食品分析-3.1水分分析

水分分析講授內(nèi)容第一節(jié)概述第二節(jié)水分含量分析方法第三節(jié)溶液中固形物的測(cè)定第四節(jié)水分活度的測(cè)定第五節(jié)水分分析的進(jìn)展第一節(jié)概述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。測(cè)定水分的意義1、重要的質(zhì)量指標(biāo)之一

2、一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)水分存在的狀態(tài)具有水的一切特性自由水向外蒸發(fā)能力較弱親和水是食品中與非水組分結(jié)合最牢固的水結(jié)合水水分在食品中存在形式水分的測(cè)定方法利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測(cè)定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾·費(fèi)休法等方法。1、直接法2、間接法利用食品的物理常數(shù)通過(guò)函數(shù)關(guān)系確定水分含量。如測(cè)相對(duì)密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等。第二節(jié)水分含量分析方法一、烘干法以原樣重量-干燥后重量=水分重量干燥法包括常壓干燥法（直接干燥法）和減壓干燥法。（一）直接干燥法（常壓干燥法）1、原理

直接干燥法是基于純水的沸點(diǎn)在常壓下是100℃

，然后在高于此溫度下加熱樣品使水分蒸發(fā)。通常在常壓及溫度103℃+2℃條件下加熱樣品，使水分不斷向外界蒸發(fā)，直至樣品質(zhì)量恒重。2、主要儀器與設(shè)備

分析天平、組織搗碎機(jī)、研缽、具蓋鋁皿、電熱鼓風(fēng)干燥箱、干燥器3、操作步驟試樣的準(zhǔn)備

（1）固體樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內(nèi)；

（2）固、液樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內(nèi)；

（3）肉制品去除不可食部分，200g代表樣品，絞雖，置于密閉容器內(nèi)。

測(cè)定（1）將潔凈的稱(chēng)量瓶連同瓶蓋置于103℃+2℃鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱內(nèi)，加熱1h至恒重。（2）稱(chēng)取約5g試樣，精確至0.001g，放置已知衡量的稱(chēng)量瓶中，置于103℃+2℃鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱內(nèi)（瓶蓋斜放在瓶邊），加熱2-4h至恒重。結(jié)果計(jì)算式中：m1——干燥前樣品與稱(chēng)量瓶質(zhì)量之和，g；

m2——干燥后樣品與稱(chēng)量瓶質(zhì)量之和，g；m3——稱(chēng)量瓶質(zhì)量，g。測(cè)量誤差（1）烘干過(guò)程中，樣品內(nèi)形成物理柵，可妨礙水分從食品內(nèi)部向其表層擴(kuò)散；（2）干燥溫度過(guò)高時(shí)樣品在高水分含量條件下可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（3）對(duì)熱不穩(wěn)定的樣品在高溫下易分解；（4）含有易揮發(fā)性成分；（5）含有易氧化的基團(tuán)；（6）美拉德反應(yīng)析出水分注意事項(xiàng)（1）使用的前提條件：水分是測(cè)定條件下唯一的散失；（2）此法使用于大多數(shù)動(dòng)植物食品水分含量的測(cè)定；（3）水分含量較低（<14%）的固態(tài)樣品應(yīng)先研碎，過(guò)篩；高于16%的樣品應(yīng)先在自然通風(fēng)條件下干燥；對(duì)于含水量大于20%的試樣，陳取試樣后先置于70-85℃的鼓風(fēng)電熱恒溫烘箱內(nèi)，加熱2-4h，然后在升溫至103℃+2℃。

半固態(tài)或膠稠態(tài)樣品——加海砂或無(wú)水硫酸鈉液體樣品——先低溫蒸發(fā)濃縮（4）對(duì)于不宜常壓干燥的樣品，依據(jù)其自身的理化性質(zhì)和測(cè)定目的和要求選用其他方法。（二）真空干燥法（減壓干燥法）1、原理

真空干燥室根據(jù)水的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)下降而降低的原理，在一定真空度（真空度為3.3-13.3kPa）的真空干燥箱內(nèi)低溫（50-60℃）加熱，即可使樣品內(nèi)的水分蒸發(fā)出來(lái)，達(dá)到完全干燥的目的。2、主要儀器與設(shè)備真空烘箱，真空泵，干燥瓶，安全瓶3、注意事項(xiàng)（1）真空干燥特別適合于在較高溫度易分解、易變質(zhì)和不易去除結(jié)合水的樣品；（2）所用的干燥溫度取決于樣品的種類(lèi)；（3）真空烘箱內(nèi)各部位溫度要求均勻一致，若干燥時(shí)間短，則更應(yīng)嚴(yán)格控制；（4）真空下熱傳導(dǎo)性差，因此稱(chēng)量瓶應(yīng)直接放置在金屬架上以確保良好的熱傳導(dǎo)；（5）蒸發(fā)是一個(gè)吸熱過(guò)程，因此要注意冷卻現(xiàn)象；（6）如待測(cè)樣品中有大量的揮發(fā)性物質(zhì)，應(yīng)考慮使用校正因子來(lái)彌補(bǔ)揮發(fā)物，或考慮使用其他方法；（7）干燥時(shí)間取決于樣品的總水分含量、樣品的特性、單位質(zhì)量樣品的表面積、是否使用分散劑以及是否含有較多持水能力強(qiáng)的物質(zhì)。二、蒸餾法

蒸餾法是香精、香料類(lèi)食品水分測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法。1、原理依據(jù)兩種互不相溶的液體組成的二元體系的沸點(diǎn)比其中任一組分的沸點(diǎn)都低的原理，加熱使他們共沸，由于相對(duì)密度不同，而且不互溶，可根據(jù)流出液中水的體積計(jì)算水分含量。直接蒸餾溶劑沸點(diǎn)高，且與水不互溶——礦物油；回流蒸餾只需比水的沸點(diǎn)略高的有機(jī)溶劑——甲苯、二甲苯或者苯。2、主要儀器及試劑蒸餾燒瓶，冷凝管，接受瓶（帶刻度），精制甲苯或二甲苯準(zhǔn)確稱(chēng)取一定樣品→加入約100ml有機(jī)溶劑→加熱蒸餾→至水分大部分蒸出后，加快蒸餾速度→當(dāng)刻度管水量不在增加→讀數(shù)3、操作步驟4、結(jié)果計(jì)算式中：ρ——該溫度下水的密度，g/mL；V——接收管內(nèi)水的體積，mL；

m——樣品質(zhì)量，g5、可能的誤差來(lái)源（1）冷凝管壁或者接收管上方附著有水珠；（2）樣品中含有能與水互溶的揮發(fā)性組分；（3）甲苯或二甲苯本身不夠純凈，含有水分或能與水互溶的雜質(zhì)；（4）樣品水分蒸發(fā)不完全，使結(jié)果偏低；（5）在蒸餾過(guò)程中樣品的熱敏性物質(zhì)分解或發(fā)生氧化反應(yīng)；（6）蒸餾出的水與有機(jī)溶劑形成乳濁液。6、有機(jī)溶劑的選擇對(duì)于熱不穩(wěn)定的樣品，一般不選用二甲苯，常選用沸點(diǎn)較低的苯、甲苯或甲苯-二甲苯的混合物；對(duì)于含有糖分、可分解析出水分的樣品，宜采用苯作為溶劑；對(duì)于相對(duì)密度比水大的溶劑，樣品浮在溶劑上面，不易過(guò)熱和炭化，但有機(jī)溶劑被蒸餾出來(lái)，經(jīng)冷凝后，會(huì)穿越水層進(jìn)入接受瓶底部形成乳濁液。7、注意事項(xiàng)（1）樣品用量；（2）有機(jī)溶劑一般用甲苯。對(duì)于高溫易分解的樣品則用苯作蒸餾溶劑，但蒸餾時(shí)間需延長(zhǎng)；（3）加熱溫度不宜太高，溫度太高時(shí)冷凝管上端水蒸氣難以全部回收；（4）儀器必須洗滌干凈；（5）蒸餾加熱時(shí)一般需要石棉網(wǎng)，以防止局部過(guò)熱。三、卡爾-費(fèi)休法測(cè)定微量水分的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)樣品中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)行定量測(cè)定的一種方法；適用在加熱或真空條件下測(cè)定水分含量不易得到穩(wěn)定結(jié)果的樣品；無(wú)需加熱，可有效避免易氧化、熱敏性組分的氧化、分解，適宜測(cè)定低水分含量的食品，或難以用以上兩種方法測(cè)定的食品。1、原理1mol的水與1mol碘、1mol二氧化硫、3mol吡啶和1mol甲醇反應(yīng)，可生成2mol吡啶碘化氫和1mol甲基硫酸氫吡啶。通常碘：二氧化硫：吡啶按1：3：10的質(zhì)量比例溶解在甲醇溶液中，即為卡爾-費(fèi)休試劑（KFR），1mL試劑相當(dāng)于3.5mg水。2、主要儀器及試劑每次適用卡爾-費(fèi)休試劑測(cè)定水分時(shí)必須先標(biāo)定其效價(jià)（KFReq），該效價(jià)表示與1molKFR完全反應(yīng)的水分含量值。使用甲醇標(biāo)定的方法：在水分測(cè)定儀的反應(yīng)器內(nèi)加入50mL無(wú)水甲醇，按通電源，啟動(dòng)磁力攪拌器，先將KFR滴入甲醇中，使其中殘存的微量水分與試劑作用達(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，保持1min內(nèi)不變，此時(shí)并不記錄KFR試劑的消耗量。然后用10μL的微量注射器從反應(yīng)器的加料口緩慢注入10μL水-甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液（相當(dāng)于0.01g水），用KFR滴定到原定終點(diǎn)，記錄KFR的消耗量。3、測(cè)定步驟準(zhǔn)確稱(chēng)取事先粉碎并混勻的固態(tài)樣品0.5g置于稱(chēng)樣瓶?jī)?nèi)。在水分測(cè)定儀反應(yīng)器內(nèi)加入50mL無(wú)水甲醇，用卡爾-費(fèi)休試劑滴定樣品的水分含量，使反應(yīng)終點(diǎn)顏色保持1min不變（不記錄試劑用量）。打開(kāi)加料口迅速將已稱(chēng)好的試劑加入反應(yīng)器內(nèi)，立即塞上橡皮塞，開(kāi)動(dòng)磁力攪拌器使試樣中的水分完全被甲醇所萃取，再用卡爾-費(fèi)休試劑滴定至終點(diǎn)并保持1min不變，記錄所用試劑的體積。4、結(jié)果計(jì)算式中：KFReq——卡爾-費(fèi)休試劑效價(jià)；

m——樣品的質(zhì)量，mg；

V——滴定樣品所用的KFR的體積，mL.5、卡爾-費(fèi)休試劑要求

參與化學(xué)反應(yīng)的甲醇、吡啶均需無(wú)水，這些試劑應(yīng)該加入無(wú)水硫酸鈉或其他可行的吸水劑保存，也可以使用其他替代試劑。6、誤差來(lái)源（1）樣品自身存在的還原性物質(zhì)會(huì)干擾測(cè)定結(jié)果的準(zhǔn)確性；（2）空氣的濕度：儀器、外界的空氣不允許有交換；（3）玻璃儀器上吸附的水分；（4）水分萃取不完全；7、注意事項(xiàng)（1）卡爾-費(fèi)休法可測(cè)定1%或更多水分的樣品，其測(cè)定準(zhǔn)確度比直接干燥法法高，是測(cè)定脂肪和油類(lèi)物品中微量水分的理想方法；（2）有強(qiáng)還原性成分（包括抗壞血酸）的樣品不能用該法測(cè)定；（3）不僅可測(cè)樣品中的體相水，而且可測(cè)出結(jié)合水；（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。第三節(jié)