1、水分的测定,食品分院：刘深勇,水分的测定,概述,重量法,仪器法,2,3,1,（一）水分的存在状态,一、概述,1.自由水（游离水）：是靠分子间力形成的吸附水。 游离水主要存在植物细胞间隙，具有水的一切特性，也就是说100时水要沸腾，0以下要结冰，并且易汽化。游离水是食品的主要分散剂，可以溶解糖、酸、无机盐等，可用简单的热力方法除掉。,2、亲和水： 强极性基团单分子外的水分子层。存在于细胞壁或原生质中，是极性集团吸附着的水（形成水膜中的水分子）或是与极性分子以微弱氢键结合的水。蒸发时需吸收较多的能量。,3.结合水（束缚水）： 以氢键结合的水，结晶水。大部分和蛋白质、淀粉等亲水性胶体结合在一起。结合
2、力比亲和水的结合力强。注意：束缚水不具有水的特性，所以要除掉这部分水是困难的。 特点：不易结冰（冰点为40）不能作为溶质的溶剂,食品中的固形物指食品内将水分排除后的全部残留物，包括蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物、灰分等。固形物 (%) = 100 % 水份（%） 不同的食品水分含量相差较多。,（二）水分的测定的意义水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障食品不变质的手段。在一般情况下要控制水分低一点，防止微生物生长，但是并非水分越低越好。,（三）测定方法分类 1、直接法：利用水分本身的物理性质和化学性质测定的方法。如：干燥法、蒸馏法、卡尔费休法；,2、间接法:利用食品的物理常数通过函数关系确
3、定水分含量。 如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。直接法比间接法准确度高。,（四）测定方法,食品安全国家标准食品中水分的测定（GB 5009. 32010）中规定： 直接干燥法适用于在 101 105 下，不含或含其他挥发性物质甚微的谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品及卤菜制品等食品中水分的测定，不适用于水分含量小于0.5 g/100 g的样品。 减压干燥法适用于糖、味精等易分解的食品中水分的测定，不适用于添加了其它原料的糖果，如奶糖、软糖等试样测定，同时该法不适用于水分含量小于0.5 g/100 g 的样品。,蒸馏法适用于含较多挥发性物质的食品如油脂、香辛料等水分的测定，不适用于
4、水分含量小于1g/100 g 的样品。 卡尔费休法适用于所有食品中微量水分的测定，如适用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脱水果蔬类等样品中水分的测定。,水分的测定,概述,重量法,仪器法,2,3,1,二、重量法,凡操作过程中包括有称量步骤的测定方法，统称为重量法，如烘箱干燥法，红外线干燥法，干燥剂法等。,水分的测定,（一）直接干燥法1、原理在一定温度和压力下 - 加热试样- 试样减 失的质量 - 即水分的质量。即：以原样质量 - 干燥后质量 = 水分质量,2、 适用范围（对食品而言）：,水分是唯一挥发成分 就是说在加热时只有水分挥发。水分挥发要完全对于一些糖和果胶、明胶所形成冻胶中的结合水，不
5、能完全除掉，因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。 食品中其它成分由于受热而引起的化学变化可以忽略不计。 注：符合上面三点就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在95105下进行干燥。,3、试剂 （1）6mol/L的盐酸：煮海砂用； （2）6mol/L的氢氧化钠：煮海砂用； （3）海砂和河砂：用于半固体、粘稠性液体、液体食品。 制备：用水洗去泥土 用盐酸煮 水洗至中性 用氢氧化钠煮 用水洗至中性 烘干备用。,加海砂的作用：防样品表面结硬壳焦化，使内部水分易于蒸发。 增大蒸发面积。 说明：无海砂，也可以用无水硫酸钠代替。,4、样品的制备样品的制备方法常以食品种类及存在状态的不同而异；
6、一般情况下，食品以固态(如面包、饼干、乳粉等)、液态(如牛乳、果汁等)和浓稠态(如炼乳、糖浆、果酱等）存在。,浓稠态样品直接加热干燥，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻，故在测定前，需加入精制海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀，以增大蒸发面积。,（1）固体样品：水分含量在14以下的样品磨碎 混均 过筛 密闭保存。注意：为防止水分逸失，动作要快，要迅速。 蛋糕？, 水分含量大于15的样品先制成风干样（60左右干燥4h，水分降到12%14%) 粉碎 密闭保存 测定。,（2）液态食品先低温浓缩（水浴上） 再高温干燥 （在干燥箱里） 测定。原因：液态样品若直接高温加热，可因沸腾造成样品的损失。,5、仪器用
7、具分析天平、烘盒、蒸发皿、粉碎机、干燥器、电烘箱等。烘盒：铝质或玻璃的都可以。测定固体样品时用。蒸发皿：测定液体样品用。干燥器：干燥剂（硅胶，蓝绿色有效）,（1）称样数量： 样品一般控制在干燥后的残留物为1.53克； 固态、浓稠态样品控制在 35 克； 含水分较高的样品控制在 1520 克,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，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。 选择称量皿的大小要合适，一般样品1/3高度。,（2）称量皿规格：（铝制、玻璃）,注意：称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先迅速盖好盖子，用纸条（或
8、手套）取，放入干燥器内，准确密封，冷却后称重。,水分的测定,使用方法：调节需加热温度数值，打开电源开关，加热升温，看箱内温度显示值。箱内温度若比所需温度低，则调节温控旋钮向右；反之，向左旋。至箱内温度与所需温度基本相符。说明：温控旋钮调好后，若测定温度不变，旋钮不能再动。,水分的测定,6、测定步骤一（固体样品） （1）定温：将烘箱温度预热至1052。 （2）烘干铝盒：净烘盒 盖套底下 入105烘箱 烘0.5h 取出 冷 称 复烘 冷 称 恒质（两次质量差不超过0.002g）. （3）称样 ：用恒质铝盒、分析天平称样约3g（具体称样量，食品的种类不同，称样量不同）.,水分的测定,（4）烘干试样：
9、烘盒盖套底下 105烘3h 取出（盖盖） 冷（干燥器内） 称 复烘 冷 称,水分的测定,6、测定步骤二（半固体。液体样品） （1）恒质蒸发皿蒸发皿洗净 加10.00g海砂及1个小玻棒 105烘0.5h 冷 称 复烘 冷 称 恒质。 （2）称样用恒质蒸发皿准确称样510g，搅匀。,水分的测定,（3）蒸干沸水浴中蒸干（不断搅拌）； （4）烘干擦去皿底水 105烘4h 冷 称 复烘 冷 称 恒质。,水分的测定,7、结果计算水分 100 双试验允许差：0.2，求平均值。取小数点一位。 采用其它方法测定，结果与此比较相差0.5。,（烘前盒+样）（烘后盒+样）,（烘前盒+样）（盒）,8、操作条件的选择：
10、（1）称量瓶的选择 （铝制、玻璃） 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，但 对酸性食品不适宜，常用于 减压干燥法或原粮水分的测定。 选择称量皿的大小要合适，一般样品1/3高度。,水分的测定,8、操作条件的选择 （2）称量控制： 一般控制在干燥后的残余物的质量1.53.0g; 对于水分含量低的固态、浓稠态样品，控制在35g；对于液态样品，控制在1520g为宜。,（3） 干燥条件 干燥温度： 一般是 95105 ；对含还原糖较多的食品应 先（5060）干燥然后再105加热。 对热稳定的谷物可用120130 干燥。 对于脂肪高的样品，后一次质量可
11、能高于前一次（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算,水分的测定,干燥时间：两种：一是干燥至恒质，二是规定一定的时间。显然后法不如前法测定结果准确。,水分的测定,9、测定水分产生误差的原因 （1）制样过程中，吸湿与散湿； （2）加热过程中，化学变化； （3）干燥过程中，浓稠样表面结膜，使水分不完全挥发；,水分的测定,（4）称量速度、烘干时间、冷却时间。烘盒移入干燥器的速度等； （5）称量时勿用手直接接触称量皿，否则产生误差。,水分的测定,（二）定温定时烘干法 1、测定原理样 130定时烘干 称 计算此法是在限定条件下，测得的试样减少的质量，当成了试样水分的质量。,水分的测定,通过试验确定：此条件
12、下试样中水分可能未完全挥发，但由于温度高，一些非水成分挥发，二者质量可视为互相抵消。所以，用此法测定必须严守限定条件，做到“四定”。即定温（130）、定时（40min)、定烘盒规格、定试样量（据烘盒的底面0.126g计算）,水分的测定,2、仪器用具（同105恒质法）3、操作方法（1）定烘箱温度 （1302）（2） 烘干烘盒：净烘盒 盖套底下 130烘40min 冷 称 记录数据,水分的测定,（3）称样：据烘盒的面积称样。直径4.5cm称2g,直径5.5cm称3g.（4） 烘干试样烘盒盖套底下 130烘40min 取出（盖盖） 冷（干燥器内） 称 记录数据4、结果计算 （同105恒质法）,复习,
13、1、电烘箱的使用方法； 2、固体样品水分的测定方法：测定温度105，用烘盒。定温测烘盒（2次）称样烘干（2次）称（2次）。 3、半固体、液体水分的测定方法：测定温度105,用蒸发皿。定温恒质蒸发皿（加砂）（2次）称样沸水浴中蒸干烘干（2次）。,复习,4、水分测定的条件的选择.称量瓶、称样量、干燥温度、干燥时间。 5、测定水分产生误差的原因。制样、干燥、冷却、称量中等。 6、定温定时法测定小麦粉中的水分。“四定”。,水分的测定,（三）其它测定方法简介1、减压干燥法 （1）原理 利用压力降低，沸点降低的原理，在一定真空度下加热样品，样在较低温下干燥，样减质量，即水分质量。,水分的测定,（2）使用范
14、围适用于在100以上加热易分解。变质或不易除去结合水的样品。例如：淀粉制品、豆制品、罐头食品、糖浆、蜂蜜、蔬菜、水果、味精油脂等。,（3）仪器：真空电烘箱,1真空泵；2三通；3干燥器；4真空烘箱,（3）样品测定,1、称样，样入真空电烘箱 。 2、干燥箱连接真空泵 ，抽真空（53kpa） 3、同时加热升温（655）。 4、关真空泵 ， 恒温4h 。 5、开活塞 ，空气经干燥装置，慢进电烘箱，压力回复。 6、开烘箱，取烘盒 。 7、冷 ，称 ，复烘，恒质。,说明：,1、自箱内压力达规定真空度时开始计时 2、一般烘2h,有的样需烘5h. 3、恒质：一般两次质量差0.5mg受热易挥发样13mg,3、蒸
15、馏法,（1）原理两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组份分沸点，将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出液，由于水与其他组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层,根据水的体积计算水分含量。例：有关沸点：水 100苯 80.2 水 + 苯 69.25 ,3、蒸馏法,（1）原理（书上）据水分和有机溶剂共沸蒸馏，收集馏出液，由于密度不同，分层，据馏出液体积计算水分百分含量。有关相对密度：(20/4)d水 = 1.00000 d苯 = 0.87900 d甲苯 = 0.86694,（2）特点和适用范围,此法为一种高效的换热方法，水分可以被迅速的移去，加热温度比直接
16、干燥法低。另外是在密闭的容器中进行的，设备简单，操作方便，广泛用于各类果蔬、干果，油脂、香料等多种样品的水分的测定。特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。,（3）仪器 水分蒸馏装置,1250mL锥形瓶； 2水分接收管；（有刻度） 3冷凝管,（4）试剂,精制甲苯和二甲苯制备：先以水饱和 分去水层 蒸馏 收集馏出液有机溶剂物理常数,（5）操作方法,称样：（含水25mL)入锥形瓶； 加溶剂：5075mL入锥形瓶（浸没样品）； 连接冷凝管、水分接收管； 从冷凝管顶注入溶剂至水分接受管满；,（5）操作方法,蒸馏：开始2d/s 大部水蒸出4d/s 水全部 蒸出（接受管水体积不变）； 冲洗冷凝
17、管：（用溶剂）冷凝管壁有水珠，用附有橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏，至无水珠。,操作注意事项：a. 要先接好冷水，且先打开冷凝水。b. 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。c. 准确称量适量的样品（估计含水量25ml）。d. 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。,（6） 计算：水分（%）= ( V W ) 100V接收管内水的体积,mL;W样品质量,g;,4、卡尔费休法（Karl Fischer),简称费休法或 KF 法。 1935年由卡尔菲休提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，是对于测定水分最为准确的化学方法。多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的
18、稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。, 原理利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应）I2+SO2+2H2O = H2SO4+2HI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，吡啶（C5H5N）可以。,I2+SO2+2H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3氢碘酸吡啶 硫酸吡啶硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰。若有甲醇存在，则可生成稳定的化合物。将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH
19、配在一起的标准溶液称为费休试剂。, 适用范围费休法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，也常作为水分痕量级标准分析方法，也可用于此法校正其他的测定方法。使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。,在食品分析中，能用于含水量从lppm 到接近l00的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。, 主要仪器：KFl 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),kF-1水分测定仪,kF-1水分测定仪,采用卡尔费休水份分析方
20、法(经典方法)，分析数据准确可靠，用“永停法”来确定终点。 电路设计合理、使用方便，性能可靠。 电磁搅拌器采用直流电机无级调速，搅拌速度可以任意调节。 滴定系统采用标准磨口，便于不同容量规格的滴定管互换使用。 用通过干燥的空气加压排除反应瓶中废液，操作方便，整个操作在密闭系统中进行，安全可靠。,容量水分滴定仪, 试剂：注意：尽量用无水的试剂，有时需要蒸馏后再使用；加入无水硫酸钠保存无水甲醇、无水吡啶，或选用费休试剂滴一下；配好费休试剂后，放置24小时后，进行标定且每天要标定。,标定费休试剂有三种方法： 是用纯水进行标定。 用事先配好的水甲醇标定。 用二水合酒石酸钠标定。 测定注意：甲醇有毒 ，操作时注意；费休试剂可分为甲乙液储存。,5.其它测定水分方法 化学干燥法 气相色谱法 微波法 红外吸收光谱法 其它还有声波和超声波法 ，直流和交流电导率法，介电容量法，核磁共振波谱法，中子法。,GB/T 5009.32003 食品的水分测定1. 直接干燥2. 减压干燥3. 蒸馏,本节重点,什么是结合水？什么是自由水？ 水分的测定方法。 各种测定方法的原理、仪器。 卡尔费休法原理、试剂。 水分活度的测定方法。,作业,1、试述干燥法测定食品中水分方法的种类、原理及适用范围。 2、试述蒸馏法测定食品中水分的原理及适用范围。 3、什么是恒质？在水分测定中如何进行恒质操作？,
