食品中水分含量测定方法.ppt

1,食品水分的测定 Determination of moisture,一、水的作用 水份在食品加工中的重要性： 1、水份含量是产品贮藏中关键的质量因素；奶粉 2、水份含量是产品的重要质量因素；果冻，防止糖结晶 3、含水量的减少利于包装和运输；浓缩果汁 4、有些产品的水份含量(or 固形物含量)通常有专门的规定,概述,2,一些常见食品的水分含量： 蔬菜、水果：7097 蛋类：6777 乳类：8789 淀粉类：1216% 鱼类：6781 肉类：4376,部分食品对水分含量的规定 面粉：1214 方便面：10.0 肉松： 20 巧克力：1 全蛋粉： 4.5 全脂奶粉： 2.75,3,二、测定水份的目的,1.测定食品中的含水量(或干物质含量)； 2. 以干物质为基准计算食品中其它物质含量； 提高这些物质含量数据的可比性,固形物(solids)，是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。直接测定固形物的方法，也就是间接测定水分的方法。 固形物含量(%) =100 -水分(%),4,三、水分的存在状态 两种,1.游离(自由)水：基本保持水本身的物理特性的水； 在组织、细胞中容易结冰、且能溶解溶质；能被细菌、酶、化学反应触及；有效水分 、易干燥除去 自由水的类型： 不可移动水或滞化水：被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水。 毛细管水：在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中通过毛细管作用所系留的水。 自由流动水：动物的血浆、淋巴和尿液以及植物导管和细胞内液泡等内部的水。,5,2.结合水(water in bond form)或束缚水: 以氢键结合力与食品组分系着的水 特点： 不易结冰，冰点-40，不易干燥除去。 不能作为溶质的溶剂。 不能被微生物利用。 对食品的风味、口感有重要作用。 四、水分活度Aw 衡量食品腐败变质可能,p0：纯水蒸气压,相对湿度Aw100,6,3.2 水分的测定方法,二、蒸馏法(distillation methods) 三、卡尔.费休法(karl Fischer Titration, chemical methods) 四、其他测定水分方法简介(others),一、干燥法 drying methods,直接干燥法air-oven methods 减压干燥法vacuum-oven methods 红外线干燥法infrared drying methods,7,食品中水份含量的测定 GB5003.3-2003,一、常压干燥法（直接干燥法） 国标第一法；又称烘箱法 二、减压干燥法（国标第二法） 三、蒸馏法（国标第三法） 又称共沸蒸馏法,热稳定样品,热敏性样品,热敏性样品 某些低沸点组分可能不会蒸出,8,3.2.1干燥法 样品：大麦、玉米、薯干、奶粉、炼乳、鲜奶等 3.2.2.1常压干燥法 1、原理 将在100左右直接干燥失去的物质质量均归结为水分。 2、适用范围 在95-105范围内不含或含其他挥发性成分极微且对热稳定的各种食品。,9,3、 样品的制备、测定及结果计算 固态样品 固态样品必须磨碎，全部经过20-40目筛，混匀。在磨碎过程中，要防止样品中水分含量变化。 *14%以下时称为安全水分 安全水分含量样品的测定： 称样开盖烘加盖冷却称重烘冷却称重至恒重,1h 0.5h,恒重： 前后两次质量差不超过0.2-0.5mg，1-2mg,2-10g 称量瓶,95-105 烘箱， 2-4小时,0.5h 干燥器,10,水分含量16%以上的样品： 二步法,15-20 h,洁净干燥的磨口瓶,称总质量,自然风干至安全水分标准,称重,粉碎、过筛、混匀,安全水分含量样品测定,注意两步法中计算基准量：如某样品第一步测得水分含量10.1%，第二步测得水分含量12.3%，原样中水分含量是否为22.4%？,23.8%,水浴,11,*注意,水份含量计算结果准确至小数点后一位 如：大麦的含水量：12.3；奶粉的含水量： 2.1。 浓稠态样品： 如炼乳、番茄酱等 直接加热干燥，表面易结硬壳焦化，内部水分蒸发受阻。 准确称样，加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀后干燥至恒重。 液态样品,*防止沸腾造成样品溅失，较低温度浓缩后，再干燥,12,4、 操作条件选择 称样量：称样量一般控制在干燥后的质量1.5-3g左右。 水分含量较低的固态、浓稠态食品，称样量控制在3-5g。 果汁、牛乳等液态食品，通常每份样品控制在15-20g。 称量皿规格 玻璃称量瓶，能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用于干燥法。 铝质称量盒质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用于减压干燥法。 规格选择：以样品置于其中平铺开后厚度不超过皿高的1/3为宜。,13,干燥设备：电热烘箱，强力循环通风(forced-draft) 干燥温度：温度一般控制在95-105， 热稳定的谷物等，可在120-130范围内进行干燥； 含还原糖较多的食品应用低温（50-60）干燥0.5小时，然后再用100-105干燥。 干燥时间的确定： 干燥到恒重（准确度高) 规定一定的干燥时间,14,5、说明及注意事项 在水分测定中，恒重的标准一般定为1-3mg， 视食品种类和测定要求而定。 水果、蔬菜样品，应先洗去泥沙后，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分。 测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却。 干燥器内常用硅胶作干燥剂。当硅胶蓝色减退或变红时，应及时更换，置135左右烘2-3小时后使用。硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低。,15,果糖含量较高的样品，如水果制品、蜂蜜等，在高温（700C）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。 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酰化反应析出水分而导致误差。宜用其他方法测定水分含量 对于含挥发性组分较多的样品，如香料油、低醇饮料等宜采用蒸馏法测定水分含量 测定水分后的样品，可供测脂肪，灰分含量用,16,（二） 减压干燥法 1、原理 利用在低压下水的沸点降低的原理，将取样后的称量皿置于真空烘箱(vacuum oven） 内，在选定的真空度与加热温度下干燥到恒重。干燥后样品所失去的质量即为水分含量。 2、适用范围 热敏性物质 适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定 3、仪器及装置 真空烘箱 (带真空泵、干燥瓶、安全瓶）,17,为了除去烘干过程中样品蒸发出来的水分以及烘箱恢复常压时空气中的水分,18,4、操作方法,准确称样,真空烘箱,关闭活塞,开进气活塞,取出 称量皿, ,2-6g、已恒重称量皿,升温50-60 降压40-53KPa 保持一定时间,恢复压力,冷却 称重,干燥器 0.5h,恒重,*注意：1.真空泵禁止空转； 2.缓慢进气。,19,5、结果计算,同直接干燥法,6、说明及注意事项, 第一次使用的铝质称量盒要反复烘干二三次，每次置于调节到规定温度的烘箱内烘1-2小时，然后移至干燥器内冷却45分钟，称重，得到恒重值。 第二次以后使用时，通常采用前一次的恒重值。 如试样为谷粒，小心使用可重复20-30次而恒重值不变,20, 由于天平与被称量物之间的温度差会引起明显的误差，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0.5-1小时左右 减压干燥时，自烘箱内部压力降至规定真空度时起计算烘干时间。一般每次烘干时间为2小时，但有的样品需5小时； 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。,21,（三）红外线干燥法 1、原理 以红外灯为热源，利用红外线辐射的能量加热试样，高效快速地使水分蒸发，根据干燥前后失重求出样品水分含量。 2、特点及适用范围 快速测定方法，精密度较差，可作为简易法用于测定2-3份样品的大致水分，或快速检验在允许误差较大的样品。,22,3、仪器及装置 图 简易红外线水分测定仪,23,24,5、说明及注意事项 须先找出测得结果与标准法(如烘箱干燥法)测得结果相同的测定条件，再在该条件下使用。 每台仪器都需用已知水分含量的标样校正。 更换灯管后也应进行校正 试样可直接放入试样皿中，也可将其先放在铝箔上称重，再连同铝箔一起放在试样皿上。粘性、糊状的样品放在铝箔上摊平即可。,25, 调节灯管高度时，开始要低，中途再升高；调节灯管电压则开始要高，随后再降低。 既可防止试样分解，又能缩短干燥时间 根据测定仪的精密度与方法本身的准确程度，分析结果精确到0.1%即可。,26,二、蒸馏法 1、原理 利用一种与水不互溶并能与之形成共沸物的液体(甲苯或二甲苯等)，将食品中的水分该液体共沸蒸出，馏出液在接收管中分层，根据馏出液中水的体积，可计算出样品中水分含量。 “蒸馏法”属“容量法”定量。根据“刻度试管”中水的ml数，进行定量。,27,水BP：100 ； 甲苯沸点：110.7； 纯苯沸点：80.2； 二甲苯沸点：138-144。 苯-水共沸物沸点则为69.25； 甲苯-水共沸物沸点则为 84.1 ； 二甲水-苯共沸物沸点则为 93 。,28,2、特点及适用范围 采用了高效的换热方式，水分可被迅速移去。在测定过程中由于样品与空气被液体及其蒸气隔离，且加热温度比直接干燥低，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。,拉乌尔定律,现已广泛应用于谷类、果蔬、油类、香料等，对于香料是唯一公认的水分含量的标准分析方法,29,3、仪器及试剂 蒸馏式水分测定仪 甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水饱和后，分去水层，进行蒸馏，收集馏出液备用。,30,4、操作方法 样品（估计含水2-5ml) 甲苯（或二甲苯）50-75ml 烧瓶、冷凝管、接受管、 先每秒2滴、后每秒4滴,31,32,4、操作步骤,烧瓶中加入样品10-20g，甲苯75mL 从冷凝管顶端注入甲苯，至溢流口为止 蒸馏：开始，2滴/每秒；后期， 4滴/每秒 从冷凝管顶端注入甲苯约10mL，以洗下管壁的水滴，再蒸馏片刻，至管壁无水滴为止,5、结果计算,33,6、说明及注意事项 （1）样品用量一般谷类、豆类约20g，鱼、肉、蛋、乳制品约5-10g，蔬菜、水果约5g （2）有机溶剂一般用甲苯，沸点110.7。对热敏性样品则用苯作蒸馏溶剂(纯苯沸点80.2，水苯其沸点则为69.25)，但蒸馏时间需延长。 （3）加热温度不宜太高，温度太高时冷凝管上端水汽难以全部回收。 （4）为尽量避免接受管和冷凝管壁附着水滴，仪器必须洗涤干净。,34,1、用直接干燥法测定含水量，测得的结果往往比实际水分含量高，还是低？为什么？ 2、减压干燥法中使用的设备中，为什么要有吸湿装置？ 3、蒸馏法测定水分适用范围？它与干燥法相比有何优缺点？,35,三、卡尔费休法（Karl. Fischer method） 、原理： 利用碘氧化二氧化硫时，需要有定量的水参加反应，加入吡啶、甲醇削弱逆反应的进行。 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI,降低HI、H2SO4浓度：可以考虑加碱，NaOH可以否？,I2岐化，只能加弱碱。,36,确定终点的二个方法：(end point)： 1)滴定法： 当费休试剂滴定样品达到化学计量点时，再过量1滴费休试剂中的游离碘（iodine)即会使体系呈现浅黄色，据此即作为终点而停止滴定，此法适用于含有1%以上水分的样品，由其产生的终点误差不大。,37,2)仪器法：双指示电极安培滴定法(或永停滴定法) 原理是将两枚相似的微铂电极插在被样品溶液中，给两电极间施加1025mV电压。 在滴定至化学计量点前，因体系中只存碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外电路中无电流通过(即微安表指针始终不动) 当过量1滴费休试剂滴入体系后，由于游离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一定刻度并稳定不变，即为终点， 尤适宜于深色样品及微量、痕量水分测定。,38,、特点与适用对象 广泛、常量-痕量分析。需要专用的测定仪,作为水分特别是痕量水分（低至ppm级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。 食品分析中，采用适当预处理手段后此法能用于含水量从1ppm到接近100%的样品的测定。如面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。,39,卡尔费休仪,40,3、主要仪器 KF-1型水分测定仪 SDY84型水分滴定仪 4、试剂 无水甲醇：要求其含水量在0.05%以下 无水吡啶：要求其含水量在0.1%以下。 碘：将固体碘置干燥器内干燥48小时以上 卡尔.费休试剂(Karl Fischer reagent KFR),41,42,KF-1型水分测定仪,43,配制法： 称取85g碘于干燥的1L具塞的棕色玻璃试剂瓶中，加入670ml无水甲醇，盖上瓶塞，摇动至碘全部溶解后 加入270ml吡啶混匀，然后置于冰水浴中冷却，通入干燥的二氧化硫气体6070g，通气完毕后塞上瓶塞，放置暗处至少24小时后使用。,44,标定： 预先加入50ml无水甲醇于水分测定仪的反应器中，接通仪器电源，启动电磁搅拌器，先用卡尔.费休试剂滴入甲醇中使其尚残留的痕量水分与试剂作用达到计量点，即为微安表的一定刻度值（45uA或48uA），并保持1分钟内不变，不记录卡尔.费休试剂的消耗量。 然后用10ul蒸馏水(相当于0.0100g水，可先用天平称量校正，亦可配制水的甲醇溶液逐级稀释)，此时微安表指针偏向左边接近零点，用卡尔.费休试剂滴定至原定终点，记录卡尔费休试剂消耗量。,45,固体样品事先粉碎均匀，一般每份被测样品中含水2040mg为宜。 准确称取0.30.5g样品于称样瓶 预先加入50ml无水甲醇于水分测定仪的反应器中，完全浸没电极，先用卡尔.费休试剂50ml滴定甲醇中的痕量水分，与试剂作用达到计量点，即为微安表的一定刻度值（45uA或48uA），并保持1分钟内不变，不记录卡尔.费休试剂的消耗量。 迅速加入样品，开动电磁搅拌器使样品中的水分完全被甲醇所萃取，再滴定，记录试剂用量 6、结果计算,5、操作方法,46,7、说明及注意事项 （1）卡尔.费休法只要现成仪器及配好费休试剂，它是快速而准确的测定水分的方法，除用于食品分析外，还广泛用于测定化肥、医药以及其他工业产品中的水分含量 （2）固体样品细度以40目为宜。最好用破碎机处理而不用研磨机，以防水分损失，另外粉碎样品时保证其含水量均匀也是获得准确分析结果的关键,47,（3）5A分子筛供装入干燥塔用于干燥氮气或空气。 （4）无水甲醇及无水吡啶应加入无水硫酸钠保存。 （5）对于含有诸如维生素C等强还原性组分的样品不宜用此法测定。 （6）试验表明，卡尔.费休法测定糖果样品的水分等于烘箱干燥法测定的水分加上干燥法烘过的样品再用卡尔.费休测定的残留水分，由此说明卡尔.费休法不仅可测得样品中的自由水，而且可测出其结合水，即此法所得结果能更客观地反映出样品总水分含量。,48,四、其他测定水分方法简介 （一）化学干燥法( chemical drying method） （二）气相色谱法 （三) 微波法（microwave method) （四）红外吸收光谱法,49,（四）其他测定方法 、化学干燥法： 干燥剂：五氧化二磷、氧化钡、高氯酸镁、氢氧化钾、氧化铝、