1、第二章 水分的测定,第一节 概 述一. 水分测定的意义1. 水分含量是一项重要的质量指标 水分对保持食品的感官性状，维持食品其他组分的平衡关系，保证食 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响到风味、腐败和发霉；物理性质的变化。 如面包和饼干类的变硬就不仅是失水干燥，而且也是由于水分变化造成淀粉结构 发生变化的结果；奶粉要求水分为2.53.0%，大于3.5%，结块，易变色，贮藏期 降低，微生物滋生。 新鲜面包（过低无光泽），硬糖（过低返砂或返潮）， 但水分过高，组织状态软化，弹性降低或消失。 脱水果蔬、香精香料 食品的含水量对食品的鲜度、硬软性、流动性、 呈味性、保藏性、加工性
2、等许多方面有着至为重要的关系。,2. 水分含量是一项重要的经济指标 成本核算中物料平衡，耗能问题。 食品工厂可按原料中的水分含量进行物料衡算。 如鲜奶（含水量87.5%）奶粉（2.5%含水量） 如面包（面团的韧性与加水量有关），加水量多面团软，加 水量少面团硬，做出的面包体积不大，影响经济效益。 包装运输：浓缩牛奶、浓缩果汁、液体甘蔗糖、玉米糖浆等,3. 水分含量是一项重要的技术指标 每种合格食品，在其营养成分表中都有水分含量的规定。如蔬菜含水量8591%，水果8090%，鱼类6781%，蛋类7375%，乳类8789%，猪肉4359%。 加工食品Cheldar干酪的水分含量必须39%、通心粉的
3、水分含量必须15%、 风梨汁中可溶性固形物必须10.5波美度、葡萄糖浆的固形物必须70%，过多不合格。,二. 水分的存在状态.1. 自由水 Free Water（游离水） 主要存在植物细胞间隙，具有水的一切特性，是食品的主要分散剂，可溶解糖、酸、无机盐等，可用简单的热力方法除掉。 2. 结合水 Bound Water（1）束缚水 以氢键的形式与有机物的活性基团结合在一起，不具有水的特性，要除掉这部分水是困难的。 特点：不易结冰（冰点为40 ）不能作为溶质的溶剂（2）结晶水 以配价键的形式存在，结合牢固，难以用普通方法去除这一部分水。,第二节 水分的测定 直接法 （准确费时） 间接法（利用食品的
4、相对密度、折射率,介电常数 等物理性质测定水分）,干燥法（即重量法，有直接、减压）蒸馏法卡尔费休法,干燥法的原理：食品中的水分受热以后，产生的蒸汽压高于空气在电热干燥箱中的分压，使食品中的水分蒸发出来。同时，由于不断的加热和排走水蒸汽，而达到完全干燥的目的，并根据样品前后失重来计算水分含量的方法，称为干燥法。干燥法符合的条件：水分是样品中唯一的挥发物质，其它挥发物质含量要非常少或不含有。水分可以较彻底地被去除。在加热过程中，样品中的其它组分由于发生化学反应而引起的重量变化可以忽略不计。,一. 直接干燥法 原理：1005 ，干燥 试剂：海砂（6N盐酸煮沸水洗6N NaOH煮沸水洗 105烘干）,
5、操作：,称量瓶,105 0.5-1h,称样,干燥,105 2-4h,恒重,干燥,称量瓶的选择（铝制、玻璃）:玻璃称量皿能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于常压干燥法。铝制称量盒质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。选择称量皿的大小要合适，一般样品1/3高度。称量瓶的预处理：用烘箱进行干燥处理，在100的烘箱进行重复干燥，以使其达到恒重（两次称量质量差不超过2mg）。称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。干燥之后的称量皿应存放在干燥器中。,称量瓶的干燥： 干燥（105, 0.5-1h）冷却（干燥器，0.
6、5h）称重再干燥（ 105,0.5-1h） 再冷却（干燥器，0.5h ） 称重（误差2mg）；以最后一次为称量数值。称样：样品2.00-10.00 g，厚度5mm，加盖称量。干燥剂：硅胶 当其颜色由蓝色减退或变成红色时， 应及时更换，于135条件下烘干 23h后可重新利用。,结果计算：X = X 100 %,m1-m2m1-m3,X：样品中水分的含量m1：称量瓶和样品的质量（g），m2：称量瓶和样品干燥后的质量（g），m3：称量瓶的质量（g），,干燥前样品的处理：安全水分：一般水分含量在14以下时称安全水分，即在 实验室条件下进行粉碎过筛等处理，水分含量一般不会发 生变化.1.固态样品：粉碎过
7、筛（过程中防止水分变化）2.浓稠状样品: 加入海砂或无水硫酸钠 (一般每3g样品加20-30g海砂就能使其充分分散。也可用硅藻土、无水硫酸钠代替 )3.液态样品：先低温浓缩，再移入干燥箱干燥 也可用比重法、折光法测出固形 物含量，换算出水分含量,4.面包：二部干燥法二步干燥法：对于水分含量在14%以上的样品，如面包之类的谷类食品，先将样品称出总质量后，切成厚为23mm的薄片，在自然条件下风干1520h，使其与大气湿度大致平衡，然后再次称量，并将样品粉碎、过筛、混匀，放于称量瓶中以烘箱干燥法测定水分。,操作条件的选择：1. 称样数量：一般干燥残留物的量为1.5 - 3 g2. 干燥设备：强力循环
8、通风式，可调节风量的烘箱3. 干燥条件：一般 95-105; 120-130 （谷物）; 50-60， 0.5h100-105 （含还原糖较多）4. 此法不能去除结合水。5. 不适于胶体、高脂肪、高糖、及含有较多高温易氧化易挥发物质的食品。6. 反复干燥称量，最后一次增大，以前一次数值为准。（说明发生氧化反应）,常压烘箱干燥法是食品中水分测定国家标准第一法。不能完全排出食品中的结合水，所以它不可能测出食品中真正的水分。设备和操作简单，但时间较长，不适合含易挥发物质、高脂肪、高糖食品及含有较多的高温易氧化、易挥发、易分解物质的食品。,二. 减压干燥法真空干燥箱：655，40-53.3KPa， 称
9、样（同直接干燥法）真空干燥箱抽真空、加热2h后，关闭真空泵，开通大气活塞，恢复正常大气压后取出，冷却称量至恒重。适用食品： 胶状，高温易分解、含水量多（食糖，果糖，巧克力，糕点，味精，高脂肪食品等）,三. 蒸馏法测定水分含量原理：根据两种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点，可将食品中的水分与甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷凝收集，溜出液分层，可得水的体积。 如 沸点：水（100），苯（80.2 ）， 水+苯（69.25 ）， 相对密度：水（1.0000），苯（0.8790）， 甲苯（0.8669）,试剂和仪器试剂：甲苯或二甲苯 （用水饱和，振荡， 分层去水，蒸馏）仪器：蒸馏式水分测定仪,
10、操作方法（1）称样 称取适量试样（水分含量：2.04.5 mL），精确至0.01 g，置于水分测定器烧瓶中。,（2）测定 取适量甲苯于烧瓶中，浸没试样，混合。从冷凝管上口注入甲苯，直至溢入烧瓶。在冷凝管上口塞少量脱脂棉或安装盛有氯化钙的干燥管，以减少大气中水分凝结。用石棉布将烧瓶和通到接收器的导管包紧。先缓慢蒸馏（每秒钟从冷凝管滴下约2滴）。当大部分水分已蒸出时，加快蒸馏速度（每分钟从冷凝管滴下约4滴），直至冷凝管尖端无水滴。从冷凝管上口加入甲苯，将冷凝管内壁附着的水滴洗入接收器。继续蒸馏至接收器上部及冷凝管壁无水滴，且接收器中的水平面保持30 min不变，关闭热源。 取下接收器，冷却至室温。
11、读取接收器中水的毫升数，精确至0.05 mL。注：须防止温度过高，避免蒸气冷凝在管上端，水分难以回收。,计算X = V / m 100X: 样品中的水分含量，mL/100g，或d=0.9982g/mL计算质量浓度V：接收管内水的体积，mLM：样品质量，g 允许差：同一试样两次测定结果之差，每100试样不得超过0.4g。报告数值：取两次的平均值，小数点后第一位。,蒸馏法的优缺点 优点： 热交换充分 受热后发生化学反应比重量法少 设备简单，管理方便 缺点： 水与有机溶剂易发生乳化现象 样品中水分可能完全没有挥发出来 水分有时附在冷凝管壁上，造成读数误差 对分层不理想，造成读数误差，可加少量戊 醇或
12、异丁醇防止出现乳浊液。,蒸馏技术最初是一种用于质量控制的快速方法，并不适合于常规检测。现在，蒸馏方法是一种AOAC许可的用于调味品（AOAC法969.19）和动物饲料(AOAC法925.04)的水分分析技术，它也能在坚果、油类、肥皂和蜂蜡的水分分析中提供很好的准确度和精确度。该法为食品水分测定国家标准第三法。适用食品： 香料、调味品、干果、油类等， 是香料水分测定的唯一公认方法,四. 卡尔费休法测定水分含量1.原理：利用碘氧化二氧化硫时，需要有定量的水参加 反应。 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI 由于此反应为可逆反应，硫酸浓度 达到0.05%即可逆，故需加入适当碱性
13、 物质中和生成的硫酸，使反应朝正方 向进行。,一般加入吡啶和甲醇： 3C5H5N + H2O + I2+ SO22氢碘酸吡啶+硫酸酐吡啶 硫酸酐吡啶不稳定，能与水发生反应，消耗一部分水而干扰测定，为了使它稳定，可加无水甲醇。 硫酸酐吡啶 + CH3OH（无水）甲基硫酸吡啶 即： I2+SO2+H2O+3C5H5N+CH3OH2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶 1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇，产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。这是理论上的数据，但实际上，SO2、吡啶、甲醇的用量都是过量的，反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色，即可确定为到达终点。,2.卡尔
14、费休溶剂的配制 若以甲醇作溶剂，则试剂中I2、SO2、C5H5N的比例为1310 这种试剂有效浓度取决于碘的浓度。新配制的试剂其有效浓度不断降低，其原因是由于试剂中各组分本身也含有一些水分，但试剂浓度降低的主要原因是由一些副反应引起的，较高消耗了一部分碘。 所以这种试剂要使用前配制，而且要标定。 这种方法对试剂要求严格，要求甲醇、吡啶都是无水的，并且要求有KF水分测定仪,（1）配制KF试剂： 称85gI2于干燥的有塞棕色烧瓶中加670ml无水CH3OH塞上瓶塞振摇使I2全部溶解加270ml吡啶混匀于冰水浴冷却通干燥的SO2气体60g塞上瓶塞于暗处24小时后标定使用.,（2）标定： 先加50ml
15、无水甲醇于反应器中接通电源启动电磁搅拌器用KF试剂滴入甲醇,使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点（即指针到达一定刻度，不记录KF试剂用量）保持一分钟用10l注射器从反应器加料口注入10l蒸馏水（相当于0.01g水）电流表指针接近零点用KF试剂滴定到原定终点记录 F =G*1000/V， F KF试剂的水当量（mg/ml） V KF滴定消耗试剂的体积（ml） G 水的重量（g）,3、操作步骤 对于固体样，如糖果必须预先粉碎，称0.300.50g样于称样瓶中，取50 ml甲醇 于反应器中，所加甲醇要能淹没电极，用KF试剂滴定50 ml甲醇中痕量水 滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时 打开
16、加料口 将称好的试样立即加入 塞上皮塞 搅拌 用KF试剂滴至终点保持1min不变 记录 计算：水分 = FV/（W10） F KF试剂的水当量（mg/ml） V 滴定所消耗的卡尔费休试剂（ml） W 样品重量（g）,注： 此法适用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脱水果蔬类等样品的痕量水分分析； 样品中有强还原性物料，包括维生素C的样品不能测定； 卡尔费休法不仅可测得样品中的自由水，而且可测出结合水，即此法测得结果更客观地反映出样品中总水分含量。 固体样品细度以40目为宜，最好用粉碎机而不用研磨，防止水分损失。,在卡尔费休滴定法中主要的难点和误差来源有： (1)水分的萃取不完全：这一点对于谷物
17、和某些食品的制备来说，研磨的好坏（即颗粒的大小）非常重要。(2)空气的湿度：外界的空气不允许进入反应室中。(3)壁上吸附水分：所有玻璃器皿必需充分干燥。(4)来自食品组分的干扰： 抗坏血酸被KFR试剂氧化成脱氢抗坏血酸，使水分含量测定值偏高；而羰基化合物则与甲醇发生缩醛反应生成水，从而使水分含量测定值偏高(这个反应也会使终点消失)；不饱和脂肪酸和碘反应，也会使水分含量的测定值偏高。,五、其他方法,介电容量法、电导率法、红外吸收光谱法、折光法。其他干燥法 化学干燥法、微波烘箱干燥法、红外线干燥法,水分的测定方法的选择必须保证样品中的水彻底释放；须预防在操作过程中产生的水分的得失，并尽量将它降到最
18、低值。要求：尽量缩短在空气中暴露的时间，尽可能的减少摩擦加热样品，装食品的容器尽量少留空间。食品中水分测定的方法通常可分为两大类：直接法和间接法。直接法的准确度高于间接法。,同样的产品根据不同测定方法得到的水分含量会有所差别，这主要是受到这些水在食品中存在形式的影响。有时候对同一种产品也可用不同的测定方法进行测定，但一般来说，国标法、AOAC法列出的第一个方法相对于其他方法而言在任何情况下都是首选方法。如：测定奶酪的AOAC国际标准方法中包括：方法928.08，真空干燥法；948.12，高压炉法；977.11，微波炉法；969.19和蒸馏法。,第三节 水分活度的测定,一、测定的意义二、测定的方法,
