卡爾費(fèi)休容量法測定煙酸中水分含量

姚圣煊，馬躍龍

1. 上海市貿(mào)易學(xué)校（上海 200092）；2. 上海市質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院，國家食品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海）（上海 200233）

煙酸，即維生素B3，又名尼克酸（Nicotinic acid），是一種人體必需的水溶性維生素，具有降血壓、促血液循環(huán)、改善消化的作用，又是構(gòu)成輔酶Ⅰ及輔酶Ⅱ的直接前體，而輔酶Ⅰ及輔酶Ⅱ是三羧酸循環(huán)的重要組成部分，在動(dòng)物的能量利用、合成與分解方面起著十分重要的作用[1]。水分不僅關(guān)系到食品及飼料產(chǎn)品的物理及化學(xué)性質(zhì)，而且會(huì)影響微生物的生長，進(jìn)而影響產(chǎn)品的保質(zhì)期[2]。

目前，我國關(guān)于煙酸產(chǎn)品的國家標(biāo)準(zhǔn)有兩個(gè)，這兩個(gè)檢測方法本質(zhì)為利用熱輻射使產(chǎn)品中的水分揮發(fā)，通過產(chǎn)品質(zhì)量變化間接計(jì)算得出產(chǎn)品中水分含量。此類檢測方法，因檢測過程中其他易揮發(fā)成分與水分一起揮發(fā)[3-4]，所得結(jié)果并不是產(chǎn)品的真實(shí)水分。

卡爾費(fèi)休滴定法，其基本原理是利用碘、二氧化硫、甲醇與水的專一性反應(yīng)，反應(yīng)迅速，檢測耗時(shí)短，并且反應(yīng)分子摩爾比例嚴(yán)格，專一性強(qiáng)，是水分檢測的優(yōu)良檢測方法[5-6]，越來越多地作為國家標(biāo)準(zhǔn)指定的檢測方法。卡爾費(fèi)休水分檢測方法的另一特點(diǎn)就是其測量線性范圍較廣[7]，水分含量范圍可以低至0.000 01%或者高達(dá)100%，是其他檢測方法望塵莫及的。煙酸中水分含量較低，采用卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分含量更為合適，并且可以極大地縮短檢測時(shí)間。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 材料與試劑

卡爾費(fèi)休試劑、酒石酸鈉（Sigma）；無水甲醇、甲酰胺（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）。

1.2 設(shè)備與儀器

卡爾費(fèi)休水分測定儀（萬通852），電子天平（梅特勒XPE204，精度0.1 mg）。

1.3 測定方法

卡爾費(fèi)休水分測定法經(jīng)過不斷發(fā)展，目前有兩種方法：容量法及庫倫法?？栙M(fèi)休容量法是傳統(tǒng)的卡爾費(fèi)休滴定法，利用碘、二氧化硫、甲醇和水在弱堿性條件下進(jìn)行摩爾比嚴(yán)格的專一性反應(yīng)。在甲醇、二氧化硫過量的條件下，通過碘的消耗量，計(jì)算反應(yīng)消耗掉的水分含量。因?yàn)槭腔瘜W(xué)反應(yīng)，所以專一性強(qiáng)，而且水分含量的測定更加精準(zhǔn)。庫倫法是在容量法的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)明的檢測方法，不同于傳統(tǒng)的容量法將碘單質(zhì)溶解于卡爾費(fèi)休試劑中，庫倫法卡爾費(fèi)休試劑中不含碘單質(zhì)，碘單質(zhì)是通過電極陽極氧化滴定池中的碘離子而產(chǎn)生的，通過反應(yīng)消耗的電量，計(jì)算反應(yīng)消耗掉的碘分子含量，進(jìn)一步計(jì)算出樣品中水分含量[8]。庫倫法反應(yīng)進(jìn)行相對(duì)較慢，更加適用于樣品中痕量水分的測定[9-10]。根據(jù)煙酸中水分含量，此次試驗(yàn)選擇卡爾費(fèi)休容量法進(jìn)行測定。

在水分測定前，需要先對(duì)卡爾費(fèi)休試劑進(jìn)行標(biāo)定?？栙M(fèi)休試劑的標(biāo)定通常有兩種方法：采用酒石酸鈉進(jìn)行標(biāo)定和采用純水進(jìn)行標(biāo)定。純水標(biāo)定的優(yōu)點(diǎn)是方便、快捷，但是標(biāo)定精度不如酒石酸鈉法。采用酒石酸鈉法進(jìn)行標(biāo)定，雖然相較純水法稍顯繁瑣，但是因酒石酸鈉水分含量穩(wěn)定、精確，標(biāo)定結(jié)果也更加精確。

卡爾費(fèi)休容量法測定水分，首先需要將樣品溶解在溶劑中，方可進(jìn)行測定。甲醇是卡爾費(fèi)休試劑中含量最高的成分，其不僅參與卡爾費(fèi)休反應(yīng)，而且作為最主要的溶劑。煙酸在甲醇中的溶解性為微溶，所以采用卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分，需要首先解決煙酸的溶解問題。試驗(yàn)提出兩種方法解決此問題：

1) 提高溶劑溫度，在50 ℃條件下，將煙酸溶于甲醇中，進(jìn)行滴定。

2) 在甲醇中加入甲酰胺助溶，將煙酸溶于甲醇-甲酰胺（5︰3）的溶劑中，進(jìn)行滴定。

經(jīng)過試驗(yàn)證明，這兩種方法均可以完全滿足容量卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分的要求。

2 結(jié)果與分析

采用卡爾費(fèi)休容量法測定煙酸中水分含量。對(duì)同一樣品，分別按照容量卡爾費(fèi)休法（提升反應(yīng)溫度至50 ℃，采用甲酰胺助溶）和傳統(tǒng)加熱法檢測煙酸水分含量。檢測結(jié)果見表1。

由表1可知：（1）采用105 ℃干燥1 h和50 ℃減壓干燥（0.1 MPa）檢測煙酸中的水分，檢測結(jié)果顯著高于卡爾費(fèi)休法，并且105 ℃干燥1 h檢測結(jié)果最高；（2）采用卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分，采用提高溫度和添加助溶劑兩種方法，檢測結(jié)果無顯著區(qū)別；（3）采用卡爾費(fèi)休法與傳統(tǒng)加熱法比較，卡爾費(fèi)休法的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差更低，精度更高。

表1 乳糖水分檢測結(jié)果 %

傳統(tǒng)加熱法測定水分含量的相對(duì)偏差較高，這主要是因?yàn)榧訜岱ú⒉贿m用于水分含量較低的產(chǎn)品。傳統(tǒng)加熱法，若取樣量太小，則檢測結(jié)果誤差較大。若采用增加取樣量的方法，因樣品在稱量皿中的攤放不充分，會(huì)產(chǎn)生水分不能完全釋放的問題。因此GB 500.3—2016《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中水分的測定》規(guī)定，水分含量小于0.5%，需要采用卡爾費(fèi)休法進(jìn)行測定。

可見，采用卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分含量，相較傳統(tǒng)加熱法，其測定的精度更高，并且檢測耗時(shí)較短，效率更高。

3 結(jié)論

卡爾費(fèi)休法作為精準(zhǔn)的水分測定方法，越來越多地被科研機(jī)構(gòu)和檢測方法采用，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣。煙酸作為食品營養(yǎng)強(qiáng)化劑、飼料強(qiáng)化劑，其應(yīng)用范圍越來越廣。產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸均需要對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)控。尤其是水分含量，不僅關(guān)系到產(chǎn)品的物理化學(xué)性能，還會(huì)影響產(chǎn)品中微生物的生長繁殖，進(jìn)而影響產(chǎn)品的保質(zhì)期。采用卡爾費(fèi)休法測定煙酸中的水分，不僅精確度高、專一性好，而且檢測時(shí)間短、效率高，是測定煙酸中水分含量的最優(yōu)方法。