水分和水分活度值的测定

第六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。,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、食品中水分的测定方法,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,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（下页）,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2mg。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：在一定温度范围内，不含其他挥发性成分或含量极微且对热稳定的各种食品。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。,（4）适用范围适用于在较高温度下易分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖类、味精、蜂蜜、果浆、高脂食品等。（5）计算结果同直接干燥法,（四）红外干燥法原理：以红外线灯管做为热源（700300000nm波长），利用红外线的辐射热加热式样，高效快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。集烘箱于天平为一体。,装置MA30水分测定仪（德），样品最大为30g。SCT3A快速水分测定仪（中），样品最大量为100g。操作方法特点：测定水分快速，简便，但其精密度较差，当样品份数较多时，效率反而降低。,二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏）1.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=1.00000d苯=0.87900d甲苯=0.866942.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。,3.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。4.计算：水分（%）=(VW)100V接收管内水的体积。W样品质量。,5.说明及注意事项,（1）有机溶剂一般用甲苯（bp.110.7）；苯（bp.80.2）（2）加热温度不宜太高，蒸馏时间一般为23小时。（3）必须保持清洁，无油污，不漏气。,三、卡尔费休法（KarlFischer)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。,1.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+2H2OH2SO4+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+2H2O+3C5H5N2C5H5NHI+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。,2.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。,3.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)4.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。5.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。,四、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/T5009.32003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纯水分压二、水分活度值的测定方法（一）Aw测定仪法直接测定水蒸气分压（二）溶剂萃取法（三）扩散法,（三）扩散法,1.原理样品在康威氏微量扩散皿的密封和恒温条件下，分别在较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据样品质量的增加和减少，求出样品的Aw值。2.仪器3.试剂（见P76表5-1）,4.测定,（1）在预先恒重的铝皿或玻璃皿中，准确称取约1.0000g均匀样品24份，迅速放入康威氏皿内室中，外室预先放入标准饱和试剂5ml，或标准的上述各式盐5.0g，加入少许蒸馏水润湿。（2）扩散皿磨口边缘均匀涂有一层凡士林，样品放入后，迅速盖上玻璃盖，在250.5温度下放置20.5h。（3）取出铝皿或玻璃皿，用分析天平迅速称量，分别计算各样品每克质量的增减数。,5.说明及注意事项,（1）应在最短的时间内完成测定；否则，应加入防腐剂，并做空白实验。（2）试样的大小和形状对测定结果影响不大。