第五章-水分的测定

一般成分分析食品添加剂的检测食品常见有害有毒物质的检测食品微生物检验模块三食品理化检测在食品成分测定技术中：成分分析是食品分析检测最基本和最主要的内容，样品检测围绕食品的营养性展开。学习要领：

What——要测定的是什么？

Why——为什么测？

How——怎么测？测定意义测定内容测定方法第五章

水分的测定4教学目的和要求掌握食品中水分存在的状态，水分和水分活度的测定原理、方法、注意事项；了解食品中水分测定的意义。内容提要水分的测定23水分活度的测定概述16第一节概述第一节概述1、水在食品中的作用水是食品中的重要组分。除谷物和豆类等的种子类食品（一般水分在12－16%）以外，作为食品的许多动植物一般含有60－90%水分，有的甚至更高。食品组成体系离不开水保持食品良好的感官性状、维持食品中组分间的平衡关系、保证食品具备一定的保质期等等。第一节概述1、水在食品中的作用水是良好的溶剂在食品中水分常溶解可溶性物质（如糖类和许多盐类）而构成溶液；高分子物质也会分散在水中形成凝胶而赋予食品的一定形态，或在适当条件下分散于水中成为乳浊液或胶体溶液。第一节概述2、食品中水分存在的形式根据水在食品中所受束缚力的不同可分为两大类：自由水（游离水）结合水（束缚水）自由流动水毛细管水不可移动水第一节概述2、食品中水分存在的形式自由水（游离水）自由流动水（Fluidalwater）——指动物的血浆、淋巴和尿液以及植物导管和细胞内液泡等内部的水；溶液的分散介质中的水，如：食盐、砂糖的水溶液的水；毛细管水（Capillarywater）——指在生物组织的细胞间隙和食品的结构组织中通过毛细管力所系留的水；不可移动水或滞化水（Immobilizedwater）——指被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水。第一节概述2、食品中水分存在的形式自由水FreeWater（游离水）自由水有如下特点：能结冰，但冰点有所下降溶解溶质的能力强，干燥时易被除去与纯水分子平均运动接近适合微生物生长和大多数的化学反应，与食品的风味和功能性紧密相关，易引起食品的腐败变质。第一节概述2、食品中水分存在的形式结合水BoundWater（束缚水）

由氢键结合力系着的水，如在食品中与蛋白质活性基(一OH，一NH2，一COOH等)和碳水化合物的活性基(一OH)以氢键相结合而不能自由运动的水，有如下特点：不易结冰(冰点-40℃)不能作为溶质的溶媒，干燥时很难除去与纯水比较分子平均运动大大减少不能被微生物利用，不易引起食品的腐败变质食品中哪些水分是易除去的？食品干燥、蒸发时去掉的水分主要为自由水。很难用蒸发的方法分离除去结合水。第一节概述3、食品中水分测定的意义水分测定是重要的质量指标之一水分测定是一项重要的经济指标水分含量是一项重要的技术指标小结：保证生产的食品品质；在食品监督管理中，评价食品的品质；在食品生产中，给计算生产中物料平衡提供数据，指导工艺控制。不同的食品水分含量相差较多。

例如：

鲜果：69.7%--92.5%

鲜蛋：67.3%--74.0%

鲜瘦肉：52.6%--77.4%

鲜菜：79.7%--97.1%

面包一般：32%--42%

主食面包:32%--36%

花色面包:36%--42%

牛乳：87.0%--87.5%

乳粉（全）:3.0%--5.0%

面粉：12%--14%

饼干：2.5%--4.5%

脱水蔬菜：6%—9%

第二节水分的测定水分测定法通常可分为:直接法——利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：干燥法、蒸馏法、卡尔·费休法等间接法——利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。如测相对密度、折射率、电导、旋光率等

一般来说，直接法比间接法准确度高第二节水分的测定干燥法常压干燥法减压干燥法红外线干燥法蒸馏法卡尔费休法其他方法一、干燥法干燥法：在一定温度和压力下，通过加热方式将样品中的水分蒸发完全，并根据样品加热前后的质量差来计算水分含量的方法干燥法包括：常压干燥法真空干燥法红外线干燥法干燥法特点：费时较长，但操作简便，应用范围较广。特别是真空烘箱干燥法，常被当作标准法1、干燥法的前提条件

用干燥法测定水分的样品应当符合的条件水分是唯一的挥发物质，不含或含其它挥发性成分极微。水分的排除情况很完全，即含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。食品中其他组分在加热过程中由于发生化学反应而引起的重量变化非常小，可以忽略不计，对热稳定的食品例如，啤酒厂要经常测啤酒花的水分，啤酒花中含有一部分易挥发的芳香油。这一点不符合我们的第一点要求，如果用烘箱法烘，挥发物与水分同时失去，造成分析误差。此外，啤酒花中的α—酸在烘干过程中，部分发生氧化等化学反应，这又造成分析上的误差。但是一般工厂还是用烘干法测定，他们一般采取低温长时间（80～85℃烘4小时），或者高温短时（105℃烘1小时）2、干燥法操作条件的选择称量皿的选择称样量干燥设备干燥条件（1）称样皿选择称量器皿分玻璃称量瓶和铝质称量盒两种玻璃称量皿——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，不耐酸碱，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。规格大小：样品平铺于称量皿，厚度≤1/3皿高度称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，放入干燥器内，冷却后称重。

（2）称样量○称样量一般控制在其干燥后的残留物质量为1.5～3g○水分含量较低的固态、浓稠态食品，称样量控制在3～5g○水分含量较高的液态食品（果汁、牛乳等），称样量通常控制在15～20g为宜干燥设备电热烘箱类型对流型烘箱：箱内无风扇，空气循环慢，温差大（可达10℃），准确度精密度差强力循环通风型烘箱：箱内有风扇，空气循环快，温差小（＜2℃），准确度精密度高，要注意质轻试样的飞散真空干燥箱：配真空泵，箱内气压低，水分蒸发完全且速度快；有空气进出口，箱内空气有一定流动，温差较小，准确度、精密度较高干燥箱干燥器干燥条件干燥温度：一般是95～105℃（100±5℃）对含还原糖较多的食品应先（50～60℃）干燥然后再105℃加热对热稳定的谷物可用120～130℃干燥干燥条件干燥时间：恒重——最后两次重量之差＜3mg，基本保证水分蒸发完全规定时间——根据经验，只适用于准确度要求不高的样品。对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。（二）常压干燥法1.原理：食品中水分一般指在大气压下，100℃左右加热所失去的物质。但实际上在此温度下所失去的是挥发性物质的总量，而不完全是水。2.适用范围：在95～l05℃范围内不含或含其他挥发性成分极微且对热稳定的各种食品。

3.操作方法

清洗称量皿→烘至恒重m3

→准确称样+称量皿重m1→放入调好温度的烘箱（100±5℃）→烘约2h→于干燥器冷却（0.5h）→称重m1→约1h→于干燥器冷却（0.5h）→称重→反复至恒重（两次重量差不超过0.003g即为恒重）→准确称样+称量皿重m2。水分的计算：

水分%=(m1-m2)/(m1-m3)×100%常压干燥法注意事项

在采样时要特别注意防止水分的变化，对有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水，在称量时要迅速，否则越称越重。固体样品要磨碎（粉碎）：谷类达18目，其他30～40目。液体样品：需在低温下预浓缩后再进行高温干燥（防止沸腾飞溅损失）粘稠样品（如甜炼乳、酱类）：应先在皿内称取一定量经酸洗和灼烧过的海砂烘干恒重后，再加入样品搅拌均匀，然后移入烘箱内烘至恒重（增加蒸发面积，防止表面结壳）水果、蔬菜样品：应先洗去泥沙，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分常压干燥法注意事项

易分解或焦化的样品：可适当降低温度或缩短干燥时间，或采用减压干燥测定其水分含量果糖：C6H12O6

大于70℃△→C6H6O3+3H2O含较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，在长期加热时会发生联氨反应，析出水分而导致误差油脂或高脂肪样品：由于脂肪氧化，而使后一次重量可能反而增加，应以前一次重量计算含挥发性组分较多的食品（如香料油、低醇饮料等）：宜采用蒸馏法测定水分含量测定过程中：盛有样品的称量器皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却半小时后称重，否则，不易达到恒量⑧干燥器内一般用硅胶作为干燥剂，硅胶吸潮后会使干燥效能降低，当硅胶蓝色减退或变红时，应及时更换，于135ºC左右烘2～3h使其再生后再用⑨在水分测定中，恒重的标准一般指前后2次称量之差≤3mg⑩测定水分后的样品，可供测定脂肪、灰分含量

注意事项本方法不适用于胶体、高脂肪、高糖、含易氧化、易挥发物质的食品中水分分析油脂或高脂肪样品，由于脂肪氧化，而后面一次重量反而增加，应以前一次重量计算。对于易焦化和容易分解的食品，可以选用比较低的温度或缩短干燥时间。（三）减压干燥法原理：利用在低压下水的沸点降低的原理,利用较低温度，在减压下进行干燥以排除水分，样品中被减少的量为样品的水分含量适用范围：在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如高糖、高蛋白、高脂肪食品、果蔬及其制品等特点：速度快、准确度高减压条件，水分蒸发更快、更完全烘干温度低，高糖、高蛋白、高脂肪不易氧化分解（三）减压干燥法操作方法准确称2.00~5.00g样品于烘至恒重的称量皿中，放入真空烘箱打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力40—53kpa，并同时加热至所需温度(50一60℃)关闭真空泵上的活塞，停止抽气，使烘箱内保持一定的温度和压力经一定时间后，打开通大气的活塞使空气经干燥瓶缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常后，再打开烘箱取出称量皿，放入干燥器中冷却0.5小时后称量重复以上操作至恒重结果计算：同直接干燥法（三）减压干燥法注意事项真空烘箱内各部位温度要均匀一致，若干燥时间短时，更应严格控制减压干燥时，自烘箱内压力降至规定真空度时计算烘干时间一般每次烘干为2h，但有的样品需烘干5h恒重一般以减量不超过0.5mg为标准，但对受热后易分解的样品则可以不超过1～3mg的减量值为标准（四）红外线干燥法原理：以红外线加热管作为热源，利用红外线的辐射热与直射热加热试样，高效快速地使水分蒸发，根据干燥前后失重即可求出样品水分含量特点：是一种水分快速测定方法，一份试样需10一30分钟(依样品种类不同而异)，但其精密度较差适用范围：作为简易法用于测定2-3份样品的大致水分，或快速检验在一定允许偏差范围内的样品水分仪器：红外线水分测定仪有多种型号。一般组成部件有:红外线管架盘天平内置砝码微电脑控制系统等一干燥法操作方法：将样品置样品皿上摊平，仪器自动校准内置砝码，在键盘上选择干燥温度，开始干燥。一段时间后（约10min），直接读出水分含量。仪器允许的测定温度范围一般在室温～160℃，样品量的允许范围是0～20g，测定的精度为0.1%。二蒸馏法原理：采用与水互不相溶的高沸点有机溶剂与样品中的水分共沸蒸馏，冷凝并收集馏液，根据馏出液分层后水的体积，即可计算出样品中水分含量。例：有关沸点：水——100℃

苯——80.2℃

水+苯——69.25℃

有关相对密度：(20/4)

d水=1.00000d苯=0.87900d甲苯=0.86694二蒸馏法特点：换热高效，测定快速；加热温度较低，故对易氧化、分解、热敏性以及含大量挥发性组分的样品的测定准确度好。适用范围：广泛用于谷类、果蔬、油类、香料等多种样品的水分测定，特别对于香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析法。仪器共沸蒸馏法蒸馏式水分测定仪如图所示甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水饱和后，分去水层，进行蒸馏，收集馏出液备用。操作方法称样(估计含水量2～5mL)，放入烧瓶，加入新蒸馏的甲苯(或二甲苯)使样品浸没，连接冷凝管及接收管，从冷凝管顶端注入甲苯(或二甲苯)，使之充满水分接收刻度管加热蒸馏（2-4滴/秒），待水分全部蒸出(接收管内水的体积不再增加)，从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗管壁水滴读取接收管水层的容积计算：共沸蒸馏法V——接收管内水的体积。W——样品质量。蒸馏法的优缺点优点：⑴热交换充分⑵受热后发生化学反应比重量法少⑶设备简单，管理方便缺点：⑴水与有机溶剂易发生乳化现象⑵样品中水分可能完全没有挥发出来⑶水分有时附在冷凝管壁上，造成读数误差注意事项溶剂的选择：有机溶剂一般用甲苯，其沸点为110.7℃。对于在高温易分解样品则用苯作蒸馏溶剂(纯苯沸点80.2℃，水苯其沸点则为69.25℃)，但蒸馏的时间需延长。样品用量以含水量2～5mL为宜：谷豆类约20g，鱼、肉、蛋、乳制品约5-10g，蔬果类约5g温度不宜太高：温度太高时冷凝管上端水汽难以全部回收仪器必须洗涤干净：尽量避免接收管和冷凝管壁附着水滴三卡尔-费休法是测定各种物质中微量水分的一种方法，是在1935年由卡尔·费休提出的测定水分的方法，属于碘量法，对于测定水分最为专一，也是测定水分最为准确的化学方法ISO已把把这个方法定为国际标准测定微量水分，我们国家也把这个方法定为国家标准测微量水分。此反应具有可逆性，当生成物H2SO4浓度＞0.05%时，即发生可逆反应。要使反应顺利向右进行，要加入适量的碱性物质以中和生成的酸。I2+SO2+2H2OH2SO4+2HI1、原理

在水存在时，即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2与I2产生氧化还原反应。硫酸吡啶很不稳定，消耗一部分水而干扰测定，我们可加无水甲醇，则生成稳定的化合物。I2＋SO2＋H2O＋3C5H5N2氢碘酸吡啶＋硫酸吡啶I2＋SO2＋H2O＋3C5H5N＋CH3OH2氢碘酸吡啶＋甲基硫酸吡啶经实验证明，在体系中加入吡啶，可使反应向右进行。终点判断：过量一滴费休试剂中的碘即会使体系呈现浅黄色；广泛地应用于各种液体、固体及一些气体样品中水分含量的测定，特别是测定低水分含量的食品，如脱水水果和蔬菜、糖果和巧克力、咖啡和油脂，以及任何高糖高蛋白低水分的样品。此方法快速准确且不需加热。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。适合于测定水分含量大于0.03%的样品。2、适用范围3、卡尔费休试剂的配制与标定若以甲醇作溶剂，则试剂中I2、SO2、C5H5N（含水量在0.05%以下）三者的克分子数比例为I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10配制这种试剂要单独配，分甲乙两种试剂并且分别贮存，临用时再混合，而且要标定。甲液I2的CH3OH溶液乙液SO2的CH3OH吡啶溶液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水分测定仪主要仪器：KF—l型水分测定仪(上海化工研究院制)SDY一84型水分滴定仪(上海医械专机厂制)

59对于无色试液可用目视法判定。当滴定样品达到化学计量点时，再过量1滴费休试剂中的游离碘即会使体系呈现浅黄甚至棕黄色，据此即作为终点而停止滴定。如果是带有颜色或呈浑浊状的试液，则需用永停滴定法。滴定操作中可用两种方法确定终点60永停滴定法是一种电化学方法。其原理是将电极插入溶液，给两级施加电压，在滴定终点前，无游离态碘，则无电流；当过滴定终点一滴，出现游离态碘，则溶液开始导电，有电流通过，安培表指针偏转，即为滴定终点。此法更适宜于测定深色样品及微量、痕量水分时采用。配制称85g碘于干燥的有塞棕色烧瓶中↓加670ml无水甲醇↓塞上瓶塞，振摇使I2全部溶解↓加270ml吡啶，混匀，于冰水浴冷却↓通干燥的二氧化硫气体60g↓塞上瓶塞→于暗处24小时后标定使用标定：先加50ml无水甲醇→于反应器中→接通电源→启动电磁搅拌器→用KF试剂滴入甲醇中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10μl注射器从反应器加料口注入10μl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/VF——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）结果计算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）水分测定方法测定方法原理特点干燥法常压烘箱干燥真空烘箱干燥红外线干燥微波干燥样品在—定条件下加热干燥，使其中水分蒸发，以样品在蒸发前后的失重来计算水分含量的—类测定方法适用大多数样品，方法简单

是化学法中的重量法测定方法原理特点蒸馏法在样品中加入一种和水不相溶的有机溶剂，形成共沸物，收集馏出液，根据馏出液中水的量计算水份含量.适用含有大量挥发物的样品干燥法测定水分方法比较：测定方法原理操作条件特点常压烘箱法在常压下加热使样品蒸发，根据加热前后失重计算水分含量常压烘箱温度100-110