食品成分分析

1、1. 水分的測定2. 灰分的測定3. 酸度的測定4. 脂類的測定5. 碳水化合物的測定6.蛋白質(zhì)的測定7.維生素的測定8.礦物質(zhì)的測定 （1）水的作用 （2）水分的存在狀態(tài) （3）水分測定的意義1.1概述1.2水分的測定1.2.1干燥法1.2.2蒸餾法1.2.3卡爾費(fèi)休法1.2.4其他測定水分方法水是維持動、植物和人類生存必不可少的物質(zhì)之一。 除谷物和豆類等的種子類食品（一般水分在1216%）以外，作為食品的許多動植物一般含有6090%水分，有的甚至更高，水是許多食品組戊戊分中數(shù)量最多的組分。如蔬菜含水分8597%、水果8090%、魚類6781%、蛋類7375%、乳類8789%、豬肉4359%

2、，即使是干態(tài)食品，也含有少量水分，如面粉1214%、餅干2.54.5%。 在動、植物體內(nèi)，水分不僅以純水狀態(tài)存在，而且常常是溶解那些可溶性物質(zhì)（例如糖類和許多鹽類）而構(gòu)成溶液以及把淀粉、蛋白質(zhì)等親水性高分子分散在水中形成凝膠來保持一定形態(tài)的膨脹體的溶劑。另外，即使不溶于水的物質(zhì)如脂肪和某些蛋白質(zhì)，也能在適當(dāng)?shù)臈l件下分散于水中成為乳濁液或膠體溶液。水的介電常數(shù)很大，能促進(jìn)電解質(zhì)的電離。水不但是生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的介質(zhì)，本身也是生物化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物。水還是動物體內(nèi)各器官、肌肉、骨骼的潤滑劑，是體內(nèi)物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體，沒有水就沒有生命。（2）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水或滯化水毛細(xì)

3、管水自由流動水 滯化水是指被組織中的顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)與膜所阻留住的水； 毛細(xì)管水是指在生物組織的細(xì)胞間隙和制成食品的結(jié)構(gòu)組織中通過毛細(xì)管力所系留的水； 自由流動水主要指動物的血漿、淋巴和尿液以及植物導(dǎo)管和細(xì)胞內(nèi)液泡等內(nèi)部的水。 紅外線干燥法水分的測定干燥法直接干燥法減壓干燥法蒸餾法卡爾費(fèi)休法其他測定水分方法1.2水分的測定1.2.1 干燥法1.2.2 蒸餾法1.2.3 卡爾費(fèi)休法1.2.4 其他測定水分方法l1.2.1.1 直接干燥法(1) 原理 基于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重中的分壓,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(dá)到完全干燥的目的

4、,食品干燥的速度取決于這個壓差的大小。l(2) 適用范圍 本法以樣品在蒸發(fā)前后的失重來計(jì)算水分含量,故適用于在95105范圍不含其他揮發(fā)成分極微且對熱不穩(wěn)定的各種食品。 樣品的制備方法常以食品種類及存在狀態(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。現(xiàn)將樣品制備與測定方法等分述如下：固態(tài)樣品：固態(tài)樣品必須磨碎，全部經(jīng)過2040目篩，混勻。在磨碎過程中，要防止樣品水分含量變化。一般水分在14%以下時稱為安全水分，即在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行粉碎過篩等處理，水分含量一般不會發(fā)生變化。但要求動作迅速。制備好的樣品存于干燥潔凈的磨口瓶

5、中備用。l 測定時，精確稱取上述樣品210 g（視樣品性質(zhì)和水分含量而定），置于已干燥、冷卻并稱至恒重的有蓋稱量瓶中，移入95105常壓烘箱中，開蓋24小時后取出，加蓋置干燥內(nèi)冷卻0.5小時后稱重。再烘1小時左右，又冷卻0.5小時后稱重。重復(fù)此操作，直至前后兩次質(zhì)量差不超過2mg即算恒重。測定結(jié)果按下式計(jì)算：l水分（%）=l式中m1 -干燥前樣品于稱量瓶質(zhì)量，g l m2 -干燥后樣品與稱量瓶質(zhì)量，gl m 3 - 稱量瓶質(zhì)量 ， gl 1003121mmmml 對于水分含量再16%以上的樣品，通常采用二步干燥法進(jìn)行測定。即首先將樣品稱出總質(zhì)量后，在自然條件下風(fēng)干1520小時，使其達(dá)到安全水分

6、標(biāo)準(zhǔn)（即與大氣濕度大致平衡），再準(zhǔn)確稱重，然后再將風(fēng)干樣品粉碎、過篩、混勻，貯于潔凈干燥的磨口瓶重備用。測定時按上述安全水分含量的樣品操作手續(xù)進(jìn)行。分析結(jié)果按下式計(jì)算：100)(15343221mmmmmmmm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量瓶質(zhì)量 ，g m4 -干燥后適量樣品與稱量瓶質(zhì)量， g； m 5 -稱量瓶質(zhì)量 ，g. 濃稠態(tài)樣品：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，故在測定前，需加入精制海砂或無水硫酸鈉，攪拌均勻，以增大蒸發(fā)面積。但測定中，應(yīng)先準(zhǔn)確稱樣，再加入已知質(zhì)量的海砂或

7、無水硫酸鈉，攪拌均勻后干燥至恒重。測定結(jié)果按下式 水分（%）=100)(41321mmmmmm1 -干燥前樣品與稱量瓶質(zhì)量 g ;m2 -海砂（或無水硫酸鈉）質(zhì)量，g；m 3-干燥后樣品、海砂及稱量瓶的總質(zhì)量，g；m 4-稱量瓶質(zhì)量，g；液態(tài)樣品：液態(tài)樣品直接置于高溫加熱，會因沸騰而造成樣品損失，故需經(jīng)低溫濃縮后，再進(jìn)行高溫干燥。測定時先準(zhǔn)確稱樣于已烘干至恒重的蒸發(fā)皿內(nèi)，置于熱水浴鍋上蒸發(fā)至近干，再移入干燥箱中干燥至恒重。結(jié)果計(jì)算公式同上述一步干燥法。 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%

8、可溶性固形物%l稱樣數(shù)量：測定時稱樣數(shù)量一般控制在其干燥后的殘留物質(zhì)量在1.53g為宜。對于水分含量較低的固態(tài)、濃稠態(tài)食品，將稱樣數(shù)量控制在35g，而對于果汁、牛乳等液態(tài)食品，通常每份樣量控制在1520g為宜。l l操作條件選擇主要包括:稱樣數(shù)量,稱量皿規(guī)格,干燥設(shè)備及干燥條件等的選擇.稱量皿規(guī)格：稱量皿分為玻璃稱量瓶和鋁質(zhì)稱量盒兩種。前者能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限制，故常用于干燥法。鋁質(zhì)稱量盒質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但對酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法。稱量皿規(guī)格的選擇，以樣品置于其中平鋪開后厚度不超過皿高的1/3為宜。l干燥設(shè)備：電熱烘箱由各種形式，一般使用強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)式，其風(fēng)量較大，烘干大量式

9、樣時效率高，但質(zhì)輕式樣有時會飛散，若僅作測定水分含量用，最好采用風(fēng)量可調(diào)節(jié)的烘箱。當(dāng)風(fēng)量減小時，烘箱上隔板1/21/3面積的溫度能保持在規(guī)定溫度1的 范圍內(nèi)，即符合測定使用要求。溫度計(jì)通常處于離隔板3cm的中心處，為保證測定溫度較恒定，并減少取出過程中因吸濕而產(chǎn)生的誤差，一批測定的稱量皿最好為812個，并排列在隔板的較中心部位。l干燥條件：溫度一般控制在95105，對熱穩(wěn)定的谷物等，可提高到120130范圍內(nèi)進(jìn)行干燥；對含還原糖較多的食品應(yīng)先用低溫（5060）干燥0.5小時，然后在用100105干燥。l干燥時間的確定有兩種方法，一種是干燥到恒重，另一種是規(guī)定一定的干燥時間。前者基本能保證水分蒸

10、發(fā)完全；后者的準(zhǔn)確度要求不高的樣品，如各種飼料中水分含量的測定，可采用第二種方法進(jìn)行。l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。l在測定過程中，稱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。l干燥器內(nèi)一般用硅膠作干燥劑，硅膠吸濕后效能會減低，故當(dāng)硅較藍(lán)色減褪或變紅時，需及時換出，置135左右烘23小時使其再生后再用。硅膠若吸附油脂等后，去濕能力也會大大減低。果糖含量較高的樣品，如水果制品、蜜蜂等，在高溫下（70）長時間加熱，其果糖會發(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定水分含量。含有較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物

11、的樣品，長時間加熱則會發(fā)生羰氨反應(yīng)析出水分而導(dǎo)致誤差：對次類樣品宜用其他方法測定水分含量。l(1) 原理l利用在低壓下水的沸點(diǎn)降低的原理,將取樣后的稱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.l(2) 適用范圍l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定。l1.2.1.2 減壓干燥法 (3) 儀器及裝置 真空烘箱(帶真空泵、干燥瓶、安全瓶）。 在用減壓干燥法測水分含量時，為了除去烘干過程中樣品蒸發(fā)出來的水分以及烘箱恢復(fù)常壓時空氣中的水分，整套儀器設(shè)備除用一個真空

12、烘箱（帶真空泵）外，還連接了幾個干燥瓶和一個安全瓶，設(shè)備流程如圖l(4) 操作方法l準(zhǔn)確稱取25g樣品于已烘干至恒重的稱量皿中,放入真空烘箱內(nèi),按圖所示流程連接好全套裝置后,打開真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需壓力4053.3KP(300400mmH g),并同時加熱至所需溫度(5060）。關(guān)閉 真空泵上的活塞，停止抽氣，使烘箱內(nèi)保持一定的溫度和壓力，經(jīng)一定時間后，打開活塞使空氣經(jīng)干燥瓶緩緩進(jìn)入烘箱內(nèi)，待壓力恢復(fù)正常后，再打開烘箱取出稱量皿，放入干燥器中冷卻0.5小時后稱量。并重復(fù)以上操作至恒重。l(5) 結(jié)果計(jì)算l同直接干燥法l真空烘箱內(nèi)各部位溫度要求均勻一致,若干燥時間短時,更應(yīng)嚴(yán)格控制.l第一

13、次使用的鋁質(zhì)稱量盒要反復(fù)烘干二次,每次置于調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的烘箱內(nèi)烘12小時,然后移至干燥器內(nèi)冷卻45分鐘,稱重(精確到0.1mg),求出恒重.第二次以后使用時,通常采用前移次的恒重值.試樣為谷粒時,入小心使用可重復(fù)2030次而恒重值不變.l由于直讀天平與被測量物之間的溫度差會引起明顯的誤差,故在操作中應(yīng)力求被稱量物與天平的溫度相同后再稱重,一般冷卻時間在0.51小時內(nèi).l減壓干燥時，自烘箱內(nèi)部壓力降至規(guī)定真空度時起計(jì)算烘干時間，一般每次烘干時間為2小時，但有的樣品需5小時；恒重一般以減量不超過0.5mg時為標(biāo)準(zhǔn)，但對受熱后易分解的樣品則可以不超過13mg的減量值為恒重標(biāo)準(zhǔn)。 ( 1) 原理 基

14、于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)這一事實(shí),將食品中的水分于甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出,冷凝并收集溜液,由于密度不同,溜出液在接受管中分層,根據(jù)餾出液中水的體積,即可計(jì)算出樣品中水分含量. (2) 特點(diǎn)及適用范圍 此法由于采用了一種高效的換熱方式,水分可迅速移出.此外,因此測定過程在密閉容器中進(jìn)行,加熱溫度比直接干燥法低,故對易氧化、分解、熱敏性以及含有大量揮發(fā)性組分的樣品的測定準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于干燥法。該法設(shè)備簡單，操作方便，現(xiàn)已廣泛用于谷類、果蔬、油類香料等多種樣品的水分測定，特別對于香料，此法是唯一公認(rèn)的水分含量的標(biāo)準(zhǔn)分析法。1.2.2 蒸餾法l 準(zhǔn)確稱取適量樣品(估計(jì)含水量2

15、5ml),放入水分測定測定儀器的燒瓶中,加入新蒸餾的甲苯(或二甲苯)5075ml使樣品浸沒,連接冷凝管及接受管,從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯),使之充滿水分接受刻度管.l 加熱慢慢蒸餾,使每秒鐘約蒸餾出2滴餾出液,待大部分水分蒸餾出后,加速蒸餾使每秒約蒸出4滴餾出液,當(dāng)水分全部蒸出后(接收管內(nèi)的體積不再增加時),從冷凝管頂端注入少許甲苯(或二甲苯)沖洗.如發(fā)現(xiàn)冷凝管壁或接受管上部附有水滴,可用附用小橡皮頭的銅絲擦下,再蒸餾片刻直接接受管上部及冷凝管壁無水滴附著為止.讀取接受管水層的容積.(4) 操作方法l(6)說明及注意事項(xiàng)l樣品用量一般谷類、豆類約20 g，魚、肉、蛋、乳制品約510克，蔬

16、菜、水果約5g。l有機(jī)溶劑一般用甲苯，其沸點(diǎn)微110.7。對于 在 高溫易分解樣品則用苯作針餾溶劑(春苯沸點(diǎn)80.2，水苯其沸點(diǎn)則為69.25)，但蒸餾的時間需延長。100WVl加熱溫度不宜太高，溫度太高時冷凝管上端水汽難以全部回收。蒸餾時間一般為23小時，樣品不同蒸餾時間各異。l為了盡量避免接受管和冷凝管壁附著水滴，儀器必須洗滌干凈?？栙M(fèi)休（Karl Fischer）法，簡稱費(fèi)休法或K-F法，是在1935年由卡爾費(fèi)休提出的測定水分的容量方法，屬于碘量法，對于測定水分最為專一，也是測定水分最為準(zhǔn)確的化學(xué)方法。多年來許多分析工作者是曾對此方法進(jìn)行了較為全面的研究，在反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量、試劑的穩(wěn)定性

17、、滴定方法、計(jì)量點(diǎn)的指示以及針對各種類型樣品的應(yīng)用和儀器操作的自動化等方面均有顯著的改進(jìn)，使該方法日趨成熟與完善。1.2.3卡爾費(fèi)休法l(1) 原理l費(fèi)休法的基本原理是利用I2 氧化SO2 時，需要有定量的水參加反應(yīng)：lSO2 + I2 +2H2O H2SO4 +2HIl但此反應(yīng)具可逆性，當(dāng)硫酸濃度達(dá)0.05%以上時，即能發(fā)生逆反應(yīng)，要使反應(yīng)順利地向右進(jìn)行，需要加入適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)以中和反應(yīng)過程中生成的酸。經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明，采用吡啶（C5H5N ）作溶劑可滿足此要求，此時反應(yīng)進(jìn)行如下：lC5H5N I2 + C5H5N SO2 +C5H5N+H2Ol碘吡啶 亞硫酸比啶 2 C5H5NHI+ C5H5N

18、SO2 O氫碘酸吡啶 硫酸吡啶l生成的硫酸吡啶很不穩(wěn)定，能與水發(fā)生副發(fā)應(yīng)，消耗一部分水而干擾測定：若有甲醇存在，則硫酸吡啶可生成穩(wěn)定的甲基硫酸氫吡啶；C5H5NSO2 O+H2OC5H5NHSO4HC5H5NSO2 O+CH3OHC5H5NHSO4 CH3于是促使測定水的滴定反應(yīng)得以定量完成。l由此可見，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，此溶液稱為費(fèi)休試劑。l費(fèi)休法的滴定總反應(yīng)式可寫為：l（ I2+SO2+3C5H5N+CH3OH ）+H2O 2 C5H5N HI+ C5H5N HSO4CH3l 從上式可以看到1mol水需要與1mol碘、1mol=氧化

19、硫和3mol吡啶及1mol甲醇反應(yīng)而產(chǎn)生2mol氫碘酸吡啶和1mol甲基硫酸氫吡啶（實(shí)際操作中各試劑用量摩爾比為I2：SO2：C5H5N=1：3：10 ）。l 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，再過量1滴費(fèi)休試劑中的游離碘即會使體系呈現(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；l 另一方法為雙指示電極安培滴定法，也叫永停滴定法，其原理是將兩枚相似的微鉑電極插在被滴樣品溶液中，給兩電極間施加1025mV電壓，在開始滴定直至化學(xué)計(jì)量點(diǎn)前，因體系中只存留碘化物而無游離碘，電極間的極化作用使外電路中無電流通過（即微安表指針始終不動），

20、而當(dāng)過量1滴費(fèi)休試劑滴入體系后，由于游離碘的出現(xiàn)使體系變?yōu)槿O化，則溶液開始導(dǎo)電，外路有電流通過，微安表指針偏轉(zhuǎn)至一定刻度并穩(wěn)定不變，即為終點(diǎn)，此法更適宜于測定深色樣品及微量、痕量水分時采用。l(2) 適用范圍l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定，均能得到滿意的結(jié)果，在很多場合，此法也常被作為水分特別是痕量水分（低至ppm級）的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用以校正其他測定方法。在食品分析中，采用適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施后此法能用于含水量從1ppm到接近100%的樣品的測定，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定，結(jié)果的準(zhǔn)確度優(yōu)于直接干燥法，也是

21、測定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。l(3) 主要儀器lKF1型水分測定儀（上?；ぱ芯吭褐疲┗騍DY84型水分滴定儀（上海醫(yī)械專機(jī)廠制）l(4) 試劑l 無水甲醇：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64650C 餾分備用。l 無水吡淀：要求其含水量在0.1%以下。吸取吡啶200ml置干燥的蒸餾瓶中，加40ml苯，加熱蒸餾，收集1101160C 餾分備用。l 碘：將固體碘置硫酸干燥器內(nèi)干燥48小時以上。l 無水硫酸鈉。l 硫酸。l 二氧化硫：采用鋼瓶裝的二氧化硫或用硫酸分解亞硫酸鈉而制得。l 5A分子篩。l 水一甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液：每ml含1mg水，準(zhǔn)確吸取1ml水注入預(yù)先干燥的1000ml容量瓶中，用無水甲醇稀釋至刻度，搖勻備用。l卡爾費(fèi)休