第二章 水分的测定第一节 概述一、生物样品中水分的存在形式1、自由水（游离水） 是以溶液状态存在的水分，保持水本身的物理性质，在被截留的区域可以自由流动，可 结冰、可作为胶体和盐分的溶剂、化学反应及微生物生长2、亲和水： 强极性基团单分子外的水分子层中的水，与弱极性基团以氢键结合的水，向外 蒸发的能力弱，蒸发时较自由水吸附更多的能量3、结合水（束缚水）：与极性基团如羧基氨基羟基巯基以氢键结合的水，与糖分子结合的结 晶水结合力最大，难以蒸发挥发，不能被微生物利用，不能作为溶剂水分的蒸发及测定条件•:•水分测定时，以自由水形态存在的水分在加热时容易蒸发，而亲和水和结合水难以蒸发 增加加热强度和时间则会导致化学反应，影响准确度；•:•所以水分测定时要在一定的温度、时间和其它规定的操作条件下进行固形物——指生物样品内将水分排除后的全部残留物，包括蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽 出物、灰分等固形物 （%） = 100 % － 水份（%） 不同的食品及生物样品水分含量相差较多二 、水分测定方法的分类及原理1、 直接法：利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分一般采用烘干、化学干燥、蒸 馏、提取等方法去除样品中的水分，分为：重量法、蒸馏法、卡尔i0费休法。
2、 间接法：不去除水分，而利用样品的某些物理性质常数与水分含量存在的简单函数关系 确定水分含量如测相对密度、折射率、电导率、介电常数等水分测定 两类方法的比较水分测定操作过程中环境的影响•预防操作中水分得失误差■减少空气暴露时间：空气湿度对操作过程中水分散失的影响■减少样品处理产热引起挥发三、水分的测定的意义 水分是影响产品质量的因素，控制水分是保障产品质量稳定的手段 生产原料的水分含量是影响原料质量、保存时间的因素 水分含量是固体发酵中的关键参数第二节 干燥法一 、概念和特点一定温度和压力下，通过加热方式将样品中水分完全挥发，根据加热前后质量差计算水分 含量的方法，包括直接干燥法、减压干燥法、红外线干燥法等以水分重量= 原样重量 - 干燥后重量特点：费时长，操作简单，应用广二、干燥法的注意事项1、干燥法的前提条件① 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微（挥发性有机物会造成误差）② 水分的排除情况要求很完全含胶态物质多的样品误差大③ 组分分解，水解反应将引起较大误差2、操作条件的选择 包括：称量瓶、称样量、干燥设备、干燥条件（1）称量瓶的选择 （铝制、玻璃）•:•玻璃称量皿能耐酸碱，不受样品性质的限制，使用范围广•:•铝制称量盒导热性强，对酸性食品不适宜，•:•选择称量皿的大小要合适，一般样品才1/3高度。
称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条或钳子取，放 入干燥器内，冷却后称重⑵ 称样量样品一般控制在干燥后的残留物为1.5〜3克；固态、浓稠态样品控制在3〜5克； 含水分较高的样品控制在 15〜20 克；⑶ 干燥设备——烘箱对流烘箱：无风扇，空气循环缓慢，不同位置温差大强力通风型：温差小于1°C真空型：有耐热钢化玻璃窗/门，不锈钢真空烘箱，最高温度220 C⑷ 干燥条件干燥温度选择：一般是95〜105 C；对含还原糖较多的食品应先50〜60C干燥然后在105C加热 对热稳定的样品： 120〜130C对于脂肪高的样品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），应采用前一次的数据计3. 干燥时间的确定：A.干燥到恒重 最后两次重量之差V 2 mg o基本保证水分蒸发完全B. 规定一定时间——根据对象差异和经验，此法准确度要求不高时采用4. 防止样品干燥过程中结块对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂，约3g样品中加入清洁干燥的20-30g海砂， 使样品充分分散，也可用硅藻土三、直接干燥法（常压干燥法）1、 原理：在一定的温度（95〜105°C）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水 分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。
2、 适用范围：高温下稳定，不含其它挥发物样品3、 样品的制备、测定及结果计算：1） 样品的预处理（对分析结果影响较大）a . 采集，处理，保存过程中，要防止组分发生变化，特别要防止水分的丢失或受潮b. 固体样品要磨碎（粉碎） ，谷类达1 8目，其他3 0 〜 40目c. 液态样品要在水浴上先浓缩，然后进干燥箱d. 浓稠液体（糖浆、炼乳等）：加水稀释，最后要把加入的水除去 加入海砂，海砂与玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱，两者要知重量e. 含水量＞16%的谷类食品，采用两步干燥法如面包，切成薄片，自然风干15~20h,再 称量，磨碎，过筛，烘干 2. 粉状固体样品常压干燥法操作过程：烘箱预热 称量皿恒重 m3 准确称样+称量皿重 m1干燥 1h 冷却 30min 称量 干燥 1h 冷却 30min 称量 反复至恒重准确称样+称量皿重m2直到两次测定结果不超过2mg，认为达到恒重3. 水分的计算：水分％ = （ m1 - m2）/ （m1 - mJ X 100%4. 说明及注意事项：新鲜植物样品应先使表面洁净，水洗后吸干表面烘干后马上放入干燥器冷却果糖含量高的样品，在高于70度下氧化分解为低分子并挥发，应采用减压干燥法含较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，长时间加热发生羰氨反应，产生水分，导致误 差对含较多挥发物的样品采用蒸馏法测定水分 测定水分后的样品可用于测定脂肪及灰份四、减压干燥法（1）原理：利用水的沸点随P（的原理，将样品称量后放入真空干燥箱内，在选定的真空 度与加热温度下干燥至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。
适用范围： 较高温度下容易热分解、变质或不易除去结合水的样品，如高糖含量、高脂肪含量的样 品（2）装置及操作•:•将准确称好的样品放入真空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力（40-50kpa,加热至50-60度，保持真空度和温度称重方法同前注意事项 ：•:•第一次使用的铝质称量盒要烘干两次，称量恒重精确到0.1mg•:•称量物温度与室温的差别会引起误差，故每次需在干燥器中冷却0.5-1小时♦:♦每次烘干时间2小时，至减量不超过0.5 mg为恒重，对较不稳定样品可为1-3 mg五、红外干燥法1. 原理：以红外线灯管做为热源（700〜300000 nm波长），利用红外线的辐射加热试样，使水分高效 快速蒸发，根据干燥前后的失重即可求出样品的水分2. 红外干燥法特点： 快速，精密度较差，可作为简易法测定数个样品的大致水分，或快速测定大致水分含量， 红外线水分测定仪一般由两部分组成：红外线灯和天平，因此其烘干和称量可以同时进行 使用前需用标准法对仪器进行校正第三节 蒸馏法一、原理： 将样品与水不溶性蒸馏液（苯、甲苯、二甲苯）组成沸点较低的二元共沸体系，将试样 中的水分蒸馏出来冷凝并收集馏出液，由于水与蒸馏液密度不同，馏出液在有刻度的接收 管中分层,根据水的体积计算水分含量。
二、 特点和使用范围1. 热交换效率高，加热温度比直接干燥法低，产生化学反应较少2. 在密闭的容器中进行，设备简单，操作方便3. 广泛用于各类果蔬、油类等多种样品的水分的测定4. 对易于氧化、分解、热敏感及含有大量挥发性成分的样品测定其准确性较干燥法高5. 是香料水分含量的标准分析方法三、 仪器与操作方法：准备：称取含水2-5ml的样品，放入蒸纟留瓶，加入50-75 ml新蒸纟留过的甲苯浸没样品，连接 冷凝管和水分接收管，从冷凝管口加入甲苯装满水分接收管蒸馏：调节加热强度，使冷凝液每秒2 滴，待大部分水蒸出，加速蒸馏至4 滴，待水分不再 增加读数：从冷凝管口加入甲苯冲洗管壁水分，读取水层体积三、结果计算计算：水分（％） = （ V / W ） X100V 接收管内水的体积W——样品质量四、蒸馏法操作注意事项1. 要先接好打开冷却水2. 对热不稳定样品，一般不选用沸点较高的二甲苯3. 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用4. 准确称量适量的样品（估计含水量2〜5ml）5. 加热慢慢蒸馏，使2 滴馏出液/每秒6. 产生误差的原因包括：水分未蒸发完全；水分聚集在冷凝管及连接管中，水分溶解在 有机溶剂中，生成了浊液；溜出了水溶性成分。
第四节卡尔•费休法*♦*1935年由卡尔.菲休（Karl Fischer）提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，简称费休法 或KjaF法，是微量水分的标准测定方法 费休法的改进多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的稳定 性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进， 使该方法日趋成熟与完善一、 费休法原理利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应）I2+SO2+2H2O - H2SO4+2HI此反应具有可逆性，当生成物H2SO4浓度〉0.05 %时，即发生可逆反应，要使反应顺利 向右进行，要加入适量的碱性物质以中和生成的酸，如用吡啶（C5H5N）I2+SO2+2H2O+3C5H5N - 2C5H5NHI+C5H5NSO3氢碘酸吡啶 硫酸吡啶硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰若有甲醇存在，则可保持稳定 当I2与水反应完毕，稍多的游离碘使溶液呈红棕色，即为终点二、 费休法适用范围 费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定， 作为水分痕量级标准分析方法，用于校正其他水分测定方法。
使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等三、 费休试剂的配制和标定：试剂的理论摩尔比为碘：二氧化硫：吡啶：甲醇=1： 1： 3： 1通常，配制费休试剂时只有碘应严格依照化学计量，其它组分则是过量的，碘：二氧化硫： 吡啶：甲醇=1： 3： 10： 50配制费休试剂所用各物质必须严格控制其含水量，一般不得超过 0.1%，若进行微量分析时， 不应超过数个 ppm甲醇、吡啶先蒸馏后再使用，加入无水硫酸钠保存；碘必须于硫酸干燥器中干燥48h以上费休试剂配制步骤：取无水吡啶133mL与碘42.33g，置入具塞棕色试剂瓶中，振摇至碘全部溶解后，加入 无水甲醇333ml准确称量试剂瓶重，通入经浓硫酸脱水的二氧化硫气体至试剂瓶增重32g， 将瓶塞塞牢、摇匀，于暗处放置48h后标定费休试剂配制： 另一种配制方法：先配成二组溶液，在使用前混合溶液I：碘和甲醇； 溶液II： 二氧化硫和吡啶•配好费休试剂后，放置24小时后，进行标定且每天要标定 卡尔费休试剂的标定方法：加 50ml 无水甲醇于水分测定仪的反应瓶中，采用磁力搅拌用卡尔一费休试剂滴定甲醇中的微量水，滴定至电流计某一定刻度并保持1min以上不变， 即为终点。
此时不计卡尔－费休试剂的体积用10ul微量注射器从进样口橡皮盖中准确注入10 ul蒸馏水（相当于O.Olg水）于反应瓶中, 滴定至终点并记录卡尔－费休试剂的用量♦计算卡尔一费休试剂对水的滴定度：GX1000T= V式中：T 滴定度mg/mL ；G 加入蒸馏水的质量,g ;V 卡尔一费休试剂的用量，mL ；四、滴定操作有两种方法： 常规滴定法：当达到化学计量点时，过量一滴就会使溶液显示浅红棕色 ，此法适用于含有1 ％以上水分的样品双指示电极安培滴定法：将两个相同的铂电极插在。