1、第5章：水和水活性的測定。主要內(nèi)容概括如下：水體結(jié)構(gòu)及其狀態(tài)變化；食物中水分子的存在狀態(tài)；食品中水分含量、水分活度的定義和測定；第1節(jié)：分析自然界中的水和水含量是在食品分析中獲得準(zhǔn)確可靠數(shù)據(jù)的最重要和最困難的分析之一；本章將介紹測定水的各種方法，包括基本原理、操作步驟、應(yīng)用、注意事項(xiàng)、優(yōu)缺點(diǎn)等。同時(shí)，本章還介紹了水活度的測定。作為食品質(zhì)量指標(biāo)之一，水分活度的測定與水分含量的測定同等重要。1.水的作用，水是生物體的重要組成部分，也是動物、植物和人類賴以生存的基本物質(zhì)之一。除了種子食物如谷物和豆類(含水量一般為12.16%)，許多動物和植物作為食物通常含有60.90%的水，其中一些甚至更高，水是許

2、多食物成分中最大的成分。例如，蔬菜含85.97%的水，水果含80.90%，魚含67.81%，雞蛋含73.75%，牛奶含87.89%，豬肉含43.59%。即使是干燥的食物也含有少量的水，比如面粉12.14%，餅干2.54.5%。在動物和植物中，水不僅以純水的形式存在，而且作為溶解可溶物質(zhì)(如糖和許多鹽)形成溶液和將親水聚合物(如淀粉和蛋白質(zhì))分散在水中形成凝膠以保持一定形式的膨脹體的溶劑存在。此外，即使是不溶于水的物質(zhì)，如脂肪和一些蛋白質(zhì)，也可以在適當(dāng)?shù)臈l件下分散在水中，成為乳液或膠體溶液。水具有高的介電常數(shù)，這可以促進(jìn)電解質(zhì)的電離。水不僅是生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的媒介，也是生化反應(yīng)的反應(yīng)物。水還是動

3、物各種器官、肌肉和骨骼的潤滑劑，也是動物物質(zhì)運(yùn)輸?shù)妮d體。沒有水，就沒有生命。4.1概述：1 .水的作用水分子的重要性。許多這樣的通道專門用于特殊的離子或分子，不允許其他類型的物質(zhì)通過。圖1中右側(cè)的分子通道、下方的離子通道和穿過細(xì)胞壁的分子通道，在第1節(jié)中進(jìn)行了總結(jié)。一、水的作用，水分子：唯一廣泛存在于三種狀態(tài)的物質(zhì)，水蒸氣、冰、水，在第一節(jié)中有所概述。一、水的作用、水分子結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)特征水分子的四面體結(jié)構(gòu)有對稱的HO共價(jià)鍵和離子氧，另外兩對孤對有靜電力，HO鍵有電負(fù)性。第一節(jié)總結(jié)如下：1 .水的作用，水分子的結(jié)構(gòu)，分子的結(jié)合1)水分子在三維空間中形成多個(gè)氫鍵。2)每個(gè)水分子具有相同數(shù)量的氫鍵供體

4、和受體，它們可以在三維空間中形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。1)HO鍵間電荷的不對稱分布使得HO鍵具有極性，從而導(dǎo)致分子間的相互吸引。2)因?yàn)槊總€(gè)水分子具有相同數(shù)量的氫鍵受體和供體，所以在三維空間中可以形成多個(gè)氫鍵。3)靜電效應(yīng)，在第1節(jié)中進(jìn)行了總結(jié)。其次，食物中的水分含量差異很大，水是大多數(shù)食物的主要成分。1.水是大多數(shù)食物的主要成分。水分子的含量和分布直接影響食品的外觀、顏色、風(fēng)味、質(zhì)量、狀態(tài)、儲存時(shí)間和對腐敗的敏感性。3.不同的食物有其特有的水分含量。比如：面包3545；奶粉4；肉80；谷物、1015等。第1、2節(jié)。食品中的水分含量，第1、2節(jié)。食品中的水分含量，第1、3節(jié)。食物中水分去除的困難與它在

5、食物中的存在形式有關(guān)，食物中水的存在形式：問：食物中的水可以被微生物利用(P79)。(a)混合水(b)多層水(c)混合水(d)游離水，總結(jié)于第1節(jié)第三節(jié)。食物中水的存在形式(一)散裝水1。游離水：在遠(yuǎn)離非水成分的位置出現(xiàn)的水；水-水氫鍵占主導(dǎo)地位。具有類似于稀鹽溶液中水的性質(zhì)；宏觀流動不受阻礙。自由水保持了水本身的物理特性，可以凍結(jié)，但冰點(diǎn)降低；溶解溶質(zhì)的能力強(qiáng)，可用作膠體的分散劑和鹽的溶劑，干燥時(shí)容易除去；接近純水分子的平均運(yùn)動；適合微生物生長和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，它容易引起食物腐敗，但它與食物的風(fēng)味和功能密切相關(guān)。第一節(jié)總結(jié)，第三節(jié)。食物中水的存在形式(1)散裝水1。與自由水和束縛水相對應(yīng)的水

6、稱為自由水或游離水，是指組織和細(xì)胞中容易凍結(jié)并能溶解溶質(zhì)的水。自由水分為固定水、毛細(xì)水和流體水、滯水、毛細(xì)水和自由流動水，在第1節(jié)中進(jìn)行了總結(jié)。第三，食物中水的存在形式(1)散裝水2。發(fā)生在遠(yuǎn)離非水成分的位置的截留水；水-水氫鍵占優(yōu)勢；具有類似于勤奮鹽溶液中的水的性質(zhì)，除了宏觀流動受到凝膠或組織基質(zhì)的影響。它會結(jié)冰，但冰點(diǎn)會降低。溶解溶質(zhì)能力強(qiáng)，干燥時(shí)容易去除，冷凍時(shí)容易凍結(jié)；接近純水分子的平均運(yùn)動；適合微生物生長和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，它容易引起食物腐敗，但它與食物的風(fēng)味和功能密切相關(guān)。例如，當(dāng)組織食物被切割或壓碎時(shí)，水不會流出，并且這種水的整個(gè)流動受到嚴(yán)格限制，但是每個(gè)分子的分子運(yùn)動基本上與稀鹽

7、溶液中水分子的運(yùn)動相同。截留水的破壞會對食品質(zhì)量產(chǎn)生很大影響，如凝膠脫水收縮、冷凍食品解凍和滲漏等。第1節(jié)總結(jié)，3。食物中水的存在形式(2)作用于束縛水分子的力可分為氫鍵力和毛細(xì)力。通過氫鍵力結(jié)合的水通常被稱為結(jié)合水或結(jié)合水，例如，由于與蛋白質(zhì)活性基團(tuán)(OH，=NH，NH2，COOH，CONH2)和食物中的碳水化合物活性基團(tuán)形成氫鍵而不能自由移動的水。束縛水有兩個(gè)特點(diǎn)：不易凍結(jié)(冰點(diǎn)-40)；不能用作溶質(zhì)的溶劑。1.結(jié)構(gòu)水與其他食物成分如蛋白質(zhì)緊密結(jié)合，并存在于細(xì)胞壁或原生質(zhì)中。低于-40，不凍結(jié)，不能作為其他溶劑添加溶質(zhì)，與純水相比平均分子運(yùn)動為0，不能被微生物利用。第1節(jié)總結(jié)，3。食物中水

8、的存在形式(2)結(jié)合水2。結(jié)合水這種水屬于化學(xué)結(jié)合水，如乳糖一水合物；也有一些鹽，如Na2SO410H2O。(1)與非水成分的特定親水位點(diǎn)強(qiáng)烈相互作用的鄰近水不是其物質(zhì)結(jié)構(gòu)的一個(gè)組成部分。它不會在零下40度結(jié)冰，也沒有溶解溶質(zhì)的能力。與純水相比，它的平均分子運(yùn)動大大減少，不能被微生物利用。這種水是穩(wěn)定的，不容易引起食物腐敗。第1節(jié)總結(jié)，3。食物中水的存在形式(2)結(jié)合水2。結(jié)合水這種水屬于化學(xué)結(jié)合水，如乳糖一水合物；也有一些鹽，如Na2SO410H2O。(2)多層水，其占據(jù)剩余的第一層位置，并在非水成分的親水基團(tuán)周圍形成嚴(yán)重的附加層；水和水溶性氫鍵占主導(dǎo)地位。大多數(shù)多層水在零下40度以下不會結(jié)

9、冰；有些可以凍結(jié)，但冰點(diǎn)大大降低。溶質(zhì)有一定的溶解能力，與純水相比，分子的平均運(yùn)動大大減少，這是微生物所不能利用的。第一節(jié)總結(jié)，第四節(jié)。水分含量測定的重要性對于食品分析來說，最基本和最重要的方法之一就是水分含量的測定。除去水分后剩下的干基稱為總固體。因?yàn)樗梢宰鳛橐环N廉價(jià)的添加劑，這對食品制造商來說意味著巨大的經(jīng)濟(jì)利益。(1)水和溶質(zhì)之間的相互作用-物質(zhì)結(jié)構(gòu)的變化1。水和離子基團(tuán)之間的相互作用離子效應(yīng)影響水分子的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)狀態(tài)，從而影響其他非水溶質(zhì)或懸浮在介質(zhì)中的物質(zhì)的“相容狀態(tài)”，從而影響物質(zhì)的整體穩(wěn)定性和現(xiàn)有狀態(tài)。第1節(jié)總結(jié)，第4節(jié)。水含量測定的重要性(1)水和溶質(zhì)之間的相互作用-材料結(jié)構(gòu)的

10、變化2。水與具有氫鍵能力的中性基團(tuán)如羥基、氨基、羧基等之間的相互作用。(力小于水和離子之間的力)1)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在生物大分子之間有一個(gè)由幾個(gè)水分子組成的橋結(jié)構(gòu)(木瓜蛋白酶中有一個(gè)三分子水橋)。2)水分子和蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的結(jié)合不僅決定了蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，也決定了分子的振動。3.水和疏水基團(tuán)之間的相互作用1)疏水基團(tuán)聚集在一起以減少與水的接觸面積，導(dǎo)致自由水分子的增加；第1節(jié)給出了一個(gè)概述。4.水分含量測定的重要性。2.水分含量測定的重要性。水分含量是產(chǎn)品保藏中的一個(gè)關(guān)鍵質(zhì)量因素，它會直接影響某些產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性。如脫水蔬菜和水果；奶粉；蛋粉的含水量是產(chǎn)品的一個(gè)質(zhì)量因素。例如，在果醬和果凍中，防止糖結(jié)晶；

11、常規(guī)加工谷物的含水量為4%-8%；吸濕膨脹后，含水率為7%-8%。第一節(jié)概述，第四節(jié)。水分含量測定的重要性(二)水分含量測定的重要性水分含量的降低有利于產(chǎn)品的包裝和運(yùn)輸。例如：濃縮牛奶；液體蔗糖(67%固體)和液體玉米糖漿(80%固體)；脫水產(chǎn)品(如果水分含量過高，很難包裝)；濃縮果汁。一些產(chǎn)品的含水量(或固含量)通常有特殊的規(guī)定，如：通心粉的含水量必須是15%；葡萄糖漿的固體含量必須是70%；菠蘿汁中可溶性固形物的含量必須是10.5硼；食物營養(yǎng)價(jià)值的測量值需要列出水分含量。水分?jǐn)?shù)據(jù)可用于表示樣品的其他分析結(jié)果。第二節(jié)水分含量的測定是指物質(zhì)中水分含量的百分比。含水量的測定方法有兩種：直接測定法

12、和間接測定法。前者包括：干燥法、蒸餾法和卡爾費(fèi)休法；后者包括利用食物的物理特性如密度、折射率、電導(dǎo)率和介電常數(shù)來測量水分的方法。它不需要去除食品樣品中的水分，可用于食品工業(yè)中水分含量的自動控制和分析。問：在水含量的測定中，利用水本身的物理和化學(xué)性質(zhì)將水從樣品中去除，然后對其進(jìn)行定量的方法稱為()P80，第2節(jié)水的測定，1。干燥方法的特點(diǎn)：簡單，易操作，快速，使用范圍粗略：水是唯一的揮發(fā)性；游離水含量高，易于去除，可完全去除水分。高溫引起的物質(zhì)之間的反應(yīng)引起的質(zhì)量變化可以忽略不計(jì)，樣品中的其他成分在加熱過程中是穩(wěn)定的(重量變化可以忽略不計(jì))。第2節(jié)水分的測定一、干燥方法(一)直接干燥法(P737

13、5，GB/T 5009.3第一種方法)1該原理基于這樣一個(gè)事實(shí)，即在加熱食物中的水分后，產(chǎn)生的蒸氣壓高于電干燥箱中的空氣分壓，從而使食物中的水分蒸發(fā)。同時(shí)，由于不斷加熱和排出水蒸氣，達(dá)到了適用范圍：它適用于所有種類的食品，不含或含有其他揮發(fā)性成分在95l05范圍內(nèi)，并對熱穩(wěn)定。主要包括谷物及其制品、水產(chǎn)品、豆制品、乳制品、肉制品和鹵菜三個(gè)樣品的制備、測定和結(jié)果計(jì)算。樣品的制備方法通常因食品的類型和存在狀態(tài)而異。通常，食物以固體形式存在(如面包、餅干和奶粉固體樣品：研磨，過篩(2040目)，干燥，稱重。液體樣品：首先在水浴中濃縮，然后干燥并稱重。稠液：加入精制海砂或河砂，增加附加面積，干燥，稱重

14、；比如糖漿和甜煉乳。面包：兩步干燥法，首先切成23毫米的薄片，風(fēng)干1520小時(shí)，然后研磨、干燥并稱重。第2節(jié)水分的測定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。樣品制備、測定和結(jié)果計(jì)算固體樣品必須經(jīng)過研磨，所有樣品都要經(jīng)過2040目篩并混合均勻。在研磨過程中，有必要防止樣品的水分含量發(fā)生變化。通常，當(dāng)水分含量低于14%時(shí)，稱為安全水分，也就是說，當(dāng)在實(shí)驗(yàn)室條件下將其粉碎和過篩時(shí)，水分含量通常不變。但這需要快速行動。制備好的樣品儲存在干燥干凈的研磨瓶中，以備后用。測量時(shí)，準(zhǔn)確稱量210克上述樣品(取決于樣品的性質(zhì)和水分含量)，將其放入已干燥、冷卻并稱重至恒重(m0)的帶蓋稱重瓶中，將其移入95105常

15、壓烘箱，打開蓋子24小時(shí)后取出，在蓋子中冷卻0.5小時(shí)后稱重(m1)。烘烤約1小時(shí)，冷卻0.5小時(shí)，稱重(m21)。重復(fù)此操作，直到前后兩次的質(zhì)量差不超過2毫克(| m2n-m2n-1 | 2毫克)，m2n被視為恒重(記錄為m2)。第2節(jié)，水分的測定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。樣品的制備、測定和結(jié)果計(jì)算。研磨固體樣品，混合，稱重，稱重，干燥，稱重，稱重，并計(jì)算結(jié)果。為了測定一些面粉的水分含量，一名檢查員用一個(gè)稱量瓶稱量了2.8720克樣品，該稱量瓶的干燥恒重為24.3608克，在100的恒溫箱中干燥3小時(shí)，然后在干燥器中冷卻，在100的恒溫箱中再次干燥2小時(shí)，取出后放入干燥器中冷卻，稱量至26.9430克；然后在100的恒溫箱中干燥2小時(shí)，取出后放入烘干機(jī)中冷卻，稱量至26.9422克。測得的面粉含水量是多少？第2節(jié)水分的測定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。固體樣品的樣品制備、測定和結(jié)果計(jì)算。通過二次干燥法測定水分含量的食品樣品為()(a)水分含量大于16%的樣品(c)水分含量為14.16%的樣品(b)水分含量小于14%的樣品(d