食品中水分含量測定方法.ppt

1,食品水分的測定 Determination of moisture,一、水的作用 水份在食品加工中的重要性： 1、水份含量是產(chǎn)品貯藏中關(guān)鍵的質(zhì)量因素；奶粉 2、水份含量是產(chǎn)品的重要質(zhì)量因素；果凍，防止糖結(jié)晶 3、含水量的減少利于包裝和運(yùn)輸；濃縮果汁 4、有些產(chǎn)品的水份含量(or 固形物含量)通常有專門的規(guī)定,概述,2,一些常見食品的水分含量： 蔬菜、水果：7097 蛋類：6777 乳類：8789 淀粉類：1216% 魚類：6781 肉類：4376,部分食品對水分含量的規(guī)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、測定水份的目的,1.測定食品中的含水量(或干物質(zhì)含量)； 2. 以干物質(zhì)為基準(zhǔn)計算食品中其它物質(zhì)含量； 提高這些物質(zhì)含量數(shù)據(jù)的可比性,固形物(solids)，是指食品內(nèi)將水分排除以后的全部殘留物，其組分有蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維，無氮抽出物和灰分。直接測定固形物的方法，也就是間接測定水分的方法。 固形物含量(%) =100 -水分(%),4,三、水分的存在狀態(tài) 兩種,1.游離(自由)水：基本保持水本身的物理特性的水； 在組織、細(xì)胞中容易結(jié)冰、且能溶解溶質(zhì)；能被細(xì)菌、酶、化學(xué)反應(yīng)觸及；有效水分 、易干燥除去 自由水的類型： 不可移動水或滯化水：被組織中的顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)與膜所阻留住的水。 毛細(xì)管水：在生物組織的細(xì)胞間隙和制成食品的結(jié)構(gòu)組織中通過毛細(xì)管作用所系留的水。 自由流動水：動物的血漿、淋巴和尿液以及植物導(dǎo)管和細(xì)胞內(nèi)液泡等內(nèi)部的水。,5,2.結(jié)合水(water in bond form)或束縛水: 以氫鍵結(jié)合力與食品組分系著的水 特點(diǎn)： 不易結(jié)冰，冰點(diǎn)-40，不易干燥除去。 不能作為溶質(zhì)的溶劑。 不能被微生物利用。 對食品的風(fēng)味、口感有重要作用。 四、水分活度Aw 衡量食品腐敗變質(zhì)可能,p0：純水蒸氣壓,相對濕度Aw100,6,3.2 水分的測定方法,二、蒸餾法(distillation methods) 三、卡爾.費(fèi)休法(karl Fischer Titration, chemical methods) 四、其他測定水分方法簡介(others),一、干燥法 drying methods,直接干燥法air-oven methods 減壓干燥法vacuum-oven methods 紅外線干燥法infrared drying methods,7,食品中水份含量的測定 GB5003.3-2003,一、常壓干燥法（直接干燥法） 國標(biāo)第一法；又稱烘箱法 二、減壓干燥法（國標(biāo)第二法） 三、蒸餾法（國標(biāo)第三法） 又稱共沸蒸餾法,熱穩(wěn)定樣品,熱敏性樣品,熱敏性樣品 某些低沸點(diǎn)組分可能不會蒸出,8,3.2.1干燥法 樣品：大麥、玉米、薯干、奶粉、煉乳、鮮奶等 3.2.2.1常壓干燥法 1、原理 將在100左右直接干燥失去的物質(zhì)質(zhì)量均歸結(jié)為水分。 2、適用范圍 在95-105范圍內(nèi)不含或含其他揮發(fā)性成分極微且對熱穩(wěn)定的各種食品。,9,3、 樣品的制備、測定及結(jié)果計算 固態(tài)樣品 固態(tài)樣品必須磨碎，全部經(jīng)過20-40目篩，混勻。在磨碎過程中，要防止樣品中水分含量變化。 *14%以下時稱為安全水分 安全水分含量樣品的測定： 稱樣開蓋烘加蓋冷卻稱重烘冷卻稱重至恒重,1h 0.5h,恒重： 前后兩次質(zhì)量差不超過0.2-0.5mg，1-2mg,2-10g 稱量瓶,95-105 烘箱， 2-4小時,0.5h 干燥器,10,水分含量16%以上的樣品： 二步法,15-20 h,潔凈干燥的磨口瓶,稱總質(zhì)量,自然風(fēng)干至安全水分標(biāo)準(zhǔn),稱重,粉碎、過篩、混勻,安全水分含量樣品測定,注意兩步法中計算基準(zhǔn)量：如某樣品第一步測得水分含量10.1%，第二步測得水分含量12.3%，原樣中水分含量是否為22.4%？,23.8%,水浴,11,*注意,水份含量計算結(jié)果準(zhǔn)確至小數(shù)點(diǎn)后一位 如：大麥的含水量：12.3；奶粉的含水量： 2.1。 濃稠態(tài)樣品： 如煉乳、番茄醬等 直接加熱干燥，表面易結(jié)硬殼焦化，內(nèi)部水分蒸發(fā)受阻。 準(zhǔn)確稱樣，加入已知質(zhì)量的海砂或無水硫酸鈉，攪拌均勻后干燥至恒重。 液態(tài)樣品,*防止沸騰造成樣品濺失，較低溫度濃縮后，再干燥,12,4、 操作條件選擇 稱樣量：稱樣量一般控制在干燥后的質(zhì)量1.5-3g左右。 水分含量較低的固態(tài)、濃稠態(tài)食品，稱樣量控制在3-5g。 果汁、牛乳等液態(tài)食品，通常每份樣品控制在15-20g。 稱量皿規(guī)格 玻璃稱量瓶，能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限制，常用于干燥法。 鋁質(zhì)稱量盒質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但對酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法。 規(guī)格選擇：以樣品置于其中平鋪開后厚度不超過皿高的1/3為宜。,13,干燥設(shè)備：電熱烘箱，強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)(forced-draft) 干燥溫度：溫度一般控制在95-105， 熱穩(wěn)定的谷物等，可在120-130范圍內(nèi)進(jìn)行干燥； 含還原糖較多的食品應(yīng)用低溫（50-60）干燥0.5小時，然后再用100-105干燥。 干燥時間的確定： 干燥到恒重（準(zhǔn)確度高) 規(guī)定一定的干燥時間,14,5、說明及注意事項 在水分測定中，恒重的標(biāo)準(zhǔn)一般定為1-3mg， 視食品種類和測定要求而定。 水果、蔬菜樣品，應(yīng)先洗去泥沙后，再用蒸餾水沖洗一次，然后用潔凈紗布吸干表面的水分。 測定過程中，稱量皿從烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進(jìn)行冷卻。 干燥器內(nèi)常用硅膠作干燥劑。當(dāng)硅膠藍(lán)色減退或變紅時，應(yīng)及時更換，置135左右烘2-3小時后使用。硅膠若吸附油脂等后，去濕能力也會大大減低。,15,果糖含量較高的樣品，如水果制品、蜂蜜等，在高溫（700C）長時間加熱，其果糖會發(fā)生氧化分解作用而導(dǎo)致明顯誤差：故宜采用減壓干燥法測定水分含量。 含有較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，長時間加熱則會發(fā)生?；磻?yīng)析出水分而導(dǎo)致誤差。宜用其他方法測定水分含量 對于含揮發(fā)性組分較多的樣品，如香料油、低醇飲料等宜采用蒸餾法測定水分含量 測定水分后的樣品，可供測脂肪，灰分含量用,16,（二） 減壓干燥法 1、原理 利用在低壓下水的沸點(diǎn)降低的原理，將取樣后的稱量皿置于真空烘箱(vacuum oven） 內(nèi)，在選定的真空度與加熱溫度下干燥到恒重。干燥后樣品所失去的質(zhì)量即為水分含量。 2、適用范圍 熱敏性物質(zhì) 適用于在較高溫度下易熱分解、變質(zhì)或不易除去結(jié)合水的食品，如糖漿、果糖、味精、麥乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量測定 3、儀器及裝置 真空烘箱 (帶真空泵、干燥瓶、安全瓶）,17,為了除去烘干過程中樣品蒸發(fā)出來的水分以及烘箱恢復(fù)常壓時空氣中的水分,18,4、操作方法,準(zhǔn)確稱樣,真空烘箱,關(guān)閉活塞,開進(jìn)氣活塞,取出 稱量皿, ,2-6g、已恒重稱量皿,升溫50-60 降壓40-53KPa 保持一定時間,恢復(fù)壓力,冷卻 稱重,干燥器 0.5h,恒重,*注意：1.真空泵禁止空轉(zhuǎn)； 2.緩慢進(jìn)氣。,19,5、結(jié)果計算,同直接干燥法,6、說明及注意事項, 第一次使用的鋁質(zhì)稱量盒要反復(fù)烘干二三次，每次置于調(diào)節(jié)到規(guī)定溫度的烘箱內(nèi)烘1-2小時，然后移至干燥器內(nèi)冷卻45分鐘，稱重，得到恒重值。 第二次以后使用時，通常采用前一次的恒重值。 如試樣為谷粒，小心使用可重復(fù)20-30次而恒重值不變,20, 由于天平與被稱量物之間的溫度差會引起明顯的誤差，在操作中應(yīng)力求被稱量物與天平的溫度相同后再稱重，一般冷卻時間在0.5-1小時左右 減壓干燥時，自烘箱內(nèi)部壓力降至規(guī)定真空度時起計算烘干時間。一般每次烘干時間為2小時，但有的樣品需5小時； 恒重一般以減量不超過0.5mg時為標(biāo)準(zhǔn)，但對受熱后易分解的樣品則可以不超過1-3mg的減量值為恒重標(biāo)準(zhǔn)。,21,（三）紅外線干燥法 1、原理 以紅外燈為熱源，利用紅外線輻射的能量加熱試樣，高效快速地使水分蒸發(fā)，根據(jù)干燥前后失重求出樣品水分含量。 2、特點(diǎn)及適用范圍 快速測定方法，精密度較差，可作為簡易法用于測定2-3份樣品的大致水分，或快速檢驗在允許誤差較大的樣品。,22,3、儀器及裝置 圖 簡易紅外線水分測定儀,23,24,5、說明及注意事項 須先找出測得結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)法(如烘箱干燥法)測得結(jié)果相同的測定條件，再在該條件下使用。 每臺儀器都需用已知水分含量的標(biāo)樣校正。 更換燈管后也應(yīng)進(jìn)行校正 試樣可直接放入試樣皿中，也可將其先放在鋁箔上稱重，再連同鋁箔一起放在試樣皿上。粘性、糊狀的樣品放在鋁箔上攤平即可。,25, 調(diào)節(jié)燈管高度時，開始要低，中途再升高；調(diào)節(jié)燈管電壓則開始要高，隨后再降低。 既可防止試樣分解，又能縮短干燥時間 根據(jù)測定儀的精密度與方法本身的準(zhǔn)確程度，分析結(jié)果精確到0.1%即可。,26,二、蒸餾法 1、原理 利用一種與水不互溶并能與之形成共沸物的液體(甲苯或二甲苯等)，將食品中的水分該液體共沸蒸出，餾出液在接收管中分層，根據(jù)餾出液中水的體積，可計算出樣品中水分含量。 “蒸餾法”屬“容量法”定量。根據(jù)“刻度試管”中水的ml數(shù)，進(jìn)行定量。,27,水BP：100 ； 甲苯沸點(diǎn)：110.7； 純苯沸點(diǎn)：80.2； 二甲苯沸點(diǎn)：138-144。 苯-水共沸物沸點(diǎn)則為69.25； 甲苯-水共沸物沸點(diǎn)則為 84.1 ； 二甲水-苯共沸物沸點(diǎn)則為 93 。,28,2、特點(diǎn)及適用范圍 采用了高效的換熱方式，水分可被迅速移去。在測定過程中由于樣品與空氣被液體及其蒸氣隔離，且加熱溫度比直接干燥低，對易氧化、分解、熱敏性、以及含有大量揮發(fā)性組分的樣品的測定準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于干燥法。,拉烏爾定律,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于谷類、果蔬、油類、香料等，對于香料是唯一公認(rèn)的水分含量的標(biāo)準(zhǔn)分析方法,29,3、儀器及試劑 蒸餾式水分測定儀 甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，進(jìn)行蒸餾，收集餾出液備用。,30,4、操作方法 樣品（估計含水2-5ml) 甲苯（或二甲苯）50-75ml 燒瓶、冷凝管、接受管、 先每秒2滴、后每秒4滴,31,32,4、操作步驟,燒瓶中加入樣品10-20g，甲苯75mL 從冷凝管頂端注入甲苯，至溢流口為止 蒸餾：開始，2滴/每秒；后期， 4滴/每秒 從冷凝管頂端注入甲苯約10mL，以洗下管壁的水滴，再蒸餾片刻，至管壁無水滴為止,5、結(jié)果計算,33,6、說明及注意事項 （1）樣品用量一般谷類、豆類約20g，魚、肉、蛋、乳制品約5-10g，蔬菜、水果約5g （2）有機(jī)溶劑一般用甲苯，沸點(diǎn)110.7。對熱敏性樣品則用苯作蒸餾溶劑(純苯沸點(diǎn)80.2，水苯其沸點(diǎn)則為69.25)，但蒸餾時間需延長。 （3）加熱溫度不宜太高，溫度太高時冷凝管上端水汽難以全部回收。 （4）為盡量避免接受管和冷凝管壁附著水滴，儀器必須洗滌干凈。,34,1、用直接干燥法測定含水量，測得的結(jié)果往往比實際水分含量高，還是低？為什么？ 2、減壓干燥法中使用的設(shè)備中，為什么要有吸濕裝置？ 3、蒸餾法測定水分適用范圍？它與干燥法相比有何優(yōu)缺點(diǎn)？,35,三、卡爾費(fèi)休法（Karl. Fischer method） 、原理： 利用碘氧化二氧化硫時，需要有定量的水參加反應(yīng)，加入吡啶、甲醇削弱逆反應(yīng)的進(jìn)行。 I2 + SO2 + 2H2O = H2SO4 + 2HI,降低HI、H2SO4濃度：可以考慮加堿，NaOH可以否？,I2岐化，只能加弱堿。,36,確定終點(diǎn)的二個方法：(end point)： 1)滴定法： 當(dāng)費(fèi)休試劑滴定樣品達(dá)到化學(xué)計量點(diǎn)時，再過量1滴費(fèi)休試劑中的游離碘（iodine)即會使體系呈現(xiàn)淺黃色，據(jù)此即作為終點(diǎn)而停止滴定，此法適用于含有1%以上水分的樣品，由其產(chǎn)生的終點(diǎn)誤差不大。,37,2)儀器法：雙指示電極安培滴定法(或永停滴定法) 原理是將兩枚相似的微鉑電極插在被樣品溶液中，給兩電極間施加1025mV電壓。 在滴定至化學(xué)計量點(diǎn)前，因體系中只存碘化物而無游離碘，電極間的極化作用使外電路中無電流通過(即微安表指針始終不動) 當(dāng)過量1滴費(fèi)休試劑滴入體系后，由于游離碘的出現(xiàn)使體系變?yōu)槿O化，則溶液開始導(dǎo)電，外路有電流通過，微安表指針偏轉(zhuǎn)至一定刻度并穩(wěn)定不變，即為終點(diǎn)， 尤適宜于深色樣品及微量、痕量水分測定。,38,、特點(diǎn)與適用對象 廣泛、常量-痕量分析。需要專用的測定儀,作為水分特別是痕量水分（低至ppm級）的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，用以校正其他測定方法。 食品分析中，采用適當(dāng)預(yù)處理手段后此法能用于含水量從1ppm到接近100%的樣品的測定。如面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測定，準(zhǔn)確度優(yōu)于直接干燥法，也是測定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。,39,卡爾費(fèi)休儀,40,3、主要儀器 KF-1型水分測定儀 SDY84型水分滴定儀 4、試劑 無水甲醇：要求其含水量在0.05%以下 無水吡啶：要求其含水量在0.1%以下。 碘：將固體碘置干燥器內(nèi)干燥48小時以上 卡爾.費(fèi)休試劑(Karl Fischer reagent KFR),41,42,KF-1型水分測定儀,43,配制法： 稱取85g碘于干燥的1L具塞的棕色玻璃試劑瓶中，加入670ml無水甲醇，蓋上瓶塞，搖動至碘全部溶解后 加入270ml吡啶混勻，然后置于冰水浴中冷卻，通入干燥的二氧化硫氣體6070g，通氣完畢后塞上瓶塞，放置暗處至少24小時后使用。,44,標(biāo)定： 預(yù)先加入50ml無水甲醇于水分測定儀的反應(yīng)器中，接通儀器電源，啟動電磁攪拌器，先用卡爾.費(fèi)休試劑滴入甲醇中使其尚殘留的痕量水分與試劑作用達(dá)到計量點(diǎn)，即為微安表的一定刻度值（45uA或48uA），并保持1分鐘內(nèi)不變，不記錄卡爾.費(fèi)休試劑的消耗量。 然后用10ul蒸餾水(相當(dāng)于0.0100g水，可先用天平稱量校正，亦可配制水的甲醇溶液逐級稀釋)，此時微安表指針偏向左邊接近零點(diǎn)，用卡爾.費(fèi)休試劑滴定至原定終點(diǎn)，記錄卡爾費(fèi)休試劑消耗量。,45,固體樣品事先粉碎均勻，一般每份被測樣品中含水2040mg為宜。 準(zhǔn)確稱取0.30.5g樣品于稱樣瓶 預(yù)先加入50ml無水甲醇于水分測定儀的反應(yīng)器中，完全浸沒電極，先用卡爾.費(fèi)休試劑50ml滴定甲醇中的痕量水分，與試劑作用達(dá)到計量點(diǎn)，即為微安表的一定刻度值（45uA或48uA），并保持1分鐘內(nèi)不變，不記錄卡爾.費(fèi)休試劑的消耗量。 迅速加入樣品，開動電磁攪拌器使樣品中的水分完全被甲醇所萃取，再滴定，記錄試劑用量 6、結(jié)果計算,5、操作方法,46,7、說明及注意事項 （1）卡爾.費(fèi)休法只要現(xiàn)成儀器及配好費(fèi)休試劑，它是快速而準(zhǔn)確的測定水分的方法，除用于食品分析外，還廣泛用于測定化肥、醫(yī)藥以及其他工業(yè)產(chǎn)品中的水分含量 （2）固體樣品細(xì)度以40目為宜。最好用破碎機(jī)處理而不用研磨機(jī)，以防水分損失，另外粉碎樣品時保證其含水量均勻也是獲得準(zhǔn)確分析結(jié)果的關(guān)鍵,47,（3）5A分子篩供裝入干燥塔用于干燥氮?dú)饣蚩諝狻?（4）無水甲醇及無水吡啶應(yīng)加入無水硫酸鈉保存。 （5）對于含有諸如維生素C等強(qiáng)還原性組分的樣品不宜用此法測定。 （6）試驗表明，卡爾.費(fèi)休法測定糖果樣品的水分等于烘箱干燥法測定的水分加上干燥法烘過的樣品再用卡爾.費(fèi)休測定的殘留水分，由此說明卡爾.費(fèi)休法不僅可測得樣品中的自由水，而且可測出其結(jié)合水，即此法所得結(jié)果能更客觀地反映出樣品總水分含量。,48,四、其他測定水分方法簡介 （一）化學(xué)干燥法( chemical drying method） （二）氣相色譜法 （三) 微波法（microwave method) （四）紅外吸收光譜法,49,（四）其他測定方法 、化學(xué)干燥法： 干燥劑：五氧化二磷、氧化鋇、高氯酸鎂、氫氧化鉀、氧化鋁、