食品分析讲义08

1、食品分析食品分析 Food Analysis食品学院食品学院 丛丛 健健Tel：61900381Email：J第三章第三章 食品的物理检验食品的物理检验n概述概述n物理检测的几种方法物理检测的几种方法n食品的物性测定食品的物性测定1 概概 述述n根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间根据食品的物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检测的方法称为物理检验法。的关系进行检测的方法称为物理检验法。n物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用物理检验法是食品分析及食品工业生产中常用的检测方法。的检测方法。2 物理检测的几种方法物理检测的几种方法一、相对密度法一、相对密度法二、折光法二、折光法三、旋光

2、法三、旋光法 一、一、 相对密度法相对密度法 * 密度密度 物质在一定温度下，单位体积物质在一定温度下，单位体积的质量。的质量。g/cm3 * 相对密度相对密度 d某一温度下物质的质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。量与同体积某一温度下水的质量之比。 * 密度与相对密度的关系。密度与相对密度的关系。12tdt温度下物质的密度温度下同体积水的密度 记作记作 ，无因次量，无因次量 常用常用 、 表示。表示。 12ttd204d2020d n测定相对密度的意义：测定相对密度的意义： 1.正常的液态食品，其相对密度都在一定正常的液态食品，其相对密度都在一定 的范围内。的范围内。 例

3、如：例如： 全脂牛奶为全脂牛奶为 1.0281.032 植物油（压榨法）为植物油（压榨法）为 0.90900.9295 2.测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求测定出液态食品的相对密度以后，通过查表可求出其固形物的含量。出其固形物的含量。 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： 1.密度瓶法密度瓶法 （普通密度瓶、带温度计密度瓶）（普通密度瓶、带温度计密度瓶） 2.密度计法密度计法 （普通密度计、糖锤度密度计、波美（普通密度计、糖锤度密度计、波美密度计、乳稠计、酒精密密度计、乳稠计、酒精密 度计、）度计、）普通型附温度计附温度计密度瓶密度瓶普通密度瓶普通密度瓶 (1)

4、(2) (3) (4)（1）普通密度计（）普通密度计（2）附有温度计的糖锤度密度计）附有温度计的糖锤度密度计（3）、（）、（4）波美密度计）波美密度计根据阿基米德原理设计而成。根据阿基米德原理设计而成。一个封口的玻璃管，内一个封口的玻璃管，内有空气，中间略粗，下有空气，中间略粗，下部有重锤，能浮在一定部有重锤，能浮在一定密度的液体中。密度的液体中。（1）普通密度计：）普通密度计： 直接以直接以20时的密度值为刻度的。时的密度值为刻度的。 0.7001.000 为轻表，用来测量比水为轻表，用来测量比水轻的液体；轻的液体； 1.0002.000 为重表，用来测量比水为重表，用来测量比水重的液体。重

5、的液体。（2）附有温度计的糖锤度密）附有温度计的糖锤度密度计：度计：又称勃力克斯计又称勃力克斯计 （Brixscale，简写为简写为。Bx）是专用于测定糖液浓度的，以是专用于测定糖液浓度的，以20重量百分浓度为刻度的。重量百分浓度为刻度的。 如果不带温度计要进行校如果不带温度计要进行校正。正。 （3）.（4）波美密度计：）波美密度计：是以波美度来表示液体浓度是以波美度来表示液体浓度大小。单位：大小。单位：Be 以以20为基准，蒸馏水为为基准，蒸馏水为0 15%的食盐液为的食盐液为15 Be， 纯硫酸（纯硫酸（d=1.8427时）为时）为 66 Be。波美度与相对密度的换算见波美度与相对密度的换

6、算见32页。页。5. 乳稠计乳稠计专门测定牛乳的相对密度的，刻度专门测定牛乳的相对密度的，刻度20/4、15 /15。相对密度相对密度d=（乳稠计读数（乳稠计读数/1000）+1.0006. 酒精比重计酒精比重计 示溶液中含酒精的体积百分含量。示溶液中含酒精的体积百分含量。注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较注意：当样品中酒精含量低时，测量误差较大；大；T20时要校正。时要校正。GB/T 5009.22003 食品的相对密度的测定食品的相对密度的测定 1. 密度瓶法密度瓶法 2. 相对密度天平（韦氏天平）相对密度天平（韦氏天平） 3. 密度计（比重计）密度计（比重计）二、折光法二、折光法n通

7、过测量物质的折光率来鉴别物质的组成，确通过测量物质的折光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定物质的纯度、浓度及判断物质的品质的分析方法称为折光法。方法称为折光法。n光的反射现象与反射定律光的反射现象与反射定律 一束光线照射在两种介质的分界面上时，要一束光线照射在两种介质的分界面上时，要改变它的传播方向，但仍在原介质里传播，这改变它的传播方向，但仍在原介质里传播，这种现象叫光的反射。种现象叫光的反射。 光的反射示意图光的反射示意图 A入射线入射线 B反射线反射线 L法线法线 M-M两介质分界线两介质分界线 入射角入射角 反射角反射角光的反射定律光的反射定律n入射线、反

8、射线和法线总是在同一平面内，入入射线、反射线和法线总是在同一平面内，入射线和反射线分居于法线的两侧。射线和反射线分居于法线的两侧。n入射角等于反射角。入射角等于反射角。光的折射现象与折射定律光的折射现象与折射定律n光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部分光线从一种介质射到另一种介质时，除了一部分光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种光线反射回第一种介质外，另一部分进入第二种介质中并改变它的传播方向，这种现象叫光的折介质中并改变它的传播方向，这种现象叫光的折射。射。光的折射定律：光的折射定律： （1） 入射线、法线和折射线在同一平面内，入射线、法线和折射线在同一平面内，入射线和折射线分居于

9、法线的两侧。入射线和折射线分居于法线的两侧。 （2）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折）无论入射角怎样改变，入射角的正弦与折射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播射角的正弦之比，恒等于光在两种介质中的传播速度之比。速度之比。光的折射示意图光的折射示意图 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折射角折射角光的全反射光的全反射1. 2 随着随着1增增大而增大。大而增大。2.当当1为为90、 2为临界角。为临界角。3.当光线从临当光线从临界角射入，折界角射入，折射线沿射线沿OM面面平行射出，为平行射出，为全反射。全反射。 棱镜棱镜样品样品绝对折射率：绝对折射率：光在

10、真空中的速度光在真空中的速度C与在介质中的速度与在介质中的速度V之比。之比。以以n表示。表示。 n = c / vn样液样液 Sin90 = n棱镜棱镜Sin 临临n样液样液 = n棱镜棱镜Sin 临临 阿贝式折光计阿贝式折光计 1底座；底座；2棱晶调节旋或；棱晶调节旋或；3圆盘组（内有刻度板）；圆盘组（内有刻度板）；4 小反光镜；小反光镜；5支架；支架；6读数镜简；读数镜简；7目镜；目镜；8 观察镜简；观察镜简；9分界线调节螺丝；分界线调节螺丝；10消色调节旋钮；消色调节旋钮；11色散刻度尺；色散刻度尺；12棱镜锁紧扳手；棱镜锁紧扳手；13 棱镜组；棱镜组；14温度计插座；温度计插座；15恒

11、温器接头；恒温器接头；16 保护罩；保护罩；17主轴；主轴；18反反光镜光镜4-5手提折光计手提折光计OK观测筒观测筒P棱镜棱镜D盖板盖板校校正正螺螺丝丝三、旋光法三、旋光法n应用旋光仪测量旋光物质（光学活性物质）的应用旋光仪测量旋光物质（光学活性物质）的旋光度以确定其含量的分析方法叫旋光法。旋光度以确定其含量的分析方法叫旋光法。n自然光与偏振光：自然光与偏振光： 自然光自然光有无数个与光的前进方向互相垂直有无数个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。的光波振动面。 偏振光偏振光只有一个与光的前进方向互相垂直只有一个与光的前进方向互相垂直的光波振动面。的光波振动面。n偏振光的产生方法：偏振光的产

12、生方法：1.用尼克尔棱镜用尼克尔棱镜 （苏格兰人发明的用两个切成了特殊角度并用（苏格兰人发明的用两个切成了特殊角度并用加拿大加拿大香脂香脂粘起来的冰晶石组成。）粘起来的冰晶石组成。）2.用用Polaroid滤光器滤光器 （ 美美 E.H.Land发明发明 由嵌在透明塑料中的几种晶体由嵌在透明塑料中的几种晶体组成。）组成。）3.聚乙烯醇人造偏振片聚乙烯醇人造偏振片 例例 WXG4型旋光仪型旋光仪1. 旋光度旋光度当偏振光通过光学活性物质溶液时，当偏振光通过光学活性物质溶液时，偏振面旋转的角度偏振面旋转的角度 叫作该物质的旋光度。叫作该物质的旋光度。旋光度的大小与光源的波长、液层厚度、旋光度的大小

13、与光源的波长、液层厚度、光学活性物质的种类、浓度、溶剂及其温光学活性物质的种类、浓度、溶剂及其温度有关。度有关。KCL旋光度旋光度旋光系数旋光系数溶液浓度溶液浓度液层厚度液层厚度2.比旋光度比旋光度在一定温度和一定光源情况下，当溶在一定温度和一定光源情况下，当溶液浓度为液浓度为 1 g/ml ，液层厚度为，液层厚度为 1分米分米 时偏振光所旋转的时偏振光所旋转的角度。记为：角度。记为： = / L C 查手册得到不同物质的比旋光度。查手册得到不同物质的比旋光度。 测定样液的旋光度。测定样液的旋光度。 L 旋光管长度（液层厚度）分米。旋光管长度（液层厚度）分米。 C 样液浓度（所求值）。样液浓度

14、（所求值）。 t测定温度为测定温度为20。 光源波长通常为光源波长通常为D钠线钠线589.3nm。t糖类的比旋光度糖类的比旋光度 53.3 138.5 194.8 196.4乳 糖麦芽糖糊 精淀 粉 52.5 92.5 20.0 66.5葡萄糖果 糖转化糖蔗 糖【】糖类【】糖类3.变旋光作用变旋光作用n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，然后惭渐变得较缓慢，最后达到初迅速变化，然后惭渐变得较缓慢，最后达到恒定值，这种现象称为变旋光作用。恒定值，这种现象称为变旋光作

15、用。 这是由于有的糖存在两种异构体，即这是由于有的糖存在两种异构体，即 型和型和型，它们的比旋光度不同。这两种环型结构及型，它们的比旋光度不同。这两种环型结构及中间的开链结构在构成一个平衡体系过程中，中间的开链结构在构成一个平衡体系过程中，即显示出变旋光作用。即显示出变旋光作用。 在用族光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原在用族光法测定蜂蜜，商品葡萄糖等含有还原糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜再测定。糖的样品时，样品配成溶液后，宜放置过夜再测定。n若需立即测定，可将中性溶液若需立即测定，可将中性溶液(pH7)加热至沸，或加热至沸，或加几滴氨水后再稀释定容；加几滴氨水后再稀释定容；n若溶液已

16、经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊若溶液已经稀释定容，则可加入碳酸钠干粉至石蕊试纸刚显碱性。试纸刚显碱性。n在碱性溶液中，变旋光作用迅速，很快达到平衡。在碱性溶液中，变旋光作用迅速，很快达到平衡。但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以但微碱性溶液不宜放置过久，温度也不可太高，以免破坏果糖。免破坏果糖。三、旋光仪三、旋光仪工作原理：工作原理： 光源起偏器小棱镜旋光管补偿器检偏器目镜检糖计最基本的光学元件示意图检糖计最基本的光学元件示意图4-114-12 第三节第三节 食品的物性测定食品的物性测定 食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。食品除了营养价值外，它的物理性能也很重要。在食品生

17、产过程中，存在着大量与物性量化相关的在食品生产过程中，存在着大量与物性量化相关的问题。问题。 物理性能是食品重要的品质因素，物理性能是食品重要的品质因素，主要包括：主要包括：硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、硬度、脆性、胶粘性、回复性、弹性、凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性凝胶强度、耐压性、可延伸性及剪切性等，等，它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。它们在某种程度上可以反映出食品的感官质量。一、色度测定一、色度测定( (一一) )饮料用水色度的测定饮料用水色度的测定 纯洁的水是无色透明的。但一般的天然水中存在有各纯洁的水是无色透明的。但一般的天然水中存在有各种溶解物质或不溶于水的黏土类

18、细小悬浮物，使水呈现各种溶解物质或不溶于水的黏土类细小悬浮物，使水呈现各种颜色。如种颜色。如含腐殖质或高铁含腐殖质或高铁较多的水，常呈较多的水，常呈黄色黄色；含；含低铁低铁化合物较高化合物较高的水呈淡的水呈淡绿蓝色绿蓝色；硫化氢被氧化所析出的；硫化氢被氧化所析出的硫硫，能使水呈浅能使水呈浅蓝色蓝色。 色度色度被测水样与特别制备的一组有色标准溶被测水样与特别制备的一组有色标准溶 液的颜色比较值。液的颜色比较值。洁净的天然水的色度一般在洁净的天然水的色度一般在15152525度之间，度之间，自来水的色度多在自来水的色度多在5 51010度。度。水的色度有水的色度有“真色真色”与与“表色表色”之分。

19、之分。“真色真色”指用澄清或离心等法除去悬浮物后的指用澄清或离心等法除去悬浮物后的色度。色度。“表色表色”指溶于水样中物质的颜色和悬浮物颜指溶于水样中物质的颜色和悬浮物颜色的总称。色的总称。在分析报告中必须注明测定的是水样的真色还是表在分析报告中必须注明测定的是水样的真色还是表色。色。测定水的色度有测定水的色度有: :1.1.铂钴比色法铂钴比色法测定水的色度的标准方法，测定水的色度的标准方法， 此法操作简便，色度稳定，标准比色系列保存适此法操作简便，色度稳定，标准比色系列保存适宜，可长时间使用，但其中所用的氯铂酸钾太贵，宜，可长时间使用，但其中所用的氯铂酸钾太贵，大量使用时不经济。大量使用时不

20、经济。2. 2. 铬钴比色法铬钴比色法以重铬酸钾代替氯铂酸钾，便宜以重铬酸钾代替氯铂酸钾，便宜而且易保存，只是标准比色系列保存时问较短。而且易保存，只是标准比色系列保存时问较短。两种方法的精密度和准确度相同。两种方法的精密度和准确度相同。( (二二) )啤酒色度的测定啤酒色度的测定1 1原理原理 将除气后的啤酒注入将除气后的啤酒注入 EBC EBC 比色计的比色皿中，比色计的比色皿中，与标准与标准 EBC EBC 色盘比较，目视读数或自动色盘比较，目视读数或自动数字显示出啤酒的色度，以数字显示出啤酒的色度，以 EBC EBC 色度单位表示。色度单位表示。EBCEBC欧洲啤酒协会，简称欧洲啤酒协

21、会，简称“欧啤协。欧啤协。”Europe Beer consortium Europe Beer consortium 2 2仪器仪器 EBC EBC 比色计比色计( (或使用同等分析效果的仪器或使用同等分析效果的仪器) )：具：具有有 2.O2.O27.0 EBC 27.0 EBC 单位的目视色度盘或自单位的目视色度盘或自动数据处理与显示装置。动数据处理与显示装置。n一般一般淡色啤酒淡色啤酒的色度在的色度在 5.05.014.0 EBC 14.0 EBC 范围内；范围内；浓色啤酒浓色啤酒的色度在的色度在 15.015.040.0 EBC 40.0 EBC 范围内。范围内。n测定浓色或黑色啤酒

22、时，需要将啤酒稀释至合适的测定浓色或黑色啤酒时，需要将啤酒稀释至合适的色度范围色度范围( (即即2.02.027.0 EBC 27.0 EBC 范围内范围内) )，然后将实验，然后将实验结果乘以稀释倍数。结果乘以稀释倍数。 二、粘度测定二、粘度测定 粘度粘度液体的粘稠程度，它是液体在外力作用下液体的粘稠程度，它是液体在外力作用下发生流动时，分子间所产生的内摩擦力。发生流动时，分子间所产生的内摩擦力。粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理常粘度的大小是判断液态食品品质的一项重要物理常数。数。粘度有粘度有绝对粘度、运动粘度、条件粘度绝对粘度、运动粘度、条件粘度和和相对粘度相对粘度之分。之分。绝

23、对粘度绝对粘度也叫动力粘度。也叫动力粘度。它是液体以它是液体以 1cm1cms s 的流速流动时，在每的流速流动时，在每 l cml cm2 2 液液面上所需切向力的大小，单位为面上所需切向力的大小，单位为 “PaPas s” 。运动粘度运动粘度也叫动态粘度。也叫动态粘度。它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比值，它是在相同温度下液体的绝对粘度与其密度的比值，单位为单位为 “m m2 2s s ”。条件粘度条件粘度是在规定温度下，在指定的粘度计中，是在规定温度下，在指定的粘度计中，一定量液体流出的时间一定量液体流出的时间(s)(s)或将此时间与规定温度下或将此时间与规定温度下同体积水流出时

24、间之比。同体积水流出时间之比。 相对粘度相对粘度是在一定温度时液体的绝对粘度与另是在一定温度时液体的绝对粘度与另一液体的绝对粘度之比，用以比较的液体通常是水一液体的绝对粘度之比，用以比较的液体通常是水或适当的液体。或适当的液体。粘度的大小随温度的变化而变化。粘度的大小随温度的变化而变化。 温度愈温度愈，粘度愈，粘度愈。纯水在纯水在2020时的绝对粘度为时的绝对粘度为 10103 pa3 pas s。测定液体粘度可以了解样品的稳定性，亦可揭示干测定液体粘度可以了解样品的稳定性，亦可揭示干物质的量与其相应的浓度。粘度的数值有助于解释物质的量与其相应的浓度。粘度的数值有助于解释生产、科研的结果。生产

25、、科研的结果。粘度的测定方法按测试手段分为：粘度的测定方法按测试手段分为：毛细管粘度计法、毛细管粘度计法、旋转粘度计法、旋转粘度计法、滑球粘度计法等滑球粘度计法等。毛细管粘度计法设备简单、操作方便、精度高。毛细管粘度计法设备简单、操作方便、精度高。后两种需要贵重的特殊仪器，适用于研究部门。后两种需要贵重的特殊仪器，适用于研究部门。( (一一) ) 毛细管粘度计法毛细管粘度计法 1 1原理原理 毛细管粘度计测定的是运动粘度。由样液通过一定毛细管粘度计测定的是运动粘度。由样液通过一定规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度。规格的毛细管所需的时间求得样液的粘度。2 2仪器仪器 取一定体积的液体在严格的

26、温度与固定的液面高度取一定体积的液体在严格的温度与固定的液面高度的控制下，使其流经毛细管的控制下，使其流经毛细管粘粘度计而计算其流经时度计而计算其流经时间。根据流经时间与间。根据流经时间与粘粘度计的校正常数的乘积即可度计的校正常数的乘积即可得动力得动力粘粘度。度。毛细管粘度计：毛细管粘度计：( (二二) )旋转粘度计法旋转粘度计法 1 1原理原理 旋转粘度计旋转粘度计( (图图4 414)14)上的同步电机上的同步电机l l以一定的速以一定的速度带动刻度圆盘度带动刻度圆盘2 2旋转，又通过游丝旋转，又通过游丝3 3和转轴带动转子和转轴带动转子4 4旋转。若转子未受到阻力，则游丝与刻度圆盘同速旋

27、转。若转子未受到阻力，则游丝与刻度圆盘同速旋转；当样液存在时，转子受到粘滞阻力的作用使游旋转；当样液存在时，转子受到粘滞阻力的作用使游丝产生力矩。当两力达到平衡时，与游丝相连的指针丝产生力矩。当两力达到平衡时，与游丝相连的指针5 5在刻度圆盘上指示出一数值，根据这一数值，结合在刻度圆盘上指示出一数值，根据这一数值，结合转子号数及转速即可算出被测样液的绝对粘度。转子号数及转速即可算出被测样液的绝对粘度。( (三三) )滑球粘度计法滑球粘度计法1 1原理原理 滑球粘度计滑球粘度计( (即赫普勒尔粘度计即赫普勒尔粘度计) )如图如图4 41515所示，所示，适于测定粘度较高的样液。它是基于落体原理而

28、设计适于测定粘度较高的样液。它是基于落体原理而设计的。测定方法是在一充满样液的玻璃管的。测定方法是在一充满样液的玻璃管( (有玻璃夹套有玻璃夹套) )中，将一适宜相对密度的球体从玻璃管上线落至下线，中，将一适宜相对密度的球体从玻璃管上线落至下线，根据落球时间，再结合被测样液的相对密度、球体的根据落球时间，再结合被测样液的相对密度、球体的相对密度和球体系数，可以计算出样液的粘度。相对密度和球体系数，可以计算出样液的粘度。三、质构测定三、质构测定 质构仪质构仪(Texture Analyzer)(Texture Analyzer)是使一些食品的是使一些食品的感感官指标定量化的新型仪器。官指标定量化的新型仪器。 ( (一一) )质构仪的结构及工作原理质构仪的结构及工作原理