食品分析-3.1水分分析

水分分析講授內(nèi)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(jìn)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(yīng)都有密切的關(guān)系。測定水分的意義1、重要的質(zhì)量指標(biāo)之一

2、一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)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(jié)合最牢固的水結(jié)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(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾·費(fèi)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(guān)系確定水分含量。如測相對密度、折射率、電導(dǎo)、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(diǎn)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(zhì)量恒重。2、主要儀器與設(shè)備

分析天平、組織搗碎機(jī)、研缽、具蓋鋁皿、電熱鼓風(fēng)干燥箱、干燥器3、操作步驟試樣的準(zhǔn)備

（1）固體樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內(nèi)；

（2）固、液樣品

200g代表樣品，搗碎混合均勻，置于密閉容器內(nèi)；

（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(nèi)。

測定（1）將潔凈的稱量瓶連同瓶蓋置于103℃+2℃鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱內(nèi)，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(fēng)電熱恒溫干燥箱內(nèi)（瓶蓋斜放在瓶邊），加熱2-4h至恒重。結(jié)果計(jì)算式中：m1——干燥前樣品與稱量瓶質(zhì)量之和，g；

m2——干燥后樣品與稱量瓶質(zhì)量之和，g；m3——稱量瓶質(zhì)量，g。測量誤差（1）烘干過程中，樣品內(nèi)形成物理柵，可妨礙水分從食品內(nèi)部向其表層擴(kuò)散；（2）干燥溫度過高時(shí)樣品在高水分含量條件下可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；（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(tuán)；（6）美拉德反應(yīng)析出水分注意事項(xiàng)（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(yīng)先研碎，過篩；高于16%的樣品應(yīng)先在自然通風(fēng)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(fēng)電熱恒溫烘箱內(nèi)，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(jù)其自身的理化性質(zhì)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(jù)水的沸點(diǎn)隨壓強(qiáng)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(nèi)低溫（50-60℃）加熱，即可使樣品內(nèi)的水分蒸發(fā)出來，達(dá)到完全干燥的目的。2、主要儀器與設(shè)備真空烘箱，真空泵，干燥瓶，安全瓶3、注意事項(xiàng)（1）真空干燥特別適合于在較高溫度易分解、易變質(zhì)和不易去除結(jié)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(nèi)各部位溫度要求均勻一致，若干燥時(shí)間短，則更應(yīng)嚴(yán)格控制；（4）真空下熱傳導(dǎo)性差，因此稱量瓶應(yīng)直接放置在金屬架上以確保良好的熱傳導(dǎo)；（5）蒸發(fā)是一個(gè)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(zhì)，應(yīng)考慮使用校正因子來彌補(bǔ)揮發(fā)物，或考慮使用其他方法；（7）干燥時(shí)間取決于樣品的總水分含量、樣品的特性、單位質(zhì)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(qiáng)的物質(zhì)。二、蒸餾法

蒸餾法是香精、香料類食品水分測定的標(biāo)準(zhǔn)方法。1、原理依據(jù)兩種互不相溶的液體組成的二元體系的沸點(diǎn)比其中任一組分的沸點(diǎn)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(jù)流出液中水的體積計(jì)算水分含量。直接蒸餾溶劑沸點(diǎn)高，且與水不互溶——礦物油；回流蒸餾只需比水的沸點(diǎn)略高的有機(jī)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(zhǔn)確稱取一定樣品→加入約100ml有機(jī)溶劑→加熱蒸餾→至水分大部分蒸出后，加快蒸餾速度→當(dāng)刻度管水量不在增加→讀數(shù)3、操作步驟4、結(jié)果計(jì)算式中：ρ——該溫度下水的密度，g/mL；V——接收管內(nèi)水的體積，mL；

m——樣品質(zhì)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(zhì)；（4）樣品水分蒸發(fā)不完全，使結(jié)果偏低；（5）在蒸餾過程中樣品的熱敏性物質(zhì)分解或發(fā)生氧化反應(yīng)；（6）蒸餾出的水與有機(jī)溶劑形成乳濁液。6、有機(jī)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(diǎn)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(jī)溶劑被蒸餾出來，經(jīng)冷凝后，會穿越水層進(jìn)入接受瓶底部形成乳濁液。7、注意事項(xiàng)（1）樣品用量；（2）有機(jī)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(shí)間需延長；（3）加熱溫度不宜太高，溫度太高時(shí)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(shí)一般需要石棉網(wǎng)，以防止局部過熱。三、卡爾-費(fèi)休法測定微量水分的國際標(biāo)準(zhǔn)；依據(jù)樣品中的水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)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(jié)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(yīng)，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(zhì)量比例溶解在甲醇溶液中，即為卡爾-費(fèi)休試劑（KFR），1mL試劑相當(dāng)于3.5mg水。2、主要儀器及試劑每次適用卡爾-費(fèi)休試劑測定水分時(shí)必須先標(biāo)定其效價(jià)（KFReq），該效價(jià)表示與1molKFR完全反應(yīng)的水分含量值。使用甲醇標(biāo)定的方法：在水分測定儀的反應(yīng)器內(nèi)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(dá)到化學(xué)計(jì)量點(diǎn)，保持1min內(nèi)不變，此時(shí)并不記錄KFR試劑的消耗量。然后用10μL的微量注射器從反應(yīng)器的加料口緩慢注入10μL水-甲醇標(biāo)準(zhǔn)溶液（相當(dāng)于0.01g水），用KFR滴定到原定終點(diǎn)，記錄KFR的消耗量。3、測定步驟準(zhǔn)確稱取事先粉碎并混勻的固態(tài)樣品0.5g置于稱樣瓶內(nèi)。在水分測定儀反應(yīng)器內(nèi)加入50mL無水甲醇，用卡爾-費(fèi)休試劑滴定樣品的水分含量，使反應(yīng)終點(diǎn)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(yīng)器內(nèi)，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(fèi)休試劑滴定至終點(diǎn)并保持1min不變，記錄所用試劑的體積。4、結(jié)果計(jì)算式中：KFReq——卡爾-費(fèi)休試劑效價(jià)；

m——樣品的質(zhì)量，mg；

V——滴定樣品所用的KFR的體積，mL.5、卡爾-費(fèi)休試劑要求

參與化學(xué)反應(yīng)的甲醇、吡啶均需無水，這些試劑應(yīng)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(zhì)會干擾測定結(jié)果的準(zhǔn)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(xiàng)（1）卡爾-費(fèi)休法可測定1%或更多水分的樣品，其測定準(zhǔn)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(qiáng)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(jié)合水；（4）固體樣品細(xì)度以40目為宜，最好用粉碎機(jī)而不用研磨，防止水分損失。第三節(jié)