【冠亞水分(fēn)儀】随着科學研究的發展和生(shēng)産技術的進步，水分(fēn)的定量分(fēn)析已被列爲各類物(wù)質理化分(fēn)析的基本項目之一(yī)，作爲各類物(wù)質的一(yī)項重要的質量指标。水分(fēn)測定方法有許多種，我(wǒ)們在選擇時要根據樣品的性質來選擇。本文簡單介紹一(yī)下(xià)水分(fēn)檢測的常見方法。

一(yī)、常壓幹燥法

1、特點與原理

      ⑴特點：此法應用最廣泛，操作以及設備都簡單，而且有相當高的精确度。

      ⑵原理：食品中(zhōng)水分(fēn)一(yī)般指在大(dà)氣壓下(xià)，100℃左右加熱所失去(qù)的物(wù)質。但實際上在此溫度下(xià)所失去(qù)的是揮發性物(wù)質的總量，而不完全是水。

2、幹燥法必須符合下(xià)列條件（對食品而言）：

      ⑴水分(fēn)是唯一(yī)揮發成分(fēn)：這就是說在加熱時隻有水分(fēn)揮發。例如，樣品中(zhōng)含酒精、香精油、芳香脂都不能用幹燥法，這些都有揮發成分(fēn)。

      ⑵水分(fēn)揮發要完全：對于一(yī)些糖和果膠、明膠所形成凍膠中(zhōng)的結合水。它們結合的很牢固，不宜排除，有時樣品被烘焦以後，樣品中(zhōng)結合水都不能除掉。因此，采用常壓幹燥的水分(fēn)，并不是食品中(zhōng)總的水分(fēn)含量。

      ⑶食品中(zhōng)其它成分(fēn)由于受熱而引起的化學變化可以忽略不計。

3、烘箱幹燥法的測定要點：

      ⑴取樣（稱樣）：在采樣時要特别注意防止水分(fēn)的變化，對有些食品例如奶粉、咖啡等很容易吸水，在稱量時要迅速，否則越稱越重。

      ⑵幹燥條件的選擇：三個因素：①溫度；②壓力（常壓、真空）幹燥；③時間。

      一(yī)般是溫度對熱不穩定的食品可采用70-105℃；溫度對熱穩定的食品采用120-135℃。

4、操作方法：清洗稱量皿→烘至恒重→稱取樣品→放(fàng)入調好溫度的烘箱（100-105℃）→烘1.5小(xiǎo)時→于幹燥器冷卻→稱重→再烘0.5小(xiǎo)時→稱至恒重。

說明：

      *兩次重量差不超過0.002g即爲恒重。

      *油脂或高脂肪樣品，由于脂肪氧化，而後面一(yī)次重量反而增加，應以前一(yī)次重量計算。

      *對于易焦化和容易分(fēn)解的食品，可以選用比較低的溫度或縮短幹燥時間。

      *對于液體(tǐ)與半固體(tǐ)樣品，要在稱量皿中(zhōng)加入海砂，使樣品疏松，擴大(dà)蒸發的接觸面，并用一(yī)個玻璃棒作爲容器。先放(fàng)到沸水浴中(zhōng)烘，烘的差不多，再放(fàng)到烘箱烘，否則不加海砂樣品容易使表面形成一(yī)層膜，造成水分(fēn)不易出來，另外(wài)易沸騰的液體(tǐ)飛沫使重量損失。

5、烘箱幹燥法産生(shēng)誤差的原因：

      ⑴樣品中(zhōng)含有非水分(fēn)易揮發性物(wù)質（酒精、醋酸、香精油、磷脂等）；

      ⑵樣品中(zhōng)成分(fēn)和水的合，限制水分(fēn)揮發，使結果偏低（如蔗糖水解爲二分(fēn)子單糖）；

      ⑶食品中(zhōng)的脂肪與空氣中(zhōng)的氧發生(shēng)氧化，使樣品重量增重；

      ⑷在高溫條件下(xià)物(wù)質的分(fēn)解（熱分(fēn)解）；例：果糖在大(dà)于70℃時，C6H12O6 △→C6H6O3 + 3H2O

      ⑸被測樣品表面産生(shēng)硬殼，妨礙水分(fēn)的擴散；尤其是對于富含糖分(fēn)和澱粉的樣品；

      ⑹烘幹到結束樣品重新吸水。

二、真空幹燥法

      1、原理：利用較低溫度，在減壓下(xià)進行幹燥以排除水分(fēn)，樣品中(zhōng)被減少的量爲樣品的水分(fēn)含量。真空幹燥法測水分(fēn)，一(yī)般用于100℃以上容易變質、破壞或不易除去(qù)結合水的樣品，如糖漿、味精、砂糖、糖果、蜂蜜、果醬和脫水蔬菜等樣品都可采用真空幹燥法測定水分(fēn)。其測定結果比較接近真正水分(fēn)。

      2、操作方法：準确稱2.00-5.00g樣品→于烘至恒重的稱量皿→至真空烘箱→70℃、真空度93.3-98.6KPa（700-740mmHg）→烘5小(xiǎo)時→于幹燥皿冷卻→稱至恒重。

三、蒸餾法測定水分(fēn)

      蒸餾法出現在二十世紀初，當時它采用沸騰的有機液體(tǐ)，将樣品中(zhōng)水分(fēn)分(fēn)離(lí)出來，此法直到如今仍在适用。

      1、原理：把不溶于水的有機溶劑和樣品放(fàng)入蒸餾式水分(fēn)測定裝置中(zhōng)加熱，試樣中(zhōng)的水分(fēn)與溶劑蒸汽一(yī)起蒸發，把這樣的蒸汽在冷凝管中(zhōng)冷凝，由水分(fēn)的容量而得到樣品的水分(fēn)含量。

      2、步驟：準确稱2.00-5.00g樣品→于250ml水分(fēn)測定蒸餾瓶中(zhōng)→加入約50-75ml有機溶劑→接蒸餾裝置→徐徐加熱蒸餾→至水分(fēn)大(dà)部分(fēn)蒸出後→在加快蒸餾速度→至刻度管水量不在增加→讀數。

      3、常用的有機溶劑及選擇依據

      常用的有機溶劑有比水清的，也有比水重的。選擇依據：對熱不穩定的食品，一(yī)般不采用二甲苯，因爲它的沸點高，常選用低沸點的有機溶劑，如苯。對于一(yī)些含有糖分(fēn)，可分(fēn)解釋放(fàng)出水分(fēn)的樣品，如脫水洋蔥和脫水大(dà)蒜可采用苯，要根據樣品的性質來選擇有機溶劑。

      4、蒸餾法的優缺點：

      優點：

      ⑴ 熱交換充分(fēn)

      ⑵ 受熱後發生(shēng)化學反應比重量法少

      ⑶ 設備簡單，管理方便

      缺點：

      ⑴ 水與有機溶劑易發生(shēng)乳化現象

      ⑵ 樣品中(zhōng)水分(fēn)可能完全沒有揮發出來

      ⑶ 水分(fēn)有時附在冷凝管壁上，造成讀數誤差

      (4)對分(fēn)層不理想，造成讀數誤差，可加少量戊醇或異丁醇防止出現乳濁液。

      這種方法用于測定樣品中(zhōng)除水分(fēn)外(wài)，還有大(dà)量揮發性物(wù)質，例如，醚類、芳香油、揮發酸、CO2等。目前AOAC規定蒸餾法用于飼料、啤酒花、調味品的水分(fēn)測定，特别是香料，蒸餾法是唯一(yī)的、公認的水分(fēn)檢驗分(fēn)析方法。

四、卡爾—費(fèi)休（KarlFisher）法

      卡爾費(fèi)休方法自1935年由卡爾費(fèi)休提出，采用I2、SO2、吡啶、無水CH3OH（含水量在0.05%以下(xià)）配制成試劑，測定出試劑的水當量，在試劑與樣品中(zhōng)的水進行反應後，通過計算試劑消耗量而計算出樣品中(zhōng)水含量，國際标準化組織把這個方法定爲測微量水分(fēn)國際标準，我(wǒ)們國家也把這個方法定爲國家标準測微量水分(fēn)。

1、原理：在水存在時，即樣品中(zhōng)的水與卡爾費(fèi)休試劑中(zhōng)的SO2與I2産生(shēng)氧化還原反應。

                         I2+SO2+2H2O→2HI+H2SO4

      但這個反應是個可逆反應，當硫酸濃度達到0.05%以上時，即能發生(shēng)逆反應。如果我(wǒ)們讓反應按照一(yī)個正方向進行，需要加入适當的堿性物(wù)質以中(zhōng)和反應過程中(zhōng)生(shēng)成的酸。經實驗證明，在體(tǐ)系中(zhōng)加入吡啶，這樣就可使反應向右進行。

                         3C5H5N+H2O+I2+SO2→2氫碘酸吡啶+硫酸酐吡啶      

      生(shēng)成硫酸酐吡啶不穩定，能與水發生(shēng)反應，消耗一(yī)部分(fēn)水而幹擾測定，爲了使它穩定，我(wǒ)們可加無水甲醇。

                         硫酸酐吡啶+CH3OH（無水）→甲基硫酸吡啶

      我(wǒ)們把這上面三步反應寫成總反應式爲：

                         I2+SO2+H2O+3吡啶+CH3OH→2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶

      從反應式可以看出1mol水需要1mol碘，1mol二氧化硫和3mol吡啶及1mol甲醇而産生(shēng)2mol氫碘酸吡啶、1mol甲基硫酸吡啶。這是理論上的數據，但實際上，SO2、吡啶、CH3OH的用量都是過量的，反應完畢後多餘的遊離(lí)碘呈現紅棕色，即可确定爲到達終點。

                         I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10

2、卡爾費(fèi)休試劑的配制與标定：若以甲醇作溶劑，則試劑中(zhōng)I2、SO2、C5H5N（含水量在0.05%以下(xià)）三者的克分(fēn)子數比例爲：I2︰SO2︰C5H5N=1︰3︰10

      這種試劑有效濃度取決于碘的濃度。新配制的試劑其有效濃度不斷降低，其原因是由于試劑中(zhōng)各組分(fēn)本身也含有一(yī)些水分(fēn)，但試劑濃度降低的主要原因是由一(yī)些副反應引起的，較高消耗了一(yī)部分(fēn)碘。

      這也說明了配制這種試劑要單獨配，分(fēn)甲乙兩種試劑并且分(fēn)别貯存，臨用時再混合，而且要标定。但目前我(wǒ)國市場上使用的卡爾費(fèi)休水份測定試劑，無論是單組份的，還是雙組份的一(yī)般都由廠家已經調配好的可直接使用産品，但由于卡爾費(fèi)休試劑是一(yī)種很不穩定的混合物(wù)質，因此用戶在使用時都必須進行标定，以測定其真實的水當量數據。操作建議用戶在更換試劑或者試劑久置和一(yī)般需要标定3-5次，确定準确的試劑水當量後，再進行樣品測定。

卡爾費(fèi)休法測定水份，需要注意如下(xià)幾點：

①此法适用于多數有機樣品，包括食品中(zhōng)糖果、巧克力、油脂、乳糖和脫水果蔬類等樣品；

②樣品中(zhōng)有強還原性物(wù)料，包括維生(shēng)素C的樣品不能測定；樣品中(zhōng)含有酮、醛類物(wù)質的，會與試劑發生(shēng)縮酮、縮醛反應，必須采用專用的醛酮類試劑測試。對于部分(fēn)在甲醇中(zhōng)不溶解的樣品，需要另尋合适的溶劑溶解後檢測，或者采用卡氏加熱爐将水份汽化後測定。

③卡爾費(fèi)休法不僅可測得樣品中(zhōng)的自由水，而且可測出結合水，即此法測得結果更客觀地反映出樣品中(zhōng)總水分(fēn)含量。

④固體(tǐ)樣品細度以40目爲宜，最好用粉碎機而不用研磨，防止水分(fēn)損失。

五、其它測定水分(fēn)方法

1、化學幹燥法：

      化學幹燥法就是将某種對于水蒸汽具有強烈吸附作用的化學藥品與含水樣品同裝入一(yī)個幹燥器（玻璃或真空幹燥器），通過等溫擴散及吸附作用而使樣品達到幹燥恒重，然後根據幹燥前後樣品的失重即可計算出其水分(fēn)含量，此法在室溫下(xià)幹燥，需要較長時間，幾天、幾十天甚至幾個月。幹燥劑有五氧化二磷、氧化鋇、高氯酸鎂、氫氧化鋅、矽膠、氧化氯等。典型的儀器還有将待檢測氣體(tǐ)通過裝有幹燥劑的螺旋型玻璃管電解池，而後根據環境溫度、環境壓力和氣樣流量,根據法拉第電解定律和氣體(tǐ)定律可推導出氣體(tǐ)中(zhōng)水含量。

2、微波法：  

      微波是指頻(pín)率範圍爲103-3×105MHZ的電磁波。當微波通過含水樣品時，因水分(fēn)引起的能量損耗遠遠大(dà)于幹物(wù)質所引起的損耗，所以測量微波能量的損耗就可以求出樣品含水量。

3、紅外(wài)吸收光譜法：  

      紅外(wài)線屬于電磁波，波長0.75-1000μm的光。紅外(wài)波段可分(fēn)三部分(fēn)：① 近紅外(wài)區0.75-2.5μm；②中(zhōng)紅外(wài)區2.5-25μm；③ 遠紅外(wài)區25-1000μm。

根據水分(fēn)對某一(yī)波長的紅外(wài)光的吸收程度與其在樣品中(zhōng)含量存在一(yī)定的關系的事實即建立了紅外(wài)光譜測定水分(fēn)方法。