5-1水分测定讲解

LOGO食品分析与检验技术成都师范学院主讲教师：LOGO水分的测定LOGO水分的测定干燥法蒸馏法卡尔.休法231LOGO一、概述1.水的作用①水是维持动、植物和人类生存必不可少的物质之一。LOGO除谷物和豆类等的种子类食品以外，作为食品的许多动植物一般含有60~90%水分，有的甚至更高。如蔬菜含水分85~97%、水果80~90%、鱼类67~81%、蛋类73~75%、乳类87~89%、猪肉43~59%，即使是干态食品，也含有少量水分，如面粉12~14%、饼干2.5~4.5%。LOGO②在动、植物体内，水分不仅以纯水状态存在，而且常常是溶解那些可溶性物质（例如糖类和许多盐类）而构成溶液以及把淀粉、蛋白质等亲水性高分子分散在水中形成凝胶来保持一定形态的膨胀体的溶剂。LOGO③水的介电常数很大，能促进电解质的电离。水不但是生物体内化学反应的介质，本身也是生物化学反应的反应物。水还是动物体内各器官、肌肉、骨骼的润滑剂，是体内物质运输的载体，没有水就没有生命。LOGO2.水分的存在状态水分的存在状态结合水或束缚水自由水或游离水不可移动水或滞化水毛细管水自由流动水LOGO束缚水有两个特点：①不易结冰（冰点-40℃）；②不能作为溶质的溶媒。LOGO与束缚水相对应的水称为自由水或游离水（Freewater），即指组织、细胞中容易结冰、组能溶解溶质的这部分水。它又可细分为三类：①不可移动水或滞化水（Immobilizedwater）；②毛细管水（Capillarywater）；③自由流动水（Fluidalwater）。LOGO二、水分测定的方法水分测定的方法很多，通常可分为两大类：直接测定法和间接测定法。直接测定法一般采用烘干、化学干燥、蒸馏、提取或其他物理化学方法去掉样品中的水分，在通过称量或其他手段获得分析结果。主要有：常压干燥法、减压干燥法和蒸馏法等。LOGO间接测定法：是根据在一定条件下样品的某些物理性质与其水分含量存在简单的函数关系来确定水分含量。典型的方法有：卡尔费休法和近红外分光光度法。LOGO（一）干燥法干燥法是将样品在一定条件下加热干燥，以样品在蒸发前后减少的质量来计算水分含量的方法。主要介绍常压干燥法、减压干燥法的原理、适用范围和操作方法。LOGO1、常压干燥法(1)原理食品中的水分受热以后，产生的蒸汽压高于空气在电热干燥箱重中的分压，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汽，而达到完全干燥的目的，食品干燥的速度取决于这个压差的大小。LOGO(2)适用范围本法为国家标准方法（GB/T5009-2003）。以样品在蒸发前后的失重来计算水分含量，故适用于在95~105℃范围不含其他挥发成分极微且对热不稳定的各种食品。测定水分后的样品，可由于脂肪、灰分含量的测定。LOGO(3)样品的制备、测定及结果计算样品的制备方法常以食品种类及存在状态的不同而异。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。现将样品制备与测定方法等分述如下：LOGO①固态样品：固态样品必须磨碎，全部经过20~40目筛，混匀。在磨碎过程中，要防止样品水分含量变化。制备好的样品存于干燥洁净的磨口瓶中备用。LOGO测定时，精确称取上述样品2~10g（视样品性质和水分含量而定），置于已干燥、冷却并称至恒重的有盖称量瓶中，移入95~105℃常压烘箱中，开盖2~4小时后取出，加盖置干燥内冷却0.5小时后称重。LOGO再烘1小时左右，又冷却0.5小时后称重。重复此操作，直至前后两次质量差不超过2mg即算恒重。测定结果按下式计算：LOGOLOGO②浓稠态样品：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，先用称量瓶称取10mg经过酸洗或灼烧过的细海砂，内放一根细玻璃棒，于105℃干燥至恒重，再加入3.00~5.00g样品。用玻璃棒搅拌均匀，然后移入干燥箱内，于105℃干燥至恒重。LOGO（3）操作条件选择操作条件选择主要包括:称样数量称量皿规格干燥设备干燥条件LOGO①称样数量：测定时称样数量一般控制在其干燥后的残留物质量在1.5~3g为宜。对于水分含量较低的固态、浓稠态食品，将称样数量控制在3~5g，而对于果汁、牛乳等液态食品，通常每份样量控制在15~20g为宜。LOGO②称量皿规格：1称量皿分为玻璃称量瓶和铝质称量盒两种。2前者能耐酸碱，不受样品性质的限制，故常用于常压干燥法。3铝质称量盒质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法。4称量皿规格的选择，以样品置于其中平铺开后厚度不超过皿高的1/3为宜。LOGO③干燥设备：电热烘箱由各种形式，一般使用强力循环通风式，其风量较大，烘干大量式样时效率高，但质轻式样有时会飞散。若仅作测定水分含量用，最好采用风量可调节的烘箱。LOGO④干燥条件：a温度:一般控制在95~105℃。对热稳定的谷物等，可提高到120~130℃范围内进行干燥；对含还原糖较多的食品应先用低温（50~60℃）干燥0.5小时，然后在用100~105℃干燥。LOGOb干燥时间：干燥时间的确定有两种方法：一种是干燥到恒重，另一种是规定一定的干燥时间。前者基本能保证水分蒸发完全；后者适用于准确度要求不高的样品，如各种饲料中水分含量的测定，可采用第二种方法进行。LOGO(4)操作说明及注意事项①由于常压干燥法不能完全排除食品中的结合水，故不能测出食品中真正的水分含量。②此法所用设备和操作简单，但时间较长。不适合用于胶体、高脂肪高糖食品及在高温下易氧化、易挥发的食品。LOGO③干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸湿后效能会减低，故当硅较蓝色减褪或变红时，需及时换出，置135℃左右烘2~3小时使其再生后再用。另外，硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低。LOGO④测黏稠样品时，可加入精制海沙或无水Na2SO4，并搅拌均匀，加大蒸发面积。⑤装有试样的称量皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中冷却。LOGO2.2减压干燥法(1)原理利用在低压下水的沸点降低的原理,将取样后的称量皿置于真空烘箱内，在选定的真空度于加热温度下干燥到恒重，干燥后样品所失去的质量即为水分含量。LOGO(2)适用范围适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定。LOGO(3)仪器及装置真空烘箱(带真空泵、干燥瓶、安全瓶）。在用减压干燥法测水分含量时，为了除去烘干过程中样品蒸发出来的水分以及烘箱恢复常压时空气中的水分，整套仪器设备除用一个真空烘箱（带真空泵）外，还连接了几个干燥瓶和一个安全瓶，设备流程如图。LOGOLOGOLOGO(4)操作方法准确称取2~5g样品于已烘干至恒重的称量皿中,放入真空烘箱内,按图所示流程连接好全套装置后,打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力40~53.3KP(300~400mmHg),并同时加热至所需温度(50~60℃）。LOGO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。并重复以上操作至恒重。(5)结果计算：同直接干燥法LOGO三、蒸馏法(1)原理基于两种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点这一事实，将食品中的水分于甲苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷凝并收集溜液，由于密度不同,溜出液在接受管中分层，根据馏出液中水的体积，即可计算出样品中水分含量。LOGO(2)特点及适用范围1此法可迅速除去水分。2因测定过程在密闭容器中进行，加热温度又比直接干燥法低。故对易氧化、分解、热敏性以及含有大量挥发性组分的样品的测定准确度明显优于干燥法。LOGO3该法设备简单，操作方便.现已广泛用于谷类、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。LOGO(3)仪器及试剂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。LOGO(4)操作方法准确称取适量样品(估计含水量2~5ml)，放入水分测定测定仪器的烧瓶中，加入新蒸馏的甲苯(或二甲苯)50~75ml使样品浸没。连接冷凝管及接受管。LOGO加热慢慢蒸馏,使每秒钟约蒸馏出2滴馏出液，待大部分水分蒸馏出后,加速蒸馏使每秒约蒸出4滴馏出液,当水分全部蒸出后(接收管内的体积不再增加时)，从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗。LOGO如发现冷凝管壁或接受管上部附有水滴，可用附有小橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏片刻直接接受管上部及冷凝管壁无水滴附着为止。读取接受管水层的容积。LOGO(5)结果计算水分(%)=式中：V-----接受管内水的体积,mlW-----样品的质量,g。100WVLOGO(6)说明及注意事项①样品用量一般谷类、豆类约20g，鱼、肉、蛋、乳制品约5~10克，蔬菜、水果约5g。②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(醇苯沸点80.2℃，水苯其沸点则为69.25℃)，但蒸馏的时间需延长。LOGO③加热温度不宜太高，温度太高时冷凝管上端水汽难以全部回收。蒸馏时间一般为2~3小时，样品不同蒸馏时间各异。④为了尽量避免接受管和冷凝管壁附着水滴，仪器必须洗涤干净。LOGO四、卡尔.费休法卡尔•费歇尔（Karl•Fischer）法，简称费休法或K-F法，是在1935年由卡尔•费歇尔提出的测定水分的容量方法，属于碘量法，对于测定水分最为专一，最迅速、最准确的化学方法。广泛用于各种固体、液体及一些气体样品的水分含量测定。对于常压干燥法测定结果异常的样品，或减压干燥法进行测定的样品，均可采用此法。LOGOSF100型微量水分测定仪LOGOSF-7型微量水分测定仪LOGO⑴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+2H2OH2SO4+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。LOGOI2+SO2+2H2O+3C5H5N2C5H5NHI+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。故将I2、SO2、C5H5N、CH3OH配在一起成为费歇尔试剂。LOGO费歇尔法的滴定总反应式可写为：（I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O2C5H5N•HI+C5H5N•HSO4CH3LOGO滴定操作中可用两种方法确定终点一种是当用费休试剂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，此法适用于含有1%以上水分的样品，由其产生的终点误差不大；LOGO另一方法为双指示电极安培滴定法，也叫永停滴定法，其原理是将两枚相似的微铂电极插在被滴样品溶液中，给两电极间施加10~25mV电压，在开始滴定直至化学计量点前，因体系中只存留碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外电路中无电流通过（即微安表指针始终不动）。LOGO而当过量I滴费休试剂滴入体系后，由于游离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一定刻度并稳定不变，即为终点。此法更适宜于测定深色样品及微量、痕量水分时采用。LOGO(2)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总水分含量的测定，尤其是痕量水分（低至10-6级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。LOGO⑶主要仪器KF-l型水分测定仪SDY-84型水分滴定仪天平：感量为0.1mg。LOGO(4)试剂卡尔·费休试剂。无水甲醇（CH4O）：优级纯。LOGO卡尔•费休试剂的配制：称取85g碘于干燥的1L具塞的棕色玻璃试剂瓶中，加入670ml无水甲醇，盖上瓶塞，摇动至碘全部溶解后，加入270ml吡啶混匀，然后置于冰水浴中冷却，通入干燥的二氧化硫