第五章-水分的測定

一般成分分析食品添加劑的檢測食品常見有害有毒物質(zhì)的檢測食品微生物檢驗?zāi)K三食品理化檢測在食品成分測定技術(shù)中：成分分析是食品分析檢測最基本和最主要的內(nèi)容，樣品檢測圍繞食品的營養(yǎng)性展開。學習要領(lǐng)：

What——要測定的是什么？

Why——為什么測？

How——怎么測？測定意義測定內(nèi)容測定方法第五章

水分的測定4教學目的和要求掌握食品中水分存在的狀態(tài)，水分和水分活度的測定原理、方法、注意事項；了解食品中水分測定的意義。內(nèi)容提要水分的測定23水分活度的測定概述16第一節(jié)概述第一節(jié)概述1、水在食品中的作用水是食品中的重要組分。除谷物和豆類等的種子類食品（一般水分在12－16%）以外，作為食品的許多動植物一般含有60－90%水分，有的甚至更高。食品組成體系離不開水保持食品良好的感官性狀、維持食品中組分間的平衡關(guān)系、保證食品具備一定的保質(zhì)期等等。第一節(jié)概述1、水在食品中的作用水是良好的溶劑在食品中水分常溶解可溶性物質(zhì)（如糖類和許多鹽類）而構(gòu)成溶液；高分子物質(zhì)也會分散在水中形成凝膠而賦予食品的一定形態(tài)，或在適當條件下分散于水中成為乳濁液或膠體溶液。第一節(jié)概述2、食品中水分存在的形式根據(jù)水在食品中所受束縛力的不同可分為兩大類：自由水（游離水）結(jié)合水（束縛水）自由流動水毛細管水不可移動水第一節(jié)概述2、食品中水分存在的形式自由水（游離水）自由流動水（Fluidalwater）——指動物的血漿、淋巴和尿液以及植物導管和細胞內(nèi)液泡等內(nèi)部的水；溶液的分散介質(zhì)中的水，如：食鹽、砂糖的水溶液的水；毛細管水（Capillarywater）——指在生物組織的細胞間隙和食品的結(jié)構(gòu)組織中通過毛細管力所系留的水；不可移動水或滯化水（Immobilizedwater）——指被組織中的顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)與膜所阻留住的水。第一節(jié)概述2、食品中水分存在的形式自由水FreeWater（游離水）自由水有如下特點：能結(jié)冰，但冰點有所下降溶解溶質(zhì)的能力強，干燥時易被除去與純水分子平均運動接近適合微生物生長和大多數(shù)的化學反應(yīng)，與食品的風味和功能性緊密相關(guān)，易引起食品的腐敗變質(zhì)。第一節(jié)概述2、食品中水分存在的形式結(jié)合水BoundWater（束縛水）

由氫鍵結(jié)合力系著的水，如在食品中與蛋白質(zhì)活性基(一OH，一NH2，一COOH等)和碳水化合物的活性基(一OH)以氫鍵相結(jié)合而不能自由運動的水，有如下特點：不易結(jié)冰(冰點-40℃)不能作為溶質(zhì)的溶媒，干燥時很難除去與純水比較分子平均運動大大減少不能被微生物利用，不易引起食品的腐敗變質(zhì)食品中哪些水分是易除去的？食品干燥、蒸發(fā)時去掉的水分主要為自由水。很難用蒸發(fā)的方法分離除去結(jié)合水。第一節(jié)概述3、食品中水分測定的意義水分測定是重要的質(zhì)量指標之一水分測定是一項重要的經(jīng)濟指標水分含量是一項重要的技術(shù)指標小結(jié)：保證生產(chǎn)的食品品質(zhì)；在食品監(jiān)督管理中，評價食品的品質(zhì)；在食品生產(chǎn)中，給計算生產(chǎn)中物料平衡提供數(shù)據(jù)，指導工藝控制。不同的食品水分含量相差較多。

例如：

鮮果：69.7%--92.5%

鮮蛋：67.3%--74.0%

鮮瘦肉：52.6%--77.4%

鮮菜：79.7%--97.1%

面包一般：32%--42%

主食面包:32%--36%

花色面包:36%--42%

牛乳：87.0%--87.5%

乳粉（全）:3.0%--5.0%

面粉：12%--14%

餅干：2.5%--4.5%

脫水蔬菜：6%—9%

第二節(jié)水分的測定水分測定法通?？煞譃?直接法——利用水分本身的物理性質(zhì)、化學性質(zhì)測定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾·費休法等間接法——利用食品的物理常數(shù)通過函數(shù)關(guān)系確定水分含量。如測相對密度、折射率、電導、旋光率等

一般來說，直接法比間接法準確度高第二節(jié)水分的測定干燥法常壓干燥法減壓干燥法紅外線干燥法蒸餾法卡爾費休法其他方法一、干燥法干燥法：在一定溫度和壓力下，通過加熱方式將樣品中的水分蒸發(fā)完全，并根據(jù)樣品加熱前后的質(zhì)量差來計算水分含量的方法干燥法包括：常壓干燥法真空干燥法紅外線干燥法干燥法特點：費時較長，但操作簡便，應(yīng)用范圍較廣。特別是真空烘箱干燥法，常被當作標準法1、干燥法的前提條件

用干燥法測定水分的樣品應(yīng)當符合的條件水分是唯一的揮發(fā)物質(zhì)，不含或含其它揮發(fā)性成分極微。水分的排除情況很完全，即含膠態(tài)物質(zhì)、含結(jié)合水量少。因為常壓很難把結(jié)合水除去，只好用真空干燥除去結(jié)合水。食品中其他組分在加熱過程中由于發(fā)生化學反應(yīng)而引起的重量變化非常小，可以忽略不計，對熱穩(wěn)定的食品例如，啤酒廠要經(jīng)常測啤酒花的水分，啤酒花中含有一部分易揮發(fā)的芳香油。這一點不符合我們的第一點要求，如果用烘箱法烘，揮發(fā)物與水分同時失去，造成分析誤差。此外，啤酒花中的α—酸在烘干過程中，部分發(fā)生氧化等化學反應(yīng)，這又造成分析上的誤差。但是一般工廠還是用烘干法測定，他們一般采取低溫長時間（80～85℃烘4小時），或者高溫短時（105℃烘1小時）2、干燥法操作條件的選擇稱量皿的選擇稱樣量干燥設(shè)備干燥條件（1）稱樣皿選擇稱量器皿分玻璃稱量瓶和鋁質(zhì)稱量盒兩種玻璃稱量皿——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，導熱性強，不耐酸堿，常用于減壓干燥法或原糧水分的測定。規(guī)格大?。簶悠菲戒佊诜Q量皿，厚度≤1/3皿高度稱量皿放入烘箱內(nèi)，蓋子應(yīng)該打開，斜放在旁邊，取出時先蓋好蓋子，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。

（2）稱樣量○稱樣量一般控制在其干燥后的殘留物質(zhì)量為1.5～3g○水分含量較低的固態(tài)、濃稠態(tài)食品，稱樣量控制在3～5g○水分含量較高的液態(tài)食品（果汁、牛乳等），稱樣量通常控制在15～20g為宜干燥設(shè)備電熱烘箱類型對流型烘箱：箱內(nèi)無風扇，空氣循環(huán)慢，溫差大（可達10℃），準確度精密度差強力循環(huán)通風型烘箱：箱內(nèi)有風扇，空氣循環(huán)快，溫差小（＜2℃），準確度精密度高，要注意質(zhì)輕試樣的飛散真空干燥箱：配真空泵，箱內(nèi)氣壓低，水分蒸發(fā)完全且速度快；有空氣進出口，箱內(nèi)空氣有一定流動，溫差較小，準確度、精密度較高干燥箱干燥器干燥條件干燥溫度：一般是95～105℃（100±5℃）對含還原糖較多的食品應(yīng)先（50～60℃）干燥然后再105℃加熱對熱穩(wěn)定的谷物可用120～130℃干燥干燥條件干燥時間：恒重——最后兩次重量之差＜3mg，基本保證水分蒸發(fā)完全規(guī)定時間——根據(jù)經(jīng)驗，只適用于準確度要求不高的樣品。對于易結(jié)塊或形成硬皮的樣品要加入定量的海砂。（二）常壓干燥法1.原理：食品中水分一般指在大氣壓下，100℃左右加熱所失去的物質(zhì)。但實際上在此溫度下所失去的是揮發(fā)性物質(zhì)的總量，而不完全是水。2.適用范圍：在95～l05℃范圍內(nèi)不含或含其他揮發(fā)性成分極微且對熱穩(wěn)定的各種食品。

3.操作方法

清洗稱量皿→烘至恒重m3

→準確稱樣+稱量皿重m1→放入調(diào)好溫度的烘箱（100±5℃）→烘約2h→于干燥器冷卻（0.5h）→稱重m1→約1h→于干燥器冷卻（0.5h）→稱重→反復(fù)至恒重（兩次重量差不超過0.003g即為恒重）→準確稱樣+稱量皿重m2。水分的計算：

水分%=(m1-m2)/(m1-m3)×100%常壓干燥法注意事項

在采樣時要特別注意防止水分的變化，對有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水，在稱量時要迅速，否則越稱越重。固體樣品要磨碎（粉碎）：谷類達18目，其他30～40目。液體樣品：需在低溫下預(yù)濃縮后再進行高溫干燥（防止沸騰飛濺損失）粘稠樣品（如甜煉乳、醬類）：應(yīng)先在皿內(nèi)稱取一定量經(jīng)酸洗和灼燒過的海砂烘干恒重后，再加入樣品攪拌均勻，然后移入烘箱內(nèi)烘至恒重（增加蒸發(fā)面積，防止表面結(jié)殼）水果、蔬菜樣品：應(yīng)先洗去泥沙，再用蒸餾水沖洗一次，然后用潔凈紗布吸干表面的水分常壓干燥法注意事項

易分解或焦化的樣品：可適當降低溫度或縮短干燥時間，或采用減壓干燥測定其水分含量果糖：C6H12O6

大于70℃△→C6H6O3+3H2O含較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，在長期加熱時會發(fā)生聯(lián)氨反應(yīng)，析出水分而導致誤差油脂或高脂肪樣品：由于脂肪氧化，而使后一次重量可能反而增加，應(yīng)以前一次重量計算含揮發(fā)性組分較多的食品（如香料油、低醇飲料等）：宜采用蒸餾法測定水分含量測定過程中：盛有樣品的稱量器皿從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進行冷卻半小時后稱重，否則，不易達到恒量⑧干燥器內(nèi)一般用硅膠作為干燥劑，硅膠吸潮后會使干燥效能降低，當硅膠藍色減退或變紅時，應(yīng)及時更換，于135oC左右烘2～3h使其再生后再用⑨在水分測定中，恒重的標準一般指前后2次稱量之差≤3mg⑩測定水分后的樣品，可供測定脂肪、灰分含量

注意事項本方法不適用于膠體、高脂肪、高糖、含易氧化、易揮發(fā)物質(zhì)的食品中水分分析油脂或高脂肪樣品，由于脂肪氧化，而后面一次重量反而增加，應(yīng)以前一次重量計算。對于易焦化和容易分解的食品，可以選用比較低的溫度或縮短干燥時間。（三）減壓干燥法原理：利用在低壓下水的沸點降低的原理,利用較低溫度，在減壓下進行干燥以排除水分，樣品中被減少的量為樣品的水分含量適用范圍：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，如高糖、高蛋白、高脂肪食品、果蔬及其制品等特點：速度快、準確度高減壓條件，水分蒸發(fā)更快、更完全烘干溫度低，高糖、高蛋白、高脂肪不易氧化分解（三）減壓干燥法操作方法準確稱2.00~5.00g樣品于烘至恒重的稱量皿中，放入真空烘箱打開真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需壓力40—53kpa，并同時加熱至所需溫度(50一60℃)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，打開通大氣的活塞使空氣經(jīng)干燥瓶緩緩進入烘箱內(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小時后稱量重復(fù)以上操作至恒重結(jié)果計算：同直接干燥法（三）減壓干燥法注意事項真空烘箱內(nèi)各部位溫度要均勻一致，若干燥時間短時，更應(yīng)嚴格控制減壓干燥時，自烘箱內(nèi)壓力降至規(guī)定真空度時計算烘干時間一般每次烘干為2h，但有的樣品需烘干5h恒重一般以減量不超過0.5mg為標準，但對受熱后易分解的樣品則可以不超過1～3mg的減量值為標準（四）紅外線干燥法原理：以紅外線加熱管作為熱源，利用紅外線的輻射熱與直射熱加熱試樣，高效快速地使水分蒸發(fā)，根據(jù)干燥前后失重即可求出樣品水分含量特點：是一種水分快速測定方法，一份試樣需10一30分鐘(依樣品種類不同而異)，但其精密度較差適用范圍：作為簡易法用于測定2-3份樣品的大致水分，或快速檢驗在一定允許偏差范圍內(nèi)的樣品水分儀器：紅外線水分測定儀有多種型號。一般組成部件有:紅外線管架盤天平內(nèi)置砝碼微電腦控制系統(tǒng)等一干燥法操作方法：將樣品置樣品皿上攤平，儀器自動校準內(nèi)置砝碼，在鍵盤上選擇干燥溫度，開始干燥。一段時間后（約10min），直接讀出水分含量。儀器允許的測定溫度范圍一般在室溫～160℃，樣品量的允許范圍是0～20g，測定的精度為0.1%。二蒸餾法原理：采用與水互不相溶的高沸點有機溶劑與樣品中的水分共沸蒸餾，冷凝并收集餾液，根據(jù)餾出液分層后水的體積，即可計算出樣品中水分含量。例：有關(guān)沸點：水——100℃

苯——80.2℃

水+苯——69.25℃

有關(guān)相對密度：(20/4)

d水=1.00000d苯=0.87900d甲苯=0.86694二蒸餾法特點：換熱高效，測定快速；加熱溫度較低，故對易氧化、分解、熱敏性以及含大量揮發(fā)性組分的樣品的測定準確度好。適用范圍：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，此法是唯一公認的水分含量的標準分析法。儀器共沸蒸餾法蒸餾式水分測定儀如圖所示甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，進行蒸餾，收集餾出液備用。操作方法稱樣(估計含水量2～5mL)，放入燒瓶，加入新蒸餾的甲苯(或二甲苯)使樣品浸沒，連接冷凝管及接收管，從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯)，使之充滿水分接收刻度管加熱蒸餾（2-4滴/秒），待水分全部蒸出(接收管內(nèi)水的體積不再增加)，從冷凝管頂端注入少許甲苯(或二甲苯)沖洗管壁水滴讀取接收管水層的容積計算：共沸蒸餾法V——接收管內(nèi)水的體積。W——樣品質(zhì)量。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(yīng)比重量法少⑶設(shè)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)誤差注意事項溶劑的選擇：有機溶劑一般用甲苯，其沸點為110.7℃。對于在高溫易分解樣品則用苯作蒸餾溶劑(純苯沸點80.2℃，水苯其沸點則為69.25℃)，但蒸餾的時間需延長。樣品用量以含水量2～5mL為宜：谷豆類約20g，魚、肉、蛋、乳制品約5-10g，蔬果類約5g溫度不宜太高：溫度太高時冷凝管上端水汽難以全部回收儀器必須洗滌干凈：盡量避免接收管和冷凝管壁附著水滴三卡爾-費休法是測定各種物質(zhì)中微量水分的一種方法，是在1935年由卡爾·費休提出的測定水分的方法，屬于碘量法，對于測定水分最為專一，也是測定水分最為準確的化學方法ISO已把把這個方法定為國際標準測定微量水分，我們國家也把這個方法定為國家標準測微量水分。此反應(yīng)具有可逆性，當生成物H2SO4濃度＞0.05%時，即發(fā)生可逆反應(yīng)。要使反應(yīng)順利向右進行，要加入適量的堿性物質(zhì)以中和生成的酸。I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI1、原理

在水存在時，即樣品中的水與卡爾費休試劑中的SO2與I2產(chǎn)生氧化還原反應(yīng)。硫酸吡啶很不穩(wěn)定，消耗一部分水而干擾測定，我們可加無水甲醇，則生成穩(wěn)定的化合物。I2＋SO2＋H2O＋3C5H5N2氫碘酸吡啶＋硫酸吡啶I2＋SO2＋H2O＋3C5H5N＋CH3OH2氫碘酸吡啶＋甲基硫酸吡啶經(jīng)實驗證明，在體系中加入吡啶，可使反應(yīng)向右進行。終點判斷：過量一滴費休試劑中的碘即會使體系呈現(xiàn)淺黃色；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，特別是測定低水分含量的食品，如脫水水果和蔬菜、糖果和巧克力、咖啡和油脂，以及任何高糖高蛋白低水分的樣品。此方法快速準確且不需加熱。不僅可測得樣品中的自由水，而且可測出結(jié)合水，即此法測得結(jié)果更客觀地反映出樣品中總水分含量。適合于測定水分含量大于0.03%的樣品。2、適用范圍3、卡爾費休試劑的配制與標定若以甲醇作溶劑，則試劑中I2、SO2、C5H5N（含水量在0.05%以下）三者的克分子數(shù)比例為I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10配制這種試劑要單獨配，分甲乙兩種試劑并且分別貯存，臨用時再混合，而且要標定。甲液I2的CH3OH溶液乙液SO2的CH3OH吡啶溶液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水分測定儀主要儀器：KF—l型水分測定儀(上?；ぱ芯吭褐?SDY一84型水分滴定儀(上海醫(yī)械專機廠制)

59對于無色試液可用目視法判定。當?shù)味悠愤_到化學計量點時，再過量1滴費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)此即作為終點而停止滴定。如果是帶有顏色或呈渾濁狀的試液，則需用永停滴定法。滴定操作中可用兩種方法確定終點60永停滴定法是一種電化學方法。其原理是將電極插入溶液，給兩級施加電壓，在滴定終點前，無游離態(tài)碘，則無電流；當過滴定終點一滴，出現(xiàn)游離態(tài)碘，則溶液開始導電，有電流通過，安培表指針偏轉(zhuǎn)，即為滴定終點。此法更適宜于測定深色樣品及微量、痕量水分時采用。配制稱85g碘于干燥的有塞棕色燒瓶中↓加670ml無水甲醇↓塞上瓶塞，振搖使I2全部溶解↓加270ml吡啶，混勻，于冰水浴冷卻↓通干燥的二氧化硫氣體60g↓塞上瓶塞→于暗處24小時后標定使用標定：先加50ml無水甲醇→于反應(yīng)器中→接通電源→啟動電磁攪拌器→用KF試劑滴入甲醇中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(yīng)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/VF——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）結(jié)果計算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）水分測定方法測定方法原理特點干燥法常壓烘箱干燥真空烘箱干燥紅外線干燥微波干燥樣品在—定條件下加熱干燥，使其中水分蒸發(fā)，以樣品在蒸發(fā)前后的失重來計算水分含量的—類測定方法適用大多數(shù)樣品，方法簡單

是化學法中的重量法測定方法原理特點蒸餾法在樣品中加入一種和水不相溶的有機溶劑，形成共沸物，收集餾出液，根據(jù)餾出液中水的量計算水份含量.適用含有大量揮發(fā)物的樣品干燥法測定水分方法比較：測定方法原理操作條件特點常壓烘箱法在常壓下加熱使樣品蒸發(fā)，根據(jù)加熱前后失重計算水分含量常壓烘箱溫度100-110