食品检验员在测定食品中水分含量时，对于微量水分或高精度要求的样品，卡尔·费休法（Karl Fischer Method）是目前最准确、最专一的化学分析方法。该方法基于碘与二氧化硫在吡啶和甲醇存在下的定量反应，专门针对水分子进行测定，具有高灵敏度、高选择性和高精度，广泛应用于医药、化妆品、油脂、脱水食品、乳粉等领域。

此法被列为《GB/T 5009.3 食品安全国家标准 食品中水分的测定》中的仲裁方法之一，尤其适用于水分含量低于1%的样品。

一、什么是卡尔·费休法？

卡尔·费休法是一种基于化学滴定原理的水分测定方法，由德国化学家Karl Fischer于1935年提出。其核心是利用水与碘、二氧化硫、有机碱（如咪唑或吡啶）和醇（甲醇）之间的定量反应：

H₂O + I₂ + SO₂ + 3RN + CH₃OH → 2RN·HI + RN·HSO₄CH₃

在这个反应中，1分子水消耗1分子碘。通过测量消耗的碘量，即可计算出样品中的水分含量。

该方法对水具有高度专一性，不受大多数有机物、糖类、蛋白质等干扰，因此结果极为准确。

二、基本原理

卡尔·费休法通过滴定方式实现水分测定，分为两种形式：

容量法（Karl Fischer Titration）
使用已知浓度的卡尔·费休试剂（含碘），滴定样品中的水分，根据消耗的试剂体积计算水分含量。
适用于水分含量0.1%～100%的样品，如乳粉、油脂、糖果。

库仑法（Coulometric Karl Fischer）
在密闭电解池中，通过电解产生碘，碘与样品中的水反应。当水完全反应后，过量碘被检测到，滴定自动停止。根据电解产生的电量计算水分含量（每库仑电量对应1.04 μg水）。
适用于微量水分测定（1 μg～10 mg），如脱水蔬菜、干燥剂、溶剂、药品。

三、仪器与试剂

仪器：

卡尔·费休水分测定仪：分为容量型和库仑型。

自动滴定仪：带搅拌、电极、滴定管和显示屏。

进样器：微量注射器（10～100 μL），用于液体或溶解样品。

天平：精度0.1 mg。

试剂：

卡尔·费休试剂：

容量法：分为单组分（含碘、SO₂、咪唑、甲醇）和双组分（A液：碘+甲醇；B液：SO₂+碱+甲醇）。

库仑法：专用电解液，含碘化物。

无水甲醇：作为溶剂，需预先滴定除去残留水分。

标准水溶液：用于仪器校准（如1.00 mg/mL水的甲醇溶液）。

四、操作步骤（以容量法为例）

开机与预滴定

打开仪器，启动搅拌和滴定系统。

向滴定池中加入适量无水甲醇。

用卡尔·费休试剂滴定至终点（仪器自动判断，电极检测电流突变），除去甲醇中残留水分。

标定试剂浓度（可选）

注入已知量的标准水溶液（如10 μL，即10 μg水）。

滴定至终点，记录消耗的试剂体积。

计算试剂的水当量（mg H₂O/mL试剂）。

样品测定

用微量注射器取适量样品（液体直接进样，固体需溶解或匀浆）。

快速注入滴定池（避免空气中水分进入）。

仪器自动滴定至终点，显示水分含量。

结果计算

V：消耗试剂体积（mL）

F：试剂水当量（mg H₂O/mL）

m：样品质量（mg）

仪器自动计算并显示结果（% 或 mg）。

手动计算公式： 水分含量（%） = （V × F） / m × 100%

五、适用样品

低水分食品：乳粉、奶粉、脱水蔬菜、速溶咖啡、调味料

高脂肪食品：植物油、动物油、坚果

含糖或热敏食品：蜂蜜、糖果、巧克力（避免加热分解）

液体样品：酒类、饮料、提取液

固体样品：需粉碎后用无水溶剂（如甲醇）提取或匀浆

六、注意事项

防止水分干扰

操作环境应干燥，避免空气湿度高。

进样时动作迅速，密封良好。

滴定池硅胶干燥管需定期更换。

试剂保存

卡尔·费休试剂易吸水，需密封避光保存。

使用后立即盖紧瓶盖。

溶剂处理

甲醇使用前必须预滴定“空白”，消除自身水分。

样品处理

固体样品应粉碎均匀，确保水分释放完全。

不溶性样品可用甲醇超声提取。

电极维护

定期清洗铂电极，防止污染影响终点判断。

安全防护

甲醇有毒，避免吸入或皮肤接触。

在通风良好处操作，戴手套和护目镜。

七、优点与局限

优点：

专一性强，只与水反应

精度高，可测微量水分（ppm级）

速度快，一般几分钟出结果

适用于各种形态样品

可作为仲裁方法

局限：

试剂成本高，有毒性

某些物质会干扰反应（如醛、酮、强还原剂）

需专业仪器和操作技能

不适用于含大量水的样品（需稀释）

八、总结

卡尔·费休法是食品检验员在进行高精度水分测定时的“金标准”方法，尤其适用于低水分、高价值或易分解的食品。其结果准确、重复性好，是干燥法、蒸馏法的重要补充和验证手段。

尽管设备和试剂成本较高，且操作需注意安全，但其在乳粉、油脂、脱水食品等领域的应用不可替代。检验员应熟练掌握仪器操作、试剂标定和样品处理技巧，确保检测数据科学、可靠。对于常规水分检测，可先用干燥法筛查；对关键指标或争议样品，则应采用卡尔·费休法进行确证，全面提升检测工作的权威性和准确性。