水分在飼料質(zhì)量控制中占有舉足輕重的地位,它既是重要的質(zhì)量指標(biāo)之一,同時(shí)又是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo),與產(chǎn)品中其他技術(shù)指標(biāo)的計(jì)算有著密切,因此測(cè)定水分非常重要。水分測(cè)定方法有幾種,我們?cè)谑褂脮r(shí)要根據(jù)飼料的性質(zhì)來(lái)進(jìn)行選擇。常用的測(cè)定方法有:
1、熱干燥法
① 常壓干燥法(此法zui常用);
② 真空干燥法(用于高溫加熱時(shí)易分解的樣品);
③ 紅外線干燥法(快速測(cè)定原料及產(chǎn)品時(shí)采用);
2、蒸餾法(適用于含較多其他揮發(fā)性物質(zhì)如油脂、香料、植物油的樣品)
3、卡爾·費(fèi)休氏法(適用于含水分較低,加熱容易變質(zhì)分解的樣品)
盡管測(cè)定方法比較簡(jiǎn)單,但是掌握不好,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)不同的測(cè)定結(jié)果,引起爭(zhēng)議,因此下面分別介紹這些方法的適用范圍、特點(diǎn)、及注意點(diǎn)。
1 采樣及制備樣品
采樣及制樣是分析的第1步,也是zui關(guān)鍵的一步,如果沒(méi)有做好,則下面各項(xiàng)分析都是無(wú)效的。所以,對(duì)于不同的物料,應(yīng)嚴(yán)格按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 14699.1進(jìn)行采樣。實(shí)際工作中發(fā)現(xiàn),實(shí)驗(yàn)室之間的誤差有時(shí)會(huì)來(lái)源于采樣不正確,我們?cè)囘^(guò),同一個(gè)魚(yú)粉,兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定粗蛋白質(zhì)的含量,相差超過(guò)3%,后來(lái)兩個(gè)留樣互換進(jìn)行測(cè)定,發(fā)現(xiàn)是采樣引起的誤差。因此,對(duì)于含量不高、均勻度差的樣品,尤其要注意,如棉粕、豆粕、魚(yú)粉等飼料原料。
制樣也是非常重要的步驟,首先必須采用幾何法和四分法進(jìn)行縮分,然后使用不同的設(shè)備進(jìn)行粉碎,常用的粉碎設(shè)備有植物粉碎機(jī)、旋風(fēng)磨、咖啡磨和滾筒式粉碎機(jī)。其中zui常用的有植物粉碎機(jī)和旋風(fēng)磨。植物粉碎機(jī)易清洗,不會(huì)因過(guò)熱使水分發(fā)生明顯變化,能使樣品經(jīng)研磨后*通過(guò)適當(dāng)篩孔的篩。旋風(fēng)磨粉碎效率較高,但在粉碎過(guò)程中水分有損失,需注意校正。不同粉碎設(shè)備制得的樣品測(cè)出含水量差異見(jiàn)表1。
表1 不同粉碎機(jī)制備樣品測(cè)得含水量 %
設(shè)備樣品名稱(chēng) | 旋風(fēng)磨 | 植物粉碎機(jī) | 咖啡磨 | 未粉碎原樣 |
豆粕A 豆粕B 玉米 魚(yú)粉 | 10.33 11.80 11.80 9.85 | 11.14 12.95 13.56 9.92 | 11.00 12.93 13.19 9.91 | 11.11 12.98 13.22 9.99 |
從結(jié)果可以看出,由于旋風(fēng)磨粉碎飼料時(shí)具有風(fēng)干作用,使水分降低,與樣品實(shí)際數(shù)據(jù)存在較大偏差。
另外還要注意粉碎磨的篩孔大小是否與檢驗(yàn)要求相同,因?yàn)榉鬯榱6鹊拇笮≈苯佑绊懛治鼋Y(jié)果的準(zhǔn)確性。常見(jiàn)成分分析指標(biāo)要求粒度如表2。
表2 常見(jiàn)成分分析指標(biāo)要求粒度
分析指標(biāo) | 分析篩規(guī)格(目) | 篩孔直徑(mm) |
水、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗灰分、鈣、磷、鹽 粗纖維、胃蛋白酶消化率 氨基酸、微量元素、維生素、脲酶活性、蛋白質(zhì)溶解度 | 40 18 60 | 0.42 1.10 0.25 |
2 測(cè)定方法
2.1 熱干燥法
2.1.1 常壓干燥法
2.1.1.1 適用范圍
適用于動(dòng)物飼料。但是下列物質(zhì)除外:
奶制品、礦物質(zhì)、含有相當(dāng)數(shù)量的奶制品和礦物質(zhì)的混合物,如代乳品、含有保濕劑動(dòng)物飼料(如丙二醇);以及下列單一動(dòng)物飼料(動(dòng)植物油脂、油料籽實(shí)、油料籽實(shí)餅粕、谷物、玉米)。
2.1.1.2 特點(diǎn)及要求
該法的特點(diǎn)是應(yīng)用zui廣泛,操作以及設(shè)備簡(jiǎn)單,而且有相當(dāng)高的度。但是應(yīng)用時(shí)樣品必須符合下列條件:
(1)水分是*揮發(fā)成分
這就是說(shuō)在加熱時(shí)只有水分揮發(fā)。例如,樣品中含酒精、香精油、芳香酯等物質(zhì)時(shí)都不能用干燥法,這些都是揮發(fā)性成分。
(2)水分揮發(fā)要*
對(duì)于一些糖和果膠、明膠所形成的凍膠中的結(jié)合水。它們結(jié)合得很牢固,不宜排除,有時(shí)樣品被烘焦以后,樣品中結(jié)合水都不能除掉。因此,采用常壓干燥的水分,并不是飼料中總的水分含量。
(3)飼料中其他成分由于受熱而引起的化學(xué)變化可以忽略不計(jì)。
例:還原糖與氨基化合物加熱發(fā)生美拉德(Maillard反應(yīng))變色;酒石酸與碳酸氫鈉加熱反應(yīng)生成酒石酸鈉;發(fā)酵糖、高糖、高脂肪飼料均不適用。
當(dāng)然,由于該法比較簡(jiǎn)單,有時(shí)對(duì)于不符合上面要求的樣品,我們也可以通過(guò)改變烘干溫度、烘干時(shí)間,并與規(guī)定方法進(jìn)行比對(duì)、校正的方法,靈活運(yùn)用,使生產(chǎn)過(guò)程水分檢測(cè)變得簡(jiǎn)單化。
2.1.1.3 測(cè)定要點(diǎn)
(1)取樣(稱(chēng)樣)
在稱(chēng)樣時(shí)要特別注意防止水分的變化,對(duì)有些飼料例如維生素、咖啡等易吸水物質(zhì),在稱(chēng)量時(shí)要迅速。
(2)干燥條件的選擇
① 飼料的性質(zhì)
一般對(duì)熱不穩(wěn)定的飼料可采用70~105℃;對(duì)熱穩(wěn)定的飼料可采用120~135℃;
油脂或高脂肪樣品,由于脂肪氧化,后面一次重量反而增加,應(yīng)以前一次重量計(jì)算;
對(duì)于易焦化和容易分解的飼料,可以選用比較低的溫度或縮短干燥時(shí)間;
對(duì)于液體與半固體樣品,要在稱(chēng)量皿中加入海砂,使樣品疏松,擴(kuò)大蒸發(fā)的接觸面,并且用一個(gè)玻璃棒作為容器。先放到沸水浴中烘,再放到烘箱烘,不加海砂的樣品容易在表面形成一層膜,造成水分不易出來(lái)。另外易沸騰的液體飛沫也先放到沸水浴中烘,以免重量損失。
② 烘箱溫度
烘箱除定期請(qǐng)法定計(jì)量所進(jìn)行溫度校正外,平時(shí)操作時(shí)還要附加一支溫度計(jì),能及時(shí)標(biāo)示箱體內(nèi)的實(shí)測(cè)溫度,箱體內(nèi)每個(gè)位置也存在溫度差異,應(yīng)注意控制。通常建議平均每升干燥箱空間zui多放一個(gè)稱(chēng)量瓶。
③ 干燥時(shí)間
應(yīng)針對(duì)不同飼料控制適當(dāng)?shù)暮娓蓵r(shí)間,不一定越長(zhǎng)越好,因?yàn)闀r(shí)間太短,水分可能還沒(méi)有*逸出,太長(zhǎng)物質(zhì)又可能會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
④ 干燥器放置時(shí)間
冷卻時(shí)間也要控制好,尤其需要恒重時(shí),每次在干燥器放置時(shí)間不一,也很難達(dá)到恒重要求。
2.1.1.4 干燥法產(chǎn)生誤差的原因
(1)樣品中含有非水分易揮發(fā)性物質(zhì)(酒精、醋酸、香精油、磷脂等)。
(2)樣品中的某些成分和水分的結(jié)合,使測(cè)得的結(jié)果偏低(如蔗糖水解為二分子單糖),主要是限制水分揮發(fā)。
(3)飼料中的脂肪與空氣中的氧發(fā)生氧化,使樣品重量增重。
(4)在高溫條件下物質(zhì)的分解(果糖對(duì)熱敏感)。
(5)被測(cè)樣品表面產(chǎn)生硬殼,妨礙水分的擴(kuò)散;尤其是對(duì)于富含糖分和淀粉的樣品。
(6)烘干到結(jié)束樣品重新吸水。
2.1.2 真空干燥法(減壓干燥法)
2.1.2.1 適用范圍
飼料中的水分在一定的溫度及壓力的情況下失去物質(zhì)的總量即為含水量,本法適用于含糖、味精等高溫加熱時(shí)易分解物質(zhì)的樣品。
2.1.2.2 特點(diǎn)及要求
其特點(diǎn)是在低壓條件下,對(duì)物料進(jìn)行加熱干燥。
(1)樣品比較穩(wěn)定,不易發(fā)生氧化分解等化學(xué)反應(yīng),可減少品質(zhì)的變化。
(2)對(duì)揮發(fā)性成分損失較少,獲得的水分測(cè)定值較為準(zhǔn)確。
(3)適應(yīng)性強(qiáng),對(duì)不同性質(zhì)、不同狀態(tài)的物料,均能適應(yīng)。
(4)物料在干燥過(guò)程中的溫度低,避免過(guò)熱水分容易蒸發(fā),干燥時(shí)間短,可使物料的干燥比較*。
(5)需要有價(jià)格較貴的真空干燥箱及真空抽氣泵。
(6)操作過(guò)程比較復(fù)雜,需小心操作。
2.1.2.3 測(cè)定要點(diǎn)
(1)按GB/T 5009.3 中第2法“減壓干燥法”規(guī)定進(jìn)行。取已恒重的稱(chēng)量瓶,準(zhǔn)確稱(chēng)取2~5g 試樣,放入真空干燥箱內(nèi),抽真空(真空度0.06Mpa),加熱至55~60℃,關(guān)閉真空泵上的活塞,停止抽氣,使干燥箱內(nèi)保持真空。經(jīng)一定時(shí)間后,打開(kāi)活塞,使空氣經(jīng)干燥塔緩緩進(jìn)入干燥箱內(nèi)。待干燥箱內(nèi)壓力恢復(fù)常壓后打開(kāi)干燥箱,取出稱(chēng)量瓶,放入干燥器中0.5h后稱(chēng)量。并重復(fù)以上操作至恒重。
(2)加熱結(jié)束后,應(yīng)注意先打開(kāi)活塞,使空氣經(jīng)干燥塔緩緩進(jìn)入干燥箱內(nèi),待干燥箱內(nèi)壓力恢復(fù)常壓后才能打開(kāi)干燥箱,取出稱(chēng)量瓶,否則稱(chēng)量瓶容易破碎。
(3)每次稱(chēng)量后必須更換干燥器內(nèi)干燥劑,否則干燥劑不能繼續(xù)吸水。
2.1.3 紅外線干燥法(快速測(cè)定法)
2.1.3.1 適用范圍
本法主要用于生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控,一般對(duì)物料沒(méi)有特殊要求。
2.1.3.2 特點(diǎn)及要求
其特點(diǎn)是利用紅外輻射器發(fā)出的輻射熱能來(lái)干燥物料。目前,多采用紅外線快速水分測(cè)定儀進(jìn)行。與傳統(tǒng)的烘箱加熱法相比,紅外加熱可以zui短時(shí)間內(nèi)達(dá)到zui大加熱功率,在高溫下樣品快速被干燥,大大縮短了測(cè)量時(shí)間,一般樣品只需幾分鐘即可完成測(cè)定。但對(duì)于不同的物料,測(cè)定溫度和時(shí)間不同,需要與傳統(tǒng)的烘干法進(jìn)行比對(duì)后才能使用,同時(shí)數(shù)據(jù)變異較大。
2.1.3.3 測(cè)定要點(diǎn)
(1)在使用快速水分測(cè)定儀時(shí),特別要注意定期對(duì)快速水分測(cè)定儀進(jìn)行校準(zhǔn)。校準(zhǔn)分為儀器自身的校準(zhǔn)及利用國(guó)標(biāo)法測(cè)定水分對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。前者建議每天都做,后者建議一周校準(zhǔn)1次,這樣測(cè)定結(jié)果的可信度會(huì)比較高。
(2)在飼料的檢測(cè)中宜采用5g,因飼料原料及成品水分一般低于20%,其中以10%左右為zui多。而快速水分測(cè)定儀所能測(cè)定的失水重量只有1g,若采用10g 進(jìn)行測(cè)定,存在著加減砝碼的問(wèn)題,容易造成差錯(cuò)。
(3)在測(cè)定顆粒料時(shí),可能內(nèi)部的水分還未能*揮發(fā)出來(lái),外部的物料已部分分解,因而影響測(cè)定的準(zhǔn)確性,因此建議在測(cè)定成品料時(shí)采用粉碎的物料。
2.2 蒸餾法
2.2.1 適用范圍
本法主要用于含揮發(fā)性成分或油脂、香辛料等液體樣品。
2.2.2 特點(diǎn)及要求
本法是采用甲苯或二甲苯對(duì)樣品進(jìn)行共同蒸餾,使水分隨著甲苯一起逸出,收集餾出液,放冷至室溫,使水分與甲苯*分離,根據(jù)體積計(jì)算含水量。主要用于烘干法難以執(zhí)行的樣品,可采用此法獲得較為的結(jié)果。但需要特殊的儀器裝置及對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的技術(shù)要求較高,實(shí)驗(yàn)成本高,所用的試劑毒性較大。
2.2.3 測(cè)定要點(diǎn)
(1)使用前,全部?jī)x器應(yīng)清潔,并置烘箱中烘干。
(2)用化學(xué)純甲苯直接測(cè)定,必要時(shí)甲苯可先加水少量,充分振搖后放置,將水層分離棄去,經(jīng)蒸餾后使用。
(3)加熱方式只能是在電熱套中或其他適宜方法,緩緩加熱,不能采用直火加熱。
2.3 卡爾·費(fèi)休氏法
2.3.1 適用范圍
本法主要用于含水分較低,價(jià)格比較昂貴的原料。如一些香精油、抗生素類(lèi)藥物的水分測(cè)定。
2.3.2 特點(diǎn)及要求
本法是根據(jù)碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能與水起定量反應(yīng)的原理來(lái)測(cè)定水分含量。它能準(zhǔn)確測(cè)定含水分較小的物料,但需要的水分測(cè)定儀及特定的試劑,費(fèi)用高,操作技術(shù)要求也高。測(cè)定用的試劑毒性較大。
2.3.3 測(cè)定要點(diǎn)
(1)所用儀器應(yīng)干燥,并能避免空氣中水分的侵入。
(2)整個(gè)測(cè)定操作必須在干燥條件下進(jìn)行,裝置的連接處應(yīng)盡量密閉,否則終點(diǎn)變動(dòng)大,難以觀察。
(3)所用的碘應(yīng)置硫酸干燥器內(nèi)干燥48h以上才能使用。
(4)費(fèi)休氏試液配制后,應(yīng)在暗處放置24h后才能使用,試液用后應(yīng)置陰涼干燥處、遮光、密封保存。臨用前應(yīng)重新標(biāo)定濃度。
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