食品分析第三章物理检测法

1、 根据食品的相对密度、折光率、根据食品的相对密度、折光率、 旋光度等物理常数与食品的组成及旋光度等物理常数与食品的组成及 含量之间的关系进行检验的方法。含量之间的关系进行检验的方法。 第三章第三章 物理检测法物理检测法 第一节第一节 相对密度法相对密度法 （密度瓶、密度计）（密度瓶、密度计） 第二节第二节 折光法折光法 （阿贝折光仪、手提折光仪）（阿贝折光仪、手提折光仪） 第三节第三节 旋光法旋光法 第一节第一节 相对密度法相对密度法 1.密度与相对密度密度与相对密度 密度密度物质在一定温度下单位体积的质量，以物质在一定温度下单位体积的质量，以表表 示，单位为示，单位为g/cm3； 相对密度相

2、对密度(比重比重)某一温度下物质的质量与同体积某一温度下物质的质量与同体积 某一温度下水的质量之比，以某一温度下水的质量之比，以d表示，无量纲。表示，无量纲。 密度和相对密度的值都随温度的改变而改变：密度和相对密度的值都随温度的改变而改变： u密度应标示出测定时物质的温度，表示为密度应标示出测定时物质的温度，表示为 ； u相对密度应标示出测定时物质的温度及水的温度，相对密度应标示出测定时物质的温度及水的温度， 表示为表示为 (t1物质的温度，物质的温度，t2 水的温度水的温度)。 t 1 2 t t d 液体的相对密度常用液体在液体的相对密度常用液体在2020的质量与同体的质量与同体 积的水在

3、积的水在44时的质量时的质量(1)(1)之比表示之比表示, ,即即 用密度瓶或密度天平测定液体的相对密度时用密度瓶或密度天平测定液体的相对密度时 ，为同温度下测定，一般为，为同温度下测定，一般为2020，即，即 0.998230.99823为水在为水在2020的密度的密度(g/cm(g/cm3 3) ) 同理，同理， 为水在为水在t t2 2的密度的密度(g/cm(g/cm3 3) ) 20 4 d )(4 20 0 0 20 4 同体积水的质量 物质的质量 c c d 20 20 d 0.99823 20 20 20 4 dd 2 1 2 1 4t t t t dd 2t 水在不同温度下的密

4、度(g/cm3) 2.测定相对密度测定相对密度d的意义的意义 检验食品浓度检验食品浓度 * *蔗糖、酒精等溶液，通过测定蔗糖、酒精等溶液，通过测定d d可查表换算出浓度可查表换算出浓度; ; * *某些液态食品，测定某些液态食品，测定d d可查表换算出固形物含量；可查表换算出固形物含量； 判断食品质量、纯度判断食品质量、纯度 * *d d是食品生产过程中常用工艺和质量控制指标是食品生产过程中常用工艺和质量控制指标; ; * *正常液态食品正常液态食品d d有一定范围，如果发现异常，说明食有一定范围，如果发现异常，说明食 品组分有变，质量不正常品组分有变，质量不正常( (如掺杂、变质等如掺杂、变

5、质等) )； 如牛乳如牛乳脂肪含量脂肪含量( (脱脂脱脂) )、水分含量、水分含量( (掺水掺水) )等变化；等变化； 如如油脂不饱和脂肪酸、游离脂肪酸含量变化、酸败；油脂不饱和脂肪酸、游离脂肪酸含量变化、酸败； d d异常异常质量有问题；质量有问题； d d正常正常质量无问题。质量无问题。 3.液态食品相对密度的测定方法液态食品相对密度的测定方法 密度瓶法密度瓶法 密度计法密度计法 密度天平法密度天平法( (少用少用) ) 相关国标：相关国标： gb/t 5009.2-2003 gb/t 5009.2-2003 食品的相对密度的测定食品的相对密度的测定 （1 1）密度瓶法）密度瓶法-测定相对

6、密度测定相对密度 密度瓶密度瓶测定液体相对密度的专 用精密仪器。为容积固定的玻璃 称量瓶，种类和规格有多种： 种类：种类：带温度计的精密密度瓶、 带毛细管的普通密度瓶。 规格：规格：20、25、50、100ml四种 ，常用25和50ml两种。 带毛细管的普通密度瓶带毛细管的普通密度瓶 带温度计的精密密度瓶带温度计的精密密度瓶 （1 1）密度瓶法）密度瓶法-测定相对密度测定相对密度 测定原理测定原理在一定温度下，同一密度瓶分别称取等在一定温度下，同一密度瓶分别称取等 体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者之比即为体积的样品溶液和蒸馏水的质量，两者之比即为 该样品溶液的相对密度。该样品溶液的相对密度。

7、 测定方法测定方法 密度瓶洗净密度瓶洗净依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却依次用乙醇、乙醚洗涤，烘干并冷却精精 密称重密称重m m0 0 。 装满样液盖上瓶盖装满样液盖上瓶盖2020水浴内水浴内30min 30min 用滤纸吸去支管用滤纸吸去支管 / /毛细管标线上的样液，加盖毛细管标线上的样液，加盖用滤纸把瓶外擦干用滤纸把瓶外擦干置天置天 平室内平室内3030minmin后称重后称重m m2 2。 弃去样液弃去样液密度瓶洗净密度瓶洗净装满煮沸装满煮沸3030minmin并冷却到并冷却到2020以以 下的蒸馏水下的蒸馏水同上操作同上操作置天平室内置天平室内3030minmin后称重后称重m m1

8、 1。 计算：计算： 01 02 20 20 mm mm d （1 1）密度瓶法）密度瓶法-测定相对密度测定相对密度 99823. 0 20 20 20 4 dd 注意事项注意事项 适用于各种液体食品包括挥发性样品相对密度的适用于各种液体食品包括挥发性样品相对密度的 测定，特别是样品量较少的；测定，特别是样品量较少的； 结果准确，但操作较繁琐；结果准确，但操作较繁琐； 测定较粘稠样品时，宜使用带毛细管的密度瓶；测定较粘稠样品时，宜使用带毛细管的密度瓶； 恒温后不能用手直接拿取密度瓶，应带手套；恒温后不能用手直接拿取密度瓶，应带手套； 水浴中的水应清洁无油污，防止污染瓶外壁；水浴中的水应清洁无油

9、污，防止污染瓶外壁； 天平室温度不得高于天平室温度不得高于20，否则液体会膨胀溢出，否则液体会膨胀溢出 （1 1）密度瓶法）密度瓶法-测定相对密度测定相对密度 （2 2）密度计法）密度计法-测定相对密度测定相对密度 密度计密度计(比重计比重计)根据阿基米德原理， 利用不同相对密度的液体标定刻度 结构由三部分组成： 头部(含铅珠、水银或其他重金属) 中部(大肚空腔，增加浮力) 尾部(细长管，内附刻度标记)。 种类多，食品工业中常用的有： 普通密度计、锤度计、波美计、酒普通密度计、锤度计、波美计、酒 精计、乳稠计精计、乳稠计等。 普通密度计普通密度计 直接以直接以20的密度值为刻度的密度值为刻度(

10、纯水为纯水为1.000)。分轻表和。分轻表和 重表。重表。 锤度计锤度计 专用于测定糖液浓度的密度计，以专用于测定糖液浓度的密度计，以20质量百分浓度质量百分浓度 为刻度，单位为刻度，单位bx，1%蔗糖溶液相当于蔗糖溶液相当于1bx。 波美计波美计 以波美度以波美度(be)表示溶液中溶质的质量分数表示溶液中溶质的质量分数(浓度浓度)， 1be表示质量分数为表示质量分数为1%。分轻表和重表。分轻表和重表。 酒精计酒精计 用以测量酒精浓度的比重计，表示溶液中含酒精的体用以测量酒精浓度的比重计，表示溶液中含酒精的体 积百分含量。积百分含量。 乳稠计乳稠计 专用于测定牛乳相对密度，测量相对密度的范围专

11、用于测定牛乳相对密度，测量相对密度的范围 1.0151.045，刻度有，刻度有20/4和和15/15两种，相对两种，相对 密度密度d=(乳稠计读数乳稠计读数/1000)+1.000。 （2 2）密度计法）密度计法-测定相对密度测定相对密度 测定方法测定方法被测样液混合均匀被测样液混合均匀沿内壁徐徐注入清洁沿内壁徐徐注入清洁 量筒中量筒中(避免起泡避免起泡)密度计洗净擦干，缓缓放入样液密度计洗净擦干，缓缓放入样液 中中直立静止后，轻按待其自然上升直立静止后，轻按待其自然上升再次静止并再次静止并 无气泡冒出无气泡冒出读数，同时用温度计测量样液的温度读数，同时用温度计测量样液的温度 。 如测得温度不

12、是标准温度，应对测得值加以校正。如测得温度不是标准温度，应对测得值加以校正。 注意事项注意事项1.方法操作简便迅速，但准确性差；方法操作简便迅速，但准确性差； 2.需要样液多，不适用于极易挥发的样品；需要样液多，不适用于极易挥发的样品； 3.待测液不能有气泡；待测液不能有气泡； 4.密度计不能接触量筒壁和底部；密度计不能接触量筒壁和底部； 5.读数时以弯液面下边缘为准。读数时以弯液面下边缘为准。 第二节第二节 折光法折光法 1.基本概念基本概念 光的反射与折射光的反射与折射 折射率折射率n光在真空中的光在真空中的传播传播速度速度c和在介质中的速度和在介质中的速度v 之比，叫之比，叫该该介质的绝

13、对折射率介质的绝对折射率(简称折射率简称折射率/折光率折光率)。 不同物质折射率不同，同种物质不同浓度折射率也不同。不同物质折射率不同，同种物质不同浓度折射率也不同。 折光法折光法通过测量物质的折射率来鉴别物质的组成，确通过测量物质的折射率来鉴别物质的组成，确 定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法。定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法。 v c n v c n 1 1 v c n 2 2 1 2 2 1 2 1 sin sin n n l-l法线法线 a入射光入射光 b折射光折射光 1入射角入射角 2折射角折射角 全反射与临界角全反射与临界角 全反射全反射光从光密介质进入光光从

14、光密介质进入光 疏介质，当入射角增大到某一角疏介质，当入射角增大到某一角 度，使折射角度，使折射角= =90时，折射光时，折射光 完全消失，只剩下反射光完全消失，只剩下反射光。 临界角临界角 临 临 发生全反射的 发生全反射的 入射角入射角（折射角折射角=90=90） 2.折光法测定原理折光法测定原理 n n1 1sinsin1 1n n2 2sinsin临 临 1: 1:样液 样液 2: 2:棱镜棱镜 sinsin1 1 sin90 sin90 =1 =1 n n2 2= =棱镜的折射率棱镜的折射率, ,已知已知 只要测出临界角只要测出临界角 临 临，就可求出样液 ，就可求出样液 的折射率的

15、折射率n n1 1。 3. 测定折射率的意义测定折射率的意义 鉴别液态食品食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的鉴别液态食品食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的 纯净程度及品质。纯净程度及品质。（类似相对密度）（类似相对密度） 蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过测定折射率可蔗糖溶液的折射率随浓度增大而升高。通过测定折射率可 确定糖液的浓度及食品的糖度确定糖液的浓度及食品的糖度( (饮料、糖水罐头等饮料、糖水罐头等) )，还可以，还可以 测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物测定以糖为主要成分的果汁、蜂蜜等食品的可溶性固形物 的含量。的含量。 测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质

16、。测定折射率可以鉴别油脂的组成和品质。 可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水可了解乳糖的含量，判断牛乳是否掺水。 注意：折光法测得的只是可溶性固形物的含量注意：折光法测得的只是可溶性固形物的含量，不溶性固形，不溶性固形 粒子不能在折光仪上反映它的折射率。粒子不能在折光仪上反映它的折射率。 4. 4. 常用折光仪常用折光仪 阿贝折光仪阿贝折光仪 光学系统由光学系统由观测系统观测系统和和读数系统读数系统两部分组成两部分组成。 使用方法：使用方法： 用蒸馏水校准；用蒸馏水校准； 酒精擦净棱镜表面酒精擦净棱镜表面并并挥干挥干； 滴滴l l- -2 2滴样液于滴样液于进光进光棱镜棱镜磨砂磨砂面面上，上，

17、迅速闭合两块棱镜，调节反光镜迅速闭合两块棱镜，调节反光镜， 使镜筒内视野最亮使镜筒内视野最亮； 转动棱镜旋钮，使视野出现明暗两转动棱镜旋钮，使视野出现明暗两 部分部分，且，且视野中只有黑白两色视野中只有黑白两色； 明暗分界线在十字线交叉点明暗分界线在十字线交叉点； 读数；读数； 测量温度；测量温度； 清洗。清洗。 读数系统读数系统 观测系统观测系统 样液样液 手提折光仪手提折光仪 原理与阿贝折射仪原理与阿贝折射仪 相同，操作简单，便相同，操作简单，便 于携带，常用于生产于携带，常用于生产 现场检验。现场检验。 温度不是温度不是2020时需时需 进行温度校正。进行温度校正。 4. 4. 常用折光

18、仪常用折光仪 校校 正正 螺螺 丝丝 ok观测镜观测镜 p棱镜棱镜 d盖板盖板 第三节第三节 旋光法旋光法 旋光法旋光法应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其 含量的分析方法；含量的分析方法； 自然光与偏振光自然光与偏振光光是电磁波光是电磁波, ,振动方向与前进方向垂直振动方向与前进方向垂直 u自然光由各种光组成，沿各个方向振动；自然光由各种光组成，沿各个方向振动； u自然光通过自然光通过尼克尔棱镜尼克尔棱镜过滤，使光线只限制在一个方向过滤，使光线只限制在一个方向 振动，称为振动，称为偏振光偏振光，其振动平面称为偏振面，其振动平面称为偏振面。 旋光度旋

19、光度光学活性物质光学活性物质( (手性物质手性物质) )能把偏振光的偏振面能把偏振光的偏振面 转动一定角度，旋转的角度叫作该物质的旋光度转动一定角度，旋转的角度叫作该物质的旋光度； kcl 旋光度旋光系数溶液浓度液层厚度 u旋光度的大小与旋光度的大小与温度、波长、物质的种类、浓度及液温度、波长、物质的种类、浓度及液 层厚度层厚度有关；有关； u温度和光源波长一定的情况下，旋光度与浓度温度和光源波长一定的情况下，旋光度与浓度c、液层、液层 厚度厚度l呈正比；测定旋光度可推算出物质浓度呈正比；测定旋光度可推算出物质浓度。 比旋光度比旋光度当溶液浓度为当溶液浓度为1g/ml，液层厚度为，液层厚度为

20、1dm时偏振光所旋转的角度时偏振光所旋转的角度(=旋光系数旋光系数k)。 53.3 138.5 194.8 196.4 乳乳 糖糖 麦芽糖麦芽糖 糊糊 精精 淀淀 粉粉 52.5 92.5 20.0 66.5 葡萄糖葡萄糖 果果 糖糖 转化糖转化糖 蔗蔗 糖糖 【】糖类糖类【】糖类糖类 常见糖类的比旋光度常见糖类的比旋光度 变旋光作用变旋光作用 u具有光学活性的还原糖类具有光学活性的还原糖类(如葡萄糖，果糖，如葡萄糖，果糖， 乳糖，麦芽糖等乳糖，麦芽糖等)，在溶解之后，其旋光度起，在溶解之后，其旋光度起 初迅速变化，然后渐渐变得较缓慢，最后达到初迅速变化，然后渐渐变得较缓慢，最后达到 恒定值，

21、这种现象称为恒定值，这种现象称为变旋光作用变旋光作用。 u出现变旋光作用的原因出现变旋光作用的原因 旋光仪的结构及原理旋光仪的结构及原理 第一节第一节 干燥法干燥法 第二节第二节 蒸馏法蒸馏法 第三节第三节 卡尔卡尔费休法费休法 第四节第四节 水分活度的测定水分活度的测定 水分测定的意义水分测定的意义 u食品分析的重要测定项目；食品分析的重要测定项目； u重要的质量指标：重要的质量指标：反映食品的感官性状、加工反映食品的感官性状、加工 性能、耐贮藏性等；性能、耐贮藏性等； u重要的经济指标：重要的经济指标：成本核算，提高经济效益。成本核算，提高经济效益。 红外线干燥法、化学干燥法、红外线干燥法

22、、化学干燥法、 微波干燥法微波干燥法 水分的测定水分的测定 干燥法干燥法 常压干燥法常压干燥法 减压干燥法减压干燥法 蒸馏法蒸馏法 卡尔卡尔费休法费休法 其他测定水分方法其他测定水分方法 水分活度的测定水分活度的测定 aw测定仪法测定仪法 扩散法扩散法 溶剂萃取溶剂萃取 法法 第一节第一节 干燥法干燥法 样品在一定条件下加热干燥，使其中样品在一定条件下加热干燥，使其中 水分蒸发，测其干燥前后的失重。水分蒸发，测其干燥前后的失重。 样品需具备的条件：样品需具备的条件： 水分是样品中唯一的挥发物质；水分是样品中唯一的挥发物质； 样品中水分排除情况很完全；样品中水分排除情况很完全； 样品中组分在加热

23、过程中发生的化学样品中组分在加热过程中发生的化学 反应引起的重量改变可忽略不计。反应引起的重量改变可忽略不计。 第一节第一节 干燥法干燥法 u常压干燥法常压干燥法 u减压干燥法减压干燥法 u红外线干燥法红外线干燥法 干燥器干燥器 电热烘箱电热烘箱真空烘箱真空烘箱 红外线水分测定仪红外线水分测定仪 u常压干燥法常压干燥法 即直接干燥法，用电热烘箱。即直接干燥法，用电热烘箱。 原理原理食品中的水分受热后，产生的蒸汽食品中的水分受热后，产生的蒸汽 压高于空气在电热烘箱中的分压，使食品压高于空气在电热烘箱中的分压，使食品 中的水分蒸发出来。通过不断的加热和排中的水分蒸发出来。通过不断的加热和排 走水蒸

24、气，达到走水蒸气，达到完全干燥完全干燥的目的。的目的。 适用范围适用范围在在9595105105范围内，不含或含范围内，不含或含 有极微量挥发性成分，对热稳定的食品。有极微量挥发性成分，对热稳定的食品。 完全干燥：完全干燥：恒重恒重 常压干燥法测定步骤：常压干燥法测定步骤： 称量皿洗净，烘干至恒重，冷却，称重称量皿洗净，烘干至恒重，冷却，称重m m3 3 ； 称重称重（皿重干燥前样品重）皿重干燥前样品重）m m1 1； 95-10595-105下烘干至恒重，约下烘干至恒重，约2-42-4h h； 取出，置干燥器中冷却；取出，置干燥器中冷却； 称重称重（皿重干燥后样品重）皿重干燥后样品重）m m

25、2 2； 计算。计算。 恒重的操作步骤：恒重的操作步骤：干燥干燥冷却冷却称重称重干燥干燥冷却冷却 称重，直至前后两次的质量之差不超过称重，直至前后两次的质量之差不超过2mg2mg。 100 31 21 mm mm 水分（水分（%）= = u减压干燥法减压干燥法 即真空干燥法，用真空烘箱。即真空干燥法，用真空烘箱。 原理原理利用在低压下水的沸点降低的原理，将样品利用在低压下水的沸点降低的原理，将样品 置于真空烘箱内，在一定真空度及温度下加热干燥置于真空烘箱内，在一定真空度及温度下加热干燥 到恒重，干燥后样品所失去的质量即为水分含量。到恒重，干燥后样品所失去的质量即为水分含量。 适用范围适用范围高

26、温下易热分解、变质或不易除去结合高温下易热分解、变质或不易除去结合 水的食品。水的食品。 第二节第二节 蒸馏法蒸馏法（共沸蒸馏）（共沸蒸馏） 原理原理基于两种互不相溶的液基于两种互不相溶的液 体二元体系的沸点低于各组分体二元体系的沸点低于各组分 的沸点，将食品中的水分与甲的沸点，将食品中的水分与甲 苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷苯或二甲苯或苯共沸蒸出，冷 凝并收集馏液，馏出液在接收凝并收集馏液，馏出液在接收 管中分层，根据水层的体积，管中分层，根据水层的体积， 即可计算出样品中水分含量。即可计算出样品中水分含量。 与干燥法的对比：与干燥法的对比： p干燥法以样品质量减少为依据；干燥法以样品质量减少

27、为依据； p蒸馏法以接收到的水分量为准；蒸馏法以接收到的水分量为准； p温度低于干燥法，适用于易氧化、分解、温度低于干燥法，适用于易氧化、分解、 热敏性以及含有大量挥发性组分的样品；热敏性以及含有大量挥发性组分的样品； p避免了挥发性物质的减少及脂肪氧化对水避免了挥发性物质的减少及脂肪氧化对水 分测定的误差，准确度明显优于干燥法。分测定的误差，准确度明显优于干燥法。 是香料唯一公认的水分含量分析方法。是香料唯一公认的水分含量分析方法。 第三节第三节 卡尔卡尔费休法费休法 即即k-fk-f法法(karl fisher)(karl fisher)，是测定水分最为准确的化学方法。，是测定水分最为准确

28、的化学方法。 原理原理测定水分的容量法测定水分的容量法( (滴定法滴定法) )，属于碘量法。，属于碘量法。 用含有用含有i2、so2、吡啶、无水甲醇、吡啶、无水甲醇(1:3:10)的标准溶液的标准溶液(费休费休 试剂试剂)滴定样品，化学反应消耗样品中的水分，通过计算试剂消滴定样品，化学反应消耗样品中的水分，通过计算试剂消 耗量计算出水分含量。耗量计算出水分含量。 反应式反应式 ( i( i2 2+so+so2 2+3c+3c5 5h h5 5n+chn+ch3 3oh)+hoh)+h2 2o2 co2 c5 5h h5 5n n hi+ chi+ c5 5h h5 5n n hsohso4 4chch3 3 终点确定终点确定so2、吡啶、吡啶、ch3oh都是过量的，反应完毕都是过量的，反应完毕 后多余的游离碘呈现红棕色，即可确定为到达终点。后多余的游离碘呈现红棕色，即可确定为到达终点。 说明：说明： u适用范围广泛，常用作微量或痕量水分测定的标准适用范围