第三章 食品中水分的测定
【教学目标】：
1.掌握蒸发、干燥、恒重的概念和知识，水分、水分活度等的概念和知识。
2.掌握天平称量操作，电热干燥箱、干燥器的正确使用方法；蒸馏装置的正确使用； 3.掌握水分测定的各种方法，熟练掌握常压干燥测定水分的操作技能。
水分是食品的天然成分，通常虽不看作营养素，但它是动植物体内不可缺少的重要成分，具有十分重要的生理
意义。食品中水分含量的多少，直接影响食品的感官性状，影响胶体状态的形成和稳定。控制食品水分的含量，可防止食品的腐败变质和营养成分的水解。因此，了解食品水分的含量，能掌握食品的基础数据，同时，增加了其他测定项目数据的可比性。在食品中水分存在形态有三种：即游离水、结合水和化合水。游离水，指存在于动植物细胞外各种毛细管和腔体中的自由水，包括吸附于食品表面的吸附水；结合水，指形成食品胶体状态的结合水，如蛋白质、淀粉的水合作用和膨润吸收的水分及糖类、盐类等形成结晶水；化合水，指物质分子结构中与其他物质化合生成新的化合物的水，如碳水化合物中的水。前一种形态存在的水分，易于分离，后两种形态存在的水分，不易分离。如果不加限制地长时间加热干燥，必然使食物变质，影响分析结果。所以要在一定的温度、一定的时间和规定的操作条件下进行测定，方能得到满意的结果。测定食品中的水分含量的国家标准方法有：直接干燥法、减压干燥法和蒸馏法。 一、食品中水分含量国家标准 品名 肉松（太仓式） （福建式） 广式腊肉 蛋制品（巴氏消毒冰鸡全蛋） 蛋制品（冰鸡蛋黄） 蛋制品（冰鸡蛋白） 蛋制品（巴氏消毒鸡全蛋粉） 蛋制品（鸡蛋黄粉） 蛋制品（鸡蛋白片） 全脂乳粉 脱脂乳粉 全脂加糖乳粉 奶油 全脂加糖炼乳（甜炼乳） 硬质干酪 麦乳精（含乳固体饮料） 香肠（腊肠）、香肚 食品工业用甜炼乳 人造奶油
特级 ≤2.50 ≤4.00 ≤2.50 无盐奶油 ≤16.00 水分， % ≤20 ≤8 ≤25 ≤76 ≤55 ≤88.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤16.00 一级 ≤2.75 ≤4.50 ≤2.75 加盐奶油 ≤16.0 引用标准 GB 2729----94 GB 2730---81 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 二级 ≤3.00 ≤5.00 ≤3.00 重制奶油 ≤1.00 GB 5410---85 GB 5411---85 GB 5412---85 GB 5415---85 ≤26.50 ≤42.00 ≤2.5 ≤25 ≤27 Ａ级 Ｂ级 ≤16 ≤20 GB 5417---85 GB5420---85 GB 7101---85 GB 10147---88 GB 13102---91
二.测定方法(GB 5009.3---85)
本标准适用于各类食品中水分含量的测定。 （一）直接干燥法（第一法） 1.原理
食品中的水分一般是指在100±5?C直接干燥的情况下所失去物质的总量。直接干燥法适用于在95~105?C下，不含或含其他挥发性物质甚微的食品。 2.试剂
（1）盐酸（1+1）
（2）氢氧化钠溶液（240g/L）.
（3）海沙：取用水洗去泥土的海沙或河沙，先用盐酸（1+1）煮沸0.5h，用水洗至中性，再用氢氧化钠（240g/L）溶液煮沸0.5h，用水洗至中性，经100±5?C干燥备用。 3.操作方法
（1）固体样品：取洁净铝制或玻璃制的扁形称量瓶，置于100±5?C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，并重复干燥至恒量。称取2.00~10.0g切碎或磨细的样品，放入此称量瓶中，样品厚度要约5mm。加盖，精密称量后，置100±5?C干燥箱中，瓶盖斜支于瓶边，干燥2-4h后，盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量。然后放入100±5?C干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器内冷却0.5h后再称量。至前后两次质量差不超过2mg，即为恒量。
（2）半固体或液体样品：取洁净的蒸发皿，内加10.0g海沙及一根小玻璃棒，置于100±5?C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，并重复干燥至恒量。然后精密称取5~10g样品，置于蒸发皿中，用小玻棒搅匀放在沸水浴上蒸干，并随时搅拌，擦去皿底的水滴，置100±5?C的干燥箱中干燥4h后盖好取出，放入干燥器内冷却0.5h后称量。以下按（1）中自“然后放入100±5?C干燥箱中干燥1h左右”起依法操作。 4.计算
X?m1?m2?100
m1?m3
式中：X—样品中水分的含量 ，g/100g
m1—称量瓶（或蒸发皿加海沙、玻棒）和样品的质量，g；
m2—称量瓶（或蒸发皿加海沙、玻棒）和样品干燥后的质量，g； m3—称量瓶（或蒸发皿加海沙、玻棒）的质量，g； 5.说明
（1）本法设备操作简单，但时间较长，且不适宜胶体、高脂肪、高糖食品及含有较多的高温易氧化、易挥发物质的食品。
（2）本法测得的水分还包括微量的芳香油、醇、有机酸等挥发性物质。
（3）加入海沙，是为了增大受热与蒸发面积，防止食品结块，加速水分蒸发，缩短分析时间。
（4）水分蒸净与否，无直观指标，只能依靠恒量来判断。恒量是指两次烘烤称量的质量差不超过规定的毫克数，一般不超过2mg。
（5）本方法最低检出量为0.002g取样量为2g 时，方法检出限为0.10g/100g，方法相对误差≤5%。
（二）减压干燥法（第二法） 1.原理
食品中的水分指在一定的温度及压力的情况下失去物质的总量，适用于含糖、味精等易分解的食品。 2.仪器
真空干燥箱。 3.操作方法
按本试验一中3.中的要求称取样品，放入真空干燥箱内，将干燥箱连接水泵，抽出干燥箱内空气至所需压力（一般为40～53kPa），并同时加热至所需温度55±5?C，关闭通水泵或真空泵上的活塞，停止抽气，使干燥箱内保持一定温度和压力，经一定时间后，打开活塞，使空气经干燥装置缓缓通入至干燥箱内，待压力恢复正常后再打开。取出称量瓶，放入干燥器中0.5h后称量，并重复以上操作至恒量。 4.计算
同本试验一中4.。 5.说明
（1）此法为减压干燥法，减压后，水的沸点降低，可以在较低温度下使水分蒸发干净。 （2）本法适用于胶体样品、高温易分解的样品及水分较多的样品，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。由于采用较低的蒸发温度，可防止含脂肪高的样品中的脂肪在高温下氧化；可防止含糖高的样品在高温下脱水炭化；也可防止含高温易分解成分的样品在高温下分解。
（3）本法一般选择压力为40~53kPa，选择温度为50~60?C。但实际应用进可根据样品性质及干燥箱耐压能力不同的调整压力和温度，如AOAC法中咖啡为：3.3kPa和98～100?C；奶粉：13.3kPa和100?C；干果：13.3kPa和70?C；坚果和坚果制品：13.3kPa和95?C100?C；；糖及蜂蜜：6.7kPa和60?C等。 （三）蒸馏法（第三法） 1.原理
食品中的水分与甲苯或二甲苯共同蒸出，收集馏出液于接收管内，根据体积计算含量。本法适用于含较多其他挥发性物质的食品，如油脂、香辛料等水分的测定。 2.试剂
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。 3.议器
水分测定器：如图1—1所示。
1—250mL锥形瓶；2—水分接收管，有刻度；3—冷凝管
4．操作方法
称取适当样品（估计含水2～5mL），放入250mL锥形瓶中，加入新蒸馏的甲苯（或二甲苯）75mL，连接冷凝管与水分接收管，从冷凝管顶端注入甲苯，装满水分接收管。加热，慢慢蒸馏，使每秒钟得馏出液2滴，待大部分水分蒸出后，加速蒸馏约每秒钟4滴，当水分全部蒸出后，接收管内的水分体积不再增加时，从冷凝管顶端加入甲苯冲洗。如冷凝管壁附有水滴，可用附有小橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏片刻至接收管上部及冷凝管壁无水滴附着为止，读取接收管水层的体积。 5．计算
X2?V?100……………………（3—3） m4式中：X2—样品中水分的含量，mL/100g；或按水在20?C时密度0.9982g/mL计算质量含量；
V—接收管内水的体积，mL； M4—样品的质量，g。
6.说明
（1）本法与干燥法有较大的差别，干燥法是以经烘烤干燥后减失的质量为依据，而蒸馏法以蒸馏收集到的水量为准，避免了挥发性物质减失的质量对水分测定的误差及脂肪氧化对水分测定的误差。因此，适用于含水较多又有较多挥发性成分的蔬菜、水果、发酵食品、油脂及香辛料等食品。 （2）此法采用专门的水分蒸馏器。食品中的水分与比水轻同水互不相溶的溶剂如甲苯（沸点110?C）、二甲苯（沸点140?C）、无水汽油（沸点95～120?C）等有机溶剂共同蒸出，冷凝回流于接收管的下部，而有机溶剂在接收管的上部，当有机溶剂注入接收管并超过接收管的支管时就回流入锥形瓶中，待水分体积不再增加后，读取其体积。 （3）一般加热时要用石棉网，如样品含糖量高，用油浴加热较好。
（4）样品为粉状或半流体时，先将瓶底铺满干洁海沙，再加入样品及甲苯。
（5）所用甲苯必须无水，也可将甲苯经过氯化钙或无水硫酸钠吸水，过滤蒸馏，弃去最初馏液，收集澄清透明溶液即为无水甲苯。
（6）为避免接受器和冷凝管壁附着水珠，仪器必须干净。
（7）对不同品种的食品，可以选择不同蒸馏溶剂，如用正戊醇十二甲苯（129～134?C）（1+1）混合溶剂测定奶酪：甲苯用于测定大多数香辛料；已烷用于测定辣椒类、葱类、大蒜和其他含大量糖的香辛料。 三、参考方法
食品中水分的测定方法在最近20年的研究中取得了很大进展，建立了多种快速检测新技术，主要的快速方法有卡尔—费休法、近红外分光光度法和微波炉法等。
（一）、卡尔—费休法（KarL Fischer法）
本方法适用于奶油巧克力、糖果包衣、除碱性或氧化样品以外的油脂样品、干菜以及糖蜜等。
1.原理
Kar Fischer 法测定微量水分，是碘量法在非水滴定中的一各应用。滴定剂是碘（I2）、
二氧化硫（SO2）、吡啶（CH3OH）按一定比例组成的溶液，称为KarL Fischer试剂。反应式为：
I2+SO2+3C5H5N+CH3OH+H2O→CH2N+C5H5N
通常用纯水作为基准物标定KarL Fischer试剂，以碘（I2）为自身指示剂。最好采用永停法指示终点。. 2.仪器和试剂
（1）KarL Fischer滴定装置：手动或自动的，配有搅拌器。
（2）注射管：1mL带针头（0~40单位胰岛素类型是适宜的）和10mL无针头注射管（一次性的塑料注射管是适宜的）。
（3）KarL Fischer试剂：稳定性好，每毫升度剂约相当于5mg水，可用可靠的成品或如下方法制备：在干燥的带塞玻璃瓶中溶解133g碘（I2）于425mL无水乙二醇甲基醚，放在冰浴上冷却却至4℃，然后通入102~105g二氧化硫；混匀，放置12h。通常该试剂是稳定的，但每一组测定都要标定，将50mL分析纯甲酰胺置于内有磁性搅拌器的200mL berzeLius烧杯中，放在滴定仪上进行滴定（在接近终点时，减慢滴定速度，直至加入0.1mL滴定剂使指针右转至零时,停止滴定60s）。迅速加入准确称量的二水合酒石酸钠（Na2C4H4O6?2H2O）0.250~0.350g,立即滴定到相同的终点。重复滴定，并计算平均值。 试剂中水分含量计算：
m=W×0.1566…………………………………(3-4) 式中：m——每毫升试剂中沙丘质量，mg/mL；
W——二水合酒石酸钠（Na2C4H4O6?2H2O）的质量，mg;
0．1566——1mg二水合酒石酸钠（Na2C4H4O6?2H2O）相当于0.1566mg水. （4）KarL Fischer试剂的稀释剂：2-甲氧基乙醇+吡啶（4+1）。 （5）样品溶剂：无水三氯甲烷+无水甲醇（1+1）。 3.测定
KarL Fischer试剂的标定：用不1mL注射管（5个刻度）将准确称取的125mg水注入30~50mL预滴定过的溶剂中（除注入水时外，注射管的针帽要一直罩上，避免水分蒸发）。用KarL Fischer试剂滴定至近终点，然后每次滴加0.1mL,直至达到滴定终点并保持1min（通常大于50μA）。
KarL Fischer试剂浓度计算：
X1?m1…………………（3-5） V1式中：X1——每毫升KarL Fischer试剂消耗水的质量，mg/mL； m1 ——水的质量，mg；
V1——KarL Fischer试剂消耗的体积，mL.
将封闭的WiirL-pak袋放于400mL烧杯内，装入试样，置于40+（-）2℃烘箱中使试样熔化不大于2h，充分混合，先缓缓挤压袋子，后用玻璃棒或刮勺搅拌约1min。用10mL注射管取出一部分，称量，将约含100mg水的部分加到30~50mL预先滴定过的样品溶剂中，重新准确称量。按上述标定操作进行滴定。
4.计算
X2=
V2?X1?100 M2 式中X2——样品中水的含量，mg/100mg; V2——消耗KarL Fischer试剂的体积，mL; m2——样品的质量，mg
X1——每毫升KarL Fischer试剂消耗水的质量，mg/mL。 5说明
（1）本法为测定食品中微量水分的方法，如果食品中含有氧化剂、还原剂、碱性氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硼酸等，都会与KarL Fischer试剂所含组分起反应，干扰测定
（2）本法所用仪器一般用手动或自动的KarL fischer滴事实上仪。一般有：能自动校零的滴定管；试剂贮存器；磁搅拌器；滴定溶器（建议用300mL BerzeLius烧杯，它底部
第三章食品中水分的测定 - 图文
