卡爾費休容量法測定煙酸中水分含量

姚圣煊，馬躍龍

1. 上海市貿易學校（上海 200092）；2. 上海市質量監督檢驗技術研究院，國家食品質量監督檢驗中心（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、改善消化的作用，又是構成輔酶Ⅰ及輔酶Ⅱ的直接前體，而輔酶Ⅰ及輔酶Ⅱ是三羧酸循環的重要組成部分，在動物的能量利用、合成與分解方面起著十分重要的作用[1]。水分不僅關系到食品及飼料產品的物理及化學性質，而且會影響微生物的生長，進而影響產品的保質期[2]。

目前，我國關于煙酸產品的國家標準有兩個，這兩個檢測方法本質為利用熱輻射使產品中的水分揮發，通過產品質量變化間接計算得出產品中水分含量。此類檢測方法，因檢測過程中其他易揮發成分與水分一起揮發[3-4]，所得結果并不是產品的真實水分。

卡爾費休滴定法，其基本原理是利用碘、二氧化硫、甲醇與水的專一性反應，反應迅速，檢測耗時短，并且反應分子摩爾比例嚴格，專一性強，是水分檢測的優良檢測方法[5-6]，越來越多地作為國家標準指定的檢測方法。卡爾費休水分檢測方法的另一特點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間。

1 試驗材料與方法

1.1 材料與試劑

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

1.2 設備與儀器

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

1.3 測定方法

卡爾費休水分測定法經過不斷發展，目前有兩種方法：容量法及庫倫法。卡爾費休容量法是傳統的卡爾費休滴定法，利用碘、二氧化硫、甲醇和水在弱堿性條件下進行摩爾比嚴格的專一性反應。在甲醇、二氧化硫過量的條件下，通過碘的消耗量，計算反應消耗掉的水分含量。因為是化學反應，所以專一性強，而且水分含量的測定更加精準。庫倫法是在容量法的基礎上進一步發明的檢測方法，不同于傳統的容量法將碘單質溶解于卡爾費休試劑中，庫倫法卡爾費休試劑中不含碘單質，碘單質是通過電極陽極氧化滴定池中的碘離子而產生的，通過反應消耗的電量，計算反應消耗掉的碘分子含量，進一步計算出樣品中水分含量[8]。庫倫法反應進行相對較慢，更加適用于樣品中痕量水分的測定[9-10]。根據煙酸中水分含量，此次試驗選擇卡爾費休容量法進行測定。

在水分測定前，需要先對卡爾費休試劑進行標定。卡爾費休試劑的標定通常有兩種方法：采用酒石酸鈉進行標定和采用純水進行標定。純水標定的優點是方便、快捷，但是標定精度不如酒石酸鈉法。采用酒石酸鈉法進行標定，雖然相較純水法稍顯繁瑣，但是因酒石酸鈉水分含量穩定、精確，標定結果也更加精確。

卡爾費休容量法測定水分，首先需要將樣品溶解在溶劑中，方可進行測定。甲醇是卡爾費休試劑中含量最高的成分，其不僅參與卡爾費休反應，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，進行滴定。

經過試驗證明，這兩種方法均可以完全滿足容量卡爾費休法測定煙酸中的水分的要求。

2 結果與分析

采用卡爾費休容量法測定煙酸中水分含量。對同一樣品，分別按照容量卡爾費休法（提升反應溫度至50 ℃，采用甲酰胺助溶）和傳統加熱法檢測煙酸水分含量。檢測結果見表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，檢測結果顯著高于卡爾費休法，并且105 ℃干燥1 h檢測結果最高；（2）采用卡爾費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，檢測結果無顯著區別；（3）采用卡爾費休法與傳統加熱法比較，卡爾費休法的相對標準偏差更低，精度更高。

表1 乳糖水分檢測結果 %

傳統加熱法測定水分含量的相對偏差較高，這主要是因為加熱法并不適用于水分含量較低的產品。傳統加熱法，若取樣量太小，則檢測結果誤差較大。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，會產生水分不能完全釋放的問題。因此GB 500.3—2016《食品安全國家標準 食品中水分的測定》規定，水分含量小于0.5%，需要采用卡爾費休法進行測定。

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

3 結論

卡爾費休法作為精準的水分測定方法，越來越多地被科研機構和檢測方法采用，其應用領域也越來越廣。煙酸作為食品營養強化劑、飼料強化劑，其應用范圍越來越廣。產品的生產、儲存、運輸均需要對產品質量進行監控。尤其是水分含量，不僅關系到產品的物理化學性能，還會影響產品中微生物的生長繁殖，進而影響產品的保質期。采用卡爾費休法測定煙酸中的水分，不僅精確度高、專一性好，而且檢測時間短、效率高，是測定煙酸中水分含量的最優方法。