食品中水分测定

水的性质•水是由氢和氧组成的无机物，水的分子式H20,相对分子量18，常温常压下为无色、无味、透明的液体；•标准大气压下，水的沸点100℃，凝固点是0℃；•水分子有很强的极性，能通过氢键结合成缔合分子；•在101.3kPa和3.98℃时，水的密度最大，为1g/ml。水在食品中存在的状态•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食品中水分存在的形式结合水（Boundwater)：在食品中与其他成分结合在一起形成胶体状态的水。如：1、与蛋白质的活性基团（-OH,=NH,-NH3,-COOH,-CONH2)和碳水化合物的活性基团（-OH)以氢键相结合而不能自由运动的水2、与蛋白质、淀粉水合作用和膨润吸收作用水分、以及某些盐类的结晶水等。特点：①水的沸点和冰点时，这部分水不能通过蒸发而溢去,也不会结冰（冰点为－40℃）②不能作为溶质的溶剂③压榨不能使结合水与其组织细胞分离注意：结合水不具有水的特性，所以要除掉这部分水是困难的。食品中水分存在的形式游离水（Freewater)：动植物食品组织中通过毛细管的作用力所吸存的水；存在于细胞外各种毛细管和腔体中的水；吸附于食品表面的吸附水和湿存水。特点：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。水分的活度水分活度水分活度是指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度（游离程度）。（1）水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高；(2)水分活度数值：用Aw表示，水分活度值等于用百分率表示的相对湿度，其数值在0-1之间。(3)水分活度的测试意义：Aw值对食品保藏具有重要的意义。为什么要检测水分①水是维持动、植物和人类生存必不可少的物质之一，是重要的质量指标之一。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，水是许多食品组成成分中数量最多的组分。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%。部分食品中水分的指标品名水分含量/%引用标准畜禽肉猪肉≤77GB18394-2001牛肉≤78羊肉≤77鸡肉≤77蛋制品巴氏杀毒冰全蛋≤76.0GB2749-2003冰蛋黄≤55乳粉全脂乳粉≤5GB5410-2008香肠(腊肠)、香肚≤25GB10147-1988人造奶油≤16GB5196-2003为什么要检测水分②是一项重要的经济指标食品工厂可按原料中的水分含量进行物料衡算。这可对生产进行指导管理。③水分的含量高低，对微生物的生长及生化反应都有密切的关系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。水分测定的方法分类直接测定法（重量法）：利用水分本身的物理化学性质，采用烘干、化学干燥、蒸馏或其他物理化学的方法去除样品中的水分，再通过称量等手段得到水分的含量。特点：通用方法、准确度较高。间接测定法：利用食品的相对密度、折射率、电导、介电常数等物理性质测定水分含量。特点：不除去水分，针对特殊的样品（一般为纯品），特定的仪器。如：液态样品主要由水分和可溶性固形物所组成，采用折光法测出样品中固形物含量，然后按下式间接求出水分含量：水分（%）=100%﹣可溶性固形物%水分测定的方法直接干燥法：适用于谷物及其制品，水产品、豆制品、乳制品、肉制品等食品中水分的测定。(GB/T5009.3-2003第一法;GB/T5413.8-1997;GB/T9695.15-2008;AOAC950.46)减压干燥法：适用于糖及糖果、味精等易分解食品中的水分的测定。（GB/T5009.3-2003第二法）化学干燥法化学干燥法就是将某种对于水蒸汽具有强烈吸附作用的化学药品与含水样品同装入一个干燥器（玻璃或真空干燥器），通过等温扩散及吸附作用而使样品达到干燥恒重，然后根据干燥前后样品的失重即可计算出其水分含量，此法在室温下干燥，需要较长时间，几天、几十天甚至几个月。注：干燥剂有五氧化二磷、氧化钡、高氯酸镁、氢氧化锌、硅胶、氧化氯等。水分测定的方法•蒸馏法：适用于含较多挥发性物质的食品，如油脂、香型料。（5009.3第三法）•卡尔菲休法：适用于产品中痕量、微量水分的测定，可用于各种固体、液体、及某些体态样品的测定。适用于面粉、糖果、巧克力、茶叶、乳粉等试样。•快速微波干燥法：微波是指频率范围为103～3×105MHZ的电磁波。当微波通过含水样品时，因水分引起的能量损耗远远大于干物质所引起的损耗，所以测量微波能量的损耗就可以求出样品含水量。AOAC方法，适用于奶酪、肉与肉制品、番茄制品等食品的测定。•红外线干燥法：根据水分对某一波长的红外光的吸收程度与其在样品中含量存在一定的关系的事实即建立了红外光谱测定水分方法。如GB18394-2001测定畜禽肉中的水分。•气相色谱法：气相色谱仪，TCD（热导池）检测器。常压烘箱干燥法1、特点与原理⑴特点：此法应用最广泛，操作以及设备都简单，而且有相当高的精确度。⑵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。注：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。包含：游离水、微量的醇类、油脂、有机酸等挥发性物质常压烘箱干燥法适用范围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95～105℃下进行干燥。常压烘箱干燥法操作步骤：清洗称量皿→烘至恒重→称取样品→放入调好温度的烘箱（95～105℃）→烘2-4小时→于干燥器冷却0.5小时→称重→重复→称至恒重（两次重量差不超过0.002g即为恒重）*固态样品：磨碎后过20目∽40目筛，混匀。在切碎或研磨过程中，要注意样品中水分的变化，操作要迅速，防止处理工具粘附水分。对于水分含量在14%以上的，采取二步干燥法。先将称完总质量的样品自然风干15-20h，使其达到安全水分标准，再将此样品进行准确称量，然后粉碎、过筛、混匀，保存于清洁干燥的磨口瓶中供分析用。*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;粘稠的样品（如炼乳、果酱、糖浆等）：加热干燥中，其表壳易结壳焦化，使内部水分蒸发受阻，可在测定前加入精制的海砂混匀，以增大水分的蒸发面积。*液体样品：应控制水分蒸发的速度，先用低温烘烤除去大部分水分，然后在较高温度下烘烤，可避免溅出和爆裂，使样品损失。（3）操作条件选择①称样量。一般控制在1.5~3g；水分含量低、浓稠态食品控制在3~5g；水分含量高的控制在15~20g为宜。②称量器皿规格。玻璃称量瓶能耐酸碱，不受样品性质限制，常用于常压干燥法。铝质称量盒导热性好，对酸性食品不适宜，适用于减压干燥。③干燥设备。最好用风量可调的烘箱④干燥调节。温度控制在95~105℃。对于热稳定物，可提高到130~135℃进行干燥，对于糖含量较高的应用低温干燥半小时后，再在100~105℃条件下进行干燥。（4）注意事项①硅胶蓝色减退或变成红色时，应及时更换。硅胶应避免接触油脂②糖类含量较高的产品宜用减压干燥法（真空干燥）③恒重：前后2次称量之差不大于2mg④对于挥发性较强的物质采用蒸馏法测定水分真空干燥法（减压干燥法）减压干燥法原理：是在真空干燥箱中进行干燥，抽气减压，使水的沸点降低，加快水分的蒸发，可缩短测定时间。本法适用于在100℃以上加热容易变质及含有不易除去结合水的食品。其测定结果比较接近真正水分。*60℃±5℃，适用于糖及糖果、味精等易分解食品中的水分的测定。(GB/T5009.3-2003)减压干燥示意图(2)仪器及装置：真空烘箱、真空泵、干燥瓶、安全瓶。(3)操作步骤恒重标准：减压干燥时，自烘箱内部压力降至规定真空度时起计算烘干时间，一般每次烘干时间为2小时，但有的样品需5小时；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样品则可以不超过1~3mg的减量值为恒重标准。（5）注意事项三、仪器法卡尔•费休（Karl•Fischer）法，简称费休法或K-F法，是在1935年由卡尔•费休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，也是测定水分最为准确的化学方法。国际标准化组织把这个方法定为国际标准测微量水分，我们国家也把这个方法定为国家标准测微量水分。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，均能得到满意的结果，在很多场合，此法也常被作为水分特别是痕量水分（低至ppm级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。在食品分析中，此法能用于含水量从1ppm到接近100%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。⑴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）。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配在一起成为费休试剂。滴定操作所用的标准溶液是含有I2、SO2、C5H5N及CH3OH的混合溶液，此溶液称为费休试剂。费休法的滴定总反应式可写为：（I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O→2C5H5N•HI+C5H5N•HSO4CH3I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10卡尔•费休（Karl•Fischer）试剂有效浓度取决于碘的浓度。新鲜配置的卡尔•费休（Karl•Fischer）试剂混合后需要放置一定时间后才能使用，而且每次使用前必须标定。终点的判定方法目视法：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；永停法：给溶液通电，在开始滴定至滴定终点前，因无游离态碘，当过量1滴卡尔*费休试剂滴入体系后，游离碘出现去极化，开始导电。卡尔•费休法简介仪器及作业指导书：卡尔菲休滴定仪试剂：①无水甲醇：要求其含水量在0.05%以下。量取甲醇约200ml置干燥圆底烧瓶中，加光洁镁条15g与碘0.5g，接上冷凝装置，冷凝管的顶端和接受器支管上要装上无水氯化钙干燥管，当加热回流至金属镁条溶解。分馏，用干燥的抽滤瓶作接受器，收集64~650C馏分备用卡尔•费休法简介②无水吡啶：要求其含水量在0.1%以下。③无水硫酸钠、硫酸。④碘：将固体碘置硫酸干燥器内干燥48小时以上。⑤二氧化硫：采用钢瓶装的二氧化硫或用硫酸分解亚硫酸钠而制得。⑥5A分子筛。⑦水－甲醇标准溶液：每ml含1mg水，准确吸取1ml水注入预先干燥的1000ml容量瓶中，用无水甲醇稀释至刻度，摇匀备用。卡尔•费休法简介⑧卡尔•费休试剂：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气体60~70g，通气完毕后塞上瓶塞，放置暗处至少24小时后使用。2.红外线干燥法（1）原理，以红外线为热源，迅速使水分蒸发，使得物品干燥。（2）仪器（3）操作步骤①仪器。测定温度范围：40~160℃，样品量：0~40g，精度：0.1mg②测定。添加砝码使得与被测样质量相等。开启电