水分测定方法

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（此法用的广泛）；

② 真空干燥法（有的样品加热分解时用）；

③ 红外线干燥法；

④ 真空器干燥法（干燥剂法）；

2、蒸馏法

3、卡尔费休法

4、水分活度A_W的测定

下面我们分别讲述测定水分的方法。

一、常压干燥法

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。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。

2、干燥法必须符合下列条件（对食品而言）：

⑴ 水分是唯一挥发成分

这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。

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，不宜排除，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。

例：还原糖+氨基化合物  ^△→    变色（美拉德反应）+H₂O↑

还有 H₂C₄H₄O₆（酒石酸）+ 2NaHCO₃  →   NaC₄H₄O₆（酒石酸钠）+2H₂O+2CO₂

发酵糖（NaHCO₃+KHC₄H₄O₆）  ^△  →H₂O+CO₂+ NaKC₄H₄O₆

高糖高脂肪食品不适应

只看符合上面三点就可采用烘箱干燥法。烘箱干燥法一般是在100～105℃下进行干燥。

我们讲的上面三点，应该是具体的具体分析，对于一个分析工作人员，或者是一个技术员，虽然干燥法必须符合三点要求，那么我们在只有烘箱的情况下，而且蓑红样品不见得符合以上讲的三点，难道就不测水分吗？

例如，啤酒厂要经常测啤酒花的水分，啤酒花中含有一部分易挥发的芳香油。这一点不符合我们的第一点要求，如果用烘箱法烘，挥发物与水分同时失去，造成分析误差。此外，啤酒花中的α—酸在烘干过程中，部分发生氧化等化学反应，这又造成分析上的误差，但是一般工厂还是用烘干法测定，他们一般采取低温长时间（80～85℃烘4小时），或者高温短时（105℃烘1小时）

所以应根据我们所在的环境和条件选择合适的操作条件，当然我们应该首先明白有没有挥发物和化学反应等所造成的误差。

3、烘箱干燥法的测定要点

⑴ 取样（称样）

在采样时要特别注意防止水分的变化，对有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水，在称量时要迅速，否则越称越重。

⑵ 干燥条件的选择

三个因素：①温度；②压力（常压、真空）干燥；③时间。

一般是温度对热不稳定的食品可采用70～105℃；温度对热稳定的食品采用120～135℃。

4、操作方法

清洗称量皿→烘至恒重→称取样品→放入调好温度的烘箱（100～105℃）→烘1.5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）

＊ 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。

＊ 对于液体与半固体样品，要在称量皿中加入海砂，使样品疏松，扩大蒸发的接触面，并且用一个玻璃棒作为容器。先放到沸水浴中烘，烘的差不多，再放到烘箱烘，否则不加海砂样品容易使表面形成一层膜，造成水分不易出来，另外易沸腾的液体飞沫使重量损失。

计算：水分=  G₂   －   G_{1 /}   W   

固形物（%）=100 － 水分%

G₁ —— 恒重后称量皿重量（g）

G₂ —— 恒重后称量皿和样品重量（g）

W —— 样品重量（g）

固形物 —— 指食品内将水分排除以后的全部残留物。其组分有蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物和灰分等。

5、烘箱干燥法产生误差的原因

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 样品中的某些成分和水分的结合，使测的结果偏低（如蔗糖水解为二分子单糖），主要是限制水分挥发；

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 C₆H₁₂O_{6   大于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 烘干到结束样品重新吸水。

二、真空干燥法

1、原理：利用较低温度，在减压下进行干燥以排除水分，样品中被减少的量为样品的水分含量。

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。

2、操作方法

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→于干燥皿冷却→称至恒重

计算：水分=  G _/   W

G —— 样品中干燥后的失重（g）

W —— 样品重量（g）

真空干燥法测水分，一般用于100℃以上容易变质、破坏或不易除去结合水的样品，如糖浆、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果酱和脱水蔬菜等样品都可采用真空干燥法测定水分。

三、蒸馏法测定水分（迪安—斯达克）

蒸馏发出现在二十世纪初，当时它采用沸腾的有机液体，将样品中水分分离出来，此法直到如今仍在适用。

1、原理：把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热，试样中的水分与溶剂蒸汽一起蒸发，把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝，由水分的容量而得到样品的水分含量。

2、步骤

准确称2.00～5.00g样品→于250ml水分测定蒸馏瓶中→加入约50～75ml有机溶剂→接蒸馏装置→徐徐加热蒸馏→至水分大部分蒸出后→在加快蒸馏速度→至刻度管水量不在增加→读数

计算：            

水分=V/W

V —— 刻度管中水层的容量ml

W —— 样品的重量（g）

3、常用的有机溶剂及选择依据

常用的有机溶剂有比水清的，也有比水重的。

       苯      甲苯      二甲苯      CCl₄

   密度   0.88      0.86       0.86        1.59

   沸点   80℃     80℃       140℃      76.8℃

选择依据：对热不稳定的食品，一般不采用二甲苯，因为它的沸点高，常选用低沸点的有机溶剂，如苯。对于一些含有糖分，可分解释放出水分的样品，如脱水洋葱和脱水大蒜可采用苯，要根据样品的性质来选择有机溶剂。

4、蒸馏法的优缺点

优点： 

⑴ 热交换充分

⑵ 受热后发生化学反应比重量法少

⑶ 设备简单，管理方便

缺点：

⑴ 水与有机溶剂易发生乳化现象

⑵ 样品中水分可能完全没有挥发出来

⑶ 水分有时附在冷凝管壁上，造成读数误差

对分层不理想，造成读数误差，可加少量戊醇或异丁醇防止出现乳浊液。

这种方法用于测定样品中除水分外，还有大量挥发性物质，例如，醚类、芳香油、挥发酸、CO₂等。目前AOAC规定蒸馏法用于饲料、啤酒花、调味品的水分测定，特别是香料，蒸馏法是唯一的、公认的水分检验分析方法。

四、卡尔—费休法

众所周知，卡尔费休法是测定各种物质中微量水分的一种方法，这种方法自从1935年由卡尔费休提出后，一直采用I₂、SO₂、吡啶、无水CH₃OH（含水量在0.05%以下）配制而成，并且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。

1、原理：在水存在时，即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO₂与I₂产生氧化还原反应。

I₂ + SO₂ + 2H₂O  →    2HI + H₂SO₄

但这个反应是个可逆反应，当硫酸浓度达到0.05%以上时，即能发生逆反应。如果我们让反应按照一个正方向进行，需要加入适当的碱性物质以中和反应过程中生成的酸。经实验证明，在体系中加入吡啶，这样就可使反应向右进行。

3 C₅H₅N+H₂O+I₂+SO₂ →   2氢碘酸吡啶+硫酸酐吡啶

生成硫酸酐吡啶不稳定，能与水发生反应，消耗一部分水而干扰测定，为了使它稳定，我们可加无水甲醇。

硫酸酐吡啶 + CH₃OH（无水）→     甲基硫酸吡啶

我们把这上面三步反应写成总反应式为：

I₂+SO₂+H₂O+3吡啶+CH₃OH     2氢碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

从反应式可以看出1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而产生2mol氢碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。这是理论上的数据，但实际上，SO₂、吡啶、CH₃OH的用量都是过量的，反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色，即可确定为到达终点。

I₂︰SO₂︰C₅H₅N = 1︰3︰10

2、卡尔费休试剂的配制与标定

若以甲醇作溶剂，则试剂中I₂、SO₂、C₅H₅N（含水量在0.05%以下）三者的克分子数比例为

I₂︰SO₂︰C₅H₅N = 1︰3︰10

这种试剂有效浓度取决于碘的浓度。新配制的试剂其有效浓度不断降低，其原因是由于试剂中各组分本身也含有一些水分，但试剂浓度降低的主要原因是由一些副反应引起的，较高消耗了一部分碘。

这也说明了配制这种试剂要单独配，分甲乙两种试剂并且分别贮存，临用时再混合，而且要标定。

甲液   I₂的CH₃OH溶液

乙液   SO₂的CH₃OH吡啶溶液

这种方法对试剂要求严格，要求甲醇、吡啶都是无水的，并且要求有KF水分测定仪（上海化工研究所制）

配制：

称85gI₂→于干燥的有塞棕色烧瓶中→加670ml无水CH₃OH→塞上瓶塞→振摇使I₂全部溶解→加270ml吡啶→混匀→于冰水浴冷却→通干燥的SO₂气体60g→塞上瓶塞→于暗处24小时后标定使用

标定：

先加50ml无水甲醇→于反应器中→接通电源→启动电磁搅拌器→用KF试剂滴入甲醇中使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点（即指针到达一定刻度，不记录KF试剂用量）→保持一分钟→用10μl注射器从反应器加料口注入10μl蒸馏水（相当于0.01g水）→电流表指针接近零点→用KF试剂滴定到原定终点→记录

F =G*100/V

F —— KF试剂的水当量（mg/ml）

V —— KF滴定消耗试剂的体积（ml）

G —— 水的重量（g）

3、步骤

对于固体样，如糖果必须预先粉碎，称0.30～0.50g样于称样瓶中

取50 ml甲醇 → 于反应器中，所加甲醇要能淹没电极，用KF试剂滴定50 ml甲醇中痕量水 → 滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时 → 打开加料口 → 将称好的试样立即加入 → 塞上皮塞 → 搅拌 → 用KF试剂滴至终点保持1min不变 → 记录

计算：

水分=FV/W

F —— KF试剂的水当量（mg/ml）

V —— 滴定所消耗的卡尔费