1、第 5 章 水分與水分活度的測定,內(nèi) 容 提 要,第一節(jié) 概述,水是生命活動必不可少的物質(zhì) 在生命活動中充當溶劑、營養(yǎng)運載體、反應(yīng)介質(zhì)、反應(yīng)物、潤滑劑等等。 食品組成體系離不開水 保持食品良好的感官性狀、維持食品中組分間的平衡關(guān)系、保證食品具備一定的保質(zhì)期等等。,一、水的作用,第一節(jié) 概述,二、水分子的結(jié)構(gòu),第一節(jié) 概述,水分子的締合 水分子在三維空間形成多重氫鍵的締合，可形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。,第一節(jié) 概述,三、食品中水分存在的形式 根據(jù)水在食品中所受束縛力的不同可分為兩大類：,第一節(jié) 概述,1.自由水（游離水）特點 （1）能結(jié)冰，但冰點有所下降 （2）溶解溶質(zhì)的能力強，干燥時易被除去 （3）與

2、純水分子平均運動接近 （4）適合微生物生長和大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，與食品的風(fēng)味和功能性緊密相關(guān)，易引起食品的腐敗變質(zhì)。,第一節(jié) 概述,2、結(jié)合水（束縛水） （1）不易結(jié)冰(冰點-40) （2）不能作為溶質(zhì)的溶媒，干燥時很難除去 （3）與純水比較分子平均運動大大減少 （4）不能被微生物利用，不易引起食品腐敗變質(zhì),食品中哪些水分是易除去的？,食品干燥、蒸發(fā)時去掉的水分主要為自由水。 很難用蒸發(fā)的方法分離除去結(jié)合水。,第一節(jié) 概述,水是食品的重要組成成分之一 水是重要的營養(yǎng)素之一 有些食品的水分含量有專門的規(guī)定 控制食品的水分含量，對于保持食品的感官性狀，維持食品中其他組分的平衡關(guān)系，保證食品具有一定的

3、保存期等均起著重要的作用,四、食品中水分測定的意義,第二節(jié) 水分含量分析方法,水分測定法通?？煞譃? 直接法利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾費休法等 間接法利用食品的物理常數(shù)通過函數(shù)關(guān)系確定水分含量。如測相對密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等,一般來說，直接法比間接法準確度高,干燥法 常壓干燥法 減壓干燥法 紅外線干燥法 蒸餾法 卡爾費休法 其他方法,第二節(jié) 水分含量分析方法,一 、干燥法,干燥法 在一定溫度和壓力下，通過加熱方式將樣品中的水分蒸發(fā)完全，并根據(jù)樣品加熱前后的質(zhì)量差來計算水分含量的方法。 干燥法包括： 常壓烘箱干燥法 真空烘箱干燥法 紅外線干燥法,（一）干

4、燥法注意事項,1、用干燥法測定水分的樣品應(yīng)當符合的條件 水分是唯一的揮發(fā)物質(zhì) 水分的排除情況很完全 食品中其他組分在加熱過程中由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的重量變化可以忽略不計,2、干燥法操作條件的選擇,（1）稱樣量 （2）稱量皿的選擇 （3）干燥設(shè)備 （4）干燥條件,（1）稱樣量, 一般控制在其干燥后的殘留物質(zhì)量為24g 水分含量較低的固態(tài)、濃稠態(tài)食品：35g 水分含量較高的液態(tài)食品：1520g, 稱樣皿選擇,稱量器皿分玻璃稱量瓶和鋁質(zhì)稱量盒兩種 玻璃稱量皿能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限 制，常用于常壓干燥法 鋁制稱量盒質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強，但對酸性食 品不適宜，常用于減壓干燥法 規(guī)格大?。阂话闶箻悠妨?

5、/3高度, 干燥設(shè)備,電熱烘箱類型 對流型烘箱：箱內(nèi)無風(fēng)扇，空氣循環(huán)慢，溫差大（可達10），準確度精密度差 強力循環(huán)通風(fēng)型烘箱：箱內(nèi)有風(fēng)扇，空氣循環(huán)快，溫差小（2），準確度精密度高，要注意質(zhì)輕試樣的飛散 真空干燥箱：配真空泵，箱內(nèi)氣壓低，水分蒸發(fā)完全且速度快；有空氣進出口，箱內(nèi)空氣有一定流動，溫差較小，準確度、精密度較高,常壓電熱烘箱, 干燥條件,干燥溫度： 一般是 101105 對含還原糖較多的食品應(yīng)先（5060）干燥然后再105加熱 對熱穩(wěn)定的谷物可用120130干燥 干燥時間： 恒重最后兩次重量之差2mg，基本保證水分蒸發(fā)完全 規(guī)定時間只適用于準確度要求不高的樣品,1. 原理：在一定的溫

6、度（101105）和壓力（常壓）下，將樣品在烘箱中加熱干燥，除去水分，干燥前后樣品的質(zhì)量之差為樣品的水分含量。 2. 適用范圍：適用于在101105下，不含或含其它揮發(fā)性物質(zhì)甚微且對熱穩(wěn)定的食品。,（二）常壓干燥法,3、操作方法,清洗稱量皿烘至恒重稱取樣品放入調(diào)好溫度的烘箱（1005）烘約2h于干燥器冷卻（0.5h）稱重若未恒重，再烘約1h于干燥器冷卻（0.5h）稱至恒重（兩次重量差不超過3mg即為恒重） 計算結(jié)果0,5、常壓干燥法注意事項,（1）液體樣品：需在低溫下預(yù)濃縮后再進行高溫干燥（防止沸騰飛濺損失） （2）粘稠樣品（如甜煉乳、醬類）：應(yīng)先在皿內(nèi)稱取一定量經(jīng)酸洗和灼燒過的海砂烘干恒重后

7、，再加入樣品攪拌均勻，然后移入烘箱內(nèi)烘至恒重（增加蒸發(fā)面積，防止表面結(jié)殼） （3）水果、蔬菜樣品：應(yīng)先洗去泥沙，再用蒸餾水沖洗一次，然后用潔凈紗布吸干表面的水分,（4）易分解或焦化的樣品：可適當降低溫度或縮短干燥時間，或采用減壓干燥測定其水分含量 果糖：C6H12O6 大于70 C6H6O3 + 3H2O 含較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，在長期加熱時會發(fā)生聯(lián)氨反應(yīng)，析出水分而導(dǎo)致誤差,（5）油脂或高脂肪樣品：由于脂肪氧化，而使后一次重量可能反而增加，應(yīng)以前一次重量計算 （6）含揮發(fā)性組分較多的食品（如香料油、低醇飲料等）：宜采用蒸餾法測定水分含量 （7）測定過程中：盛有樣品的稱量器皿從

8、烘箱中取出后，應(yīng)迅速放入干燥器中進行冷卻半小時后稱重，否則，不易達到恒量,（8）干燥器內(nèi)一般用硅膠作為干燥劑，硅膠吸潮后會使干燥效能降低，當硅膠藍色減退或變紅時，應(yīng)及時更換，于135C左右烘23h使其再生后再用 （9）恒重的標準一般指前后2次稱量之差2mg （10）測定水分后的樣品，可供測定脂肪、灰分含量,（三）減壓干燥法,1、原理：利用較低溫度，在減壓下進行干燥以排除水分，樣品中被減少的量為樣品的水分含量 2、適用范圍：在較高溫度下易熱分解、變質(zhì)或不易除去結(jié)合水的食品，如高糖、高蛋白、高脂肪食品、果蔬及其制品等 3、特點：速度快、準確度高 減壓條件，水分蒸發(fā)更快、更完全 烘干溫度低，高糖、高

9、蛋白、高脂肪不易氧化分解,減壓干燥箱,4、操作方法,準確稱樣于已恒重的稱量皿中，放入真空烘箱 打開真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需壓力4053.3kpa，并同時加熱至所需溫度(60 5 ) 關(guān)閉真空泵上的活塞，停止抽氣，使烘箱內(nèi)保持一定的溫度和壓力 經(jīng)一定時間后，打開通大氣的活塞使空氣經(jīng)干燥瓶緩緩進入烘箱內(nèi)，待壓力恢復(fù)正常后，再打開烘箱取出稱量皿，放入干燥器中冷卻0.5小時后稱量 重復(fù)以上操作至恒重,5、減壓干燥法注意事項,真空烘箱內(nèi)各部位溫度要均勻一致，若干燥時間短時，更應(yīng)嚴格控制 減壓干燥時，自烘箱內(nèi)壓力降至規(guī)定真空度時計算烘干時間 一般每次烘干為2h，但有的樣品需烘干5h 恒重一般以減量不超過

10、0.5mg為標準，但對受熱后易分解的樣品則可以不超過1 3mg的減量值為標準,（四）紅外線干燥法,原理：以紅外線加熱管作為熱源，利用紅外線的輻射熱與直射熱加熱試樣，高效快速地使水分蒸發(fā)，根據(jù)干燥前后失重即可求出樣品水分含量 特點：是一種水分快速測定方法，一份試樣需10一30分鐘(依樣品種類不同而異)，但其精密度較差 適用范圍：作為簡易法用于測定2-3份樣品的大致水分，或快速檢驗在一定允許偏差范圍內(nèi)的樣品水分,儀器：紅外線水分測定儀有多種型號。一般組成部件有: 紅外線管 架盤天平 內(nèi)置砝碼 微電腦控制系統(tǒng)等,操作方法：將樣品置樣品皿上攤平，儀器自動校準內(nèi)置砝碼，在鍵盤上選擇干燥溫度，開始干燥。一

11、段時間后（約10min），直接讀出水分含量。 儀器允許的測定溫度范圍一般在室溫160，樣品量的允許范圍是 020g，測定的精度為 0.1%。,二、蒸餾法,1、原理：采用與水互不相溶的高沸點有機溶劑與樣品中的水分共沸蒸餾，冷凝并收集餾液，根據(jù)餾出液分層后水的體積，即可計算出樣品中水分含量。 2、特點：換熱高效，測定快速；加熱溫度較低，故對易氧化、分解、熱敏性以及含大量揮發(fā)性組分的樣品的測定準確度好。 3、適用范圍：廣泛用于谷類、果蔬、油類、香料等多種樣品的水分測定，特別對于香料，此法是唯一公認的水分含量的標準分析法。,4、操作方法,稱樣 (估計含水量25mL)，放入燒瓶，加入新蒸餾的甲苯(或二甲

12、苯) 使樣品浸沒，連接冷凝管及接收管，從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯)，使之充滿水分接收刻度管 加熱蒸餾（2-4滴/秒），待水分全部蒸出(接收管內(nèi)水的體積不再增加)，從冷凝管頂端注入少許甲苯(或二甲苯)沖洗管壁水滴 讀取接收管水層的容積,5、注意事項,溶劑的選擇：最常用的是甲苯、二甲苯、苯等。選擇溶劑時依據(jù)主要有： 能否完全濕潤樣品 適當?shù)臒醾鲗?dǎo) 化學(xué)惰性 可燃性 樣品的性質(zhì)等 樣品用量以含水量25mL為宜：谷豆類約20g，魚、肉、蛋、乳制品約5-10g，蔬果類約5g 溫度不宜太高：太高時冷凝管上端水汽難以全部回收 儀器必須洗滌干凈：盡量避免接收管和冷凝管壁附著水,三、 卡爾-費休法,1935

13、年由卡爾費休提出的測定水分的方法，屬于碘量法，對于測定水分最為專一，也是測定水分最為準確的化學(xué)方法 ISO已把把這個方法定為測定微量水分的國際標準，我們國家也把這個方法定為國家標準測微量水分,1、原理,I2氧化SO2時，需要有定量的水參加反應(yīng)。 I2 + SO2 + 2H2O2HI + H2SO4 此反應(yīng)可逆，加入吡啶和甲醇，可使反應(yīng)向右進行：C5H5NI2+C5H5NSO2+C5H5N+H2O2C5H5NHI+C5H5NSO3 C5H5NSO3 + CH3OH C5H5NHSO3CH3 總反應(yīng)為： I2+SO2+3吡啶+CH3OH+H2O 2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶 終點判斷：過量一滴費休試

14、劑中的碘即會使體系呈現(xiàn)淺黃色； “時間滯留法”卡爾費休水分測定儀,2、適用范圍：廣泛地應(yīng)用于各種液體、固體及一些氣體樣品中水分含量的測定，特別是痕量水分(ppm級)的標準分析方法 3、主要儀器：KF一1型水分測定儀(上海化工研究院制) 4、卡爾費休試劑： 85g碘于干燥具塞的棕色試劑瓶中加入670mL無水甲醇，蓋塞搖溶 加入270ml吡啶混勻，冰水浴中冷卻 通入干燥的二氧化硫氣體60-70g 蓋塞置暗處至少24小時后使用,卡爾-費休（Kcal Fisher）測定儀,第三節(jié) 水分活度的測定,一、水分活度(water activity) 表示食品中水分存在的狀態(tài)，是以熱力學(xué)來表示的水的自由度。它近似地表示為溶液中水蒸氣分壓與純水蒸氣壓之比值 Aw = f樣品水/f純水 p樣品水/p純水 二、水分活度測定的意義 影響食品的色、香、味和組織結(jié)構(gòu)等品質(zhì) 影響著食品保藏穩(wěn)定性,第三節(jié) 水分活度的測定,三、測定方法,1、溶劑萃取法 原理：在一定溫度下，苯所萃取出的水量與樣品中水相的水分活度成正比。用卡爾費休法分別測定從食品和