09食品理化检验技术,第三章水分、灰分.ppt

1、第三章 水分含量、灰分测定,张培丽 2010年4月,知识目标：,1、重点掌握干燥法测定水分的原理、水分干燥的条件、水分测定中试样处理、干燥法测定水分仪器的使用方法。 2、恒重的概念、天平的使用技能。 3、了解灰分测定的内容和意义。 4、了解矿物质的分类及其测定意义以及食品中的锌、铁、碘等几种重要矿质元素的测定操作方法。 5、掌握总灰分、水解性灰分、水不溶性灰分和酸不溶性灰分的概念及其测定方法。 6、重点掌握直接灰化法测定灰分的原理及操作要点。,本节提纲,第一节 食品中水分的测定方法 第二节 灰分的分析测定,第一节 食品中水分的测定方法,本节提纲 一、干燥法 二、蒸馏法 三、其它水分测定方法,食

2、品中水分的测定方法,可以分为直接测定法和间接测定法 直接测定法：采用烘干、蒸馏或其它物理化学方法去掉试样中的水分，再通过称量或其它方法获得分析结果。 间接测定法：一般不从试样中去除水分，而是根据一定条件下试样的某些物理性质与水分含量存在简单的函数关系来确定水分含量的。,一、干燥法（GB/T 5009.3-2003）,1、直接干燥法 （重点） 2、减压干燥法,直接干燥法,【原理】在一定温度下，食品中的水分受热后产生的蒸汽压高于在电热干燥箱中的分压，使食品中的水分蒸发出来，同时，由于不断的加热和排走水蒸气，从而达到完全干燥的目的。食品在加热前后的质量即为水分含量。 食品中的水分一般是指在100左右

3、直接干燥的情况下所失去物质的总量。 直接干燥法以试样在蒸发前后的失重来计算水分含量，故适用于在95-105范围内不含或含挥发性物质甚微的各种食品。 主要包括谷类及其制品、淀粉及其制品、调味品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品、发酵制品和酱腌菜等。,直接干燥法,【试样制备】试样的制备方法常因食品种类及其存在状态下的不同而异。 1）固态试样：取有代表性的试样至少200g，用研钵磨碎、研细，混合均匀，置于密闭玻璃容器内；不易捣碎、研细的试样，用切碎机切成细粒，置于密闭玻璃容器内保存。在磨碎过程中，要防止试样中水分含量变化。一般水分含量在14%以下时称为安全水分，即在实验室条件下进行粉碎过筛等处理，水分

4、含量一般不会发生变化，但动作要迅速。,直接干燥法,2）粉状（糊状）试样：取有代表性的试样至少200g，混合均匀，置于密闭玻璃容器内。 3）固、液（肉制品）试样：按固、液体比例（或去除不可食部分），取有代表性的试样至少200g，用组织捣碎机捣碎，混合均匀，置于密闭玻璃容器内。,直接干燥法,【分析步骤】 1）固体试样： 取出洁净铝制或玻璃制的扁形称量瓶，置于95-105干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，加热0.5-1.0h，取出盖好，置干燥器内冷却0.5h，称量（精确至0.001g）,并重复干燥至恒重。 称取2.00-10.0g切碎或磨细的试样，放入此秤量瓶中，试样厚度约为5mm。加盖，精密称量后，置于9

5、5-105干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，加热2-4h，取出盖好，置干燥器内冷却0.5h，称量（精确至0.001g）。 然后再放入95-105干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，加热1h，取出盖好，置干燥器内冷却0.5h，称量（精确至0.001g），直至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。,直接干燥法,2）半固体或液体试样： 取洁净蒸发皿，内加10.0g海沙（取水洗去泥土的海沙或河沙，先用6mol/L盐酸煮沸0.5h，用水洗至中性，再用6mol/L氢氧化钠溶液，煮沸0.5h，用水洗至中性，经105干燥备用）及一根小玻璃棒，置于95-105干燥箱中，干燥0.5-1.0h后取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量，

6、并重复干燥至恒重。然后精密称取5-10g试样，置于蒸发皿中，用小玻璃棒搅拌放在沸水浴上蒸干，并随时搅拌，擦去皿底的水滴，置于95-105干燥箱中干燥4h后盖好取出，放入干燥器中冷却0.5h后称量（精确至0.001g）。然后再放入95-105干燥箱中干燥1h左右，取出，放干燥器内冷却0.5h后再称量。至前后两次质量差不超过2mg，即为恒重。,直接干燥法,【操作条件选择】 【烘箱】：（电热恒温干燥箱）利用电热丝隔层加热使物体干燥的设备。适用于比室温高5300范围的烘焙、干燥、热处理等，型号多，但原理相似，一般由箱体、电热系统和自动控温系统三部分组成。,注意事项： 1）烘箱应放置于室内干燥和水平处，

7、防止振动和腐蚀。 2）注意安全用电，根据烘箱耗电功率安装足够容量的电源闸刀。选用足够的电泳导线，并应有良好的接地线。 3）带有电接点水银温度计式温控器的烘箱，应将电接点温度计的两根导线分别接至箱顶的两个接线柱上。 4）放入样品时应注意排列不能太密。散热板上不能放试品，以免影响热气流向上流动。禁止烘焙易燃、易爆、易挥发及有腐蚀性的物品。 5）有鼓风机的烘箱，在加热和恒温的过程中必须将鼓风机开启，否则影响工作室温度的均匀性和损坏加热元件。 6）工作完毕后应及时切断电源，确保安全。烘箱内外要保持干净。使用时，温度不要超过烘箱的最高使用温度。为防止烫伤，取放试样时需要专用工具。,直接干燥法,【秤量瓶规

8、格】 分为玻璃秤量瓶和铝质秤量瓶两种。前者耐酸碱，不受试样性质的限制，常用于干燥法；铝质质量轻，导热性强，但不耐酸，常用于减压干燥法。秤量瓶以试样置于其中平铺后厚度不超过平高1/3为宜。,直接干燥法,【说明及注意事项】 1）在测定过程中，秤量瓶从烘箱中取出后应迅速放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒重。 2）干燥器内要用硅胶作为干燥剂，硅胶吸湿后效能会减低，故当硅胶蓝色减退或变红时，需及时换出，吸湿后的硅胶可以置于135下烘4h，使其再生后再用，若硅胶吸附油脂后，去湿能力会大大减低。 3）浓稠态试样直接加热干燥，其表面容易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻，故在测定前，需加入精制海沙或无水硫酸钠

9、，搅拌均匀，以防止食品结块，同时增大受热与蒸发面积，加速水分蒸发，缩短分析时间。,4）对于水分含量在16%以上的试样，通常可以采用两步干燥法进行测定。即首先将试样称出总质量后，在自然条件下风干15-20h，使其达到安全水分标准，在准确称量，烘干。 5）果糖含量较高的试样，如水果制品、蜂蜜等，在高温下（70）长时间加热，其果糖发生氧化分解作用而导致结果明显误差，应用减压干燥法。 6）含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的试样，长时间加热会发生羰基反应，析出水分而导致误差。 7）在水分测定中，恒重的标准一般为1-3mg，依食品种类和测定要求而定。 8）本法测得的水分还包括微量的芳香油、醇、有机酸等挥

10、发性成分。对于含挥发性组分较多的试样，可采取蒸馏法测定水分含量。,2、减压干燥法,【原理】利用在低压下水的沸点降低的原理，将试样磨碎、混匀后，在减压低温（802）的真空干燥箱内加热至恒重，加热前后的质量差即为水分含量。本法适用于胶状试样、高温下易热分解的试样和含水分较多的试样。如糕点、食糖、糖果、巧克力、未经、麦乳精及高脂肪食品等的水分含量测定。,真空恒温干燥器,减压干燥法,【分析步骤】 1）铝盒的烘培 2）称取充分混均的试样2.5g，精确到0.0001g，置于已知恒重的铝盒中，放入真空干燥箱内（瓶盖斜放在瓶边）。将干燥箱连接真空泵，打开真空泵，抽出真空箱内空气至0.09Mpa以上，同时加热升

11、温至（801）.关闭真空泵上的活塞，停止抽气，使干燥箱内的温度和真空度保持恒定，4h后打开活塞，使空气经干燥装置缓缓进入干燥箱内，带干燥箱内压力恢复到常压时，打开干燥箱，取出铝盒，放入干燥器中冷却至室温（约0.5h），称量。再将铝盒置于真空系统干燥箱内，按上述温度和真空度加热1h，加盖取出，于干燥器内干燥冷却0.5h，称量。重复加热1h的操作。恒重。,减压干燥法,【说明及注意事项】 真空干燥箱内各部位要求均匀一致，若干燥时间缩短时，更应严格控制。 由于直读天平与被测量物之间的温度差会引起明显的误差，故在操作中应力求被称量物与天平的温度相同后再称重，一般冷却时间在0.5-1h。 减压干燥时，自干

12、燥箱内部压力降至规定真空度时开始计算烘干时间恒重一般以减量不超过0.5mg时为标准，但对受热后易分解的试样则可以不超过1-3mg的减量值为恒重标准。,真空干燥箱BZF-30,减压干燥法,规格：技术参数：产品类型：液晶显示升级型；电源电压：AC 220V10%/50Hz2%；输入功率：800W；控温范围：室温+2-250；温度分辨率：1；温度波动度：0.5；达到真空度：133Pa容积：30L；定时范围：0-99小时60分钟； 产品说明：适用范围： 真空干燥箱广泛应用与生物化学、化工制药、医疗卫生、农业科研、环境保护等研究应用领域，作粉末干燥、烘培以及各类玻璃容器的消毒和灭菌之用。特别适合于对干燥

13、热敏性、易分解、易氧化物质和复杂成分物品进行快速高效的干燥处理。 真空干燥技术的优势： 比起常规干燥技术具备以下优势：真空环境大大降低了需要驱逐的液体的沸点，所以真空干燥可以轻松应用于热敏性物质；对于不容易干燥的样品，例如粉末或其他颗粒状样品，使用真空干燥法可以有效缩短干燥时间；各种构造复杂的机械部件或其他多孔样品经过清洗后使用真空干燥法，完全干燥后不留任何参与物质；使用更安全在真空或惰性条件下，完全消除氧化物遇热爆炸的可能；与依靠空气循环的普通干燥相比，粉末状样品不会被流动空气吹动或移动。,二、蒸馏法（GB/T 5009.3-2003）,【原理】基于两种互不溶的液体二元体系的沸点低于各组分的

14、沸点这个事实，在试样中加入与水互不相溶的有机溶剂（苯或二甲苯等），将食品中的水分与甲苯（苯或二甲苯等）共沸蒸出，冷凝并收集溜液，由于密度不同，馏出液在接收管中分层，根据馏出液中水的体积，即可计算试样中水分含量。 此法由于采取一种高效的换热方式，水分可以迅速移去。此外，因测定过程在密闭容器中进行，加热温度比直接干燥法低，故对易氧化、分解、热敏性以及含有大量挥发性组分的试样的测定的准确度明显由于干燥法。此法是唯一公认的水分含量测定的标准方法。,蒸馏法,【试剂】甲苯或二甲苯（分析纯）：用前先加水饱和，振摇数分钟，分去水层，进行蒸馏，弃其最初蒸馏液，收集澄清透明的馏出液备用。,蒸馏法,【分析步骤】 1

15、）水分测定器的清洗。每次使用前必须用重铬酸钾-硫酸洗涤液充分洗涤，用水反复冲洗干净后烘干。 2）测定：准确称量适量的试样，放入250mL锥形瓶中，加入新蒸馏的甲苯75mL，连接冷凝管和水分接受管，从冷凝管顶端注入甲苯，装满水分接受管。（冷凝管上口塞少量脱脂棉或安装盛有氯化钙的试管，防止大气中水分凝结）。慢慢加热蒸馏，使每秒中得馏出液2滴，待大部分水分已经蒸出后，加速蒸馏约每秒钟4滴（勿使炉温过高，避免蒸气溢出冷凝管顶端），当水分完全蒸出后，接收管内的体积不再增加时，从冷凝管顶端加入甲苯冲洗。如冷凝管壁附有水滴，可用附有小小橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏片刻直至接收管和冷凝管壁上无水滴附着，接收管水平

16、保持10min不变，为蒸馏终点，读取接受管水层容积。,蒸馏法,【结果计算】 X=V/m*100 X:试样中水分含量，mL/100g V:接受管内水的体积 m:试样的质量,蒸馏法,【说明及注意事项】 1）试样用量：一般谷类、豆类约20g，鱼、肉、蛋、乳制品约为5-10g，蔬菜、水果约5g。 2）对不同的食品，可以使用不同的有机溶剂进行蒸馏，一般大多数香辛料用甲苯作为蒸馏剂；对于在高温易分解的试样，用苯作为蒸馏剂。 3）一般加热温度不宜太高，温度太高会造成冷凝管上端水汽难以全部回收。如果试样含糖量高，用油浴比较合适。 4）试样为粉状或半流体时，先将底铺满干净海沙，在加入试样和蒸馏剂。 5）所用甲苯

17、必须无水，可将甲苯经过氯化钙或无水硫酸钠吸水，过滤蒸馏，弃其初馏液，收集澄清透明溶液为无水甲苯。,三、其它水分测定方法,1、卡尔费休法 是碘量法在非水滴中的一种应用，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。,2、红外线干燥法 以红外线灯管作为热源，利用红外线辐射加热试样，高效快速的使水分蒸发，根据干燥前后失重即可计算出试样水分含量。,3）快速微波干燥法 微波指频率范围为11033103MHz的电磁波。当微波通过含水试样时，因微波能把水分从试样中驱除而引起试样质量损耗，在干燥前和干燥后的质量差即为水分含量。,第二节 灰分的分析测定,本节提纲 一、灰分的概念 二、总灰分测定（GB50

18、09.4-2003） 三、水溶性灰分和水不溶性灰分的测定 四、酸不溶性灰分的测定,一、灰分的概念,【灰分】食品经灼烧后的残留物称为灰分 【灰分测定内容】包括总灰分、水溶性灰分、水不溶性灰分、酸不溶性灰分 【水溶性灰分】可溶性的钾、钠、钙、镁等氧化物和盐类的含量。 【水不溶性灰分】反映污染的泥沙和铁、铝等氧化物及碱土金属的碱式磷酸盐的含量。 【酸不溶性灰分】反映污染的泥沙和食品中原来存在的微量氧化硅的含量。,二、总灰分测定（GB5009.4-2003）,【原理】把一定量的试样经炭化后放入高温炉内灼烧，使有机物被氧化分解，以二氧化碳、氮的氧化物及水等形式逸出，无机物则以硫酸盐、磷酸盐、氯化物等无机

19、盐和金属氧化物的形式残留下来，这些残留物即为灰分。称量残留物的质量即可计算出总灰分的含量。,【分析步骤】 1）瓷坩锅的准备： 将瓷坩锅用盐酸（1+4）煮1-2h，洗净晾干后，用三氯化铁与蓝墨水的混合液在瓷坩锅外壁及盖上写上编号（0.5%三氯化铁溶液和等量的蓝墨水的混合液），置于500-550的高温炉中灼烧1h，移至炉口冷却到200左右，取出坩锅，置于干燥器内冷却至室温，准确称量，再放入高温炉内灼烧0.5h，取出冷却称重，直至恒重（两次称量之差不超过0.5mg）。,2）试样预处理,果蔬、动植物等含水量较多的试样。先制成均匀的试样，再准确称取适量试样于已知质量的坩锅中，置于烘箱中干燥，然后再进行炭

20、化，也可取测定水分含量后的干燥试样直接进行炭化。 谷类、豆类等水分含量较少的固体试样。先粉碎成均匀 的试样，准确称量适量试样于已知质量的坩锅中，然后进行炭化。 果汁、牛乳等液体试样。先准确称量适量试样于已知质量的坩锅中，于水浴上蒸发至近干，再进行炭化。这类试样若直接炭化，液体沸腾，易造成试样溅失。 脂肪含量高的试样。先制成均匀试样，准确称取适量试样，经提取脂肪后，再将残留物移入已知质量的坩锅中，进行炭化。,3）炭化：,试样经预处理后，在放入高温炉灼烧前要先进行炭化处理。炭化处理可防止在灼烧时，因温度高试样中的水分急剧蒸发使试样飞扬，还可防止糖、蛋白质、淀粉等易发泡膨胀的物质在高温下发泡膨胀而溢

21、出坩锅；不经炭化而直接灰化，炭粒易被包住，使灰化不完全。炭化一般在电炉或煤气灯上进行，把坩锅置于电炉上，半盖坩锅盖，小心加热使试样在通气的情况下逐渐炭化，直至无黑烟产生为止。对易膨胀的试样（如含糖多的食品），可在试样上加数滴辛醇或纯植物油，再进行炭化。,4）灰化：,炭化后，把坩锅移入已达规定温度（500-550）的马弗炉炉口处，稍停片刻，再慢慢移入炉膛内，将坩锅盖斜倚在坩锅口，关闭炉门，灼烧一定时间（4h,视试样的种类、性质而定），至灰化中无炭粒存在。打开炉门，将坩锅移至炉口处冷去至200左右，再移入干燥器中冷却至室温，准确称量。重复灼烧、冷却、称重，直到恒重。,5）测定条件的选择,灰化容器：

22、 常用坩锅，有瓷坩锅、铂坩锅、石英坩锅等。瓷坩锅最常见，具有耐高温、耐酸、价格低廉等特点，但耐碱性差，当灰化碱性食品时，其内壁的釉层会部分溶解，造成恒重困难；其它两种坩锅价格昂贵，使用时应特别注意其性能和使用规则。,取样量： 测定灰分时，取样量的多少应根据试样的种类、性状及灰分含量的高低来确定。通常奶粉、麦乳精、大豆粉、调味料、鱼类及海产品等取1-2g；谷类及其制品、肉及其制品、糕点、牛奶等取3-5g；蔬菜及其制品、砂糖及其制品、淀粉及其制品、蜂蜜、奶油等取5-10g；水果及其制品取20g；油脂取50g。,灰化温度： 控制在500-550。由于各种食品的无机成分组成、性质及含量各不相同，灰化温度也应有所不同。灰化温度过高，易引起钾、钠、氯等元素的挥发损失，而且磷酸盐、硅酸盐类也会熔融，将炭粒包裹起来，使炭粒无法氧化；灰化温度过低，则会使灰化速度慢、时间长，不易灰化完全，也不利于出去过剩的碱所吸收的二氧化碳。加热速度不宜过快，以防急剧干馏时灼热物局部产生大量气体而使微粒飞失，即爆燃。,加速灰化的方法： 对于含磷较多的谷物及其制品，磷酸过剩于阳离子，岁灰化的进行，磷酸将以磷酸二氢钾、磷酸二氢钠等形式存在，在比较低的温度下会熔融而包住炭粒，难以完全灰化，即使灰化相当长时间也达不到恒重。 1）改变操作方法：试样经初步灼烧后，取出坩锅，冷却，沿坩锅边缘慢慢加入少量去离