食品中水分的測(cè)定2

第五章食品一般成分的測(cè)定水分的測(cè)定水分的測(cè)定概述重量法儀器法2311.水分的存在狀態(tài)水分的存在狀態(tài)結(jié)合水或束縛水:自由水或游離水不可移動(dòng)水或滯化水毛細(xì)管水自由流動(dòng)水一、概述特點(diǎn)：游離水主要存在植物細(xì)胞間隙，具有水的一切特性，也就是說(shuō)100℃時(shí)水要沸騰，0℃以下要結(jié)冰，并且易汽化。游離水是食品的主要分散劑，可以溶解糖、酸、無(wú)機(jī)鹽等，可用簡(jiǎn)單的熱力方法除掉。自由水（游離水）——是靠分子間力形成的吸附水。束縛水這種水是與食品中脂肪、蛋白質(zhì)、碳水化合物等形式結(jié)合狀態(tài)。它是以氫鍵的形式與有機(jī)物的活性基團(tuán)結(jié)合在一起，故稱(chēng)束縛水。注意：束縛水不具有水的特性，所以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)的溶劑水分活度水分活度是指食品中水分存在的狀態(tài)，即水分與食品結(jié)合程度（游離程度）。（1）水分活度值越高，結(jié)合程度越低；水分活度值越低，結(jié)合程度越高；(2)

水分活度數(shù)值：用Aw表示，水分活度值等于用百分率表示的相對(duì)濕度，其數(shù)值在0-1之間。

(3)水分活度的測(cè)試意義：Aw值對(duì)食品保藏具有重要的意義。2.測(cè)定水分的意義①水是維持動(dòng)、植物和人類(lèi)生存必不可少的物質(zhì)之一，是重要的質(zhì)量指標(biāo)之一。除谷物和豆類(lèi)等的種子類(lèi)食品以外，作為食品的許多動(dòng)植物一般含有60~90%水分，有的甚至更高，水是許多食品組成成分中數(shù)量最多的組分。如蔬菜含水分85~97%、水果80~90%、魚(yú)類(lèi)67~81%、蛋類(lèi)73~75%、乳類(lèi)87~89%、豬肉43~59%，即使是干態(tài)食品，也含有少量水分，如面粉12~14%、餅干2.5~4.5%。二、是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

食品工廠可按原料中的水分含量進(jìn)行物料衡算。這可對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)管理。③水分的含量高低，對(duì)微生物的生長(zhǎng)及生化反應(yīng)都有密切的關(guān)系在一般情況下要控制水分低一點(diǎn)，防止微生物生長(zhǎng)，但是并非水分越低越好。②是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水分的測(cè)定概述重量法儀器法231二、重量法凡操作過(guò)程中包括有稱(chēng)量步驟的測(cè)定方法，統(tǒng)稱(chēng)為重量法，如烘箱干燥法，紅外線干燥法，干燥劑法等。

2.1直接干燥法(1)原理

在一定的溫度（95~105℃）和壓力（常壓）下，將樣品放在烘箱中加熱干燥，蒸發(fā)掉水分，干燥前后樣品的質(zhì)量之差即為樣品的水分含量。(2)適用范圍（對(duì)食品而言）：

水分是唯一揮發(fā)成分就是說(shuō)在加熱時(shí)只有水分揮發(fā)。水分揮發(fā)要完全對(duì)于一些糖和果膠、明膠所形成凍膠中的結(jié)合水，不能完全除掉，因?yàn)槌汉茈y把結(jié)合水除去，只好用真空干燥除去結(jié)合水。。食品中其它成分由于受熱而引起的化學(xué)變化可以忽略不計(jì)。注：符合上面三點(diǎn)就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在95～105℃下進(jìn)行干燥。(3)樣品的制備、測(cè)定及結(jié)果計(jì)算

樣品的制備方法常以食品種類(lèi)及存在狀態(tài)的不同而異；一般情況下，食品以固態(tài)(如面包、餅干、乳粉等)、液態(tài)(如牛乳、果汁等)和濃稠態(tài)(如煉乳、糖漿、果醬等）存在。a.采集，處理，保存過(guò)程中，要防止組分發(fā)生變化，特別要防止水分的丟失或受潮。b.固體樣品要磨碎（粉碎），谷類(lèi)達(dá)18目，其他30～40目。c.液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后進(jìn)干燥箱。d.濃稠液體（糖漿、煉乳等）：加水稀釋?zhuān)詈笠鸭尤氲乃ァ＜尤牒Ｉ?，海砂與玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱，兩者要知重量。濃稠態(tài)樣品直接加熱干燥，其表面易結(jié)硬殼焦化，使內(nèi)部水分蒸發(fā)受阻，故在測(cè)定前，需加入精制海砂或無(wú)水硫酸鈉，攪拌均勻，以增大蒸發(fā)面積。e.含水量﹥16%的谷類(lèi)食品，采用兩步干燥法。如面包，切成薄片，在自然條件下風(fēng)干15－20小時(shí)，使其達(dá)到安全水分標(biāo)準(zhǔn)（即與大氣濕度大致平衡），再準(zhǔn)確稱(chēng)重，然后再將風(fēng)干樣品粉碎、過(guò)篩、混勻，貯于潔凈干燥的磨口瓶重備用。(后同固體樣品)。測(cè)定精確稱(chēng)取上述樣品2~10g（視樣品性質(zhì)和水分含量而定），置于已干燥、冷卻并稱(chēng)至恒重的有蓋稱(chēng)量瓶中，移入95~105℃常壓烘箱中，開(kāi)蓋2~4小時(shí)后取出，加蓋置干燥內(nèi)冷卻0.5小時(shí)后稱(chēng)重。再烘1小時(shí)左右，又冷卻0.5小時(shí)后稱(chēng)重。重復(fù)此操作，直至前后兩次質(zhì)量差不超過(guò)2mg即算恒重。測(cè)定結(jié)果按下式計(jì)算：對(duì)于水分含量14%以上的樣品水分（%）=式中m1-------新鮮樣品總質(zhì)量，g;m2------風(fēng)干后樣品總質(zhì)量，g;m3------干燥前適量樣品于稱(chēng)量瓶質(zhì)量，g；m4------干燥后適量樣品與稱(chēng)量瓶質(zhì)量，g；m5------稱(chēng)量瓶質(zhì)量，g.濃稠液體水分（%）=式中：m1-----干燥前樣品與稱(chēng)量瓶質(zhì)量g;m2-------海砂（或無(wú)水硫酸鈉）質(zhì)量，g；m3------干燥后樣品、海砂及稱(chēng)量瓶的總質(zhì)量，g；m4-------稱(chēng)量瓶質(zhì)量，g；液態(tài)樣品由于液態(tài)樣品主要由水分和可溶性固形物所組成，因此也可采用比重法、折光法等測(cè)出樣品中固形物含量，然后按下式間接求出水分含量：水分（%）=100%﹣可溶性固形物%（4）操作條件選擇①稱(chēng)樣數(shù)量：樣品一般控制在干燥后的殘留物為1.5～3克；固態(tài)、濃稠態(tài)樣品控制在3～5克；含水分較高的樣品控制在15～20克；

（鋁制、玻璃）玻璃稱(chēng)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(chēng)量盒——質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但

對(duì)酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法或原糧水分的測(cè)定。選擇稱(chēng)量皿的大小要合適，一般樣品≯1/3高度。②稱(chēng)量皿規(guī)格：稱(chēng)量皿放入烘箱內(nèi)，蓋子應(yīng)該打開(kāi)，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(chēng)重。

③干燥設(shè)備

電熱烘箱有各種形式，對(duì)流式、強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)式。

普通；真空最簡(jiǎn)便的干燥設(shè)備是裝有溫度調(diào)節(jié)器的常壓電烘箱。使用真空烘箱時(shí)，用連續(xù)抽氣的方法可以降低空氣中的蒸汽壓，以便提高干燥速率，干燥過(guò)程中，最好送入干燥空氣，以除去水蒸汽。

④干燥條件：干燥溫度：一般是95～105℃；對(duì)含還原糖較多的食品應(yīng)先（50～60℃）干燥0.5h,然后再105℃加熱。2.對(duì)熱穩(wěn)定的谷物可用120～130℃干燥。3.對(duì)于脂肪高的樣品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），應(yīng)用前一次的數(shù)據(jù)計(jì)算。干燥時(shí)間：恒重——最后兩次重量之差＜2mg。

基本保證水分蒸發(fā)完全。規(guī)定時(shí)間——根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確度要求不高的。對(duì)于易結(jié)塊或形成硬皮的樣品要加入定量的海砂。判斷恒重的方法：1.反復(fù)干燥后各次的稱(chēng)量數(shù)值不斷減小，當(dāng)最后兩次的稱(chēng)量數(shù)值之差不超過(guò)2mg，說(shuō)明水分已蒸發(fā)完全，達(dá)到恒量，干燥恒量值為最后一次的稱(chēng)量數(shù)值。2.反復(fù)干燥后各次的稱(chēng)量數(shù)值不斷減小，而最后一次的稱(chēng)量數(shù)值增大，說(shuō)明水分已蒸發(fā)完全并發(fā)生了氧化，干燥恒量值為氧化前的稱(chēng)量數(shù)值。

(5)說(shuō)明及注意事項(xiàng)①水果、蔬菜樣品，應(yīng)先洗去泥沙后，再用蒸餾水沖洗一次，然后用潔凈紗布吸干表面的水分。②在測(cè)定過(guò)程中，稱(chēng)量皿從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進(jìn)行冷卻，否則，不易達(dá)到恒重。

③果糖含量較高的樣品，如水果制品、蜜蜂等，在高溫下（＞70℃）長(zhǎng)時(shí)間加熱，其果糖會(huì)發(fā)生氧化分解作用而導(dǎo)致明顯誤差。故宜采用減壓干燥法測(cè)定水分含量。④含有較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，長(zhǎng)時(shí)間加熱則會(huì)發(fā)生羰氨反應(yīng)析出水分而導(dǎo)致誤差：對(duì)此類(lèi)樣品宜用其他方法測(cè)定水分含量。2.2減壓干燥法(1)原理利用在低壓下水的沸點(diǎn)降低的原理,將取樣后的稱(chēng)量皿置于真空烘箱內(nèi)，在選定的真空度于加熱溫度下干燥到恒重，干燥后樣品所失去的質(zhì)量即為水分含量。(2)適用范圍適用于在較高溫度下易熱分解、變質(zhì)或不易除去結(jié)合水的食品，如糖漿、果糖、味精、麥乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量測(cè)定。

(3)儀器及裝置真空烘箱(帶真空泵、干燥瓶、安全瓶）。干燥瓶安全瓶操作方法

準(zhǔn)確稱(chēng)2.00～5.00g樣品→于烘至恒重的稱(chēng)量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.3～98.6KPa（700～740mmHg）→烘5小時(shí)→于干燥皿冷卻→稱(chēng)至恒重(5)結(jié)果計(jì)算：同直接干燥法(6)說(shuō)明及注意事項(xiàng)

恒重標(biāo)準(zhǔn)：減壓干燥時(shí)，自烘箱內(nèi)部壓力降至規(guī)定真空度時(shí)起計(jì)算烘干時(shí)間，一般每次烘干時(shí)間為2小時(shí)，但有的樣品需5小時(shí)；恒重一般以減量不超過(guò)0.5mg時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，但對(duì)受熱后易分解的樣品則可以不超過(guò)1~3mg的減量值為恒重標(biāo)準(zhǔn)。水分的測(cè)定概述重量法儀器法231三、儀器法

3.1卡爾?費(fèi)休法

卡爾?費(fèi)休（Karl?Fischer）法，簡(jiǎn)稱(chēng)費(fèi)休法或K-F法，是在1935年由卡爾?費(fèi)休提出的測(cè)定水分的容量方法，屬于碘量法，對(duì)于測(cè)定水分最為專(zhuān)一，也是測(cè)定水分最為準(zhǔn)確的化學(xué)方法。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織把這個(gè)方法定為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)微量水分，我們國(guó)家也把這個(gè)方法定為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)微量水分。。⑴原理利用I2氧化SO2時(shí)需要有一定的水參加反應(yīng)，（氧化還原反應(yīng)）

I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI

此反應(yīng)具有可逆性，當(dāng)生成物H2SO4濃度＞0.05%時(shí)，即發(fā)生可逆反應(yīng)，要使反應(yīng)順利向右進(jìn)行，要加入適量的堿性物質(zhì)以中和生成的酸，吡啶（C5H5N）。I2+SO2+2H2O+3C5H5N2C5H5NHI+C5H5NSO3

氫碘酸吡啶硫酸吡啶硫酸吡啶很不穩(wěn)定，與水發(fā)生副反應(yīng)，形成干擾。若有甲醇存在，則可生成穩(wěn)定的化合物。

將I2、SO2、C5H5N、CH3OH配在一起成為費(fèi)休試劑。滴定操作所用的標(biāo)準(zhǔn)溶液是含有I2、SO2、C5H5N及CH3OH的混合溶液，此溶液稱(chēng)為費(fèi)休試劑。費(fèi)休法的滴定總反應(yīng)式可寫(xiě)為：（I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O2C5H5N?HI+C5H5N?HSO4CH3

I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10滴定操作中可用兩種方法確定終點(diǎn)

一種是當(dāng)用費(fèi)休試劑滴定樣品達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)時(shí)，再過(guò)量1滴費(fèi)休試劑中的游離碘即會(huì)使體系呈現(xiàn)淺黃甚至棕黃色，據(jù)此即作為終點(diǎn)而停止滴定，此法適用于含有1%以上水分的樣品，由其產(chǎn)生的終點(diǎn)誤差不大；

另一方法為雙指示電極安培滴定法，電位滴定法。此法更適宜于測(cè)定深色樣品及微量、痕量水分時(shí)采用。(2)適用范圍費(fèi)休法廣泛地應(yīng)用于各種液體、固體及一些氣體樣品中水分含量的測(cè)定，均能得到滿意的結(jié)果，在很多場(chǎng)合，此法也常被作為水分特別是痕量水分（低至ppm級(jí)）的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用以校正其他測(cè)定方法。在食品分析中，此法能用于含水量從1ppm到接近100%的樣品的測(cè)定，已應(yīng)用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測(cè)定，結(jié)果的準(zhǔn)確度優(yōu)于直接干燥法，也是測(cè)定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。⑶主要儀器

KF-l型水分測(cè)定儀SDY-84型水分滴定儀(4)試劑①無(wú)水甲醇：要求其含水量在0.05%以下。量取甲醇約200ml置干燥圓底燒瓶中，加光潔鎂條15g與碘0.5g，接上冷凝裝置，冷凝管的頂端和接受器支管上要裝上無(wú)水氯化鈣干燥管，當(dāng)加熱回流至金屬鎂條溶解。分餾，用干燥的抽濾瓶作接受器，收集64~650C餾分備用。②無(wú)水吡啶：要求其含水量在0.1%以下。③碘：將固體碘置硫酸干燥器內(nèi)干燥48小時(shí)以上。④無(wú)水硫酸鈉。⑤硫酸。⑥二氧化硫：采用鋼瓶裝的二氧化硫或