食品中水分的測定

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第三章
食品中水分的測定

【教學目標】：
1.掌握蒸發、干燥、恒重的概念和知識，水分、水分活度等的概念和知識。
2.掌握天平稱量操作，電熱干燥箱、干燥器的正確使用方法；蒸餾裝置的正確使用；
3.掌握水分測定的各種方法，熟練掌握常壓干燥測定水分的操作技能。

水分是食品的天然成分，通常雖不看作營養素，但它是動植物體內不可缺少的重要成分，具有十分重要的生理
意義。食品中水分含量的多少，直接影響食品的感官性狀，影響膠體狀態的形成和穩定。控制食品水分的含量，可防止食品的腐敗變質和營養成分的水解。因此，了解食品水分的含量，能掌握食品的基礎數據，同時，增加了其他測定項目數據的可比性。在食品中水分存在形態有三種：即游離水、結合水和化合水。游離水，指存在于動植物細胞外各種毛細管和腔體中的自由水，包括吸附于食品表面的吸附水；結合水，指形成食品膠體狀態的結合水，如蛋白質、淀粉的水合作用和膨潤吸收的水分及糖類、鹽類等形成結晶水；化合水，指物質分子結構中與其他物質化合生成新的化合物的水，如碳水化合物中的水。前一種形態存在的水分，易于分離，后兩種形態存在的水分，不易分離。如果不加限制地長時間加熱干燥，必然使食物變質，影響分析結果。所以要在一定的溫度、一定的時間和規定的操作條件下進行測定，方能得到滿意的結果。測定食品中的水分含量的國家標準方法有：直接干燥法、減壓干燥法和蒸餾法。
一、食品中水分含量國家標準

品名	水分， %			引用標準
肉松（太倉式） （福建式） 廣式臘肉 蛋制品（巴氏消毒冰雞全蛋） 蛋制品（冰雞蛋黃） 蛋制品（冰雞蛋白） 蛋制品（巴氏消毒雞全蛋粉） 蛋制品（雞蛋黃粉） 蛋制品（雞蛋白片）	≤20 ≤8 ≤25 ≤76 ≤55 ≤88.5 ≤4.5 ≤4.0 ≤16.00			GB 2729----94 GB 2730---81 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996 GB 2749---1996
全脂乳粉 脫脂乳粉 全脂加糖乳粉 奶油	特級 ≤2.50 ≤4.00 ≤2.50 無鹽奶油 ≤16.00	一級 ≤2.75 ≤4.50 ≤2.75 加鹽奶油 ≤16.0	二級 ≤3.00 ≤5.00 ≤3.00 重制奶油 ≤1.00		GB 5410---85 GB 5411---85 GB 5412---85 GB 5415---85
全脂加糖煉乳（甜煉乳） 硬質干酪 麥乳精（含乳固體飲料） 香腸（臘腸）、香肚 食品工業用甜煉乳	≤26.50 ≤42.00 ≤2.5 ≤25 ≤27			GB 5417---85 GB5420---85 GB 7101---85 GB 10147---88 GB 13102---91
人造奶油	Ａ級 ≤16	Ｂ級 ≤20

二.測定方法(GB 5009.3---85)
本標準適用于各類食品中水分含量的測定。
（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直接干燥的情況下所失去物質的總量。直接干燥法適用于在95~105˚C下，不含或含其他揮發性物質甚微的食品。
2.試劑
（1）鹽酸（1+1）
（2）氫氧化鈉溶液（240g/L）.
（3）海沙：取用水洗去泥土的海沙或河沙，先用鹽酸（1+1）煮沸0.5h，用水洗至中性，再用氫氧化鈉（240g/L）溶液煮沸0.5h，用水洗至中性，經100±5˚C干燥備用。
3.操作方法
（1）固體樣品：取潔凈鋁制或玻璃制的扁形稱量瓶，置于100±5˚C干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，加熱0.5~1.0h，取出，蓋好，置干燥器內冷卻0.5h，稱量，并重復干燥至恒量。稱取2.00~10.0g切碎或磨細的樣品，放入此稱量瓶中，樣品厚度要約5mm。加蓋，精密稱量后，置100±5˚C干燥箱中，瓶蓋斜支于瓶邊，干燥2-4h后，蓋好取出，放入干燥器內冷卻0.5h后稱量。然后放入100±5˚C干燥箱中干燥1h左右，取出，放入干燥器內冷卻0.5h后再稱量。至前后兩次質量差不超過2mg，即為恒量。
（2）半固體或液體樣品：取潔凈的蒸發皿，內加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。放入干燥器內冷卻0.5h后稱量，并重復干燥至恒量。然后精密稱取5~10g樣品，置于蒸發皿中，用小玻棒攪勻放在沸水浴上蒸干，并隨時攪拌，擦去皿底的水滴，置100±5˚C的干燥箱中干燥4h后蓋好取出，放入干燥器內冷卻0.5h后稱量。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.計算
      
式中：X—樣品中水分的含量
，g/100g
m1—稱量瓶（或蒸發皿加海沙、玻棒）和樣品的質量，g；
m2—稱量瓶（或蒸發皿加海沙、玻棒）和樣品干燥后的質量，g；
m3—稱量瓶（或蒸發皿加海沙、玻棒）的質量，g；
5.說明
（1）本法設備操作簡單，但時間較長，且不適宜膠體、高脂肪、高糖食品及含有較多的高溫易氧化、易揮發物質的食品。
（2）本法測得的水分還包括微量的芳香油、醇、有機酸等揮發性物質。
（3）加入海沙，是為了增大受熱與蒸發面積，防止食品結塊，加速水分蒸發，縮短分析時間。
（4）水分蒸凈與否，無直觀指標，只能依靠恒量來判斷。恒量是指兩次烘烤稱量的質量差不超過規定的毫克數，一般不超過2mg。
（5）本方法最低檢出量為0.002g取樣量為2g
時，方法檢出限為0.10g/100g，方法相對誤差≤5%。
（二）減壓干燥法（第二法）
1.原理
食品中的水分指在一定的溫度及壓力的情況下失去物質的總量，適用于含糖、味精等易分解的食品。
2.儀器

真空干燥箱。
3.操作方法
按本試驗一中3.中的要求稱取樣品，放入真空干燥箱內，將干燥箱連接水泵，抽出干燥箱內空氣至所需壓力（一般為40～53kPa），并同時加熱至所需溫度55±5˚C，關閉通水泵或真空泵上的活塞，停止抽氣，使干燥箱內保持一定溫度和壓力，經一定時間后，打開活塞，使空氣經干燥裝置緩緩通入至干燥箱內，待壓力恢復正常后再打開。取出稱量瓶，放入干燥器中0.5h后稱量，并重復以上操作至恒量。
4.計算

同本試驗一中4.。
5.說明
（1）此法為減壓干燥法，減壓后，水的沸點降低，可以在較低溫度下使水分蒸發干凈。
（2）本法適用于膠體樣品、高溫易分解的樣品及水分較多的樣品，如淀粉制品、豆制品、罐頭食品、糖漿、蜂蜜、蔬菜、水果、味精、油脂等。由于采用較低的蒸發溫度，可防止含脂肪高的樣品中的脂肪在高溫下氧化；可防止含糖高的樣品在高溫下脫水炭化；也可防止含高溫易分解成分的樣品在高溫下分解。
（3）本法一般選擇壓力為40~53kPa，選擇溫度為50~60˚C。但實際應用進可根據樣品性質及干燥箱耐壓能力不同的調整壓力和溫度，如AOAC法中咖啡為：3.3kPa和98～100˚C；奶粉：13.3kPa和100˚C；干果：13.3kPa和70˚C；堅果和堅果制品：13.3kPa和95˚C100˚C；；糖及蜂蜜：6.7kPa和60˚C等。
（三）蒸餾法（第三法）
1.原理
食品中的水分與甲苯或二甲苯共同蒸出，收集餾出液于接收管內，根據體積計算含量。本法適用于含較多其他揮發性物質的食品，如油脂、香辛料等水分的測定。
2.試劑
甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，進行蒸餾，收集餾出液備用。
3.議器
水分測定器：如圖1—1所示。












1—250mL錐形瓶；2—水分接收管，有刻度；3—冷凝管
4．操作方法

稱取適當樣品（估計含水2～5mL），放入250mL錐形瓶中，加入新蒸餾的甲苯（或二甲苯）75mL，連接冷凝管與水分接收管，從冷凝管頂端注入甲苯，裝滿水分接收管。加熱，慢慢蒸餾，使每秒鐘得餾出液2滴，待大部分水分蒸出后，加速蒸餾約每秒鐘4滴，當水分全部蒸出后，接收管內的水分體積不再增加時，從冷凝管頂端加入甲苯沖洗。如冷凝管壁附有水滴，可用附有小橡皮頭的銅絲擦下，再蒸餾片刻至接收管上部及冷凝管壁無水滴附著為止，讀取接收管水層的體積。
5．計算
  ……………………（3—3）
式中：X2—樣品中水分的含量，mL/100g；或按水在20˚C時密度0.9982g/mL計算質量含量；
V—接收管內水的體積，mL；
M4—樣品的質量，g。
6.說明
（1）本法與干燥法有較大的差別，干燥法是以經烘烤干燥后減失的質量為依據，而蒸餾法以蒸餾收集到的水量為準，避免了揮發性物質減失的質量對水分測定的誤差及脂肪氧化對水分測定的誤差。因此，適用于含水較多又有較多揮發性成分的蔬菜、水果、發酵食品、油脂及香辛料等食品。
（2）此法采用專門的水分蒸餾器。食品中的水分與比水輕同水互不相溶的溶劑如甲苯（沸點110˚C）、二甲苯（沸點140˚C）、無水汽油（沸點95～120˚C）等有機溶劑共同蒸出，冷凝回流于接收管的下部，而有機溶劑在接收管的上部，當有機溶劑注入接收管并超過接收管的支管時就回流入錐形瓶中，待水分體積不再增加后，讀取其體積。
（3）一般加熱時要用石棉網，如樣品含糖量高，用油浴加熱較好。
（4）樣品為粉狀或半流體時，先將瓶底鋪滿干潔海沙，再加入樣品及甲苯。
（5）所用甲苯必須無水，也可將甲苯經過氯化鈣或無水硫酸鈉吸水，過濾蒸餾，棄去最初餾液，收集澄清透明溶液即為無水甲苯。
（6）為避免接受器和冷凝管壁附著水珠，儀器必須干凈。
（7）對不同品種的食品，可以選擇不同蒸餾溶劑，如用正戊醇十二甲苯（129～134˚C）（1+1）混合溶劑測定奶酪：甲苯用于測定大多數香辛料；已烷用于測定辣椒類、蔥類、大蒜和其他含大量糖的香辛料。
三、參考方法
食品中水分的測定方法在最近20年的研究中取得了很大進展，建立了多種快速檢測新技術，主要的快速方法有卡爾—費休法、近紅外分光光度法和微波爐法等。
（一）、卡爾—費休法（KarL Fischer法）
   本方法適用于奶油巧克力、糖果包衣、除堿性或氧化樣品以外的油脂樣品、干菜以及糖蜜等。
1.原理
Kar Fischer 法測定微量水分，是碘量法在非水滴定中的一各應用。滴定劑是碘（I2）、二氧化硫（SO2）、吡啶（CH3OH）按一定比例組成的溶液，稱為KarL Fischer試劑。反應式為：

I2+SO2+3C5H5N+CH3OH+H2O→CH2N+C5H5N
通常用純水作為基準物標定KarL Fischer試劑，以碘（I2）為自身指示劑。最好采用永停法指示終點。.
2.儀器和試劑
（1）KarL Fischer滴定裝置：手動或自動的，配有攪拌器。
（2）注射管：1mL帶針頭（0~40單位胰島素類型是適宜的）和10mL無針頭注射管（一次性的塑料注射管是適宜的）。
（3）KarL Fischer試劑：穩定性好，每毫升度劑約相當于5mg水，可用可靠的成品或如下方法制備：在干燥的帶塞玻璃瓶中溶解133g碘（I2）于425mL無水乙二醇甲基醚，放在冰浴上冷卻卻至4℃，然后通入102~105g二氧化硫；混勻，放置12h。通常該試劑是穩定的，但每一組測定都要標定，將50mL分析純甲酰胺置于內有磁性攪拌器的200mL berzeLius燒杯中，放在滴定儀上進行滴定（在接近終點時，減慢滴定速度，直至加入0.1mL滴定劑使指針右轉至零時,停止滴定60s）。迅速加入準確稱量的二水合酒石酸鈉（Na2C4H4O6•2H2O）0.250~0.350g,立即滴定到相同的終點。重復滴定，并計算平均值。
試劑中水分含量計算：
m=W×0.1566…………………………………(3-4)
式中：m——每毫升試劑中沙丘質量，mg/mL；
W——二水合酒石酸鈉（Na2C4H4O6•2H2O）的質量，mg;
0．1566——1mg二水合酒石酸鈉（Na2C4H4O6•2H2O）相當于0.1566mg水.
（4）KarL Fischer試劑的稀釋劑：2-甲氧基乙醇+吡啶（4+1）。
（5）樣品溶劑：無水三氯甲烷+無水甲醇（1+1）。
3.測定
KarL Fischer試劑的標定：用不1mL注射管（5個刻度）將準確稱取的125mg水注入30~50mL預滴定過的溶劑中（除注入水時外，注射管的針帽要一直罩上，避免水分蒸發）。用KarL Fischer試劑滴定至近終點，然后每次滴加0.1mL,直至達到滴定終點并保持1min（通常大于50µA）。

KarL Fischer試劑濃度計算：
…………………（3-5）
式中：X1——每毫升KarL Fischer試劑消耗水的質量，mg/mL；
m1 ——水的質量，mg；
V1——KarL Fischer試劑消耗的體積，mL.
將封閉的WiirL-pak袋放于400mL燒杯內，裝入試樣，置于40+（-）2℃烘箱中使試樣熔化不大于2h，充分混合，先緩緩擠壓袋子，后用玻璃棒或刮勺攪拌約1min。用10mL注射管取出一部分，稱量，將約含100mg水的部分加到30~50mL預先滴定過的樣品溶劑中，重新準確稱量。按上述標定操作進行滴定。
4.計算

X2=
式中X2——樣品中水的含量，mg/100mg;
V2——消耗KarL Fischer試劑的體積，mL;
m2——樣品的質量，mg
X1——每毫升KarL Fischer試劑消耗水的質量，mg/mL。
5說明
（1）本法為測定食品中微量水分的方法，如果食品中含有氧化劑、還原劑、堿性氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硼酸等，都會與KarL Fischer試劑所含組分起反應，干擾測定
（2）本法所用儀器一般用手動或自動的KarL fischer滴事實上儀。一般有：能自動校零的滴定管；試劑貯存器；磁攪拌器；滴定溶器（建議用300mL BerzeLius燒杯，它底部側面有個活護，以防空氣中水的污染。各滴定設備可在商店購買，也可組裝。成品滴定儀有Fischer Scientific Co.36型手控K-F滴事實上儀，可供選擇。
（3）滴定儀的調節與使用注意事項：組裝滴定儀并按制造者的說明調節好，待用于直接滴定。調節定時器至30s終點。加入足夠的無水甲醇蓋過電極探測點上的電極并啟動攪拌器。調節速度，以使攪拌充分又不飛濺，勿讓攪拌棒觸及電極，滴定至達到滿意的終點。新裝配的儀器或較長時間未使用的儀器需要重復此步驟以干燥體系。
（4）當進行樣品測定時，若在兩個樣品滴定之間有較長的時間間隔，則在加入下次一個樣品之前，用試劑滴事實上來調節滴定瓶中液體至終點。
（5）本法為AOAC的方法，于1977年首次通過。
（二）近紅外分光光度法
本方法適用于測定干菜類食品中的水分。
1、樣品的制備
    樣品磨碎，過30號篩，保存于密閉容器里，
2、儀器
    分光光度計：Bakman Instruments DK2A(或相當的)近紅外記錄式儀器。
3、標準曲線的繪制
    準備稱取200，300，400，500和600mg水，分別放入125mL具玻璃塞錐形容里。各移加100mL一甲基甲酰胺（DMF）。以同量的DMF作參比，以石英池為比色杯，測DMF參比溶液在1.8~2.1µm范圍的全波長吸光度,在出現最小吸收的二點間(約1.28和2.0µm)劃基線;最大吸收的吸光度為A.(約在1.29 µm處).以此為液長測定各種準溶液的吸光度為A1,經基線校正的最大吸光度為A2(A2= A1-A0),并與相應的每100mLDMF中水的質量(mg)繪制標準曲線.
4.測定
    準確稱取含水70~100mg的樣品放入具玻塞錐表燒瓶里.吸加20mLDMF,塞緊瓶塞.在90±1℃恒溫箱中加熱601min。取出后機械振蕩10min，準卻到室溫。將溶液潷入具玻塞璃心管，以1500r/min速度離心至溶液澄清（約5min），按標準曲線的繪制方法測定樣品溶液中的A1，并計算經基線校正的最大吸光度A2。從標準曲線上查得水的含量，計算樣品中的水分。
5.計算
                   ……………………………………（3—7）
式中：X——樣品中水的含量，mg/100mg;
——從標準曲線上查得水的含量，mg;
m ——樣品的質量，mg;
6.說明
本法為測定微量水的方法，適用于含水量少的食品，如干菜類等。
（1）
測定中所用全部玻璃儀器均應烘干。
（2）
所用二甲基甲酰胺（DMF）必須無水。
（3）
本法為AOAC法，于1969年最后通過。
（三）快速微波能干燥法
1、原理
用微波能把水分從樣品中去除。在干燥前和干燥后用電子天平讀數來測定失重并且用帶有數字百分讀數的微處理機將失重換算成水分含量。
2、儀器
（1）微波水分分析儀：儀器最低檢出量為0.2mg水分。水分/固體范圍0.1％…99.9％，讀數精度0.01％，包括自動配衡的電子天平，微波干燥系統和數字微處理機。電子天平的秤盤裝在干燥室內[天平的感量：載荷15g時為0.2mg，或載荷40g時為1mg（CEM Corp.，P.O.Box 200,Matthews,NC,28106）或相當的產品]。
（2）玻璃纖維墊：9.8cm×10.2cm長方形玻璃纖維墊（CEM Corp）或相當的。使用前在微波爐內進行干燥。
（3）大球形移液管：6in.,BeraL No.028-795(Curtin Matheson Scientific Inc.),a或相當的。
（3）刮鏟：塑料或包以聚四氟乙烯（TefLon）.
3、樣品的制備
（1）奶酪：將楔形塊關樣品切成條，通過食品切碎機三次。也可將楔形樣品放在食品切碎機內搗碎（任選方法），或切割成很細，再充分混合。對于含奶油的松軟白奶酪或類似奶酪，在低于15℃取300-600g，放入高速均質杯內，按得到均質混合物的最少時間進行均質。最終溫度應不高于25℃。這需要經常停頓均質器，并用小勺將奶酪舀回到攪刀中之后再開啟均質器（在線路中使用可變變壓器，以便在初檔上可以有低速，而后速度再加快）。
a)肉和肉制品：為了防止在制備樣品時及隨后的操作中水的損失，不要用少量樣品。磨碎的樣品要保存在玻璃或類似的容器中，容器帶蓋，不漏氣，不漏水。制備分析用樣品的步驟如下：
①新鮮肉、干肉、腌肉和熏肉等：盡可能剔去所有骨頭，迅速通過食品切碎機三次。切碎機出口板上的孔徑≤3mm（1/18”）。每通過切碎貢一次，要充分混合，通過三次并混合均勻后，要立即進行所有項目的測定。
②罐裝肉：將罐內的所有內容物，按（1）在通過食品切碎機或斬拌機。
③香腸：從腸衣中取出內容物，按（1）通過食品切碎機或斬拌機。
b)番茄制品
①番茄計：取4g。
②番茄濃湯：固形物為10%~15%取2g。
③番茄醬：固形物達30%。用水按下列方法之一進行1+1稀釋（W/W）,在微型杯攪碎機中攪拌，在密閉瓶中振搖，④用橡膠刮鏟攪混。取2g稀釋樣。
⑤番茄醬：固形物為30%以上。按③制備充分混勻的稀釋樣（1+3，W/W）。取2g稀釋樣。
4、測定
  待測樣品的按要求先制備好。將帶有玻璃纖維墊和聚四氟乙烯（TdfLon）平皿置于微波爐內部的稱量器上，去皮重后調至零點。將10.00g樣品均勻涂布于平皿的表面，在聚四氟乙烯（TdfLon）圈上蓋以玻璃紙，將平甲皿放在微波爐膛內的聽稱量臺上。關上上爐門，將定時器定在2.25min，電源定在74單位。起動檢測器，當儀器停止后，直接讀取樣品中水分的百分含量。
定期地按樣品分析要求進行校正，當一此些樣品所得值超過2倍標準偏差時，才有必要調整，調整時間和電源使之保持相應的值。
5、說明
(1)本法是近年發展的新技術，適用于奶酷、肉及肉制品、番茄制品等食品中的水分測定。
(2)對不同品種食品，時間設定與能量比率均有不同：奶酷食品，電源能量定為74%單位，定時器定在2.25min;肉及肉制品電源微波能量定于80%~100%單位，定時為3~5min;加工番茄制品電源微波能量定于100%，定時為4min。總之，使用的微波能量和時間取決于食品的類型。
(3)對某些不同種類的產品，需要附加調整系數來取得準確的結果數據。例如：熟香腸、混合肉餡，腌、熏、曬、烤等方法加工處理過的熟肉，系數為0.55%。
(4)本法為AOAC方法，于1985年通過。

qiesp

好的 定一個 拿分走人