第三章水分分析

（五）红外线干燥法
是一种快速测定水分的方法，它以红外 线发热管为热源，通过红外线的辐射热 和直接热加热样品，高效迅速地使水分Fra Baidu bibliotek蒸发。 加热迅速，精密度差
二、蒸馏法 1.原理： 1.原理： 原理
采用与水互不相溶的高沸点有机溶剂与样 品中的水分共沸蒸馏，收集馏分于接收 管内，从所得的水分的容量求出样品中 的水分含量。
（一）直接干燥法
原理： 原理 在一定温度（ 95~105℃）和压力(常
压）下，将样品放在烘箱中加热干燥，除去蒸 发的水分，干燥前后样品的质量之差即为样品 的水分含量。
适用范围： 适用范围 适用于在95~105℃下，不含或含
其他挥发性物质甚微且对热稳定的食品。
样品的制备、测定及结果计算
固态：切碎或磨细 浓稠态：加海砂或无水硫酸钠 液体样品：低温浓缩后再进行高温干燥 二步干燥法：
方法说明和注意事项
是食品中水分测定国家标准第一法。 不能完全排出食品中的结合水，所以它不可能测 出食品中真正的水分。 设备和操作简单，但时间较长，不适合含易挥发 物质、高脂肪、高糖食品及含有较多的高温易氧 化、易挥发、易分解物质的食品； 干燥器中冷却，一般采用硅胶作为干燥剂，当蓝 色减退或变成红色时，应及时更换，于135℃条 件下烘干2～3h后可重新利用
其他干燥法
（三）化学干燥法：将某种对于水蒸气
具有强烈吸附的化学药品与含水样品一同装入 一个干燥容器，通过等温扩散及吸附作用而使 样品达到干燥恒重。
（四）微波烘箱干燥法：微波是指频率
范围为103～105MHz的电磁波。微波加热是靠 电磁波把能量传播到被加热物体的内部。加热 速度快、均匀性好、易于瞬时控制、选择性吸 收、加热效率高
（二）减压干燥法
原理：在低压条件下，水分的沸点会随之降低 原理 适用范围：适用于在100℃以上加热容易变质及 适用范围 含有不易除去结合水的食品，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。 特点： 特点： 可以防止： 含脂肪高的样品在高温下的脂肪氧化； 含糖高的样品在高温下的脱水炭化； 含高温易分解成分的样品在高温下分解等
结合水— 结合水 以配价键结合，其结合力大，很难用蒸发的 方法分离出去，在食品内部不能作为溶剂。
二、水分的测定方法
• • • • •
直接法 利用水分本身的物理性质和化学性质测定水分 的方法 如重量法、蒸馏法和卡尔费休法 准确度高、重复性好，但费时，人工操作 间接法 利用食品的比重、折射率、电导、介电常数等 物理性质测定的方法 准确度低，快速，自动连续
碳水化合物在100℃时会产生如下反应：C6C12O6 →6C＋6H2O 但是：蔗糖的水解却要利用食品中的水分
称量瓶
玻璃称量瓶：能够耐酸碱，不受样品性质的
限制。
铝制称量瓶：质量轻，导热性强，但对酸性
食品不适宜，常用于减压干燥法。
称量瓶盖子：防止样品因逸散而造成的损失。
在蒸发水分时，盖子需斜靠在一边。
10.2 黄瓜（带皮，新鲜） 马铃薯（新鲜带皮） 蚕豆（绿皮，新鲜）
乳制品 牛乳（纯，新鲜，脂肪含量3.3% 88.0 酸奶酪（清淡，低脂） 酪农干酪 切达干酪 香草冰淇淋 89.0 79.3 37.5 61.0 肉、家禽和鱼 牛肉（粉碎，瘦，生） 鸡肉（用于烤或炸，生） 63.2 68.6
鳍鱼、鲽鱼（比目鱼类，生） 79.1 蛋（新鲜） 75.3
样品的测定及方法
• 步骤：放入样品→连接泵，抽出箱内空气至
所需压力（一般为40~53kPa），并同时加热 至所需温度（55℃左右）→关闭真空泵，停止 抽气→保持一定的温度和压力干燥→打开活塞 →待压力恢复正常后再打开
方法说明及注意事项
压力一般为40~53kPa，温度为50~60℃。 实 际应用时可根据样品性质及干燥箱耐压能力不 同而调整压力和温度 自干燥箱内部压力降至规定真空度时起计算干 燥时间；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。
3.仪器 4.操作方法
称取样品适量→加入50~75mL新蒸馏的 甲苯（或二甲苯）使样品浸没→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→加热蒸 馏（2d/s) 至大部分蒸出→加热蒸馏 （4d/s)冲洗→读数
5.计算公式
V X = × 100 m
X——样品中的水分含量，mL/100g； 或按水在20℃时密度0.9982g/mL计算质量 含量； V——接收管内水的体积，mL； m——样品的质量，g。
根据食品的性质和测定目的 食品的性质和测定目的选定方法 食品的性质和测定目的 测定中，须预防在操作过程中产生的水分 的得失，并尽量将它降到最低值。 要求：尽量缩短在空气中暴露的时间， 尽可能的减少摩擦加热样品 装食品的容器尽量少留空间。
三、水分测定的意义
对食品分析来说，最基本最重要的方法之一就是对水分 含量的测定。 质量因素，可以直接影响一些产品质量的稳定 1. 关键的质量因素 质量因素 性和保藏性。如： （1）脱水蔬菜和水果、奶粉、鸡蛋粉、脱水马铃薯、香 料香精 （2）乳粉水分含量控制在2.5～3.0％以内，可抑制微 生物的生长，延长保值期。 （3）在果酱和果冻中，防止糖结晶； （4） 水果硬糖的水分含量一般控制在3.0％以下，但 过低会出现返砂甚至返潮现象； （5） 常规加工过的谷物，水分含量为4%~8%； 吸潮膨胀后，水分含量为7%~8%。 （6）新鲜面包的水分含量若低于28～30％，其外形干 瘪、没有光泽。
一、水在食品中的存在形式
根据水在食品中所处的状态 状态不同以及与非水组 状态 分结合强弱 结合强弱的不同，可把食品中的水分为三类 ： 结合强弱 自由水— 自由水 保持水本身的物理特性，溶液状态，能作为
胶体的分散剂和盐的溶剂，易蒸发，能结冰。
亲和水— 亲和水 是强极性基团单分子外的几个水分子层所包
含的水，以及与非水组分中弱极性基团以氢键结合的 水。
m1——新鲜样品总质量，g； m2——风干后样品的质量，g； m3——干燥前样品与称量瓶的质量，g； m4——干燥后样品与称量瓶的质量，g； m5——称量瓶重量，g。
加海沙或其他
X
=
(m
1
+ m 2 ) − m m 1 − m 4
3
× 100
m1——干燥前样品和称量瓶质量，g； m2——海砂（或无水硫酸钠）质量，g； m3——干燥后样品、海砂及称量瓶的总质量，g； m4——称量瓶质量，g。
对于水分含量在16%以上的样品，如面包之类的谷类食 品， 先将样品称出总质量后，切成厚为2～3mm的薄片，在 自然条件下风干15～20h，使其与大气湿度大致平衡， 然后再次称量，并将样品粉碎、过筛、混匀，放于称 量瓶中以烘箱干燥法测定水分。
称量瓶恒重 2—4小时 干燥器内冷却 冷却称重
称取样品 105℃干燥 0.5小时后称重 再烘 l小时
在干燥过程中， ？在干燥过程中，一些食品原料可能易 形成硬皮或块状，结果不稳定或错误。 形成硬皮或块状，结果不稳定或错误。
避免手段：使用清洁干燥的海砂，与样品一起 避免手段 搅拌均匀，再将样品加热干燥直至恒重。 作用：防止表面硬皮的形成；可以使样品分散， 作用 减少样品水分蒸发的障碍。 用量：依样品量而定，一般每3g样品加20~30g 用量 海砂就能使其充分分散。 其他：硅藻土、无水硫酸钠 其他
水分与固形物
在饮料中，大多是水，用固形物表示。 测定： 可溶性固形物： 用阿贝折光仪测定。 总固形物：挥发水分后重量法称重。
第二节 水分的测定
干燥法
• 直接干燥法 • 减压干燥法 蒸馏法
卡尔—费休（ Fischer） 卡尔 费休（Karl Fischer）法 费休 其他方法
一、干燥法
在一定的温度和压力条件下，将样品加 热干燥，蒸发以排除其中水分并根据样 品前后失重来计算水分含量的方法，称 为干燥法。 费时较长，但操作简便，应用范围较广。
应用干燥法测定水分的样品应当符合 的条件：
水分是样品中唯一的挥发物质。食品中挥发组分的
损失会造成测量的误差，例如醋酸、丙酸、丁酸和酒精、酯和醛 等。
水分可以较彻底地被去除。若食品中含有较多的胶态
物质，则常压烘箱干燥对水分的排除是比较困难的。
在加热过程中，样品中的其它组分由于发生化 学反应而引起的重量变化可以忽略不计。例如：
6.方法说明和注意事项
为食品水分测定国家标准第三法 加热方式的选择：一般加热时要用石棉网，如样品含 糖量高，用油浴加热较好。 样品为粉状或半流体时，先将瓶底铺满干净的海砂， 再加样品及甲苯。 有机溶剂的选择：
• 所考虑能否完全湿润样品、适当的热传导、化学惰性、 • • • •
可燃性以及样品的性质等因素 不稳定常选用低沸点的（苯、甲苯或甲苯-二甲苯） 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 对于含糖的样品宜选用苯作为溶剂 添加少量戊醇、异丁醇，可防止出现乳浊液。
4. 食品营养价值的计量值要求列出水分含 量。 5.水分含量数据可用于表示样品在同一计 量基础上的其他分析的测定结果（如干 基）。
水果和蔬菜 谷物食品、面包、通心粉 小麦面粉（整粒） 白面包（加料） 玉米片 椒盐饼干 通心粉（干，加料） 10.3 13.4 3.0 4.1 西瓜 橙子（带皮） 苹果（带皮） 葡萄（美国品种，新鲜） 葡萄干 91.5 86.8 83.9 81.3 15.4 96.0 79.0 90.3
2.主要方法：
直接蒸馏：使用沸点比水高、与水互不 相溶的溶剂，在远高于水沸点的温度下 加热 回流蒸馏：使用沸点仅比水略高的溶剂 如甲苯、二甲苯和苯
2.适用范围
设备简单经济，管理方便，准确度能够 满足常规分析的要求，快速。 对于谷类、干果、油类、香料等样品， 分析结果准确，特别是对于香料，蒸馏 法是唯一的、公认的水分测定法。
两次差不超过2mg为恒重
一般干燥法
X＝ m1 − m m1 − m
2 3
二步干燥法
× 100
m1 − m 2 + m 2( X= m1 m3 − m4 ) m3 − m5
×100
X——样品中的水分含量，g/100g； m1——称量瓶和样品的质量，g； m2——称量瓶和样品干燥后的质量，g； m3——称量瓶的质量，g。
第三章水分和水分活度分析
主要内容
水分测定方法(包括原理、操作步骤、应 用、注意点、优缺点等) 水分活度
第一节 概述
水对生命的意义 对食品体系的重要性 • 是食品的重要组成部分，影响食品的状态、感 官性状、结构、对腐败的敏感性等 • 控制食品中的水分含量，对于保持食品的感官 性状、维持食品中其他组分的平衡关系及保证 食品具备一定保存期十分重要。
2. 水分含量的减少有利于产品的包装和运 输。 ①浓缩牛乳； ②液体甘蔗糖（67%固形物）和液体玉米 糖浆（80%固形物）； ③脱水产品； ④浓缩果汁。
3.有些产品的水分含量（或固形物含量）通常有 专门的规定 ： 如：干酪的水分含量必须≤39%； 通心粉的水分含量必须≤15%； 菠萝汁中可溶性固形物含量必须≥10.5波美度； 加工肉类食品时，添加水的百分比通常有专门的 指标。
干燥设备
特定温度和时间条件下，还应考虑不同类型的 烘箱而引起的温差变化 对流型：温差最大 强力通风型：由风扇强制在烘箱内作循环运动， 温差最小 真空烘箱：装有耐热钢化玻璃窗，可观察干燥 进程；空气进入烘箱的方式不同。如果空气进 出口安排在烘箱的两侧上，那么空气就会直接 穿过整个箱体。
干燥条件
温度：一般95~105℃， 对热稳定的样品（如谷类）可提高到 120~130℃， 对含糖量高的食品应先用低温（50~60℃） 干燥0.5h，再用95~105℃干燥。 时间： • 干燥到恒重（是指连续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,取第二次结 果。） • 规定一定的干燥时间。
称量瓶的预处理 预处理： 预处理
•用烘箱进行干燥处理，在100℃的烘箱进行重复 干燥，以使其达到恒重（两次称量质量差不超过 2mg）。 •干燥之后的称量皿应存放在干燥器中。
取样量
一般以其干燥后的残留质量保持在1.5~3g 为宜。 对于水分含量较低固态、浓稠态样品， 3~5g 对于水分含量较高的液态食品，15~20g