第五章水分和水分活度的測定

1、第五章第五章 水分和水分活度的測定水分和水分活度的測定v 教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容v 水分和水分活度的測定v 教學(xué)目標教學(xué)目標v 掌握水分測定不同方法的適用范圍v 掌握干燥法的基本操作流程v 掌握水分含量的計算方法v 掌握水分活度的-擴散法測定原理及步驟v為什么植物種子可以放冰箱冷凍而水果則不行？v食品的腐敗變質(zhì)與水分含量有關(guān)系嗎？樣品的采集和保存樣品的制備和處理成分分析分析數(shù)據(jù)處理分析報告的撰寫一、水的作用：沒有水就沒有生命，食品組成離不開水。沒有水就沒有生命，食品組成離不開水。水約占人體組成的水約占人體組成的70% 。動植物含水量大多在60%-90%之間（谷類和豆類種子一般水分含量為12-16%）

2、。水是體溫調(diào)節(jié)劑、溶劑、營養(yǎng)成分和代謝載體，同時也是機體反應(yīng)劑、反應(yīng)介質(zhì)和潤滑劑。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述二、水分的存在狀態(tài)二、水分的存在狀態(tài)根據(jù)水分在食品中所處的狀態(tài)不同以及與非水組分結(jié)合強弱的不同可以把水分分為以下三類：自由水（游離水）：自由水（游離水）： 以溶液狀態(tài)存在的水分，保持著水分的物理性質(zhì)，在被截留的區(qū)域內(nèi)可以自由流動，是良好的溶劑和運輸工具。低溫下易結(jié)冰，化學(xué)反應(yīng)進行場所。它的數(shù)量制約著細胞的代謝強度，如呼吸速度、光合速度、生長速度等。自由水占總含水量百分比越大則代謝越旺盛。親和水：親和水： 強極性基團單分子外的幾個水分子層所包含的水，以及與非水組分中的弱極性基團以氫鍵結(jié)合的水。

3、結(jié)合水結(jié)合水： 又稱束縛水，是食品中與非水成分結(jié)合最牢固的水。如結(jié)晶水和通過氫鍵與氨基、羧基、羥基等結(jié)合的水。所有這些水不再能溶解其他物質(zhì)，較難流動。如心肌含水79%,與血液含水量相差不多，但所含的水均為結(jié)合水，故呈堅實的形態(tài)。干燥的成熟種子也保持約25%左右的水即結(jié)合水，結(jié)合水不參與代謝作用，在食品內(nèi)部不能作為溶劑，微生物也不能利用它們來進行繁殖，很難用蒸發(fā)的方法排除出去。v食品中以自由水形態(tài)存在的水在加熱時容易蒸發(fā)，另外兩種狀態(tài)存在的水加熱也能蒸發(fā)，但不如自由水蒸發(fā)容易。v但若長時間對食品加熱，非但不能去除水分，反而會使食品發(fā)生變質(zhì)，影響分析結(jié)果。v因此水分測定要嚴格控制溫度、時間等規(guī)定的

4、操作條件，方能得到滿意的結(jié)果。三、水分測定的意義三、水分測定的意義水分含量的測定是食品分析中最基本、最重要的測試水分含量的測定是食品分析中最基本、最重要的測試內(nèi)容之一。內(nèi)容之一。去掉水分后剩下的干基稱為去掉水分后剩下的干基稱為總固形物總固形物。水是一種廉價的摻入物，對食品制造商來說意味著巨水是一種廉價的摻入物，對食品制造商來說意味著巨大的經(jīng)濟利益。大的經(jīng)濟利益。如：在果醬和果凍中，控制水分含量，可防止糖返砂結(jié)晶；常規(guī)加工過的谷物，水分含量應(yīng)為4-8；吸潮膨脹后，水分含量為7-8；硬糖水分含量控制在3.0%以內(nèi)，可抑制微生物生長繁殖，延長保質(zhì)期；新鮮面包水分含量若低于28%30%，其外觀形態(tài)干癟

5、，失去光澤；1.1.水分含量是產(chǎn)品的重要質(zhì)量因素水分含量是產(chǎn)品的重要質(zhì)量因素2.2.水分含量在水分含量在產(chǎn)品保藏產(chǎn)品保藏中是一個關(guān)鍵的質(zhì)量因中是一個關(guān)鍵的質(zhì)量因素，可直接影響一些產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。素，可直接影響一些產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。 如： 脫水蔬菜和水果； 奶粉； 雞蛋粉； 脫水馬鈴薯； 香精香料。水分對糧谷安全貯藏和加工品質(zhì)的影響水分對糧谷安全貯藏和加工品質(zhì)的影響 A、對糧谷而言，水分低于13.5時是安全的，可看為全部是結(jié)合水，糧食顆粒的生命活動很微弱，微生物不能生長，糧谷不會長霉。 但含水量上升后，生命活動增強，不僅消耗谷粒的營養(yǎng)成分，還放出熱量和水分，導(dǎo)致生霉。安全的貯藏水分安全的貯藏水

6、分是：是： 谷物：谷物：1212-14-14； 豆類：豆類：1010-13-13。B、在加工糧谷時，含水量應(yīng)達到13.5-14。過高過低都會影響糧食顆粒的物性和工藝品質(zhì)，對加工不利。 如碎米率、出米率等。C、加工面粉時，對小麥的麥皮和胚乳的含水量要求不一樣，表皮應(yīng)被壓扁而不碎，胚乳應(yīng)被磨成細粉，一般要求入磨小麥水分達到 14-14.5。 如： 濃縮牛乳或奶粉； 液體蔗糖(67固形物) 液體玉米糖漿(80固形物) 脫水產(chǎn)品(如果水分含量太高很難包裝) 濃縮果汁 干邑白蘭地3.3.含水量的減少有利于產(chǎn)品的包裝和運輸含水量的減少有利于產(chǎn)品的包裝和運輸干邑白蘭地干邑白蘭地:九公升白酒經(jīng)過兩次蒸餾程序后

7、，只能釀制成一公升干邑白蘭地 如： 干酪的水分含量必須39； 通心粉的水分含量必須15； 葡萄糖漿的固形物含量必須70； 加工肉類食品時，添加水的百分比通常有專門的指標。4.4.有些產(chǎn)品的水分含量有些產(chǎn)品的水分含量( (或固形物含量或固形物含量) )通常有通常有專門的規(guī)定專門的規(guī)定5.食品營養(yǎng)價值的計量值要求列出水分含量。6.水分含量數(shù)據(jù)可用于表示樣品在同一計量基礎(chǔ)上的其他分析測定結(jié)果(干基、濕基含量計算)。濕基表示法是以物料質(zhì)量為基準計算的，而干基表示法是以物料濕基表示法是以物料質(zhì)量為基準計算的，而干基表示法是以物料中固體干物質(zhì)為基準計算的中固體干物質(zhì)為基準計算的 。濕基含水量=物料中所含水

8、的質(zhì)量/（物料中所含水的質(zhì)量+物料中所含干物質(zhì)的質(zhì)量）*100%干基含水量=物料中所含水的質(zhì)量/物料中所含干物質(zhì)的質(zhì)量*100% 干基含水量=濕基含水量/（1-濕基含水量）*100%各種食品中水分含量的范圍各種食品中水分含量的范圍種類鮮果鮮菜魚類鮮蛋乳類豬肉面粉餅干面包水分含量/%70938097678l67748789435912142.54.52830一、水分測定的方法一、水分測定的方法1.1.直接測定法直接測定法 利用水分本身的物理和化學(xué)性質(zhì)去掉樣品中的水分，再對利用水分本身的物理和化學(xué)性質(zhì)去掉樣品中的水分，再對其進行定量的方法。其進行定量的方法。烘干法烘干法 化學(xué)干燥法化學(xué)干燥法 蒸餾

9、法蒸餾法 卡爾費休法卡爾費休法第二節(jié)第二節(jié) 水分的測定水分的測定2 2、間接測定法、間接測定法 利用密度、折光率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等物理利用密度、折光率、電導(dǎo)率、介電常數(shù)等物理性質(zhì)測定水分的方法。間接測定法不需要除去樣品性質(zhì)測定水分的方法。間接測定法不需要除去樣品中的水分。中的水分。二、水分的測定二、水分的測定 干燥法干燥法v在一定的溫度和壓力下，通過加熱方式將樣品中在一定的溫度和壓力下，通過加熱方式將樣品中的的水分蒸發(fā)完全水分蒸發(fā)完全并根據(jù)樣品并根據(jù)樣品加熱前后的質(zhì)量差加熱前后的質(zhì)量差來來計算水分含量的方法稱為干燥法。包括直接干燥計算水分含量的方法稱為干燥法。包括直接干燥法和減壓干燥法。法和

10、減壓干燥法。v水分含量測定值的大小與所用烘箱的類型，箱內(nèi)水分含量測定值的大小與所用烘箱的類型，箱內(nèi)條件、干燥溫度和干燥時間等密切相關(guān)。雖然費條件、干燥溫度和干燥時間等密切相關(guān)。雖然費時長，但操作簡便，應(yīng)用范圍廣。時長，但操作簡便，應(yīng)用范圍廣。干燥法的注意事項干燥法的注意事項v應(yīng)用干燥法測水分樣品應(yīng)符合的條件 水分是唯一的揮發(fā)的物質(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。 食品中其他組分在加熱過程中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)引起的重量變化非常小，可忽略不計，對熱穩(wěn)定的食品。1直接干燥法直接干燥法 （常壓加熱干燥法）（常壓加熱干燥法）原理原理

11、利用食品中水分的物理性質(zhì)，在利用食品中水分的物理性質(zhì)，在101.3 101.3 kPakPa（一個大氣壓），（一個大氣壓），溫度溫度101 101 105 105 下采用下采用揮發(fā)揮發(fā)方法測定樣品中方法測定樣品中干燥減失的干燥減失的重量重量，包括吸濕水、部分結(jié)晶水和該條件下能揮發(fā)的物質(zhì)，包括吸濕水、部分結(jié)晶水和該條件下能揮發(fā)的物質(zhì)，再通過干燥前后的稱量數(shù)值計算出水分的含量。再通過干燥前后的稱量數(shù)值計算出水分的含量。適用范圍適用范圍在在101101105105范圍內(nèi)不含或含有極微量揮發(fā)性成分，而且對范圍內(nèi)不含或含有極微量揮發(fā)性成分，而且對熱穩(wěn)定的各種食品。熱穩(wěn)定的各種食品。所用到的儀器所用到的儀

12、器區(qū)分幾個概念：表面皿、蒸發(fā)皿儀器：儀器： 電熱恒溫干燥箱；精密天平（感量電熱恒溫干燥箱；精密天平（感量0.1mg）；）；干燥器（內(nèi)附有效干燥劑）；稱量瓶；干燥器（內(nèi)附有效干燥劑）；稱量瓶；v樣品制備樣品制備 固體樣品固體樣品先磨碎、過篩。谷類樣品過18目篩，其他食品過30-40目篩。 糖漿等濃稠樣品為防止物理柵的發(fā)生，一般要加水稀釋，或加入干燥助劑（如石英砂、海砂等）。糖漿稀釋液的固形物質(zhì)量分數(shù)應(yīng)控制在20-30%，海砂量為樣品質(zhì)量的1-2倍。 液態(tài)樣品液態(tài)樣品先在水浴上濃縮，然后用烘箱干燥。 v面包等水分含量大于16%谷類食品一般采用兩步干燥法，即樣品稱量后，切成2-3mm薄片，風(fēng)干15-

13、20h后再次稱重，然后磨碎、過篩，再用烘箱干燥至恒重。v果蔬類樣品可切成薄片或長條，按上述方法進行兩步干燥，或先用50-60低溫烘3-4h，再升溫至95-105，繼續(xù)干燥至恒重。操作方法操作方法（1）固體樣品）固體樣品稱量瓶的處理：潔凈鋁制或玻璃制稱量瓶 置于干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊 101-105干燥1 h 加蓋，置于干燥器內(nèi) 冷卻0.5 h 稱量 重復(fù)干燥冷卻步驟至恒重。 樣品的測定： 粉碎或磨細的樣品 2-10g 置于稱量瓶中 加蓋，精密稱量開蓋，置于干燥箱中101-105干燥2-4 h 加蓋，置于干燥器內(nèi) 冷卻0.5 h 稱量 101-105干燥1h 冷卻0.5 h 稱量重復(fù)干燥冷卻步

14、驟至恒重（前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg）。食品中水分測定方法食品中水分測定方法 （2）半固體或液體樣品）半固體或液體樣品海砂的準備海砂的準備：水洗凈的海砂 加入6M HCl 煮沸0.5 h 水洗至中性 加入6M NaOH 煮沸0.5 h 水洗至中性101-105干燥備用。蒸發(fā)皿的準備：蒸發(fā)皿的準備：潔凈蒸發(fā)皿內(nèi)放入10.0g海砂及一根小玻棒 置于干燥箱中 101-105干燥1 h 置于干燥器內(nèi) 冷卻0.5 h 稱量 重復(fù)干燥冷卻步驟至恒重。樣品的測定：樣品5-10g 置于蒸發(fā)皿中 精密稱量攪勻，沸水浴蒸干 擦去瓶底水滴 置于干燥箱中101-105干燥4 h 置于干燥器內(nèi) 冷卻0.5 h 稱量

15、101-105干燥1h 冷卻0.5 h 稱量重復(fù)干燥冷卻步驟至恒重。加入海砂的作用加入海砂的作用v 防止物理柵的形成防止物理柵的形成 物理柵是食品物料表面收縮和封閉的一種特殊現(xiàn)象。在烘干過程中，有時樣品內(nèi)部的水分還來不及轉(zhuǎn)移至物料表面，表面便形成一層干燥薄膜，以至于大部分水分留在食品內(nèi)不能排除。例如在干燥糖漿、富含糖分的水果、富含糖分和淀粉的蔬菜等樣品時，如不加以處理，樣品表面極易結(jié)成干膜，妨礙水分從食品內(nèi)部擴散到它的表層。v 增加稱量準確度增加稱量準確度 液體樣品干燥后固形物含量較少，加入海砂可增加稱量準確度。v 式中 X 水分含量， g/100 g ()； m1稱量瓶（或稱量瓶加海砂、玻璃

16、棒）和樣品的質(zhì)量，即恒重前樣品和稱量瓶的質(zhì)量，g； m2稱量瓶（或稱量瓶加海砂、玻璃棒）和樣品干燥后的質(zhì)量，即恒重后樣品和稱量瓶的質(zhì)量g； m0稱量瓶（或稱量瓶加海砂、玻璃棒），g；水分含量1 g/100 g時，計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字；水分含量1 g/100 g時，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。 計算公式計算公式練習(xí) 稱取5.0012g蝦肉，置于恒重后質(zhì)量為10.6231g的蒸發(fā)皿中，加熱干燥后恒重，測定質(zhì)量為11.7481g，計算蝦肉中的水分含量。（77.5%， 77.5g/100g）100-100X0121樣品質(zhì)量量恒重后樣品加稱量瓶質(zhì)量恒重前樣品加稱量瓶質(zhì)mmmm操作條件選擇操作條件選擇1、稱

17、樣數(shù)量稱樣數(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24g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210g。 2 2、稱量瓶規(guī)格：、稱量瓶規(guī)格：稱量瓶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，但對酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法。稱量瓶規(guī)格的選擇，以樣品置于其中平鋪開后厚度不超過瓶高的1/31/3為宜。3 3、干燥條件、干燥條件：溫度一般控制在溫度一般控制在101105，對熱穩(wěn)定的谷物等，可提高到120130范圍內(nèi)進行干燥；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1011

18、05干燥。說明及注意事項說明及注意事項水果、蔬菜樣品，先洗去泥沙，再用蒸餾水沖洗，然后吸干表面的水分。測定過程中，盛有試樣的稱量器瓶從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進行冷卻，否則不易達到恒重。干燥器內(nèi)一般用硅膠作為干燥劑，當硅膠藍色減退或變紅時，應(yīng)及時更換，再生后使用。硅膠吸附油脂等后，去濕力會大大降低。恒重一般指2次稱量之差不大于2mg，根據(jù)食品的類型和測定要求來確定。測定水分后的樣品，可供測定脂肪、灰分含量用。常壓干燥法雖設(shè)備和操作簡單，但時間較長，且不大適宜膠體食品以及高脂肪和高糖食品或含有較多高溫易氧化、易揮發(fā)物質(zhì)的食品。v練習(xí) 1 寫出面粉中水分的測定方法及所用儀器。 注意注意 稱

19、樣量的表述，天平感量、干燥時間和干燥溫度等的描述。2 2減壓干燥法減壓干燥法 原理原理利用食品中水分的物理性質(zhì)，在達到40 kPa53 kPa壓力后加熱至60 5 ，采用減壓烘干方法去除試樣中的水分，再通過烘干前后的稱量數(shù)值計算出水分的含量。適用范圍適用范圍v 適用于在較高溫度（100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。儀器及裝置儀器及裝置 真空干燥箱，扁形鋁制或玻璃制稱量瓶。 干燥器：內(nèi)附有效干燥劑。 天平：感量為0.1 mg操作方法操作方法取已恒重恒重的稱量瓶稱取約2 g10 g（精確至0.0001 g）試樣，放入

20、真空干燥箱內(nèi)，將真空干燥箱連接真空泵，抽出真空干燥箱內(nèi)空氣（所需壓力一般為40 kPa53 kPa)，并同時加熱至所需溫度60 5 。關(guān)閉真空泵上的活塞，停止抽氣，使真空干燥箱內(nèi)保持一定的溫度和壓力保持一定的溫度和壓力，經(jīng)4 h后，打開活塞，使空氣經(jīng)干燥裝置緩緩?fù)ㄈ胫琳婵崭稍锵鋬?nèi)，待壓力恢復(fù)正常后再打開壓力恢復(fù)正常后再打開。取出稱量瓶，放入干燥器中0.5 h后稱量，并重復(fù)以上操作至前后兩次質(zhì)量差不超過2 mg，即為恒重恒重。分析結(jié)果表述分析結(jié)果表述 同常壓干燥法1.1.原理：原理：利用食品中水分的物理化學(xué)性質(zhì)，使用水分測定器將食品中的水利用食品中水分的物理化學(xué)性質(zhì)，使用水分測定器將食品中的水分

21、與甲苯或二甲苯共同蒸出，根據(jù)分與甲苯或二甲苯共同蒸出，根據(jù)接收的水的體積計算出試樣中接收的水的體積計算出試樣中水分的含量水分的含量。本方法適用于含較多其他揮發(fā)性物質(zhì)的食品，如油。本方法適用于含較多其他揮發(fā)性物質(zhì)的食品，如油脂、香辛料等。脂、香辛料等。液液體二元體系的沸點低于各組分的體二元體系的沸點低于各組分的沸點；水沸點；水與其他組分與其他組分密密度不同度不同，餾出液在有刻度的接收管中餾出液在有刻度的接收管中分層分層，根據(jù)水的體積計算水分含量。，根據(jù)水的體積計算水分含量。 例：有關(guān)沸點：水例：有關(guān)沸點：水 100 甲苯甲苯110 水水 + 甲苯甲苯 84.1 有關(guān)相對密度：有關(guān)相對密度：(20

22、/4) d水水 = 1.00000 d苯苯 = 0.87900 d甲苯甲苯 = 0.86694三、共沸蒸餾法三、共沸蒸餾法v 此法由于采用了一種此法由于采用了一種高效的換熱方式高效的換熱方式，水分可迅速移出水分可迅速移出。v 因此測定過程在密閉容器中進行，因此測定過程在密閉容器中進行，加熱溫度比直接干燥法低加熱溫度比直接干燥法低, ,對對易氧化、分解、熱敏性以及含有大量揮發(fā)性組分樣品易氧化、分解、熱敏性以及含有大量揮發(fā)性組分樣品的測的測定準確度優(yōu)于干燥法。定準確度優(yōu)于干燥法。v 設(shè)備簡單，操作方便，廣泛用于各類果蔬、油類等多種樣品設(shè)備簡單，操作方便，廣泛用于各類果蔬、油類等多種樣品的水分的測定

23、。的水分的測定。共沸蒸餾法共沸蒸餾法2.2.特點和使用范圍特點和使用范圍3 3、儀器、儀器共沸蒸餾法共沸蒸餾法蒸餾式水分測定儀如蒸餾式水分測定儀如圖所示圖所示甲苯或二甲苯：取甲甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，飽和后，分去水層，進行蒸餾，收集餾出進行蒸餾，收集餾出液備用。液備用。準確稱取適量樣品置于蒸餾瓶中（蒸出水準確稱取適量樣品置于蒸餾瓶中（蒸出水2 25 5 mLmL），并用溶劑），并用溶劑完全浸泡（完全浸泡（75mL75mL）接蒸餾裝置，從冷凝管頂端注入溶劑接蒸餾裝置，從冷凝管頂端注入溶劑, ,使之充滿水使之充滿水分接收管分接收管開始時慢慢加熱，開始

24、時慢慢加熱，每秒鐘約蒸餾出每秒鐘約蒸餾出2 2滴滴, ,至水分大部分蒸出至水分大部分蒸出然后再加快蒸餾速度，然后再加快蒸餾速度，每秒鐘每秒鐘4 4滴，滴，至刻度管水量不在增加至刻度管水量不在增加從冷凝管頂部加入甲苯清洗從冷凝管頂部加入甲苯清洗讀數(shù)讀數(shù)共沸蒸餾法共沸蒸餾法4、計算：、計算：共沸蒸餾法共沸蒸餾法 X試樣中水分的含量，單位為毫升每百克（mL/100 g）（或按水在20 的密度0.998，20 g/mL計算質(zhì)量)；V接收管內(nèi)水的體積，單位為毫升（mL）；m試樣的質(zhì)量，單位為克（g）。以重復(fù)性條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果5 5、蒸餾法的優(yōu)缺點、蒸餾法的優(yōu)缺點優(yōu)點：優(yōu)點： 熱交換充分熱交換

25、充分 受熱后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)比重量法少受熱后發(fā)生化學(xué)反應(yīng)比重量法少 設(shè)備簡單，管理方便設(shè)備簡單，管理方便缺點：缺點： 水與有機溶劑易發(fā)生乳化現(xiàn)象水與有機溶劑易發(fā)生乳化現(xiàn)象 樣品中水分可能完全沒有揮發(fā)出來樣品中水分可能完全沒有揮發(fā)出來 水分有時附在冷凝管壁上，造成讀數(shù)誤差水分有時附在冷凝管壁上，造成讀數(shù)誤差樣品用量一般谷類、豆類約20g，魚、肉、蛋、乳制品約510克，蔬菜、水果約5g。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。餾出液若為乳濁液，可添加少量戊醇、異丁醇。加熱溫度不宜太高，溫度太高時冷凝

26、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。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。共沸蒸餾法共沸蒸餾法6 6、說明及注意事項、說明及注意事項四、 儀器法四、卡爾四、卡爾費休水分測定法費休水分測定法 卡爾卡爾費休費休(Karl(KarlFischer)Fischer)法，簡稱費休法或法，簡稱費休法或K-FK-F法，是法，是一種以一種以容量法容量法測定水分的化學(xué)分析法，屬于測定水分的化學(xué)分析法，屬于碘量法碘量法 。國際標準化組織把這個方法定為國際標準測微量水分，國際標準化組織把這個方法定為國際標準測微量水分，我們國家也把這個方法定為國家標準測微量水分。我

27、們國家也把這個方法定為國家標準測微量水分。原理原理 I I2 2氧化氧化SOSO2 2時，需要有定量的水參與反應(yīng)：時，需要有定量的水參與反應(yīng)：SO2+I2+2H2O2HI+H2SO4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。I I2 2SOSO2 2H H2 2O O3C3C5 5H H5 5N NCHCH3 3OH OH 2 2氫碘酸吡啶甲基硫酸吡啶氫碘酸吡啶甲基硫酸吡啶225 532(I + SO + 3C H N + CH OH) + H O 5 55 5432C H NHI + C H NHSO CH若體系中有吡啶（堿）存在，則這一可逆反應(yīng)可完全進

28、行，若體系中有吡啶（堿）存在，則這一可逆反應(yīng)可完全進行，1mol I2只與與只與與1mol水反應(yīng)水反應(yīng)。v該法適合于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。v此方法快速準確且不需加熱。 v適合于測定水分含量大于0.03%0.03%的樣品。適用范圍適用范圍常用的卡爾費休試劑若以甲醇甲醇為溶劑各組分物質(zhì)的量比為 I2 SO2 C5H5N=1 3 10。v 滴定終點的確定滴定終點的確定：一種是用試劑本身所含的碘作指示劑，當剛出現(xiàn)微弱的黃棕色時為滴定終點；另一種方法為雙指示電極安培滴定法，又稱永停滴定法，當所有的水都參與了化學(xué)反應(yīng)，過量的碘就會

29、在電極的陽極區(qū)域形成，反應(yīng)終止，微安表指針偏轉(zhuǎn)一定刻度并穩(wěn)定不變時為終點。v 通過消耗碘的量，從而計量出被測物質(zhì)水的含量v儀器儀器卡爾費休水分測定儀。天平：感量為0.1 mg。操作操作 卡爾費休試劑對水的滴定度 (g/mL) ：式中 T卡爾費休試劑的滴定度，單位為毫克每毫升（g/ mL）； M水的質(zhì)量，g； V滴定消耗卡爾費休試劑的體積，mL。 VTM滴定度：每毫升滴定劑溶液相當于被測物質(zhì)的質(zhì)量結(jié)果計算結(jié)果計算式中 T卡爾費體試劑對水的滴定度，gmL； V滴定所消耗的卡爾費休試劑體積，mL； M樣品質(zhì)量，g。100M%VT）水分（說明及注意事項說明及注意事項適于測定脫水蔬菜、乳制品、油脂、巧克

30、力、糖果等樣品，但水分含量高且不均勻的樣品不宜使用該法。 固體樣品細度以40目為宜。最好用粉碎機處理，粉碎樣品時保證含水量均勻也是獲得準確結(jié)果的關(guān)鍵。 5A分子篩供裝入干燥塔或干燥管中干燥氮氣或空氣使用。 無水甲醇及無水吡啶適合加入無水硫酸鈉保存。試驗證明，含有強還原性組分的樣品不宜用此法測定。只需現(xiàn)成儀器及配制好費休試劑。在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的10 %。v 五、紅外線干燥法五、紅外線干燥法快速測定水分的方法快速測定水分的方法 （1）原理 以紅外線發(fā)熱管為熱源，通過紅外線的輻射熱和直射熱加熱試樣，高效迅速地使水分蒸發(fā)，干燥過程中，測定儀顯示屏上顯示出

31、水分變化過程。 紅外線水分測定儀需通過測定已知水分含量的標準樣進行校正，更換燈管后，也要進行校正。 試樣可直接放入試樣皿中，也可將其先放在鋁箔上稱重，再連同鋁箔一起放在試樣皿上。黏性、糊狀的樣品放在鋁箔上攤平即可。 干燥法測定水分方法比較干燥法測定水分方法比較：測定方法測定方法 原原 理理 操作條件操作條件 特特 點點 直接干燥法直接干燥法 在在常壓常壓下加熱使樣品下加熱使樣品蒸發(fā)，根據(jù)加熱前后蒸發(fā)，根據(jù)加熱前后失重計算水分含量失重計算水分含量常壓烘箱常壓烘箱溫溫度度101-105時間時間2h-4h恒重恒重一般一般樣樣品品減壓干燥法減壓干燥法在減壓狀態(tài)下加熱使在減壓狀態(tài)下加熱使樣品水分蒸發(fā)，根

32、據(jù)樣品水分蒸發(fā)，根據(jù)加熱前后失重計算水加熱前后失重計算水分含量分含量減壓烘箱真空減壓烘箱真空度度40-53kpa溫度溫度0.9Aw0.9時才能生長；酵母菌時才能生長；酵母菌AwAw閾值閾值0.87.0.87.絕大多數(shù)霉絕大多數(shù)霉菌的菌的AwAw為為0.80.8。 金黃色葡萄球菌生長要求的最低水分活度為金黃色葡萄球菌生長要求的最低水分活度為0.860.86，而相當，而相當于這個水分活度的水分含量則隨不同的食品而異，如干肉為于這個水分活度的水分含量則隨不同的食品而異，如干肉為23%23%，乳粉為，乳粉為16%16%，肉汁為，肉汁為63%63%，所以按水分含量多少難以判，所以按水分含量多少難以判斷食

33、品的保存性，只有測定和控制水分活度才對于食品保藏斷食品的保存性，只有測定和控制水分活度才對于食品保藏性具有重要意義。性具有重要意義。3 3水分活度值的測定方法水分活度值的測定方法（1 1）水分活度儀測定法；）水分活度儀測定法；（2 2）擴散法；）擴散法；（3 3）溶劑萃取法。）溶劑萃取法。（1 1）水分活度儀測定法）水分活度儀測定法v原理原理 在一定的溫度下用標準飽和溶液校正水分活度測定儀的Aw值，在同一條件下測定樣品，利用測定儀上的傳感器，根據(jù)食品中的蒸汽壓力的變化，從儀器的表頭上讀出指示的水分活度。v方法提要方法提要 在密閉、恒溫的水分活度儀測量艙內(nèi),試樣中的水分擴散平衡。此時水分活度儀測

34、量艙內(nèi)的傳感器或數(shù)字化探頭顯示出的響應(yīng)值(相對濕度對應(yīng)的數(shù)值)即為樣品的水分活度(Aw)。分析步驟分析步驟 在室溫18 25，濕度50%80%的條件下，用飽和鹽溶液校正水分活度儀。 稱取約1g(精確至0.01g)試樣，迅速放入樣品皿中,封閉測量倉,在溫度20 25 、相對濕度50%80%的條件下測定。每間隔5min記錄水分活度儀的響應(yīng)值。當相鄰兩次響應(yīng)值之差小于0.005Aw時,即為測定值。儀器充分平衡后,同一樣品重復(fù)測定三次。結(jié)果計算結(jié)果計算 當符合允許差所規(guī)定的要求時,取二次平行測定的算術(shù)平均值作為結(jié)果。 計算結(jié)果保留三位有效數(shù)字。允許差 在重復(fù)性條件下獲得的三次獨立測定結(jié)果與算術(shù)平均值的

35、相對偏差不超過5%。（2 2）擴散法）擴散法v原理原理： 樣品在在密封和恒溫的康衛(wèi)氏皿中，試樣中自樣品在在密封和恒溫的康衛(wèi)氏皿中，試樣中自由水與由水與AwAw較高和較高和AwAw較低的標準飽和溶液相互擴散，較低的標準飽和溶液相互擴散，達到擴散平衡后，根據(jù)樣品質(zhì)量變化，求得樣品的達到擴散平衡后，根據(jù)樣品質(zhì)量變化，求得樣品的水分活度值。水分活度值。實驗器材實驗器材 v分析天平：感量分析天平：感量0.0001g和和0.1gv恒溫箱：恒溫箱：0-40，精度，精度1 v康衛(wèi)氏皿：帶磨砂玻璃蓋康衛(wèi)氏皿：帶磨砂玻璃蓋v稱量皿；稱量皿；v電熱鼓風(fēng)干燥箱電熱鼓風(fēng)干燥箱 v試樣的制備試樣的制備 粉末狀固體、顆粒狀

36、固體及糊狀樣品粉末狀固體、顆粒狀固體及糊狀樣品 取有代表性樣品至少200g，混勻，置于密閉的玻璃容器內(nèi)。 塊狀樣品塊狀樣品 取可食部分的代表性樣品至少200g。在室溫18 25 ,濕度50%80%的條件下，迅速切成約小于3mm 3mm 3mm的小塊，不得使用組織搗碎機，混勻后置于密閉的玻璃容器內(nèi)。分析步驟分析步驟v 預(yù)處理預(yù)處理 將盛有試樣的密閉容器、康衛(wèi)氏皿及稱量皿置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)將盛有試樣的密閉容器、康衛(wèi)氏皿及稱量皿置于恒溫培養(yǎng)箱內(nèi), ,于于25 25 11條件下條件下, ,恒溫恒溫30min30min。取出后立即使用及測定。取出后立即使用及測定。v 預(yù)測定預(yù)測定 分別取分別取12.O 1

37、2.O mLmL溴化鋰飽和溶液、氯化鎂飽和溶液、氯化鈷飽和溴化鋰飽和溶液、氯化鎂飽和溶液、氯化鈷飽和溶液、硫酸鉀飽和溶液于溶液、硫酸鉀飽和溶液于4 4只康衛(wèi)氏皿的外室只康衛(wèi)氏皿的外室, ,用經(jīng)恒溫的稱量皿用經(jīng)恒溫的稱量皿迅速稱取與標準飽和鹽溶液相等份數(shù)的同一試樣約迅速稱取與標準飽和鹽溶液相等份數(shù)的同一試樣約.5g,.5g,于已知質(zhì)于已知質(zhì)量的稱量皿中量的稱量皿中( (精確至精確至0.0001g),0.0001g),放入盛有標準飽和鹽溶液的康衛(wèi)放入盛有標準飽和鹽溶液的康衛(wèi)氏皿的內(nèi)室。沿康衛(wèi)氏皿上口平行移動蓋好涂有凡士林的磨砂玻氏皿的內(nèi)室。沿康衛(wèi)氏皿上口平行移動蓋好涂有凡士林的磨砂玻璃片璃片, ,

38、放人放人25 25 1 1 的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)。恒溫的恒溫培養(yǎng)箱內(nèi)。恒溫24h24h。 取出盛有試樣的稱量皿取出盛有試樣的稱量皿, ,加蓋加蓋, ,立即稱量立即稱量( (精確至精確至0.0001g)0.0001g)。v預(yù)測定結(jié)果計算預(yù)測定結(jié)果計算試樣質(zhì)量的增減量計算試樣質(zhì)量的增減量計算:式中式中:X 試樣質(zhì)量的增減量試樣質(zhì)量的增減量,單位為克每克單位為克每克(g/g);m1 擴散平衡后擴散平衡后,試樣和稱量皿的質(zhì)量試樣和稱量皿的質(zhì)量,單位為克單位為克(g);m 擴散平衡前擴散平衡前,試樣和稱量皿的質(zhì)量試樣和稱量皿的質(zhì)量,單位為克單位為克(g);m0稱量皿的質(zhì)量稱量皿的質(zhì)量,單位為克單位為克(g)。

39、v繪制二維直線圖繪制二維直線圖 以所選飽和鹽溶液以所選飽和鹽溶液(25 )(25 )的水分活的水分活度度(Aw)(Aw)數(shù)值為橫坐數(shù)值為橫坐標標, ,對應(yīng)標準飽和對應(yīng)標準飽和鹽溶液的試樣的質(zhì)鹽溶液的試樣的質(zhì)量增減數(shù)值為縱坐量增減數(shù)值為縱坐標標, ,繪制二維直線繪制二維直線圖。取橫坐標截距圖。取橫坐標截距值值, ,即為該樣品的即為該樣品的水分活度預(yù)測值。水分活度預(yù)測值。v試樣的測定試樣的測定 依據(jù)預(yù)測定結(jié)果依據(jù)預(yù)測定結(jié)果, ,分別選用水分活度數(shù)值大于和小于試樣預(yù)測分別選用水分活度數(shù)值大于和小于試樣預(yù)測結(jié)果數(shù)值的飽和鹽溶液結(jié)果數(shù)值的飽和鹽溶液各3 3種種, ,各取各取12.0mL,12.0mL,注人康衛(wèi)氏皿的外注人康衛(wèi)氏皿的外室。按與測定中迅速稱取與標準飽和鹽溶液相等份數(shù)的同一室。按與測定中迅速稱取與標準飽和鹽溶液