發(fā)生變化的結果；奶粉要求水分為2.5～3.0%，大于3.5%，結塊，

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 食品的含水量對食品的鮮度、硬軟性、流動性、 呈味性、保藏性、加工性等許多方面有著至為重要的關系。,2. 水分含量是一項重要的經濟指標 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（面團的韌性與加水量有關），加水量多面團軟，加 水量少面團硬，做出的面包體積不大，影響經濟效益。 包裝運輸：濃縮牛奶、濃縮果汁、液體甘蔗糖、玉米糖漿等,3. 水分含量是一項重要的技術指標 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、無機鹽等，可用簡單的熱力方法除掉。  2. 結合水  Bound W

5、ater（1）束縛水 以氫鍵的形式與有機物的活性基團結合在一起，不具有水的特性，要除掉這部分水是困難的。 特點：①不易結冰（冰點為－40℃ ）②不能作為溶質的溶劑（2）結晶水 以配價鍵的形式存在，結合牢固，難以用普通方法去除這一部分水。,第二節(jié) 水分的測定 直接法 （準確費時） 間接法（利用食品的相對密度、折射率,介電常數(shù) 等物理性質測定水分

6、）,干燥法（即重量法，有直接、減壓）蒸餾法卡爾·費休法,,,干燥法的原理：食品中的水分受熱以后，產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，由于不斷的加熱和排走水蒸汽，而達到完全干燥的目的，并根據(jù)樣品前后失重來計算水分含量的方法，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，其它揮發(fā)物質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)生化學反

7、應而引起的重量變化可以忽略不計。,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，不受樣品性質的限制，常用于常壓干燥法。鋁制稱量盒—質量輕，導熱性強，但對酸性食品不適宜，常用于減壓

8、干燥法或原糧水分的測定。選擇稱量皿的大小要合適，一般樣品≯1/3高度。稱量瓶的預處理：用烘箱進行干燥處理，在100℃的烘箱進行重復干燥，以使其達到恒重（兩次稱量質量差不超過2mg）。稱量皿放入烘箱內，蓋子應該打開，斜放在旁邊，取出時先蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內，冷卻后稱重。干燥之后的稱量皿應存放在干燥器中。,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 當其顏色由藍色減退或變成紅色時， 應及時更換，于135℃條件下烘干 2～3h后可重新利用。,結果計算：X = X 100 %,,m1-m2m1-m3,X：樣品中水分的含量m1：稱量瓶和樣品的質量（g），m2：

10、稱量瓶和樣品干燥后的質量（g），m3：稱量瓶的質量（g），,干燥前樣品的處理：安全水分：一般水分含量在14％以下時稱安全水分，即在 實驗室條件下進行粉碎過篩等處理，水分含量一般不會發(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，先將樣品稱出總質量后，切成厚為2～3mm的薄片，在自然條件下風干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. 干燥設備：強力循環(huán)通風式，可調節(jié)風量的烘箱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)物質的食品。6. 反復干燥稱量，最后一次增大，以前一次數(shù)值為準。（說明發(fā)生氧化反應）,常壓烘箱干燥法是食品中水分測定國家標準第一法。不能完全排出

13、食品中的結合水，所以它不可能測出食品中真正的水分。設備和操作簡單，但時間較長，不適合含易揮發(fā)物質、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，關閉真空泵，開通大氣活塞，恢復正常大氣壓后→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

14、，味精，高脂肪食品等）,三. 蒸餾法測定水分含量原理：根據(jù)兩種互不相溶的液體二元體系的沸點低于各組分的沸點，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：水（100℃），苯（80.2℃ ）， 水+苯（69.25℃ ）， 相對密度：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，置于水分測定器燒瓶中。,（2）測定 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。用石棉布將燒瓶和通到接收器的導

16、管包緊。先緩慢蒸餾（每秒鐘從冷凝管滴下約2滴）。當大部分水分已蒸出時，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。,計算X = V / m

17、 × 100X: 樣品中的水分含量，mL/100g，或d=0.9982g/mL計算質量濃度V：接收管內水的體積，mLM：樣品質量，g 允許差：同一試樣兩次測定結果之差，每100試樣不得超過0.4g。報告數(shù)值：取兩次的平均值，小數(shù)點后第一位。,蒸餾法的優(yōu)缺點 優(yōu)點：⑴ 熱交換充分 　　 ⑵ 受熱后發(fā)生化學反應比重量法少 　　 ⑶ 設備簡單，管理方便 缺點：⑴ 水與有機溶劑易發(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 水分有時附在冷凝管壁上，造成讀數(shù)誤差 　　 對分層不理想，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。,蒸餾技術最初是一種用于質量控制的快速方法，并不適合于常規(guī)檢測。現(xiàn)在，蒸餾方法是一種AOAC許可的用于調味品（AOAC法969.19）和動物飼料(AOAC法925.04)的水分分析技術，它也能在堅果、油類、肥皂和蜂蠟的水分分析中提供很好的準確度和精確度。

19、該法為食品水分測定國家標準第三法。適用食品： 香料、調味品、干果、油類等， 是香料水分測定的唯一公認方法,四. 卡爾·費休法測定水分含量1.原理：利用碘氧化二氧化硫時，需要有定量的水參加 反應。 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI 由于此反應為可逆反應，硫酸濃度 達到0.05%即可逆，故需加入適當堿性 物質中和生成的硫酸，使反應朝正

20、方 向進行。,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，消耗一部分水而干擾測定，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)，但實際上，SO2、吡啶、甲醇的用量都是過量的，反應完畢后多余的游離碘呈現(xiàn)紅棕色，即可確定為到達終點。,2.卡爾·費休溶劑的配制 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，而且要標定。    這種方法對試劑要求嚴格，要求甲醇、吡啶都是無水的，并且要求有KF水分測定儀,（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小時后標定使用.,（2）標定： 先加50ml無水甲醇于反應器中→接通電源→啟動電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇,使甲醇中尚殘留的痕量水分與試劑達到終點（即指針到達一定刻度，不記錄KF試劑用量）→保持一分鐘→用10μl注射器從反應器加料口注入10μl蒸餾水（相當于0.01g水）→電流表指針接近零點→用KF試劑滴定到原定終點→記錄 F =G*1000/V，  F —

24、— KF試劑的水當量（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 對于固體樣，如糖果必須預先粉碎，稱0.30～0.50g樣于稱樣瓶中，取50 ml甲醇 → 于反應器中，所加甲醇要能淹沒電極，用KF試劑滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指針與標定時相當并且保持1min不變時 → 打開加料口 → 將稱好的試樣立即加入 → 塞上皮塞 → 攪拌 → 用KF試劑滴至終點保持

25、1min不變 → 記錄 計算：  水分 = FV/（W×10） F —— KF試劑的水當量（mg/ml） V —— 滴定所消耗的卡爾費休試劑（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 樣品中有強還原性物料，包括維生素C的樣品不能測定； ③ 卡爾費休法不僅可測得樣品中的自

26、由水，而且可測出結合水，即此法測得結果更客觀地反映出樣品中總水分含量。 ④ 固體樣品細度以40目為宜，最好用粉碎機而不用研磨，防止水分損失。,在卡爾費休滴定法中主要的難點和誤差來源有：  (1)水分的萃取不完全：這一點對于谷物和某些食品的制備來說，研磨的好壞（即顆粒的大?。┓浅Ｖ匾?。(2)空氣的濕度：外界的空氣不允許進入反應室中。(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，使水分含量測定值偏高；而羰基化合物則與甲醇發(fā)生縮醛反應生成水，從而使水分含量測定值偏高(這個反應也會使終點消失)；不飽和脂肪酸和碘反應，也會使水分含量的測定值偏高。,五、其他方法,介電容量法、電導率法、紅外吸收光譜法、折光法。其他干燥法 化學干燥法、微波烘箱干燥法、紅外線干燥法,水分的測定方法的選擇必須保證樣品中的水徹底釋放；須預防在操作過程中產生的水分的得失，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。食品中水分測定的方法通?？煞譃閮纱箢悾褐苯臃ê烷g接法。直接法的準確度高于間接法。,同樣的產品根據(jù)不同測定方法得到的水分含量會有所差別，這主要是受到這些水在食品中存在形式的影響。有時候對同一種產品也可用不同的測定方法進行測定，但一般來說，國標法、AOAC法列出的第一個方法相對于其他方法而言在任何情況下都是首選方法。如：測定奶酪的AOAC國際標準方法中包括：方法928.08