第四章 食品一般成分(第一节水分测定)

第四章食品中一般成分的分析第一节水分的测定一、测定意义1、是食品重要的质量指标之一。食品的含水量高低影响到食品的风味、腐败和发霉，同时，干燥的食品及吸潮后还会发生许多物理性质的变化，食品的含水量对食品的鲜度、硬软性、流动性、呈味性、保藏性、加工性等许多方面有着至为重要的关系。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。这也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。二、水分在食品中的存在形式食品中的水分总是以两种状态存在的：1、自由水FreeWater（游离水）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，自由水促使食品中的腐败微生物繁殖和酶起作用，并加速非酶褐变或脂肪氧化等化学劣变。游离水可用简单的加热方法除掉。2、结合水BoundWater一般指结晶水和束缚水。以配价键的形式存在的水，称结晶水，它们之间结合的很牢固，难以用普通方法除这一部分水。；以氢键的形式与有机物的活性基团结合在一起的水，称束缚水。这种水是与食品中脂肪、蛋白质、碳水化合物等形式结合状态。在测定过程中，很难用蒸发的方法排除出去。如果无限制地加热干燥，非但不能将结合水去除，反而会使食品质变，影响分析结果。所以要在一定温度、时间和规定的条件下测定，才能得到满意的结果。三、水分测定方法食品中的水分，是指其游离水和部分结合水的总量。水分测定方法有许多种，我们在选择时要根据食品的性质来选择。常采用的水份测定方法如下：1、热干燥法：①常压干燥法（此法应用广泛）；②真空干燥法（适用于加热易分解的样品）；③红外线干燥法等2、蒸馏法3、卡尔费休法(一)直接干燥法1．特点与原理⑴水分是唯一挥发成分就是说在加热时只有水分挥发。例如，样品中含酒精、香精油、芳香脂都不能用干燥法，这些都有挥发成分。2、干燥法必须符合下列条件（对食品而言）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。但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。⑵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。它们结合的很牢固，难以排除，有时样品被烘焦以后，样品中结合水都不能除掉。因此，采用常压干燥的水分，并不是食品中总的水分含量。⑶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一般符合上面三点就可采用直接干燥法。直接干燥法一般是在100～105℃下进行干燥的。3．样品的制备样品的制备方法常以食品种类及存在状态的不同而异。(1)固态样品取有代表性的样品至少200g（以下皆同），必须磨碎或绞碎、研细(谷类达18目，其他30～40目)，混合均匀置于密闭玻璃容器内。磨碎过程中，要防止样品中水分含量变化。一般水分含量在14％以下时称为:安全水分，即在实验室条件下进行粉碎过筛等处理，水分含量一般不会发生变化，但要求操作要迅速。（2）浓稠态样品为了防止其加热时表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻。测定前样品中需加入适量已知质量的精制海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀，以增大蒸发面积。（3）液态样品液态样品若直接置于高温下加热，会因沸腾而造成样品损失，故需经低温浓缩后，再进行高温干燥。通常先准确称样于已烘干至恒重的蒸发皿内，置于热水浴蒸发至近干，再移入干燥箱中干燥至恒重。4.水分测定操作方法清洗称量皿→105℃烘至恒重(约1h，精确至0.001g)→称取样品约5g，精确至0.001g→放入烘箱（103℃±2℃）→烘2－4小时→于干燥器冷却→称重→再烘0.5小时→称至恒重（两次重量差不超过0.002g即为恒重）注意：＊油脂或高脂肪样品，由于脂肪氧化，而后面一次重量反而增加，应以前一次重量计算。＊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。5．操作条件选择(1)称量皿的选择（铝制、玻璃）玻璃称量皿——能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于常压干燥法。铝制称量盒——质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。选择称量皿的大小要合适，一般样品装入量≯1/3皿高。称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。⑵称样量样品一般控制在干燥后的残留物为1.5～3克；固态、浓稠态样品控制在3～5克；含水分较高的样品控制在15～20克；(3)干燥设备电热烘箱有各种形式：对流式、强力循环通风式。一般使用强力循环通风式，其风量较大，烘干大量试样时效率高，当风量一定时，烘箱上隔板1／2～1／3面积的温度能保持在规定温度±l℃的范围内，即符合测定使用要求。温度计通常处于离上隔板3cm的中心处，为保证测定温度较恒定，并减少取出过程中因吸湿而产生的误差，一批测定的称量皿最好为8～12个，并排列在隔板的较中心部位。（4)干燥条件干燥温度：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0.5h，然后再用100～105℃干燥。干燥时间：a.干燥至恒重:最后两次重量之差＜2mg。基本能保证水分蒸发完全；较准确，常用。b、规定一定的干燥时间：根据经验，准确度要求不高的样品，如各种饲料中水分含量的测定。6．注意事项(1)在测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应及时放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒量。（2）干燥器内的硅胶干燥剂吸湿后效能会减低，当硅胶蓝色减退或变红时，需及时换出，于135℃左右烘2～3h，使其再生后再用，硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低。(3)对于水分含量在15％以上的样品，通常采用二步干燥法进行测定。即首先将样品称出总质量后，在60℃下预先干燥3－4h，使其达到安全水分标准(即与大气湿度大致平衡)，再准确称重（此时测得的水分称为前水分），然后再将预干燥样品粉碎、过筛、混匀，称取适量该样品再准确测定其水分（即：后水分），测定时按上述安全水分含量的样品方法进行。结果计算：样品总水分（％）＝前水分＋后水分·[(100－前水分)/100]原因：？(4)果糖含量较高的样品，如水果制品、蜂蜜等，在高温下(70℃)长时间加热，其果糖会发生氧化分解作用而导致明显误差。故宜采用减压干燥法测定水分含量。(5)含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，长时间加热则会发生羰氨反应出水分而导致误差。对此类样品宜采用其他方法测定水分含量。（6）新鲜果蔬样品，应先洗去泥沙后，再用蒸馏水冲洗1次，然后用干净纱布吸干其表面水分。(7)在水分测定中，恒重的标准一般定为1～3mg。●烘箱干燥法产生误差的原因分析：⑴样品中含有非水分易挥发性物质（酒精、醋酸、香精油、磷脂等）。⑵样品中某些成分和水分的结合，使测的结果偏低，主要是限制了水分的挥发。⑶食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化，使样品重量增重。⑷在高温条件下物质的分解（果糖对热敏感）。果糖C6H12O6加热高于70℃→C6H6O3+3H2O⑸被测样品表面产生硬壳，妨碍水分的扩散；尤其是对于富含糖分和淀粉的样品。⑹烘干到结束后样品重新吸水。(二)减压干燥法(GB／T14769—93)利用在低压下水的沸点降低的原理，将试样在减压低温的真空干燥箱内干燥以排除水分。样品中被减少的量为样品的水分含量。1.原理本方法适用于胶状样品及100℃以上加热易分解、变质或含有不易除去结合水的样品，如糖浆、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果酱和脱水蔬菜巧克力、味精、麦乳精及高脂肪食品等的水分含量测定。其测定结果比较接近真正水分。3.试样的制备：同常压干燥法。2.适用范围4．方法步骤准确称2.00～5.00g样品→于烘至恒重的称量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.3～98.6KPa（700～740mmHg）→烘5小时→取出于干燥皿冷却0.5h→称至恒重※※称重后再将称皿置于真空干燥箱内，按上述条件加热1h，加盖取出,于干燥器内冷却，称量。重复以上的操作，直至恒重。减压干燥装置图5．结果计算(1)真空干燥箱内各部位温度要求均匀一致，若干燥时间短时，更应严格控制。同常压干燥法。6．说明及注意事项（2)由于分析天平与被称量物之间的温度差会引起明显的误差，故在操作中应力求被称量物与天平的温度相同后再称重，一般冷却时间在0.5～1h内。(3)减压干燥时，自干燥箱内压力降至规定真空度时起计算烘干时间。一般烘干时间为2h-5h。恒量一般以减量不超过0.5mg时为标准，但对受热后易分解的样品则可以不超过l～3mg的减量值为恒量标准。(三)其他测定方法简介（1）方法原理利用两种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点的特性，把不溶于水的有机溶剂和试样放入蒸馏式水分测定仪器中加热，使它们共沸，其蒸汽经冷凝并收集馏液，由于密度不同，馏出液在接收管中分层，根据馏出液中水的体积，即可计算出样品中水分含量。注：甲苯沸点：110.7℃，密度：0.88，与水共沸物的沸点：69.25℃。试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。1．蒸馏法测定水分此法由于采用了一种高效的换热方式，水分可被迅速移去。此外，因测定过程在密闭容器中进行，加热温度比直接干燥法低，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。目前AOAC规定：蒸馏法用于饲料、啤酒花、调味品的水分测定，特别对于香料，蒸馏法是唯一的、公认的水分检验分析方法。。（2）适用范围（3）测定仪器装置缺点：⑴水与有机溶剂易发生乳化现象#。⑵样品中水分可能没有完全挥发出来。⑶水分有时附在冷凝管壁上，造成读数误差。#对于分层不理想，造成读数误差的情况下，可加少量戊醇或异丁醇防止出现乳浊液。2.红外线干燥法（水分快速测定法）以红外线灯管作为热源，利用红外线的辐射热和直射热加热试样，由于红外线的辐射热可穿透样品，达到其内部的一定深度，因而可以高效快速地使水分蒸发，根据干燥前后失量即可求出样品水分含量。（1）方法原理（2）特点与使用范围适用于生产现场样品水分的快速测定。其精密度相对较差，可快速检验一定允许偏差范围内的水分含量。测定一份试样通常仅需10－30分钟，但一台仪器一次只能测一份样品。该仪器主要由红外线灯与盘架天平两部分组成。试样放上后，在砝码盘加上相当于样品重的砝码。调节红外线灯的高低和电压，照射使试样的水分蒸发，试样减轻，可调节仪器使平衡指针恰好又回到刻度零位，此时水分指针的读数即为所测样品的水分含量。（3）红外水分测定仪Satorius红外水份测定仪3.卡尔·费休法卡尔·费休(Karl．Fischer)法，简称费休法或滴定法，是碘量法在非水滴定中的一种应用，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，1977年通过为AOAC方法。其基本原理是利用I2氧化SO2时需要有定量的水参加反应：I2+SO2+2H2O→H2SO4+2HI该方法能用于含水量从lppm到接近l00％的样品的测定。常作为测定痕量水分（ppm）的标准方法，例如测定油脂中的痕量水分。4.微波法微波是指频率范围为103～3×105MHz(波长为0.1～30cm)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。(1)原理（2）仪器：微波水分仪仪器最低检出量为0.2mg水分,读数精度0.01％。可快速测量12～100%水份含量的物品，平均只需40～100秒。MMA30微波水份仪德国Satorius（赛德利斯）