食品中水分的國標(biāo)測定方法及操作步驟

1.掌握蒸發(fā)、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。

一、概述：測定食品中的水分含量的國家標(biāo)準(zhǔn)方法有：直接干燥法、減壓干燥法和蒸餾法。

二.測定方法（GB 5009.3---85）
本標(biāo)準(zhǔn)適用于各類食品中水分含量的測定。

（一）直接干燥法（*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(zhì)的總量。直接干燥法適用于在95~105?C下，不含或含其他揮發(fā)性物質(zhì)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(jīng)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(nèi)冷卻0.5h，稱量，并重復(fù)干燥至恒量。稱取2.00~10.0g切碎或磨細(xì)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(nèi)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(nèi)冷卻0.5h后再稱量。至前后兩次質(zhì)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(fā)皿，內(nèi)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(nèi)冷卻0.5h后稱量，并重復(fù)干燥至恒量。然后精密稱取5~10g樣品，置于蒸發(fā)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(nèi)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(fā)皿加海沙、玻棒）和樣品的質(zhì)量，g；
m2—稱量瓶（或蒸發(fā)皿加海沙、玻棒）和樣品干燥后的質(zhì)量，g；
m3—稱量瓶（或蒸發(fā)皿加海沙、玻棒）的質(zhì)量，g；

5.說明
（1）本法設(shè)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(fā)物質(zhì)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(fā)性物質(zhì)。
（3）加入海沙，是為了增大受熱與蒸發(fā)面積，防止食品結(jié)塊，加速水分蒸發(fā)，縮短分析時間。
（4）水分蒸凈與否，無直觀指標(biāo)，只能依靠恒量來判斷。恒量是指兩次烘烤稱量的質(zhì)量差不超過規(guī)定的毫克數(shù)，一般不超過2mg。
（5）本方法低檢出量為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(zhì)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(nèi)，將干燥箱連接水泵，抽出干燥箱內(nèi)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(guān)閉通水泵或真空泵上的活塞，停止抽氣，使干燥箱內(nèi)保持一定溫度和壓力，經(jīng)一定時間后，打開活塞，使空氣經(jīng)干燥裝置緩緩?fù)ㄈ胫粮稍锵鋬?nèi)，待壓力恢復(fù)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(fù)以上操作至恒量。

4.計算

同本試驗一中4.。

（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(nèi)，根據(jù)體積計算含量。本法適用于含較多其他揮發(fā)性物質(zhì)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(dāng)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(dāng)水分全部蒸出后，接收管內(nèi)的水分體積不再增加時，從冷凝管頂端加入甲苯?jīng)_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(zhì)量含量；
V—接收管內(nèi)水的體積，mL；
M4—樣品的質(zhì)量，g。

三、參考方法 

食品中水分的測定方法在近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(shù)，主要的快速方法有鹵素快速水分儀（熱解法）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、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(yīng)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(yīng)式為：

I2+SO2+3C5H5N+CH3OH+H2O→CH2N+C5H5N
通常用純水作為基準(zhǔn)物標(biāo)定KarL Fischer試劑，以碘（I2）為自身指示劑。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(wěn)定性好，每毫升度劑約相當(dāng)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(wěn)定的，但每一組測定都要標(biāo)定，將50mL分析純甲酰胺置于內(nèi)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(zhuǎn)至零時,停止滴定60s）。迅速加入準(zhǔn)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(fù)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(zhì)量，mg/mL；
W——二水合酒石酸鈉（Na2C4H4O6•2H2O）的質(zhì)量，mg;
0．1566——1mg二水合酒石酸鈉（Na2C4H4O6•2H2O）相當(dāng)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(biāo)定：用不1mL注射管（5個刻度）將準(zhǔn)確稱取的125mg水注入30~50mL預(yù)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(fā)）。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(zhì)量，mg/mL；
m1 ——水的質(zhì)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(nèi)，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(yù)先滴定過的樣品溶劑中，重新準(zhǔn)確稱量。按上述標(biāo)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(zhì)量，mg
X1——每毫升KarL Fischer試劑消耗水的質(zhì)量，mg/mL。


（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(dāng)?shù)模┙t外記錄式儀器。
3、標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制
    準(zhǔn)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(xiàn)小吸收的二點間（約1.28和2.0µm）劃基線;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(zhǔn)溶液的吸光度為A1,經(jīng)基線校正的大吸光度為A2（A2= A1-A0）,并與相應(yīng)的每100mLDMF中水的質(zhì)量（mg）繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線.
4.測定
    準(zhǔn)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制方法測定樣品溶液中的A1，并計算經(jīng)基線校正的大吸光度A2。從標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)曲線上查得水的含量，mg;
m ——樣品的質(zhì)量，mg;
（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(shù)來測定失重并且用帶有數(shù)字百分讀數(shù)的微處理機將失重?fù)Q算成水分含量。
2、儀器
（1）微波水分分析儀：儀器低檢出量為0.2mg水分。水分/固體范圍0.1％…99.9％，讀數(shù)精度0.01％，包括自動配衡的電子天平，微波干燥系統(tǒng)和數(shù)字微處理機。電子天平的秤盤裝在干燥室內(nèi)[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(dāng)?shù)漠a(chǎn)品]。
（2）玻璃纖維墊：9.8cm×10.2cm長方形玻璃纖維墊（CEM Corp）或相當(dāng)?shù)摹Ｊ褂们霸谖⒉t內(nèi)進行干燥。
（3）大球形移液管：6in.,BeraL No.028-795（Curtin Matheson Scientific Inc.）,a或相當(dāng)?shù)摹?br />（3）刮鏟：塑料或包以聚四氟乙烯（TefLon）.

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