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水份测定方法种类及原理(上)
发布日期:2009-06-05

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水份测定测定方法有许多种,我们在选择时要根据食品的性质来选择。常采用的水份测定测定方法如下:

1、热干燥法:

常压干燥法(此法用的广泛);

真空干燥法(有的样品加热分解时用);

红外线干燥法(此法用的广泛);

真空器干燥法(干燥剂法);

2、蒸馏法

3、卡尔费休法

4、水份测定活度AW的测定

下面我们分别讲述测定水份测定的方法。

一、常压干燥法

1、特点与原理

特点:此法应用最广泛,操作以及设备都简单,而且有相当高的度。

原理:食品中水份测定一般指在大气压下,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):

水份测定是挥发成分

这就是说在加热时只有水份测定挥发。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。

水份测定挥发要完全

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,采用常压干燥的水份测定,并不是食品中总的水份测定含量。

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。

: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100105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,难道就不测水份测定吗?

例如,啤酒厂要经常测啤酒花的水份测定,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点要求,如果用烘箱法烘,挥发物与水份测定同时失去,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(80854小时),或者高温短时(1051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

取样(称样)

在采样时要特别注意防止水份测定的变化,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。

干燥条件的选择

三个因素:温度;压力(常压、真空)干燥;时间。

一般是温度对热不稳定的食品可采用70105;温度对热稳定的食品采用120135

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(1001051.5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,造成水份测定不易出来,另外易沸腾的液体飞沫使重量损失。

计算:水份测定=  G2      G1 /   W   

固形物(%=100 水份测定%

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 —— 指食品内将水份测定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

样品中含有非水份测定易挥发性物质(酒精、醋酸、香精油、磷脂等);

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

食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化,使样品重量增重;

在高温条件下物质的分解(果糖对热敏感);

   果糖 C6H12O6   大于70  →C6H6O3 + 3H2O

被测样品表面产生硬壳,妨碍水份测定的扩散;尤其是对于富含糖分和淀粉的样品;

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份测定,样品中被减少的量为样品的水份测定含量。

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份测定。

2、操作方法

准确称2.005.00g样品于烘至恒重的称量皿至真空烘箱→70、真空度93.398.6KPa700740mmHg5小时于干燥皿冷却称至恒重

计算:水份测定=  G /   W

G —— 样品中干燥后的失重(g

W —— 样品重量(g

真空干燥法测水份测定,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份测定。

三、蒸馏法测定水份测定(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,将样品中水份测定分离出来,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份测定测定装置中加热,试样中的水份测定与溶剂蒸汽一起蒸发,把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝,由水份测定的容量而得到样品的水份测定含量。

2、步骤

准确称2.005.00g样品250ml水份测定测定蒸馏瓶中加入约5075ml有机溶剂接蒸馏装置徐徐加热蒸馏至水份测定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:            

水份测定=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。

             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,可分解释放出水份测定的样品,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: 

热交换充分

受热后发生化学反应比重量法少

设备简单,管理方便

缺点:

水与有机溶剂易发生乳化现象

样品中水份测定可能完全没有挥发出来

水份测定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份测定外,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、调味品的水份测定测定,特别是香料,蒸馏法是的、公认的水份测定检验分析方法。

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份测定的一种方法,这种方法自从1935年由卡尔费休提出后,一直采用I2SO2、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份测定,我们国家也把这个方法定为国家标准测微量水份测定。

1、原理:在水存在时,即样品中的水与卡尔费休试剂中的SO2I2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

 

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