ch04-1水分及水分活度的测定

1、第5章：水和水活性的测定。主要内容概括如下：水体结构及其状态变化；食物中水分子的存在状态；食品中水分含量、水分活度的定义和测定；第1节：分析自然界中的水和水含量是在食品分析中获得准确可靠数据的最重要和最困难的分析之一；本章将介绍测定水的各种方法，包括基本原理、操作步骤、应用、注意事项、优缺点等。同时，本章还介绍了水活度的测定。作为食品质量指标之一，水分活度的测定与水分含量的测定同等重要。1.水的作用，水是生物体的重要组成部分，也是动物、植物和人类赖以生存的基本物质之一。除了种子食物如谷物和豆类(含水量一般为12.16%)，许多动物和植物作为食物通常含有60.90%的水，其中一些甚至更高，水是许

2、多食物成分中最大的成分。例如，蔬菜含85.97%的水，水果含80.90%，鱼含67.81%，鸡蛋含73.75%，牛奶含87.89%，猪肉含43.59%。即使是干燥的食物也含有少量的水，比如面粉12.14%，饼干2.54.5%。在动物和植物中，水不仅以纯水的形式存在，而且作为溶解可溶物质(如糖和许多盐)形成溶液和将亲水聚合物(如淀粉和蛋白质)分散在水中形成凝胶以保持一定形式的膨胀体的溶剂存在。此外，即使是不溶于水的物质，如脂肪和一些蛋白质，也可以在适当的条件下分散在水中，成为乳液或胶体溶液。水具有高的介电常数，这可以促进电解质的电离。水不仅是生物体内化学反应的媒介，也是生化反应的反应物。水还是动

3、物各种器官、肌肉和骨骼的润滑剂，也是动物物质运输的载体。没有水，就没有生命。4.1概述：1 .水的作用水分子的重要性。许多这样的通道专门用于特殊的离子或分子，不允许其他类型的物质通过。图1中右侧的分子通道、下方的离子通道和穿过细胞壁的分子通道，在第1节中进行了总结。一、水的作用，水分子：唯一广泛存在于三种状态的物质，水蒸气、冰、水，在第一节中有所概述。一、水的作用、水分子结构、结构特征水分子的四面体结构有对称的HO共价键和离子氧，另外两对孤对有静电力，HO键有电负性。第一节总结如下：1 .水的作用，水分子的结构，分子的结合1)水分子在三维空间中形成多个氢键。2)每个水分子具有相同数量的氢键供体

4、和受体，它们可以在三维空间中形成氢键网络结构。1)HO键间电荷的不对称分布使得HO键具有极性，从而导致分子间的相互吸引。2)因为每个水分子具有相同数量的氢键受体和供体，所以在三维空间中可以形成多个氢键。3)静电效应，在第1节中进行了总结。其次，食物中的水分含量差异很大，水是大多数食物的主要成分。1.水是大多数食物的主要成分。水分子的含量和分布直接影响食品的外观、颜色、风味、质量、状态、储存时间和对腐败的敏感性。3.不同的食物有其特有的水分含量。比如：面包3545；奶粉4；肉80；谷物、1015等。第1、2节。食品中的水分含量，第1、2节。食品中的水分含量，第1、3节。食物中水分去除的困难与它在

5、食物中的存在形式有关，食物中水的存在形式：问：食物中的水可以被微生物利用(P79)。(a)混合水(b)多层水(c)混合水(d)游离水，总结于第1节第三节。食物中水的存在形式(一)散装水1。游离水：在远离非水成分的位置出现的水；水-水氢键占主导地位。具有类似于稀盐溶液中水的性质；宏观流动不受阻碍。自由水保持了水本身的物理特性，可以冻结，但冰点降低；溶解溶质的能力强，可用作胶体的分散剂和盐的溶剂，干燥时容易除去；接近纯水分子的平均运动；适合微生物生长和大多数化学反应，它容易引起食物腐败，但它与食物的风味和功能密切相关。第一节总结，第三节。食物中水的存在形式(1)散装水1。与自由水和束缚水相对应的水

6、称为自由水或游离水，是指组织和细胞中容易冻结并能溶解溶质的水。自由水分为固定水、毛细水和流体水、滞水、毛细水和自由流动水，在第1节中进行了总结。第三，食物中水的存在形式(1)散装水2。发生在远离非水成分的位置的截留水；水-水氢键占优势；具有类似于勤奋盐溶液中的水的性质，除了宏观流动受到凝胶或组织基质的影响。它会结冰，但冰点会降低。溶解溶质能力强，干燥时容易去除，冷冻时容易冻结；接近纯水分子的平均运动；适合微生物生长和大多数化学反应，它容易引起食物腐败，但它与食物的风味和功能密切相关。例如，当组织食物被切割或压碎时，水不会流出，并且这种水的整个流动受到严格限制，但是每个分子的分子运动基本上与稀盐

7、溶液中水分子的运动相同。截留水的破坏会对食品质量产生很大影响，如凝胶脱水收缩、冷冻食品解冻和渗漏等。第1节总结，3。食物中水的存在形式(2)作用于束缚水分子的力可分为氢键力和毛细力。通过氢键力结合的水通常被称为结合水或结合水，例如，由于与蛋白质活性基团(OH，=NH，NH2，COOH，CONH2)和食物中的碳水化合物活性基团形成氢键而不能自由移动的水。束缚水有两个特点：不易冻结(冰点-40)；不能用作溶质的溶剂。1.结构水与其他食物成分如蛋白质紧密结合，并存在于细胞壁或原生质中。低于-40，不冻结，不能作为其他溶剂添加溶质，与纯水相比平均分子运动为0，不能被微生物利用。第1节总结，3。食物中水

8、的存在形式(2)结合水2。结合水这种水属于化学结合水，如乳糖一水合物；也有一些盐，如Na2SO410H2O。(1)与非水成分的特定亲水位点强烈相互作用的邻近水不是其物质结构的一个组成部分。它不会在零下40度结冰，也没有溶解溶质的能力。与纯水相比，它的平均分子运动大大减少，不能被微生物利用。这种水是稳定的，不容易引起食物腐败。第1节总结，3。食物中水的存在形式(2)结合水2。结合水这种水属于化学结合水，如乳糖一水合物；也有一些盐，如Na2SO410H2O。(2)多层水，其占据剩余的第一层位置，并在非水成分的亲水基团周围形成严重的附加层；水和水溶性氢键占主导地位。大多数多层水在零下40度以下不会结

9、冰；有些可以冻结，但冰点大大降低。溶质有一定的溶解能力，与纯水相比，分子的平均运动大大减少，这是微生物所不能利用的。第一节总结，第四节。水分含量测定的重要性对于食品分析来说，最基本和最重要的方法之一就是水分含量的测定。除去水分后剩下的干基称为总固体。因为水可以作为一种廉价的添加剂，这对食品制造商来说意味着巨大的经济利益。(1)水和溶质之间的相互作用-物质结构的变化1。水和离子基团之间的相互作用离子效应影响水分子的现有结构状态，从而影响其他非水溶质或悬浮在介质中的物质的“相容状态”，从而影响物质的整体稳定性和现有状态。第1节总结，第4节。水含量测定的重要性(1)水和溶质之间的相互作用-材料结构的

10、变化2。水与具有氢键能力的中性基团如羟基、氨基、羧基等之间的相互作用。(力小于水和离子之间的力)1)已经发现在生物大分子之间有一个由几个水分子组成的桥结构(木瓜蛋白酶中有一个三分子水桥)。2)水分子和蛋白质二级结构的结合不仅决定了蛋白质的结构，也决定了分子的振动。3.水和疏水基团之间的相互作用1)疏水基团聚集在一起以减少与水的接触面积，导致自由水分子的增加；第1节给出了一个概述。4.水分含量测定的重要性。2.水分含量测定的重要性。水分含量是产品保藏中的一个关键质量因素，它会直接影响某些产品的质量稳定性。如脱水蔬菜和水果；奶粉；蛋粉的含水量是产品的一个质量因素。例如，在果酱和果冻中，防止糖结晶；

11、常规加工谷物的含水量为4%-8%；吸湿膨胀后，含水率为7%-8%。第一节概述，第四节。水分含量测定的重要性(二)水分含量测定的重要性水分含量的降低有利于产品的包装和运输。例如：浓缩牛奶；液体蔗糖(67%固体)和液体玉米糖浆(80%固体)；脱水产品(如果水分含量过高，很难包装)；浓缩果汁。一些产品的含水量(或固含量)通常有特殊的规定，如：通心粉的含水量必须是15%；葡萄糖浆的固体含量必须是70%；菠萝汁中可溶性固形物的含量必须是10.5硼；食物营养价值的测量值需要列出水分含量。水分数据可用于表示样品的其他分析结果。第二节水分含量的测定是指物质中水分含量的百分比。含水量的测定方法有两种：直接测定法

12、和间接测定法。前者包括：干燥法、蒸馏法和卡尔费休法；后者包括利用食物的物理特性如密度、折射率、电导率和介电常数来测量水分的方法。它不需要去除食品样品中的水分，可用于食品工业中水分含量的自动控制和分析。问：在水含量的测定中，利用水本身的物理和化学性质将水从样品中去除，然后对其进行定量的方法称为()P80，第2节水的测定，1。干燥方法的特点：简单，易操作，快速，使用范围粗略：水是唯一的挥发性；游离水含量高，易于去除，可完全去除水分。高温引起的物质之间的反应引起的质量变化可以忽略不计，样品中的其他成分在加热过程中是稳定的(重量变化可以忽略不计)。第2节水分的测定一、干燥方法(一)直接干燥法(P737

13、5，GB/T 5009.3第一种方法)1该原理基于这样一个事实，即在加热食物中的水分后，产生的蒸气压高于电干燥箱中的空气分压，从而使食物中的水分蒸发。同时，由于不断加热和排出水蒸气，达到了适用范围：它适用于所有种类的食品，不含或含有其他挥发性成分在95l05范围内，并对热稳定。主要包括谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品和卤菜三个样品的制备、测定和结果计算。样品的制备方法通常因食品的类型和存在状态而异。通常，食物以固体形式存在(如面包、饼干和奶粉固体样品：研磨，过筛(2040目)，干燥，称重。液体样品：首先在水浴中浓缩，然后干燥并称重。稠液：加入精制海砂或河砂，增加附加面积，干燥，称重

14、；比如糖浆和甜炼乳。面包：两步干燥法，首先切成23毫米的薄片，风干1520小时，然后研磨、干燥并称重。第2节水分的测定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。样品制备、测定和结果计算固体样品必须经过研磨，所有样品都要经过2040目筛并混合均匀。在研磨过程中，有必要防止样品的水分含量发生变化。通常，当水分含量低于14%时，称为安全水分，也就是说，当在实验室条件下将其粉碎和过筛时，水分含量通常不变。但这需要快速行动。制备好的样品储存在干燥干净的研磨瓶中，以备后用。测量时，准确称量210克上述样品(取决于样品的性质和水分含量)，将其放入已干燥、冷却并称重至恒重(m0)的带盖称重瓶中，将其移入95105常

15、压烘箱，打开盖子24小时后取出，在盖子中冷却0.5小时后称重(m1)。烘烤约1小时，冷却0.5小时，称重(m21)。重复此操作，直到前后两次的质量差不超过2毫克(| m2n-m2n-1 | 2毫克)，m2n被视为恒重(记录为m2)。第2节，水分的测定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。样品的制备、测定和结果计算。研磨固体样品，混合，称重，称重，干燥，称重，称重，并计算结果。为了测定一些面粉的水分含量，一名检查员用一个称量瓶称量了2.8720克样品，该称量瓶的干燥恒重为24.3608克，在100的恒温箱中干燥3小时，然后在干燥器中冷却，在100的恒温箱中再次干燥2小时，取出后放入干燥器中冷却，称量至26.9430克；然后在100的恒温箱中干燥2小时，取出后放入烘干机中冷却，称量至26.9422克。测得的面粉含水量是多少？第2节水分的测定，1。干燥方法(1)直接干燥方法3。固体样品的样品制备、测定和结果计算。通过二次干燥法测定水分含量的食品样品为()(a)水分含量大于16%的样品(c)水分含量为14.16%的样品(b)水分含量小于14%的样品(d