全 文 ：第 15 卷 第 5 期
Vol. 15 No. 5
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2007 年 9 月
Sep. 2007
文章编号: 1007-0435( 2007) 05-0465-04
微波炉测定三叶草含水量的研究
陈卢亮 , 玉 柱*
(中国农业大学草地研究所, 北京 100094)
摘要: 用微波炉加热法快速测定三叶草含水量。结果表明: 微波炉法较烘箱法测定值精确度高、准确性好;在测定
高水分( 67% ~ 80% )红三叶时, 采用 5 min 法好,而在测定低水分( 44% ~ 66% )红三叶时,采用 4 min 法好;红三叶
的取样大小分别为 10 g、15 g、20 g、25 g, 其间差异不显著;白三叶水分测定用微波炉 4 min 法好,取样大小以15 g、
20 g 较好。
关键词: 微波炉; 三叶草; 含水量; 干燥时间
中图分类号: S541 文献标识码: A
A Study on Clover Moisture Measurement by Microwave Oven Method
CHEN Lu-liang, YU Zhu
*
( In st itu te of Grass lan d S cien ce, China Agricultu ral University, Beijing 100094, China)
Abstract: T he rapid determinat ion of moistur e content of f resh clovers w as studied using microw ave oven.
The r esults show microwave oven method had exact and higher accur acy in comparison w ith the method of
dry ing oven. When red clover had high mo isture content ( 67~ 80%) , the optimal dry ing t ime in micro-
w ave oven w as 5 min and low moisture content ( 44~ 66% ) 4 m in. There w er e no remarkable dif ferent a-
mong the sample w eights of 10 g , 15 g, 20 g, and 25 g . For mo istur e measurement of w hite clover, 4 min
dry ing and sample w eight o f 15 g and 20 g w er e bet ter than o thers.
Key word: M icrow ave oven; Clovers; M oisture content; Drying t ime
在牧草加工与贮藏过程中, 需要对牧草及其产
品进行快速的水分测定, 而常规的水分测定方法不
方便、费时、耗电, 常常造成经济损失。微波炉水分
快速测定法恰好可以解决这一实际问题。
微波是一种位于远红外和无线电波之间、频率
在 300MHz~ 300000MHz的高频电磁波, 较短时间
内就可达到所设定的加热温度。利用微波法测定饲
料中水分含量, 精密度和准确度都较高,并且可大大
缩短测定时间, 节约能源 [ 1]。
在微波烘干系统中, 微波能量具有一种内在热
量生成能力,可以轻易的穿透样品的内部各层次而
直接吸收水分。这种快速的能量吸收方式, 使水分
能快速的蒸发, 因此,微波烘干是一种能减少烘干时
间的技术[ 2] 。在化学和材料科学领域, 微波技术的
应用已经引起了特别的重视,比如,微波加热技术用
于实验室和工业领域的许多原料的热处理 [ 3~ 5]。
微波炉法已在国外得到证实。Tsang 等[ 6] 用微
波炉测定了澳大利亚坚果的含水量,结果表明微波炉
法与烘箱法在测定澳大利亚坚果的水分含量时,差异
不显著; Oetzel等[ 7] 用微波炉测定青贮玉米水分含
量; Carlier 等[ 8]用微波炉测定禾草样品。因此, 微波
炉已经逐渐成为一种在实验室水平下愈来愈多的用
于科学研究的强有力的工具[ 9]。国内, 仅仅是在紫花
苜蓿的水分快速测定上用微波法进了初步研究[ 10]。
但到目前为止, 我国的微波炉水分快速测定方
法,特别是在牧草方面,缺乏具体方法步骤及操作规
程。本试验通过比较微波炉测定法与常规测定法
( 烘箱干燥法)在三叶草水分测定上的差异, 确定具
收稿日期: 2007-01-22; 修回日期: 2007-06-21
基金项目: 引进国际先进农业科学技术滚动项目( 2006- G38) ; / 十一五0国家科技支撑计划重点项目( 2006BAD16B08)
作者简介: 陈卢亮( 1983- ) ,男,汉族,福建漳州人,硕士研究生,研究方向为牧草加工贮藏技术与产业化研究; * 通讯作者 Au thor for corre-
spon dence, E-m ail: yuzhu3@ sohu. com
草 地 学 报 第 15卷
体的操作方法。
1 材料与方法
1. 1 试验仪器
微波炉( KJ17C-M I 广东美的微波炉制造有限
公司)、干燥箱( DL-101-2BS 电热鼓风干燥箱)、分析
天平( FA2004上海精科天平)、纸盘、纸杯。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 试验材料 试验于 2006 年 10月 2日开始
进行, 以当年 5 月种植的红三叶( T r if ol ium p r e-
tense L. )和白三叶( T . rep ens L. )为试验材料。首
先将新鲜刈割的红三叶草、白三叶草于田间晾晒, 并
定时取出以获得不同水分含量的材料。本试验共获
得 4种不同水分含量的三叶草材料,分别用英文字
母 a、b、c、d表示, 含水量范围在 45% ~ 80%之间。
1. 2. 2 微波炉测定含水量 测定材料的水分含量
时,将材料放入纸盘中,然后置于微波炉的转盘内进
行测定。为了保护微波炉的磁电管和防止材料被烘
糊,同时将盛有水的纸杯与纸盘一起放入微波炉。
参照 Oetzel等 [ 7] 通过取样 12 g 的紫花苜蓿、
100 g 青贮玉米、30 g 高水分玉米用微波炉高火 3~
5 m in的水分测定方法。设计如下的水分测定方
法:从 4个不同水分含量的样品中取样,取样大小分
别为 10g、15g、20g、25g ,加热时间分别为 4 min和 5
min。试验 1:从 4 个水分含量的样品中各取 15 份
进行测定,其中 12份按取样大小 10g~ 25g 各 3 份
样品用微波法进行测定, 加热 5 m in, 余下 3份用烘
箱法测定;试验 2:同试验 1,只是微波加热时间变为
4 m in。对红、白三叶草分别进行试验 1、2。所用微
波炉有高、中高、中、低四个功率输出档,本试验参考
陈鹏飞[ 10]用微波炉快速测定紫花苜蓿的方法, 选择
中高火作为微波炉测定的加热档位。
分别记录烘前纸盘重 ( W1 ) 和纸盘 + 样重
( W2 ) , 开动微波炉连续烘干 5 min 后, 称取纸盘重
和纸盘+ 样重,以后每隔 1 m in 称取纸盘重和样重
+ 纸盘重一次, 直到样品重量变化小于 0. 05 g 为止
(在烘干过程中,纸盘由于水分的散失, 重量会发生
变化, 因此每次烘后, 必须称取纸盘重)。计取最后
一次纸盘重( W3 )和纸盘+ 样重( W4 ) , 按如下公式
计算样品的含水量: 样品含水量( %) = ( W4- W3 ) /
( W2- W1 ) @ 100%
1. 2. 3 烘箱测定含水量 参照 Oetzel等 [ 7]用烘箱
测定水分的方法, 试验的烘箱法具体如下:将样品放
置在 108 e 烘箱中,从温度达到 108 e 开始计时, 烘
24 h 后取出, 放于干燥器中冷却至室温, 称重后,放
回烘箱中继续烘 24 h, 冷却后称重, 直至两次质量
差小于 0. 0002 g ,即烘干至恒重。计算样品损失的
重量即为样品含水量。
1. 3 数据分析
用 SAS软件对数据进行统计分析。
2 结果与分析
2. 1 三叶草微波炉法与烘箱法含水量测定值比较
由表 1所示, 4个含水量水平( a、b、c、d)的红三
叶样品,通过微波炉法( 5 min)所测得的含水量, 各
测定值均小于烘箱法所测值。
4个含水量水平( a、b、c、d)的红三叶样品,通过
微波炉法( 4 min)所测得的含水量, 各测定值均小于
烘箱法所测值。
4个含水量水平( a、b、c、d)的白三叶样品,通过
微波炉法( 5 m in)所测得的含水量值均小于烘箱法
所测值。
4个含水量水平( a、b、c、d)的白三叶样品,通过
微波炉法( 4 m in)所测得的含水量值均小于烘箱法
所测值。
上述结果表明, 红三叶草、白三叶草的水分测
定,微波炉法( 4 m in、5 m in)在 4种取样大小( 10g、
15g、20g、25g)所测值均小于烘箱法所测值。
2. 2 微波炉 4 min 法、5 min 法与烘箱法差异性比
较及精确性分析
2. 2. 1 微波炉法( 5 min)与烘箱法测定红三叶水分
含量的比较, 在测定含水量 4个水平( a、b、c、d)样品
时,微波炉法的 4 种取样大小( 10 g、15 g、20 g、25
g )所测得的含水量与烘箱法所测值的 F 测验差异
不显著(表 1)。说明微波炉法( 5 min)与烘箱法差
异不显著,具有较高的准确性、精确性。
在测定含水量 4个水平( a、b、c、d)样品时, 微波
炉法( 4 min)在 4 种取样大小( 10 g、15 g、20 g、25
g )所测得的含水量值与烘箱法所测值的 F 测验差
异不显著。
综上所述,微波炉法( 4、5 min)与烘箱法差异不
显著,符合性好,具有较高的准确性、精确性。
2. 2. 2 在 b~ a高含水量水平,微波炉 5 min法的
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第 5期 陈卢亮等:微波炉测定三叶草含水量的研究
标准差均小于 4 min 法的标准差 ( a: 1. 088 <
3. 0178; b: 0. 5728< 0. 8198) ; 在 c~ d 低含水量水
平,微波炉 4 min 法的标准差均小于 5 min 法的标
准差( c: 1. 287< 1. 437; d: 1. 064< 2. 831)。
综上所述, 在高水分含量( 67~ 80%)的样品测
定中, 5 min法其标准差小于 4 m in, 即该方法的准
确性、精确性高于 4 m in;在低水分含量( 44~ 66%)
的样品测定中, 4 min 法其标准差小于 5 min, 即该
方法的准确性、精确性高于 5 min。所以, 在测定高
水分的红三叶时, 采用 5 min法好, 而在低水分测定
时,采用 4 min法较好。取样大小 10 g、15 g、20 g、
25 g 之间差异不显著。
表 1 微波炉法( 4、5 min)与烘箱法测定红、白三叶的水分含量及比较
Table 1 Comparisons between microwave oven method ( 4 and 5 min) and drying oven method on the mo isture
content measur ements o f red and white clover
测定方法
Method
样品量
Weig ht( g)
含水量水平 Moisture con tent level( % )
a b c d
红三叶
Red clover
微波炉法
Microw ave ( 5 m in)
10 76. 18A 73. 05A 61. 43A 51. 50A
15 74. 84A 71. 88A 62. 75A 51. 62A
20 76. 10A 73. 74A 61. 34A 51. 56A
25 76. 21A 72. 59A 62. 68A 50. 10A
烘箱法 Drying oven 79. 57A 73. 90A 64. 62A 51. 88A
标准误 Standard Error 1. 088 0. 573 1. 437 2. 831
微波炉法
Microw ave ( 4 m in)
10 73. 96A 68. 30A 60. 91A 44. 78A
15 75. 44A 69. 54A 60. 73A 49. 54A
20 70. 09A 69. 22A 61. 65A 48. 10A
25 70. 28A 67. 92A 62. 82A 47. 94A
烘箱法 Drying oven 79. 45A 72. 53A 66. 16A 50. 44A
标准误 Standard Error 3. 017 0. 820 1. 287 1. 064
白三叶
Red clover
微波炉法
Microw ave ( 5 m in)
10 80. 55A 72. 82A 63. 12A 50. 76A
15 79. 17A 72. 51A 63. 85A 49. 18A
20 79. 73A 73. 93A 63. 25A 48. 28A
25 78. 75A 72. 41A 61. 98A 49. 30A
烘箱法 Drying oven 81. 66A 77. 47B 75. 06B 54. 43B
标准误 Standard Error 0. 7493 0. 8163 0. 8683 1. 226
微波炉法
Microw ave ( 4 m in)
10 79. 26A 75. 83A 65. 00AB 42. 88A
15 80. 05AB 75. 65A 63. 16AB 44. 40AB
20 79. 95AB 74. 54A 64. 20AB 46. 05AB
25 79. 36A 74. 24A 62. 18A 44. 98AB
烘箱法 Drying oven 81. 75B 78. 18B 66. 17B 51. 92B
标准误 Standard Error 0. 4683 0. 4799 0. 8518 1. 894
注: a、b、c、d表示不同含水量的样品,依次降低;同行中不同大写字母间差异显著( P < 0. 05)
Note: a、b、c、d repres ents diff erent m ois tu re content level s in decreasing s equences; mean s w ith dif f erent capital letters in the sam e r ow are
signif icant dif f erent at level 0. 05
2. 2. 3 微波炉法( 5 m in)与烘箱法测定白三叶水分
含量的比较,在测定含水量 3个水平( b、c、d)的样品
时,微波炉法( 5 m in)在 4 种取样大小( 10 g、15 g、
20 g、25 g )所测得的含水量值与烘箱法所测值的 F
测验( P< 0. 01)差异显著; 在 a含水量水平的 F 测
验差异不显著。
微波炉法( 4 min)与烘箱法测定白三叶水分含
量的比较, 在测定含水量 a 水平的样品时, 微波炉法
( 4 min)在 4种取样大小( 10 g、15 g、20 g、25 g )所
测得的含水量值中,取样大小为15 g 和20 g 的测定
值与烘箱法所测值的 F测验差异不显著, 10 g和 25 g
的取样大小差异显著;在测定含水量 b 水平的样品
时,微波炉法( 4 min)在 4种取样大小( 10 g、15 g、
20 g、25 g)所测得的含水量值与烘箱法所测值的 F
测验( P< 0. 01)差异均显著,这可能是取样误差造
成的; 在测定含水量 c 水平的样品时, 微波炉法
( 4 m in)在 4种取样大小( 10 g、15 g、20 g、25 g)所
测得的含水量值中, 10 g、15 g、20 g 的取样大小所
测值与烘箱法所测值的 F 测验差异不显著, 25 g 的
取样大小差异显著;在测定含水量 d水平的样品时,
微波炉法( 4 min)所测得的含水量值中,取样大小为
15 g、20 g、25 g 方法所测值与烘箱法的所测值差异
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草 地 学 报 第 15卷
不显著, 10 g 的取样大小差异显著。
综上所述, 白三叶的微波炉水分快速测定方法
以 4 min最好,取样大小选择 15 g 和 20 g。
3 讨论与结论
3. 1 微波技术由于具有快速的加热速率和便捷的
使用方法,而且其加热过程不会造成环境污染或是
引入外来的物质成分 [ 11]。因此,在实验室和工业等
更多的领域,微波技术将逐步被重视和广泛应用, 特
别是在牧草的水分快速测定上更具广阔前景。
3. 2 用微波炉测定高低水分三叶草的含水量方便
快捷、准确性好、精确度高,在即时监测水分含量、指
导高质量青贮饲料与干草的制备方面具有重要意
义。用微波炉法替代烘箱法获取三叶草的含水量,
可以节约时间、成本,提高经济效益。
3. 3 在高水分( 65%以上)红三叶测定中,采用微波
炉 5 min法精确性准确性好; 在低水分( 65%以下)
红三叶采用 4 m in法精确性准确性好。含水量高的
样品, 4 min微波加热法相比于 5 m in 法, 不能使样
品充分干燥,影响测定结果;含水量低的样品, 微波
5 min加热法不如 4 m in 法快捷,而且准确性和精确
性也不稳定,因此生产上采用 4 min法好。
为此,在微波炉法测定前,最好先判定样品含水
量所处的大致水平,可以采用感官快速鉴定方法先
行估计,然后针对不同的样品选择适当的微波加热
方法,以便使结果更准确。
3. 4 白三叶的微波测定水分方法宜采用 4 min法,
取样大小以 15 g、20 g 最好。不当的取样会影响样
品含水量的准确性和精确性。取样过小, 易造成样
品烧焦;取样过大,会导致样品各组分微波加热不均
匀不彻底,样品干燥不充分。
3. 5 在生产实践中,针对具体的原料和不同的环境
条件,先行判断分析后,采用最为科学的方法进行水
分的测定,将使结果更加精确可靠,为生产实践提供
可靠的理论依据, 节约成本,获得最大的经济收益。
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(责任编辑 才 杰)
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