标题常用的饲料水分测定方法及问题分析

  水分在饲料质量控制中占有举足轻重的地位，它既是重要的质量指标之一，同时又是一项重要的经济指标，与产品中其他技术指标的计算有着密切联系，因此测定水分非常重要。水分测定方法有几种，我们在使用时要根据饲料的性质来进行选择。常用的测定方法有：
    1、热干燥法
    ① 常压干燥法（此法最常用）；
    ② 真空干燥法（用于高温加热时易分解的样品）；
    ③ 红外线干燥法（快速测定原料及产品时采用）；
    2、蒸馏法（适用于含较多其他挥发性物质如油脂、香料、植物油的样品）
    3、卡尔·费休氏法（适用于含水分较低，加热容易变质分解的样品）
    尽管测定方法比较简单，但是掌握不好，经常会出现不同的测定结果，引起争议，因此下面分别介绍这些方法的适用范围、特点、及注意点。

    1 采样及制备样品
    采样及制样是分析的第1步，也是最关键的一步，如果没有做好，则下面各项分析都是无效的。所以，对于不同的物料，应严格按照国家标准GB/T 14699.1进行采样。实际工作中发现，实验室之间的误差有时会来源于采样不正确，我们曾试过，同一个鱼粉，两个实验室测定粗蛋白质的含量，相差超过3%，后来两个留样互换进行测定，发现是采样引起的误差。因此，对于含量不高、均匀度差的样品，尤其要注意，如棉粕、豆粕、鱼粉等饲料原料。
    制样也是非常重要的步骤，首先必须采用几何法和四分法进行缩分，然后使用不同的设备进行粉碎，常用的粉碎设备有植物粉碎机、旋风磨、咖啡磨和滚筒式粉碎机。其中最常用的有植物粉碎机和旋风磨。植物粉碎机易清洗，不会因过热使水分发生明显变化，能使样品经研磨后完全通过适当筛孔的筛。旋风磨粉碎效率较高，但在粉碎过程中水分有损失，需注意校正。不同粉碎设备制得的样品测出含水量差异见表1。

 表1 不同粉碎机制备样品测得含水量   % 

设备样品名称	旋风磨	植物粉碎机	咖啡磨	未粉碎原样
豆粕A 豆粕B 玉米 鱼粉	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

    从结果可以看出，由于旋风磨粉碎饲料时具有风干作用，使水分降低，与样品实际数据存在较大偏差。
    另外还要注意粉碎磨的筛孔大小是否与检验要求相同，因为粉碎粒度的大小直接影响分析结果的准确性。常见成分分析指标要求粒度如表2。

表2 常见成分分析指标要求粒度

分析指标	分析筛规格（目）	筛孔直径（mm）
水、粗蛋白质、粗脂肪、粗灰分、钙、磷、盐 粗纤维、胃蛋白酶消化率 氨基酸、微量元素、维生素、脲酶活性、蛋白质溶解度	40 18 60	0.42 1.10 0.25

    2 测定方法
    2.1 热干燥法
    2.1.1 常压干燥法
    2.1.1.1 适用范围
    适用于动物饲料。但是下列物质除外：
    奶制品、矿物质、含有相当数量的奶制品和矿物质的混合物，如代乳品、含有保湿剂动物饲料（如丙二醇）；以及下列单一动物饲料（动植物油脂、油料籽实、油料籽实饼粕、谷物、玉米）。
    2.1.1.2 特点及要求
    该法的特点是应用最广泛，操作以及设备简单，而且有相当高的精确度。但是应用时样品必须符合下列条件：
    （1）水分是唯一挥发成分
    这就是说在加热时只有水分挥发。例如，样品中含酒精、香精油、芳香酯等物质时都不能用干燥法，这些都是挥发性成分。
    （2）水分挥发要完全
    对于一些糖和果胶、明胶所形成的冻胶中的结合水。它们结合得很牢固，不宜排除，有时样品被烘焦以后，样品中结合水都不能除掉。因此，采用常压干燥的水分，并不是饲料中总的水分含量。
    （3）饲料中其他成分由于受热而引起的化学变化可以忽略不计。
    例：还原糖与氨基化合物加热发生美拉德（Maillard反应）变色；酒石酸与碳酸氢钠加热反应生成酒石酸钠；发酵糖、高糖、高脂肪饲料均不适用。
    当然，由于该法比较简单，有时对于不符合上面要求的样品，我们也可以通过改变烘干温度、烘干时间，并与规定方法进行比对、校正的方法，灵活运用，使生产过程水分检测变得简单化。
    2.1.1.3 测定要点
    （1）取样（称样）
    在称样时要特别注意防止水分的变化，对有些饲料例如维生素、咖啡等易吸水物质，在称量时要迅速。
    （2）干燥条件的选择
    ① 饲料的性质
    一般对热不稳定的饲料可采用70～105℃；对热稳定的饲料可采用120～135℃；
    油脂或高脂肪样品，由于脂肪氧化，后面一次重量反而增加，应以前一次重量计算；
    对于易焦化和容易分解的饲料，可以选用比较低的温度或缩短干燥时间；
    对于液体与半固体样品，要在称量皿中加入海砂，使样品疏松，扩大蒸发的接触面，并且用一个玻璃棒作为容器。先放到沸水浴中烘，再放到烘箱烘，不加海砂的样品容易在表面形成一层膜，造成水分不易出来。另外易沸腾的液体飞沫也先放到沸水浴中烘，以免重量损失。
    ② 烘箱温度
    烘箱除定期请法定计量所进行温度校正外，平时操作时还要附加一支温度计，能及时标示箱体内的实测温度，箱体内每个位置也存在温度差异，应注意控制。通常建议平均每升干燥箱空间最多放一个称量瓶。
    ③ 干燥时间
    应针对不同饲料控制适当的烘干时间，不一定越长越好，因为时间太短，水分可能还没有完全逸出，太长物质又可能会发生化学反应。
    ④ 干燥器放置时间
    冷却时间也要控制好，尤其需要恒重时，每次在干燥器放置时间不一，也很难达到恒重要求。
    2.1.1.4 干燥法产生误差的原因
    （1）样品中含有非水分易挥发性物质（酒精、醋酸、香精油、磷脂等）。
    （2）样品中的某些成分和水分的结合，使测得的结果偏低（如蔗糖水解为二分子单糖），主要是限制水分挥发。
    （3）饲料中的脂肪与空气中的氧发生氧化，使样品重量增重。
    （4）在高温条件下物质的分解（果糖对热敏感）。
    （5）被测样品表面产生硬壳，妨碍水分的扩散；尤其是对于富含糖分和淀粉的样品。
    （6）烘干到结束样品重新吸水。
    2.1.2 真空干燥法（减压干燥法）
    2.1.2.1 适用范围
    饲料中的水分在一定的温度及压力的情况下失去物质的总量即为含水量，本法适用于含糖、味精等高温加热时易分解物质的样品。
    2.1.2.2 特点及要求
    其特点是在低压条件下，对物料进行加热干燥。
    （1）样品比较稳定，不易发生氧化分解等化学反应，可减少品质的变化。
    （2）对挥发性成分损失较少，获得的水分测定值较为准确。
    （3）适应性强，对不同性质、不同状态的物料，均能适应。
    （4）物料在干燥过程中的温度低，避免过热水分容易蒸发，干燥时间短，可使物料的干燥比较彻底。
    （5）需要有价格较贵的真空干燥箱及真空抽气泵。
    （6）操作过程比较复杂，需小心操作。
    2.1.2.3 测定要点
    （1）按GB/T 5009.3 中第2法“减压干燥法”规定进行。取已恒重的称量瓶，准确称取2～5g 试样，放入真空干燥箱内，抽真空（真空度0.06Mpa），加热至55～60℃，关闭真空泵上的活塞，停止抽气，使干燥箱内保持真空。经一定时间后，打开活塞，使空气经干燥塔缓缓进入干燥箱内。待干燥箱内压力恢复常压后打开干燥箱，取出称量瓶，放入干燥器中0.5h后称量。并重复以上操作至恒重。
    （2）加热结束后，应注意先打开活塞，使空气经干燥塔缓缓进入干燥箱内，待干燥箱内压力恢复常压后才能打开干燥箱，取出称量瓶，否则称量瓶容易破碎。
    （3）每次称量后必须更换干燥器内干燥剂，否则干燥剂不能继续吸水。
    2.1.3 红外线干燥法（快速测定法）
    2.1.3.1 适用范围
    本法主要用于生产过程的实时监控，一般对物料没有特殊要求。
    2.1.3.2 特点及要求
    其特点是利用红外辐射器发出的辐射热能来干燥物料。目前，多采用红外线快速水分测定仪进行。与传统的烘箱加热法相比，红外加热可以最短时间内达到最大加热功率，在高温下样品快速被干燥，大大缩短了测量时间，一般样品只需几分钟即可完成测定。但对于不同的物料，测定温度和时间不同，需要与传统的烘干法进行比对后才能使用，同时数据变异较大。
    2.1.3.3 测定要点
    （1）在使用快速水分测定仪时，特别要注意定期对快速水分测定仪进行校准。校准分为仪器自身的校准及利用国标法测定水分对仪器进行校准。前者建议每天都做，后者建议最好一周校准1次，这样测定结果的可信度会比较高。
    （2）在饲料的检测中宜采用5g，因饲料原料及成品水分一般低于20%，其中以10%左右为最多。而快速水分测定仪所能测定的失水重量只有1g，若采用10g 进行测定，存在着加减砝码的问题，容易造成差错。
    （3）在测定颗粒料时，可能内部的水分还未能完全挥发出来，外部的物料已部分分解，因而影响测定的准确性，因此建议在测定成品料时最好采用粉碎的物料。
    2.2 蒸馏法
    2.2.1 适用范围
    本法主要用于含挥发性成分或油脂、香辛料等液体样品。 
    2.2.2 特点及要求
    本法是采用甲苯或二甲苯对样品进行共同蒸馏，使水分随着甲苯一起逸出，收集馏出液，放冷至室温，使水分与甲苯完全分离，根据体积计算含水量。主要用于烘干法难以执行的样品，可采用此法获得较为精确的结果。但需要特殊的仪器装置及对实验人员的技术要求较高，实验成本高，所用的试剂毒性较大。
    2.2.3 测定要点
    （1）使用前，全部仪器应清洁，并置烘箱中烘干。
    （2）用化学纯甲苯直接测定，必要时甲苯可先加水少量，充分振摇后放置，将水层分离弃去，经蒸馏后使用。 
    （3）加热方式只能是在电热套中或其他适宜方法，缓缓加热，不能采用直火加热。
    2.3 卡尔·费休氏法
    2.3.1 适用范围
    本法主要用于含水分较低，价格比较昂贵的原料。如一些香精油、抗生素类药物的水分测定。
    2.3.2 特点及要求
    本法是根据碘和二氧化硫在吡啶和甲醇溶液中能与水起定量反应的原理来测定水分含量。它能准确测定含水分较小的物料，但需要专用的水分测定仪及特定的试剂，费用高，操作技术要求也高。测定用的试剂毒性较大。
    2.3.3 测定要点
    （1）所用仪器应干燥，并能避免空气中水分的侵入。
    （2）整个测定操作必须在干燥条件下进行，装置的连接处应尽量密闭，否则终点变动大，难以观察。
    （3）所用的碘应置硫酸干燥器内干燥48h以上才能使用。
    （4）费休氏试液配制后，应在暗处放置24h后才能使用，试液用后应置阴凉干燥处、遮光、密封保存。临用前应重新标定浓度。