3.卡尔-费休法测定食品中的水分

卡尔-费休法是由卡尔-费休于1935年提出的测定各种物质中微量水分的方法。国际标准化组织把这个方法定为国际标准测定微量水分，《GB5009.3-2010食品安全国家标准食品中水分的测定》对GB/T5009.3-2003的修改之一就是增加了卡尔-费休法作为“第四法”。

卡尔-费休法分为卡尔-费休容量法和卡尔-费休库伦法两大方法。前者适用于水分含量大于1.0×10^-3g/100g的样品，后者适用于水分含量大于1.0×10^-5g/100g的样品。

(1)原理卡尔-费休法是一种非水溶液氧化还原滴定法。当用卡尔-费休试剂(含有碘和二氧化硫)滴定食品样品时，卡尔-费休试剂中的碘、二氧化硫、吡啶和甲醇与食品中水分发生定量化学反应，可用下式示意总反应：

I₂+SO₂+H₂O+3C₅H₅N+CH₃OH→2氢碘酸砒啶+2甲基硫酸砒啶

理论上，1mol的水需要与1mol碘、1mol二氧化硫、3mol吡啶和1mol甲醇反应，但实际上，SO₂、吡啶、CH₃OH的用量都是过量的。反应完全后多余的游离碘呈现红棕色，即可确定为到达终点。从消耗的碘量可测定水分的含量。

卡尔-费休水分滴定手工操作误差较大，现多使用卡尔-费休水分自动滴定仪。

(2)试剂卡尔-费休试剂：比例为I₂：SO₂：C₅H₅N=1：3：10。配制时分甲乙两种试剂单独配，其中甲液为I2的CH₃OH溶液，乙液为SO₂的CH₃OH溶液。两种试剂分别贮存，临用时再混合并标定。

(3)仪器卡尔-费休水分测定仪。

(4)安全提醒甲醇蒸气对人体有害，应在通风橱中使用无水甲醇，且操作时要注意保护眼睛和皮肤。卡尔-费休试剂必须作为危险废弃物进行处理。

(5)操作步骤

①设备安装：按照安装操作说明进行。

②卡尔-费休试剂的配制与标定。

a.配制：称85gI₂→于干燥的有塞棕色烧瓶中一加670ml无水CH₃OH→塞上瓶塞→振摇使I2全部溶解→加270mL吡啶→混匀→于冰水浴冷却→通干燥的SO₂气体60g→塞上瓶塞→于暗处24h后标定使用。

b.标定：向水分测定仪的反应器中加入50mL无水甲醇→接通电源→启动电磁搅拌器→用KF试剂滴入甲醇中使甲醇中尚残留的痕量水分与试剂达到终点(即指针到达一定刻度，不记录KF试剂用量)→保持1min→用10uL微量注射器从反应器加料口注入10uL蒸馏水(相当于0.01g水)→电流表指针接近零点→用KF试剂滴定到原定终点→记录。

式中 KFReq——卡尔-费休试剂的水的滴定度，mg水/mL

V——滴定消耗的卡尔-费休试剂的体积，mL

m——所用水-甲醇标准溶液中水的质量，g

③水分的测定：取50mL甲醇→于分析测定仪的反应器中，所加甲醇要能淹没电极，用KF试剂滴定50mL甲醇中痕量水→滴至指针与标定时相当并且保持1min不变时→打开加料口→将称好的试样立即加入→塞上皮塞→搅拌→用KF试剂滴至终点保持1min不变→记录。

(6)结果计算

式中 x——水分含量，%

KFReq——卡尔-费休试剂的水的滴定度，mg水/mL

V——滴定样品消耗的卡尔-费休试剂的体积，mL

m——样品质量，mg

(7)要点提示

①适用范围：卡尔-费休法适用于测定低水分含量的食品，如脱水水果和蔬菜、糖果和巧克力、咖啡和油脂以及任何高糖高蛋白低水分的样品，是测定痕量水分的理想方法。此方法快速准确且不需加热、操作简单。该法测得水分为总水分(自由水+结合水)。

②样品中含有维生素C等强还原性组分时，不适宜用卡尔-费休法。

凡消耗碘、释放碘或有水生成的副反应皆影响测定结果。如食品中的维生素C不饱和脂肪酸等能与卡尔-费休试剂的碘反应，导致水分含量测定值偏高；空气中的氧将滴定池中的碘离子氧化为碘，从而减少了试剂的耗用量，造成测定结果偏低；太阳光也会明显地促进氧与碘离子的氧化反应，因此对试剂要采取避光措施。

③食品试样颗粒的大小影响其水分萃取程度。通常固体样品细度以40目为宜。要用粉碎机而不用研磨机处理，防止水分损失。

④该法不仅可以测得样品中的自由水，而且可以测出其结合水，即此法测得结果更能够客观地反映出样品中总水分含量。

⑤容量法和库仑法的区别：容量法和库仑法的最大区别在于I₂的来源不同，容量法中的I₂来自于滴定剂，而库仑法中I₂则通过电解含I₂离子的电解液产生。电解的速度是有限的，所以当需要测量的样品含水量比较低时，用卡尔-费休库仑法水分仪，检测的速度不但快，而且数据的平行性很好。通过电解池的电量与I₂量是有着严格的定量关系的，因此库仑法有着更高的测量精度。因此，就应用而言，容量法更适用于水分含量高的样品的测量，而库仑法则仅适用于微量、痕量水的测定。

文章来源：《食品理化检测技术》

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