食品中水分的測定專題講座PPT

1、第五章第五章 食品一般成分的測定食品一般成分的測定 水水 分分 的的 測測 定定 水分的測定水分的測定 概述 重量法儀器法 2 31 1.水分的存在狀態(tài)水分的存在狀態(tài) 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 不可移動水或滯化水 毛細(xì)管水 自由流動水 一、概述一、概述 自由水（游離水）自由水（游離水）是靠分子間力形成的吸附水。 束縛水束縛水 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)：不易結(jié)冰（冰點(diǎn)為40） 不能作為溶質(zhì)的溶劑 v水

2、分活度水分活度 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）。（游離程度）。 （1 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；程度越高； (2) (2) 水分活度數(shù)值：用水分活度數(shù)值：用aw表示，水分活度值等于用百分率表示表示，水分活度值等于用百分率表示 的相對濕度，其數(shù)值在的相對濕度，其數(shù)值在0-1之間。之間。 (3) (3)水分活度的測試意義：水分活度的測試意義：aw值對食品保藏具有重要的意義。值對食品保藏具有重要的意義。 2.測定水分的意

3、義測定水分的意義 除谷物和豆類等的種子類食品以外，作為食品 的許多動植物一般含有6090%水分，有的甚至更高， 水是許多食品組成成分中數(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%，即使是干態(tài) 食品，也含有少量水分，如面粉1214%、餅干 2.54.5%。 二、是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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)行物食品工廠可按原料中的水分含量進(jìn)行物 料衡算。這可對生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)管理。料衡算。這可對生產(chǎn)進(jìn)行指導(dǎo)管理。 是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) 水分的測定水分的測定 概述 重量法重量

4、法 儀器法 2 31 二、重量法二、重量法 凡操作過程中包括有稱量步驟的測定方凡操作過程中包括有稱量步驟的測定方 法，統(tǒng)稱為重量法，如烘箱干燥法，紅外線法，統(tǒng)稱為重量法，如烘箱干燥法，紅外線 干燥法，干燥劑法等。干燥法，干燥劑法等。 2.1 直接干燥法直接干燥法 (1) 原理 v 在一定的溫度（95105）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) 適用范圍適用范圍（對食品而言）： v水分是唯一揮發(fā)成分 就是說在加熱時只有水分揮發(fā)。 v水分揮發(fā)要完全 對于一些糖和果膠、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

5、結(jié)合水除去，只 好用真空干燥除去結(jié)合水。 。 v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。 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95105下進(jìn)行干燥。 (3)樣品的制備、測定及結(jié)果計算 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。 a . 采集，處理，保存過程中，要防止組采集，處理，保存過程中，要防止組 分發(fā)生變化，特別要防止水分的丟失或分發(fā)生變化，特別要防止水分的丟失或 受潮。受潮。 b. 固體樣品要磨碎（粉碎），谷類達(dá)固體樣品要磨碎（粉碎），

6、谷類達(dá) 18目，其他目，其他3040目。目。 c. 液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后 進(jìn)干燥箱。進(jìn)干燥箱。 d. 濃稠液體（糖漿、濃稠液體（糖漿、 煉乳等）：煉乳等）： 加水稀釋，最后要加水稀釋，最后要 把加入的水除去。把加入的水除去。 加入海砂，海砂與加入海砂，海砂與 玻璃棒在水浴上干燥玻璃棒在水浴上干燥 后入干燥箱，兩者要后入干燥箱，兩者要 知重量。知重量。 濃稠態(tài)樣品直接加熱干 燥，其表面易結(jié)硬殼焦硬殼焦 化化，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。 e. 含水量含水量16%的谷類食品，采用的谷類食品，采

7、用兩步干燥兩步干燥 法法。如面包，切成薄片，在自然條件下風(fēng)干。如面包，切成薄片，在自然條件下風(fēng)干 1520小時，使其達(dá)到安全水分標(biāo)準(zhǔn)（即與小時，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)確稱重，然后再大氣濕度大致平衡），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。燥的磨口瓶重備用。 (后同固體樣品后同固體樣品) 。 測定測定 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，開蓋開蓋24小時后取 出，加蓋加蓋置干燥內(nèi)

8、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，直至前前 后兩次質(zhì)量差不超過后兩次質(zhì)量差不超過2mg即算恒重即算恒重。測定結(jié)果按下 式計算： 對于水分含量14%以上的樣品 100 )( 1 53 43 221 m mm mm mmm 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. 濃稠液體濃稠液體 水分（水分（%）= 100 )( 41 321 mm mmm 式中： m1 -干燥前樣品與稱量瓶質(zhì)量 g ;

9、m2 -海砂（或無水硫酸鈉）質(zhì)量，g； m3-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 由于液態(tài)樣品主要由水分和可溶性固形物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%可溶性固形物% （4）操作條件選擇 稱樣數(shù)量：稱樣數(shù)量： 樣品一般控制在干燥后的殘留物為1.53克； 固態(tài)、濃稠態(tài)樣品控制在 35 克； 含水分較高的樣品控制在 1520 克； （鋁制、玻璃） v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。 v鋁制稱量盒質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但 對酸性食品

10、不適宜，常用于 減壓干燥法或原糧水分的測定。 v選擇稱量皿的大小要合適，一般樣品1/3高度。 稱量皿規(guī)格：稱量皿規(guī)格： 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，用紙條取，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。 干燥設(shè)備 電熱烘箱有各種形式，對流式、強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)式。 普通；真空 最簡便的干燥設(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，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，干燥過程中，最好送 入干燥空氣，以除去水蒸汽。 干燥條件：干燥條件： 干燥溫度：干燥溫度

11、： 1. 一般是一般是 95105 ；對含還原糖較多的食品應(yīng)；對含還原糖較多的食品應(yīng) 先（先（5060）干燥）干燥0.5h,然后再然后再105加熱。加熱。 2.對熱穩(wěn)定的谷物可用對熱穩(wěn)定的谷物可用120130 干燥。干燥。 3.對于脂肪高的樣品，后一次重量可能高于前一次對于脂肪高的樣品，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)計算。（由于脂肪氧化），應(yīng)用前一次的數(shù)據(jù)計算。 干燥時間：干燥時間： 恒重恒重最后兩次重量之差 2 mg 。 基本保證水分蒸發(fā)完全。 規(guī)定時間規(guī)定時間根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，準(zhǔn)確度要求不高的。 v對于易結(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：判斷恒重

12、的方法： v1.反復(fù)干燥后各次的稱量數(shù)值不斷減小，當(dāng)最后兩 次的稱量數(shù)值之差不超過2mg，說明水分已蒸發(fā)完 全，達(dá)到恒量，干燥恒量值為最后一次的稱量數(shù)值。 v2. 反復(fù)干燥后各次的稱量數(shù)值不斷減小，而最后一 次的稱量數(shù)值增大，說明水分已蒸發(fā)完全并發(fā)生了 氧化，干燥恒量值為氧化前的稱量數(shù)值。 (5) 說明及注意事項(xiàng)說明及注意事項(xiàng) 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。 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)行冷卻干燥器中進(jìn)行冷卻，否則，不易達(dá)到恒重。 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)

13、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： 對此類樣品宜用其他方法測定水分含量。 2.2 減壓干燥法減壓干燥法 (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定。 (3) 儀器及裝置 真空烘箱(帶真空泵、干燥瓶、安全瓶）。 干

14、燥瓶 安全瓶 (4)操作方法操作方法 準(zhǔn)確稱準(zhǔn)確稱2.005.00g樣品樣品于烘至恒重的于烘至恒重的 稱量皿稱量皿至真空烘箱至真空烘箱70、真空度、真空度 93.398.6kpa（700740mmhg） 烘烘5小時小時于干燥皿冷卻于干燥皿冷卻稱至恒重稱至恒重 (5) 結(jié)果計算：同直接干燥法 (6) 說明及注意事項(xiàng)說明及注意事項(xiàng) 恒重標(biāo)準(zhǔn)：減壓干燥時，自烘箱內(nèi)部壓力降至規(guī)定真空 度時起計算烘干時間，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)。 水分的測定水分的測定 概述重量法 儀器法儀器

15、法 2 31 三、儀器法三、儀器法 3.1卡爾費(fèi)休法 卡爾費(fèi)休（karl fischer）法，簡稱費(fèi)休法或費(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。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織把 這個方法定為國際標(biāo)準(zhǔn)測微量水分微量水分，我們國家 也把這個方法定為國家標(biāo)準(zhǔn)測微量水分。 。 原理 利用i2氧化so2時需要有一定的水參加反應(yīng)，（氧 化還原反應(yīng)） i2+so2+2h2o h2so4+2hi 此反應(yīng)具有可逆性，當(dāng)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(jìn)行，要加入 適量的堿性物質(zhì)以中和生

16、成的酸，吡啶（c5h5n）。 i2+so2+2h2o+3c5h5n 2c5h5nhi+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。 將將i2、 so2、c5h5n 、ch3oh 配在一起配在一起 成為費(fèi)休試劑成為費(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，此溶液稱為費(fèi)休試劑。 費(fèi)休法的滴定總反應(yīng)式可寫為： （ i2+so2+3c5h5n+ch3oh ）+h2o 2 c5h5n hi+ c5h5n hso4ch3 i2so2c5h5n = 1310 滴定操作中可用兩種方法

17、確定終點(diǎn)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； 另一方法為雙指示電極安培滴定法，電 位滴定法。此法更適宜于測定深色樣品及微 量、痕量水分時采用。 (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，此法能用于含水量從1ppm到接近100%的

18、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，也是測定脂肪和油品中痕量水分的 理想方法。 主要儀器 kf-l 型水分測定儀 sdy-84 型水分滴定儀 (4) 試劑 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。 無水吡啶：要求其含水量在0.1%以下。 碘：將固體碘置硫酸干燥器內(nèi)干燥48小 時以上。 無水硫酸鈉。 硫酸。 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。 5a分子篩。 水甲醇標(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，