水分和水分活度值的测定.ppt

第五章 水分和水分活度值的测定,第一节 概述 水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。,一、食品中水分的存在形式 自由水（游离水）是靠分子间力形成的吸附水。 亲和水 强极性基团单分子外的水分子层。 结合水（束缚水）以氢键结合的水，结晶水。,固形物 (%) = 100 % 水份（%） 不同的食品水分含量相差较多（见表5-1）。,食品中的固形物指食品内将水分排除后的全部残留物，包括蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物、灰分等。,二 、 水分的测定方法, 直接法利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：重量法、蒸馏法、卡尔费休法、化学方法。, 间接法利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。 如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。,直接法比间接法准确度高。,三、水分的测定的意义,由于食品中水分的重要作用，在食品分析中，水分的测定是一个很重要的项目，它对于计算生产中的物料平衡、实行工艺监督以及保证产品质量等方面，都具有很重要的意义。 水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障食品不变质的手段。,第二节 水分的测定,一 、 干燥法 以原样重量 - 干燥后重量 = 水分重量 （一）干燥法的注意事项 1、干燥法的前提条件 样品本身要符合三项条件:, 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。,水分的排除情况很完全，即含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。 食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的重量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的食品。,2、操作条件的选择： （1）称量瓶的选择 （铝制、玻璃） 玻璃称量皿能耐酸碱，不受样品性质的限 制，常用于常压干燥法。 铝制称量盒质量轻，导热性强，但 对酸性食品不适宜，常用于 减压干燥法或原粮水分的测定。 选择称量皿的大小要合适，一般样品1/3高度。,称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。, 称样量 样品一般控制在干燥后的残留物为1.53克； 固态、浓稠态样品控制在 35 克； 含水分较高的样品控制在 1520 克； 干燥设备 烘箱 电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风式。 普通； 真空, 干燥条件,干燥温度： 一般是 95105 ；对含还原糖较多的食品应 先（5060）干燥然后再105加热。 2.对热稳定的谷物可用120130 干燥。 3.对于脂肪高的样品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算。,干燥器,干燥时间： 恒重最后两次重量之差 2 mg 。 基本保证水分蒸发完全。 规定时间根据经验，准确度要求不高的。 对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。,（二）直接干燥法（常压干燥法） 1. 原理： 在一定的温度（95105）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。 2. 适用范围：适用于在95105下，不含或含 挥发性物质甚微且对热稳定的物质。 3.样品的制备、测定及结果计算。, 样品的预处理（对分析结果影响较大）,常压干燥法操作过程： 烘箱预热 称量皿横重m3 准确称样+称量皿重 m1 干燥1h 冷却30min 称量 干燥1h 冷却30min 称量 反复至恒重准确称样+称量皿重 m2 。 水分的计算： 水分% = ( m1 - m2)/ (m1 - m3) 100%,（三） 减压干燥法 （1） 原理：利用水的沸点随P的原理，将样品称量后放入真空干燥箱内，在选定的真空度与加热温度下干燥至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。 （2）装置如 （下图） （3）操作：将准确称好的样品放入真空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力，如烘箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。,二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏） 原理：,两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组份分沸点，将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出液，由于水与其他组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层,根据水的体积计算水分含量。 例：有关沸点：水 100 苯 80.2 水 + 苯 69.25 ,有关相对密度：(20/4) d水 = 1.00000 d苯 = 0.87900 d甲苯 = 0.86694 特点和使用范围 此法为一种高效的换热方法，水分可以被迅速的移去，加热温度比直接干燥法低。另外是在密闭的容器中进行的，设备简单，操作方便，广泛用于各类果蔬、油类等多种样品的水分的测定。 特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。, 操作注意事项 a. 要先接好冷水，且先打开冷凝水。 b. 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。 c. 准确称量适量的样品（估计含水量25ml）。 d. 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。 计算：水分（%）= ( V W ) 100 V接收管内水的体积。 W样品质量。,三、卡尔费休法（Karl Fischer) 简称费休法或 KF 法。 1935年由卡尔菲休提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，是对于测定水分最为准确的化学方法。多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。, 原理 利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应） I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI 此反应具有可逆性，当生成物 H2SO4 浓度0.05 % 时，即发生可逆反应，要使反应顺利向右进行，要加入适量的碱性物质以中和生成的酸，吡啶（C5H5N）可以。,I2+SO2+H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3 氢碘酸吡啶 硫酸吡啶 硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰。若有甲醇存在，则可生成稳定的化合物。 将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。, 适用范围 费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定，也常作为水分痕量级标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方法。 使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。,在食品分析中，能用于含水量从lppm 到接近l00的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶叶、乳粉、炼乳及香料等食品中的水分测定，结果的准确度优于直接干燥法，也是测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。, 主要仪器： KFl 型水分测定仪(上海化工研究院制) SDY一84 型水分滴定仪(上海医械专机厂制) 试剂： 尽量用无水的试剂，有时需要蒸馏后再使用，加入无水硫酸钠保存无水甲醇、无水吡啶，或选用费休试剂滴一下， 配好费休试剂后， 放置24小时后， 进行标定且每天要标定。,标定有三种方法： 是用纯水进行标定。 用事先配好的水甲醇标定。 用二水合酒石酸钠标定。 测定注意： 甲醇有毒 ，操作时注意； 费休试剂可分为甲乙液储存。,5.其它测定水分方法 化学干燥法 气相色谱法 微波法 红外吸收光谱法 其它还有声波和超声波法 ，直流和交流电导率法，介电容量法，核磁共振波谱法，中子法。,GB/T 5009.32003 食品的水分测定 1. 直接干燥 2. 减压干燥 3. 蒸馏,第三节 水分活度值的测定,一、水分活度对食品品质的影响 1、对食品保鲜的影响 Aw 0.6 ，嗜干旱的的霉菌和酵母都会生长. Aw0.7 ，易于霉菌生长 Aw0.75，易于嗜盐的微生物生长 Aw0.8 ，易于胶木生长 Aw0.86， 易于病原微生物的生长，如金黄色 葡萄球菌,2、对食品中易氧化性物质的影响 Aw = 0-0.35范围内，随着Aw增加，反应速度降低，原因： 水与脂类物质氧化生成的氢过氧化物以氢键结合，保护氢过氧化物的分解，从而阻止氧化的进一步进行。 这部分水能与金属离子形成水合物，降低了其催化性。,当Aw在0.350.8范围内，随着Aw增加，反应速度增加，原因： 水中溶解氧增加 大分子物质肿胀，活性位点暴露，加速脂类物质氧化 催化剂和氧的流动性增加 当Aw大于0.8，随着水活度增加，反应速度增加 的原因： 催化剂和反应物被稀释,3、对食品质地的影响 食品在超过临界Aw，食品的结构和质地发生变化 影响干燥和半干燥食品的质地，如欲保持饼干、油炸薯片、玉米花、防止砂糖、奶粉的结块，糖果的粘结等，要保持适当低的Aw,二、水分活度的概念 水分活度表示食品中水分存在的状态，反应水与食品的结合或游离程度，Aw结合程度，Aw结合程度。 Aw影响色、香、味保存期。一般，同种食品水分含量，Aw值 。 定义： 溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可近似表示为 溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比。 逸度溶液中水逸出的趋势、能力。 f=p（逸度系数）。 Aw = f水/f纯水 p水分压/p纯水分压,三、水分活度值的测定方法 （一） Aw测定仪法； （二） 扩散法； （三） 溶剂萃取法。,（一）Aw 测定仪法,食品水分活度测定仪分为两种：一类是冷却镜露点法。另一类是采用传感器的电阻或电容的变化来测定相对湿度。,相对湿度传感器测定法,将已知含水量的样品置于恒温密度的容器中，使其达到平衡，然后用电子或者湿度测定仪测样品和环境空气的平衡相对湿度，即可得到Aw。,（二）扩散法（恒定相对湿度平衡法）,原理：样品在微量扩散皿中，在恒温条件 下，根据样品在不同