卡尔费休容量法测定烟酸中水分含量

姚圣煊，马跃龙

1. 上海市贸易学校（上海 200092）；2. 上海市质量监督检验技术研究院，国家食品质量监督检验中心（上海）（上海 200233）

烟酸，即维生素B3，又名尼克酸（Nicotinic acid），是一种人体必需的水溶性维生素，具有降血压、促血液循环、改善消化的作用，又是构成辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ的直接前体，而辅酶Ⅰ及辅酶Ⅱ是三羧酸循环的重要组成部分，在动物的能量利用、合成与分解方面起着十分重要的作用[1]。水分不仅关系到食品及饲料产品的物理及化学性质，而且会影响微生物的生长，进而影响产品的保质期[2]。

目前，我国关于烟酸产品的国家标准有两个，这两个检测方法本质为利用热辐射使产品中的水分挥发，通过产品质量变化间接计算得出产品中水分含量。此类检测方法，因检测过程中其他易挥发成分与水分一起挥发[3-4]，所得结果并不是产品的真实水分。

卡尔费休滴定法，其基本原理是利用碘、二氧化硫、甲醇与水的专一性反应，反应迅速，检测耗时短，并且反应分子摩尔比例严格，专一性强，是水分检测的优良检测方法[5-6]，越来越多地作为国家标准指定的检测方法。卡尔费休水分检测方法的另一特点就是其测量线性范围较广[7]，水分含量范围可以低至0.000 01%或者高达100%，是其他检测方法望尘莫及的。烟酸中水分含量较低，采用卡尔费休法测定烟酸中的水分含量更为合适，并且可以极大地缩短检测时间。

1 试验材料与方法

1.1 材料与试剂

卡尔费休试剂、酒石酸钠（Sigma）；无水甲醇、甲酰胺（国药集团化学试剂有限公司）。

1.2 设备与仪器

卡尔费休水分测定仪（万通852），电子天平（梅特勒XPE204，精度0.1 mg）。

1.3 测定方法

卡尔费休水分测定法经过不断发展，目前有两种方法：容量法及库伦法。卡尔费休容量法是传统的卡尔费休滴定法，利用碘、二氧化硫、甲醇和水在弱碱性条件下进行摩尔比严格的专一性反应。在甲醇、二氧化硫过量的条件下，通过碘的消耗量，计算反应消耗掉的水分含量。因为是化学反应，所以专一性强，而且水分含量的测定更加精准。库伦法是在容量法的基础上进一步发明的检测方法，不同于传统的容量法将碘单质溶解于卡尔费休试剂中，库伦法卡尔费休试剂中不含碘单质，碘单质是通过电极阳极氧化滴定池中的碘离子而产生的，通过反应消耗的电量，计算反应消耗掉的碘分子含量，进一步计算出样品中水分含量[8]。库伦法反应进行相对较慢，更加适用于样品中痕量水分的测定[9-10]。根据烟酸中水分含量，此次试验选择卡尔费休容量法进行测定。

在水分测定前，需要先对卡尔费休试剂进行标定。卡尔费休试剂的标定通常有两种方法：采用酒石酸钠进行标定和采用纯水进行标定。纯水标定的优点是方便、快捷，但是标定精度不如酒石酸钠法。采用酒石酸钠法进行标定，虽然相较纯水法稍显繁琐，但是因酒石酸钠水分含量稳定、精确，标定结果也更加精确。

卡尔费休容量法测定水分，首先需要将样品溶解在溶剂中，方可进行测定。甲醇是卡尔费休试剂中含量最高的成分，其不仅参与卡尔费休反应，而且作为最主要的溶剂。烟酸在甲醇中的溶解性为微溶，所以采用卡尔费休法测定烟酸中的水分，需要首先解决烟酸的溶解问题。试验提出两种方法解决此问题：

1) 提高溶剂温度，在50 ℃条件下，将烟酸溶于甲醇中，进行滴定。

2) 在甲醇中加入甲酰胺助溶，将烟酸溶于甲醇-甲酰胺（5︰3）的溶剂中，进行滴定。

经过试验证明，这两种方法均可以完全满足容量卡尔费休法测定烟酸中的水分的要求。

2 结果与分析

采用卡尔费休容量法测定烟酸中水分含量。对同一样品，分别按照容量卡尔费休法（提升反应温度至50 ℃，采用甲酰胺助溶）和传统加热法检测烟酸水分含量。检测结果见表1。

由表1可知：（1）采用105 ℃干燥1 h和50 ℃减压干燥（0.1 MPa）检测烟酸中的水分，检测结果显著高于卡尔费休法，并且105 ℃干燥1 h检测结果最高；（2）采用卡尔费休法测定烟酸中的水分，采用提高温度和添加助溶剂两种方法，检测结果无显著区别；（3）采用卡尔费休法与传统加热法比较，卡尔费休法的相对标准偏差更低，精度更高。

表1 乳糖水分检测结果 %

传统加热法测定水分含量的相对偏差较高，这主要是因为加热法并不适用于水分含量较低的产品。传统加热法，若取样量太小，则检测结果误差较大。若采用增加取样量的方法，因样品在称量皿中的摊放不充分，会产生水分不能完全释放的问题。因此GB 500.3—2016《食品安全国家标准 食品中水分的测定》规定，水分含量小于0.5%，需要采用卡尔费休法进行测定。

可见，采用卡尔费休法测定烟酸中的水分含量，相较传统加热法，其测定的精度更高，并且检测耗时较短，效率更高。

3 结论

卡尔费休法作为精准的水分测定方法，越来越多地被科研机构和检测方法采用，其应用领域也越来越广。烟酸作为食品营养强化剂、饲料强化剂，其应用范围越来越广。产品的生产、储存、运输均需要对产品质量进行监控。尤其是水分含量，不仅关系到产品的物理化学性能，还会影响产品中微生物的生长繁殖，进而影响产品的保质期。采用卡尔费休法测定烟酸中的水分，不仅精确度高、专一性好，而且检测时间短、效率高，是测定烟酸中水分含量的最优方法。