食品分析-3.1水分分析

水分分析講授內容第一節(jié)概述第二節(jié)水分含量分析方法第三節(jié)溶液中固形物的測定第四節(jié)水分活度的測定第五節(jié)水分分析的進展第一節(jié)概述3、水分的含量高低，對微生物的生長及生化反應都有密切的關系。測定水分的意義1、重要的質量指標之一

2、一項重要的經濟指標水分存在的狀態(tài)具有水的一切特性自由水向外蒸發(fā)能力較弱親和水是食品中與非水組分結合最牢固的水結合水水分在食品中存在形式水分的測定方法利用水分本身的物理性質、化學性質測定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾·費休法等方法。1、直接法2、間接法利用食品的物理常數(shù)通過函數(shù)關系確定水分含量。如測相對密度、折射率、電導、旋光率等。第二節(jié)水分含量分析方法一、烘干法以原樣重量-干燥后重量=水分重量干燥法包括常壓干燥法（直接干燥法）和減壓干燥法。（一）直接干燥法（常壓干燥法）1、原理

直接干燥法是基于純水的沸點在常壓下是100℃

，然后在高于此溫度下加熱樣品使水分蒸發(fā)。通常在常壓及溫度103℃+2℃條件下加熱樣品，使水分不斷向外界蒸發(fā)，直至樣品質量恒重。2、主要儀器與設備

分析天平、組織搗碎機、研缽、具蓋鋁皿、電熱鼓風干燥箱、干燥器3、操作步驟試樣的準備

（1）固體樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內；

（2）固、液樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內；

（3）肉制品去除不可食部分，200g代表樣品，絞雖，置于密閉容器內。

測定（1）將潔凈的稱量瓶連同瓶蓋置于103℃+2℃鼓風電熱恒溫干燥箱內，加熱1h至恒重。（2）稱取約5g試樣，精確至0.001g，放置已知衡量的稱量瓶中，置于103℃+2℃鼓風電熱恒溫干燥箱內（瓶蓋斜放在瓶邊），加熱2-4h至恒重。結果計算式中：m1——干燥前樣品與稱量瓶質量之和，g；

m2——干燥后樣品與稱量瓶質量之和，g；m3——稱量瓶質量，g。測量誤差（1）烘干過程中，樣品內形成物理柵，可妨礙水分從食品內部向其表層擴散；（2）干燥溫度過高時樣品在高水分含量條件下可能發(fā)生化學反應；（3）對熱不穩(wěn)定的樣品在高溫下易分解；（4）含有易揮發(fā)性成分；（5）含有易氧化的基團；（6）美拉德反應析出水分注意事項（1）使用的前提條件：水分是測定條件下唯一的散失；（2）此法使用于大多數(shù)動植物食品水分含量的測定；（3）水分含量較低（<14%）的固態(tài)樣品應先研碎，過篩；高于16%的樣品應先在自然通風條件下干燥；對于含水量大于20%的試樣，陳取試樣后先置于70-85℃的鼓風電熱恒溫烘箱內，加熱2-4h，然后在升溫至103℃+2℃。

半固態(tài)或膠稠態(tài)樣品——加海砂或無水硫酸鈉液體樣品——先低溫蒸發(fā)濃縮（4）對于不宜常壓干燥的樣品，依據其自身的理化性質和測定目的和要求選用其他方法。（二）真空干燥法（減壓干燥法）1、原理

真空干燥室根據水的沸點隨壓強下降而降低的原理，在一定真空度（真空度為3.3-13.3kPa）的真空干燥箱內低溫（50-60℃）加熱，即可使樣品內的水分蒸發(fā)出來，達到完全干燥的目的。2、主要儀器與設備真空烘箱，真空泵，干燥瓶，安全瓶3、注意事項（1）真空干燥特別適合于在較高溫度易分解、易變質和不易去除結合水的樣品；（2）所用的干燥溫度取決于樣品的種類；（3）真空烘箱內各部位溫度要求均勻一致，若干燥時間短，則更應嚴格控制；（4）真空下熱傳導性差，因此稱量瓶應直接放置在金屬架上以確保良好的熱傳導；（5）蒸發(fā)是一個吸熱過程，因此要注意冷卻現(xiàn)象；（6）如待測樣品中有大量的揮發(fā)性物質，應考慮使用校正因子來彌補揮發(fā)物，或考慮使用其他方法；（7）干燥時間取決于樣品的總水分含量、樣品的特性、單位質量樣品的表面積、是否使用分散劑以及是否含有較多持水能力強的物質。二、蒸餾法

蒸餾法是香精、香料類食品水分測定的標準方法。1、原理依據兩種互不相溶的液體組成的二元體系的沸點比其中任一組分的沸點都低的原理，加熱使他們共沸，由于相對密度不同，而且不互溶，可根據流出液中水的體積計算水分含量。直接蒸餾溶劑沸點高，且與水不互溶——礦物油；回流蒸餾只需比水的沸點略高的有機溶劑——甲苯、二甲苯或者苯。2、主要儀器及試劑蒸餾燒瓶，冷凝管，接受瓶（帶刻度），精制甲苯或二甲苯準確稱取一定樣品→加入約100ml有機溶劑→加熱蒸餾→至水分大部分蒸出后，加快蒸餾速度→當刻度管水量不在增加→讀數(shù)3、操作步驟4、結果計算式中：ρ——該溫度下水的密度，g/mL；V——接收管內水的體積，mL；

m——樣品質量，g5、可能的誤差來源（1）冷凝管壁或者接收管上方附著有水珠；（2）樣品中含有能與水互溶的揮發(fā)性組分；（3）甲苯或二甲苯本身不夠純凈，含有水分或能與水互溶的雜質；（4）樣品水分蒸發(fā)不完全，使結果偏低；（5）在蒸餾過程中樣品的熱敏性物質分解或發(fā)生氧化反應；（6）蒸餾出的水與有機溶劑形成乳濁液。6、有機溶劑的選擇對于熱不穩(wěn)定的樣品，一般不選用二甲苯，常選用沸點較低的苯、甲苯或甲苯-二甲苯的混合物；對于含有糖分、可分解析出水分的樣品，宜采用苯作為溶劑；對于相對密度比水大的溶劑，樣品浮在溶劑上面，不易過熱和炭化，但有機溶劑被蒸餾出來，經冷凝后，會穿越水層進入接受瓶底部形成乳濁液。7、注意事項（1）樣品用量；（2）有機溶劑一般用甲苯。對于高溫易分解的樣品則用苯作蒸餾溶劑，但蒸餾時間需延長；（3）加熱溫度不宜太高，溫度太高時冷凝管上端水蒸氣難以全部回收；（4）儀器必須洗滌干凈；（5）蒸餾加熱時一般需要石棉網，以防止局部過熱。三、卡爾-費休法測定微量水分的國際標準；依據樣品中的水發(fā)生化學反應而進行定量測定的一種方法；適用在加熱或真空條件下測定水分含量不易得到穩(wěn)定結果的樣品；無需加熱，可有效避免易氧化、熱敏性組分的氧化、分解，適宜測定低水分含量的食品，或難以用以上兩種方法測定的食品。1、原理1mol的水與1mol碘、1mol二氧化硫、3mol吡啶和1mol甲醇反應，可生成2mol吡啶碘化氫和1mol甲基硫酸氫吡啶。通常碘：二氧化硫：吡啶按1：3：10的質量比例溶解在甲醇溶液中，即為卡爾-費休試劑（KFR），1mL試劑相當于3.5mg水。2、主要儀器及試劑每次適用卡爾-費休試劑測定水分時必須先標定其效價（KFReq），該效價表示與1molKFR完全反應的水分含量值。使用甲醇標定的方法：在水分測定儀的反應器內加入50mL無水甲醇，按通電源，啟動磁力攪拌器，先將KFR滴入甲醇中，使其中殘存的微量水分與試劑作用達到化學計量點，保持1min內不變，此時并不記錄KFR試劑的消耗量。然后用10μL的微量注射器從反應器的加料口緩慢注入10μL水-甲醇標準溶液（相當于0.01g水），用KFR滴定到原定終點，記錄KFR的消耗量。3、測定步驟準確稱取事先粉碎并混勻的固態(tài)樣品0.5g置于稱樣瓶內。在水分測定儀反應器內加入50mL無水甲醇，用卡爾-費休試劑滴定樣品的水分含量，使反應終點顏色保持1min不變（不記錄試劑用量）。打開加料口迅速將已稱好的試劑加入反應器內，立即塞上橡皮塞，開動磁力攪拌器使試樣中的水分完全被甲醇所萃取，再用卡爾-費休試劑滴定至終點并保持1min不變，記錄所用試劑的體積。4、結果計算式中：KFReq——卡爾-費休試劑效價；

m——樣品的質量，mg；

V——滴定樣品所用的KFR的體積，mL.5、卡爾-費休試劑要求

參與化學反應的甲醇、吡啶均需無水，這些試劑應該加入無水硫酸鈉或其他可行的吸水劑保存，也可以使用其他替代試劑。6、誤差來源（1）樣品自身存在的還原性物質會干擾測定結果的準確性；（2）空氣的濕度：儀器、外界的空氣不允許有交換；（3）玻璃儀器上吸附的水分；（4）水分萃取不完全；7、注意事項（1）卡爾-費休法可測定1%或更多水分的樣品，其測定準確度比直接干燥法法高，是測定脂肪和油類物品中微量水分的理想方法；（2）有強還原性成分（包括抗壞血酸）的樣品不能用該法測定；（3）不僅可測樣品中的體相水，而且可測出結合水；（4）固體樣品細度以40目為宜，最好用粉碎機而不用研磨，防止水分損失。第三節(jié)