第1页：水分测定的意义与基础知识
水分测定意义：水分是食品分析的重要项目之一，对计算生产中的物料平衡和实行工艺监督有重要意义。
- 水分含量关系到食品品质的保持与稳定性的提高，如脱水果蔬的非酶褐变随水分增加而增加。
- 水分减少到一定程度会破坏与其他组分的平衡关系，如引起蛋白质变性、糖和盐结晶、复水性降低。
- 水分多会引起食品腐败变质。
- 果汁、番茄酱、糖水、糖浆等食品的质量标准中常列入固形物含量。
- 固形物
- 将食品内水分排除以后的全部残留物，组分有蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物和灰分等。固形物（%）= 100 − 水分（%）。
常见食品的水分含量
各类食品的水分含量范围对照表| 食品类别 | 水分含量（%） |
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| 鲜果 | 69.7—92.5 |
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| 脱水蔬菜 | 6—9 |
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| 牛乳 | 87.0—87.5 |
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| 面包（一般） | 32—42 |
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| 主食面包 | 32—36 |
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| 花色面包 | 36—42 |
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| 鲜蛋 | 67.3—74.0 |
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| 鲜瘦肉 | 52.6—77.4 |
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| 饼干 | 2.5—4.5 |
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| 鲜菜 | 79.7—97.1 |
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| 面粉 | 12—14 |
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| 乳粉（全） | 3.0—5.0 |
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食品中水分的存在形式
- 机械结合水（游离水）：由分子间力形成的吸附水及毛细管水，容易蒸发。
- 真溶液和胶态溶液的分散介质（结合水）：如食盐、砂糖、氨基酸、蛋白质或植物胶水溶液中的水，部分易除去、部分不易除去。
- 化学结合水（化合水）：以配价键结合，结合力大于分子间力，如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水或果胶、明胶冻胶中的结合水，很难用蒸发方法除去，灰化时才可除去。
测定方法分类
- 直接法：利用水分本身的物理、化学性质测定，如重量法、蒸馏法和卡尔·费休法。
- 间接法：利用比重、折射率、电导、介电常数等物理性质测定水分。
第2页：烘箱干燥法的条件与样品预处理
- 重量法
- 操作过程中包括称量步骤的测定方法，如烘箱干燥法、红外线干燥法、干燥剂法等。
- 烘箱干燥法
- 在一定温度和压力条件下将样品加热干燥以排除其中水分的方法。
分类
- 常压烘箱干燥法：不能测出真正水分，仍残留约 1% 的水分；设备简单但时间长，不适于胶体、高脂肪、高糖食品以及易氧化、易挥发物质的食品。
- 真空烘箱干燥法：常被当作标准法；测定结果较接近真正水分、重现性好，温度低可减少氧化、时间短。
利用烘箱干燥法测定水分须符合的三项条件
- 水分是唯一的挥发物质；
- 水分排除情况很完全；
- 食品中其他组分在加热过程中因化学反应引起的重量变化可忽略不计。
样品的预处理
- 固体样品：必须磨碎过筛，谷类约 18 目，其他食品 30—40 目。
- 液态样品：先在水浴上浓缩，再用烘箱干燥。
- 浓稠液体（糖浆、甜炼乳等）：一般加水稀释，糖浆稀释到固形物含量 20—30%；甜炼乳取 25 克加水定容到 100 ml。
- 水分含量大于 16% 的谷类食品可采用二步干燥法：称重—切片（2—3 mm）—风干（15—20 小时）—再称重—磨碎—过筛—用烘箱干燥法测定。
- 二步干燥法
- 先在低温条件下干燥，再用较高温度干燥的方法，分析结果准确度较高但费时更长。
二步操作法的计算式：z（%）= [(W1 − W2) + W2 × x%] ÷ W1 × 100。其中 z 为新鲜面包的水分百分含量，x 为风干面包的水分百分含量，W1 为新鲜面包总重量，W2 为风干面包总重量。
说明：源文本该式为线性抽取的无括号排印形式，此处按“先加和后除以 W1 再乘 100”的通行理解补上括号，数值未作改动，建议对照原课件图片确认。
第3页：烘箱干燥法的操作步骤与称量皿规格
操作步骤
- 称量瓶称重：清洗—烘干（100—105℃，开盖 1 小时）—干燥器中冷却（半小时）—称重。
- 称取样品：用分析天平精密称取 2 克左右样品。
- 烘箱烘干：称量瓶与样品在 100—105℃ 烘干 5—6 h，揭开瓶盖少许，置干燥器中冷却半小时后称重。
- 再次烘干称重：100—105℃ 再烘 1 h 后称重，直至前后两次称重差不超过千分之二（2 mg），即为恒重。
- 结果计算：干物质（%）= (W3 − W1) ÷ (W2 − W1) × 100；水分（%）= 1 − 干物质（%）。其中 W1 为称量瓶重、W2 为称量瓶加样品重、W3 为烘干后称量瓶加样品重（g）。
真空干燥法条件：温度 50—60℃，真空度 40—53.3 kPa（300—400 mmHg）。
样品重量与称量皿规格
- 样品重量通常控制其干燥残留物为 2—5 克；有的国家对番茄制品等蔬菜制品规定每平方厘米称量皿底面积内干燥残留物为 9—12 毫克。
- 玻璃称量皿底部直径：少量液体 4—5 厘米，多量液体 6.5—9.0 厘米，水产品 9 厘米。
- 铝质称量皿：直径 5 厘米、高度至少 2 厘米；直径加大时高度至少 3 厘米。
干燥条件选择
- 干燥温度：通常为 70—100℃，热稳定样品可用 120℃、130℃ 或更高温度以缩短时间。
- 干燥压强：常压为 1 个大气压（760 mmHg）。
第4页：干燥条件、设备与误差控制
减压（真空）干燥的压强选择：油脂罐头食品绝对压强 <100 mmHg，糖和糖制品 <50 mmHg，面包、蛋 <25 mmHg。
干燥时间的确定方法
- 恒重法：干燥残留物重 2—5 克时，连续两次干燥放冷称重相差 <1—3 mg 即达恒重。
- 规定干燥时间法：在该时间内样品中大部分水分已被除去，以后干燥对结果改变很小可忽略；具体时间应通过实验确定，操作条件更严格。
干燥设备
- 常压电热烘箱：装有温度调节器；对流式各部位温度变动不超过 ±2℃，偏差 0.1—0.3%；强力通风式风循环，温度差变动最小 1℃。
- 双层烘箱：两层之间灌水，即水浴加热保证恒温。
- 全自动或半自动水分测定仪：不需取出称量皿，也不用放冷，可直接读水分含量。
- 真空烘箱：连续抽气降低空气中的蒸汽压，提高干燥速率，干燥时最好送入干燥空气以除去水蒸气；箱内各部位温度应均匀一致。
干燥器中的干燥剂
- 有效干燥剂：无水硫酸钙、无水过氯酸镁、无水过氯酸钡、刚灼烧过的氧化钙、无水 P2O5、无水浓硫酸及变色硅胶。
- 效能较差的干燥剂：常见的浓硫酸和颗粒状氯化钙等。
分析结果产生误差的原因
- 烘干过程中出现物理栅，妨碍水分从内部和表层扩散（如糖浆、富含糖分果蔬表层结膜）。
- 水分含量高且干燥温度较高时发生化学反应（如淀粉糊精化、水解），使水分无形损失。
- 对热不稳定的样品温度高于 70℃ 会分解产生水分及其他挥发物（如蜂蜜、果浆、富含果糖水果）。
- 样品含乙醇、醋酸等其他易挥发物会影响测定。
- 含双键或易氧化基团（不饱和脂肪酸、酚类）会使残留物增重，水分含量偏低。
消除与防止误差的方法
- 严格执行水分唯一、排水完全、重量变化可忽略三项条件。
- 糖浆、富含糖分的果蔬可加水稀释，或加入海砂、石英砂等干燥助剂。
- 水分含量高、易发生化学反应的样品可采用红外线干燥或二步干燥法。
- 对热不稳定的富含果糖制品可采用真空烘箱法。
第5页：红外线干燥法、干燥剂法与蒸馏法
- 红外线干燥法
- 以红外线发热管为热源，通过红外线的辐射热和直接热加热样品，高效迅速使水分蒸发。采用低光度特制钨丝灯，功率 250—500 W，辐射热穿透样品使水分由内向外蒸发，样品本身温度升高不大。
- 干燥剂法
- 在室温常压或减压条件下利用干燥剂吸收样品中扩散出来的水分直至达到平衡状态（恒重）。
- 钨丝灯与样品间距是重要参数，距离太近样品会分解，通常取 10 cm 左右；样品厚度 10—15 mm。
- 干燥时间最大值：肉制品 20 分钟，焙烤制品 25 分钟；样品重量 2.5—10 g。
- 干燥剂法常用干燥剂：浓硫酸、固体氢氧化钠、硅胶、活性氧化铝、无水氯化钙等；所费时间较长（几天至几个月），但简便，适用于茶叶、香料等热不稳定或含易挥发组分的样品。
蒸馏法：利用沸腾的有机液体将样品中水分分离的方法。
- 优点：热交换方式有效，水分可被迅速移去，氧化、分解、挥发等化学变化比常压烘箱干燥法小；设备简单经济、管理方便，准确度能满足常规分析；适于含较多挥发性成分的样品，测香料水分时蒸馏法是唯一公认的方法。
- 共沸蒸馏法（应用最广）：加入与水互不溶解的有机溶剂（有的与水形成共沸混合物）蒸馏，蒸汽冷凝后收集于带刻度承接管中，溶剂回流而与水分离。
- 有机溶剂的选择：常用甲苯、二甲苯、苯（苯、甲苯可与水形成共沸混合物），还有四氯化碳（比水重）、四氯乙烯和偏四氯乙烷。对热不稳定的食品一般不用沸点高的二甲苯，常选低沸点的苯、甲苯或甲苯—二甲苯混合液。
操作步骤
- 称取样品与甲苯放入蒸馏瓶，甲苯应浸没样品。
- 连接冷凝管与水分接收管，从冷凝管顶端注入甲苯装满接收管。
- 加热蒸馏，冷凝液回流于接收管下部，超过支管时溶剂回流入蒸馏瓶，待水分体积不再增加后读取接收管水层体积。
- 计算：x% = v ÷ m × 100，其中 x 为样品中水分含量，v 为接收管内水分的体积（ml），m 为样品质量（g）。
产生误差的原因及防止
- 原因：水分未完全挥发；水分附着在冷凝器、蒸馏器及连接管内壁；水分溶解于有机溶剂；形成乳浊液（选比水重的溶剂如 CCl4 易形成）；馏出水溶性组分。
- 防止：添加少量戊醇、异丁醇防止乳浊液；富含糖分、蛋白质的粘性样品可分散涂布于硅藻土上或用蜡纸包裹；充分清洗仪器防止水分附着内壁。
第6页：卡尔·费休法测水分
- 卡尔·费休法
- 以滴定法测定水分的化学分析法，迅速而准确，广泛用于多种化工产品的水分测定；食品工业中凡用烘箱法得到异常结果或需用真空烘箱法测定的样品，均可用本法测定。
适用范围：脱水果蔬、糖果、巧克力、油脂、乳粉、炼乳及香料等。
原理：基于有水存在时碘与二氧化硫的氧化还原反应，该反应可逆，体系中加入吡啶和甲醇后反应能顺利进行。
- 2H2O + I2 + SO2 → 2HI + H2SO4
- C5H5N·SO2 + 3C5H5N + H2O → 2C5H5N·HI + C5H5N·SO3
- C5H5N·SO3 + CH3OH → C5H5N(H)SO4CH3
试剂：以甲醇作溶剂，试剂浓度每毫升相当于 3.5 毫克水，I2 : SO2 : C5H5N = 1 : 3 : 10。试剂有效浓度取决于碘的浓度，新鲜配制的试剂因各组分本身含水分并发生副反应消耗碘而浓度降低，须放置一定时间后使用，临用前均需标定。常用酒石酸钠二水合物（Na2C4H4O6·2H2O）标定，其理论含水量为 15.66%。
滴定终点的确定
- 用试剂本身的碘作指示剂：有水时呈淡黄色，接近终点呈琥珀色，刚出现微弱黄棕色即为终点，棕色表示有过量碘；适用于含 1% 或更多水分的样品。
- 测微量水分或深色样品时常用“永停法”确定终点。
实例：卡尔·费休法测定脱水蔬菜中水分（见教材图 4-3）。
