第五章水分和水分活度的测定.ppt

1、第五章 水分和水分活度值的测定,水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。 水不仅是身体中体温的重要调节剂、溶剂、营养成分和废物的载体，它还是一种反应介质、润滑剂和增塑剂、生物大分子构象的稳定剂。 食品中水分多少，直接影响到食品的感官性状，影响胶体状态的形成和测定。不同食品中含水量差别很大。如表5-1。,第一节 概述,食品的变质或腐败是由于微生物的生长引起的，这与食品的水分含量有直接的关系。 控制食品中的水分含量，对于保持食品良好的感官性状、维持食品中其他组分的平衡关系、保证食品具有一定的保存期均起着重要作用。,一、水分的存在形式 自由水（游离水）由分子所构成基质物理截留的水，保持着水本身

2、的物理性质，能作为胶体的分散剂和盐的溶剂。如食盐、砂糖等吸附水。 结合水（束缚水）指食品中非水成分与水借助化学力或物理化学力相结合的水。包括单分子层结合水和多分子层结合水。,单分子层结合水是指通过氢键与非水物质以离子形式存在的一些强极性基团结合紧密的水，在非水组织外层形成一层水膜。 多分子层结合水是指强极性基团单分子水层外的几个水分子层所包含的水，以及与非水组分中弱极性基团以氢键结合的水。 食品中以自由水形态存在的水分，在干燥时易被除去，而以结合态存在的水分不易除去。,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. 如:重量法、蒸馏法、卡尔费休法、化学方法。, 间接法

3、利用食品的密度、折射率、电导率、介电常数等物理性质测定水分的方法。,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，也是食品营养价值的计量值的要求和其他分析的测定的需要。,固形物 (%) = 100 % 水份（%）,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。,干燥法 蒸馏法 卡尔费休法,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）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

4、燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。 2. 适用范围：不含或含其它挥发性物质甚微且对热稳定的食品 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 称量皿恒重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%,（二）、 减压干燥法 （1） 原理：在低压条件下，水分的沸点会随之降低，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。干燥前后样品所失去的质量即为

5、样品中的水分含量。,（2）适用范围：在100以上加热容易变质及含有不易除去的结合水的食品。如淀粉制品、豆制品、罐头食品、水果、蔬菜等,（3）样品的测定：在真空干燥箱的低压条件下，样品中的水分可以在3-6h内完全除去，而其他组分可以保持不分解。 真空干燥箱内需要干燥的空气，可以通过控制温度和真空度来加以干燥。 （4）水分含量的计算：与直接干燥法相同,（三）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。 水分可以彻底地被去除。 食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的质量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的食品。,2、操作条

6、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。,（3）样品测定及方法: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，如烘箱密封得好，要重新紧一次门的开关螺栓 （4）水分含量的计算:与直接干燥法相同 （5）方法说明及注意事项,称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜靠在一边（称量瓶盖半开 ），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

7、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,烘箱,干燥器, 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，其作用一是防止表面硬皮

8、的形成，二是可以使样品分散，减少样品水分蒸发的障碍。,二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏） 原理：它采用与水互不相溶的高沸点有机溶剂与样品中的水分共沸蒸馏，收集馏 分于接收管内，从所得水分容量计算水分含量。 蒸馏方法：直接蒸馏和回流蒸馏。 直接蒸馏使用沸点比水高、与水互不相溶剂如矿物油； 回流蒸馏使用沸点仅比水略高的溶剂如甲苯、二甲苯。, 适用范围 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 蒸馏法与干燥

9、法有较大差别，干燥法是以烘烤后减少的质量为依据，而蒸馏法是以蒸馏后收集到的水量为准，避免了挥发性物质减少的质量以及脂肪氧化对水分测定造成的误差。 注意溶剂的选择：对热不稳定的食品，常选用低沸点的，如苯、甲苯或甲苯-二甲苯混合液；对含糖分、可分解释出水分的样品，如脱水大蒜和脱水洋葱，选苯。,三、卡尔费休法（Karl Fischer),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

10、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 按1：3：10的比例溶在CH3OH 溶液中，该溶液称为卡尔-费休试剂。, 适用范围 适用于含有1%或更多水

11、分的样品。 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。,KFl 型水分测定仪(上海化工研究院制) 卡尔-费休水分滴定仪, 主要仪器和试剂, 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。 滴定度T( B/A)：每毫升标准

12、溶液相当于被测物质的质量，单位是g/ml或mg/ml。T (B/A)=mA/VB （B指标液，A指被测物） 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。,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

13、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,ERH是平衡相对湿度，它是指食品中水分蒸发达到平衡时，即单位时间内脱离食品的水的物质的量等于返回食品的水的物质的量时候，食品上方恒定的水蒸汽分压与在此温度时水的饱和蒸汽压的比值。 水分活度值对食品的色香味组织结构以及食品的稳定性有着重要影响。不同水分含量的食品由于其水分活度值不同，故储藏时的稳定性也不同。利用食品的水分活度原理，从而控制其水分活度，就可以提高产品质量，延长食品保藏期。,（一）康威氏皿扩散法,二、水分活度值的测定方法,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Aw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，得出样品的水分活度值。 测定方法：见P58,（二）Aw水分测定仪法,原理 在一定温度下，用标准饱和溶液校正Aw测定仪