海南大學(xué) 食品分析五 2014

1、第五章第五章 水分和水分活度的測(cè)定水分和水分活度的測(cè)定 海南大學(xué)食品學(xué)院海南大學(xué)食品學(xué)院食品中的水分：食品中的水分：1、是食品的主要組成成分、是食品的主要組成成分2、水分子的含量和分布直接影響到、水分子的含量和分布直接影響到食品的外觀、色澤、風(fēng)味、食品的外觀、色澤、風(fēng)味、 4、不同的食品有其特征性的水分含、不同的食品有其特征性的水分含量。如量。如:面包面包3545；奶粉；奶粉4；肉；肉80；谷物，；谷物，1015等。等。第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、一、 水分的存在狀態(tài)水分的存在狀態(tài)自由水（游離水）自由水（游離水）是靠分子間力形成的吸附水。是靠分子間力形成的吸附水。親和水親和水 強(qiáng)極性基團(tuán)單分子外

2、的水分子層。強(qiáng)極性基團(tuán)單分子外的水分子層。結(jié)合水（束縛水）結(jié)合水（束縛水）以氫鍵結(jié)合的水，結(jié)晶水。以氫鍵結(jié)合的水，結(jié)晶水。二二 、 水分的測(cè)定方法水分的測(cè)定方法v直接法直接法利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測(cè)定利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測(cè)定水分：重量法、蒸餾法、卡爾水分：重量法、蒸餾法、卡爾費(fèi)休法、化學(xué)方法。費(fèi)休法、化學(xué)方法。v間接法間接法利用食品的物理常數(shù)通過(guò)函數(shù)關(guān)系確定水利用食品的物理常數(shù)通過(guò)函數(shù)關(guān)系確定水分含量：如測(cè)相對(duì)密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等。分含量：如測(cè)相對(duì)密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等。直接法比間接法準(zhǔn)確度高。直接法比間接法準(zhǔn)確度高。 水分是重要的質(zhì)量指標(biāo)之一 ; 水分是一

3、項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo) ; 水分是影響食品質(zhì)量的因素，控制水分是保障食品不變質(zhì)的手段。三、水分的測(cè)定的意義三、水分的測(cè)定的意義第二節(jié)第二節(jié) 水分的測(cè)定方法水分的測(cè)定方法 常壓干燥法；（此法用的廣泛）常壓干燥法；（此法用的廣泛） 真空干燥法；（樣品加熱分解時(shí)用）真空干燥法；（樣品加熱分解時(shí)用） 紅外線干燥法；紅外線干燥法； 真空器干燥法；（干燥劑法）真空器干燥法；（干燥劑法） 蒸餾法蒸餾法 卡爾卡爾- -費(fèi)休法費(fèi)休法 物理檢測(cè)法物理檢測(cè)法一、干燥法一、干燥法1 1、干燥法的前提條件、干燥法的前提條件 水分是唯一揮發(fā)成分，不含或含其它揮發(fā)性成分水分是唯一揮發(fā)成分，不含或含其它揮發(fā)性成分極微極微; ; 水

4、分揮發(fā)要完全，即含膠態(tài)物質(zhì)、含結(jié)合水量少水分揮發(fā)要完全，即含膠態(tài)物質(zhì)、含結(jié)合水量少; ; 食品中其它成分由于受熱而引起的化學(xué)變化可以食品中其它成分由于受熱而引起的化學(xué)變化可以忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 （一）干燥法的注意事項(xiàng)（一）干燥法的注意事項(xiàng)2 2、操作條件的選擇、操作條件的選擇 稱量瓶的選擇稱量瓶的選擇 稱樣量稱樣量 干燥設(shè)備干燥設(shè)備 干燥條件干燥條件 u 原理：原理：在一定的溫度（在一定的溫度（9595105105）和壓力（常壓）和壓力（常壓）下，將樣品放在烘箱中加熱干燥，除去蒸發(fā)的水分，下，將樣品放在烘箱中加熱干燥，除去蒸發(fā)的水分，干燥前后樣品的質(zhì)量之差即為樣品的水分含量。干燥前后樣品的質(zhì)

5、量之差即為樣品的水分含量。 u 適用范圍：適用范圍：用于在用于在9595105105下，不含或含其他揮發(fā)下，不含或含其他揮發(fā)性物質(zhì)甚微且對(duì)熱穩(wěn)定的食品。性物質(zhì)甚微且對(duì)熱穩(wěn)定的食品。（二）常壓干燥法（二）常壓干燥法樣品的預(yù)處理（對(duì)分析結(jié)果影響較大）樣品的預(yù)處理（對(duì)分析結(jié)果影響較大）采集、處理、保存過(guò)程中，要防止組分發(fā)生變化，特別要防止水采集、處理、保存過(guò)程中，要防止組分發(fā)生變化，特別要防止水分的丟失或受潮。分的丟失或受潮。固體樣品要磨碎，谷類達(dá)固體樣品要磨碎，谷類達(dá)18目，其他目，其他3040目。目。液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后進(jìn)干燥箱。液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后進(jìn)干燥箱。濃稠液體（糖漿、

6、煉乳等）：加水稀釋；加入精制海砂或無(wú)水硫濃稠液體（糖漿、煉乳等）：加水稀釋；加入精制海砂或無(wú)水硫酸鈉，攪拌均勻以增大增發(fā)面積。酸鈉，攪拌均勻以增大增發(fā)面積。含水量含水量16%的谷類食品，采用兩步干燥法。如面包，切成薄片，的谷類食品，采用兩步干燥法。如面包，切成薄片，自然風(fēng)干自然風(fēng)干1520h，再稱量，磨碎，烘干，再稱量，磨碎，烘干 。l常壓干燥法操作過(guò)程：常壓干燥法操作過(guò)程： 烘箱預(yù)熱烘箱預(yù)熱 稱量皿重稱量皿重m3 準(zhǔn)確稱樣準(zhǔn)確稱樣+稱量皿重稱量皿重 m1 干燥干燥1h 冷卻冷卻30min 稱量稱量 干燥干燥1h 冷卻冷卻30min 稱量稱量 反復(fù)至恒重準(zhǔn)確稱反復(fù)至恒重準(zhǔn)確稱樣樣+稱量皿重稱量

7、皿重 m2 。l水分的計(jì)算：水分的計(jì)算： 水分水分% = ( m1 - m2)/ (m1 - m3) 100%（三）減壓干燥法（三）減壓干燥法 u 原理：采用較低的溫度，在減壓條件下蒸發(fā)排除樣原理：采用較低的溫度，在減壓條件下蒸發(fā)排除樣品中的水分，根據(jù)干燥前后樣品所失去的質(zhì)量計(jì)算樣品中的水分，根據(jù)干燥前后樣品所失去的質(zhì)量計(jì)算樣品的水分含量。品的水分含量。u 適用范圍：在適用范圍：在100 100 以上加熱容易變質(zhì)及含有不易以上加熱容易變質(zhì)及含有不易除去的結(jié)合水的食品除去的結(jié)合水的食品. . u 減壓干燥法的具體操作減壓干燥法的具體操作 準(zhǔn)確稱準(zhǔn)確稱2.002.005.00g5.00g樣品樣品于

8、烘至恒重的稱量皿于烘至恒重的稱量皿至真至真空烘箱空烘箱5555、真空度、真空度404053KPa53KPa（700700740mmHg740mmHg）烘干烘干于干燥皿冷卻于干燥皿冷卻稱至恒重稱至恒重u 計(jì)算方法同前計(jì)算方法同前u 裝置圖（如下圖）裝置圖（如下圖）減壓干燥工藝流程圖減壓干燥工藝流程圖二、蒸餾法二、蒸餾法u原理：把不溶于水的有機(jī)溶劑原理：把不溶于水的有機(jī)溶劑和樣品放入蒸餾式水分測(cè)定裝和樣品放入蒸餾式水分測(cè)定裝置中加熱，試樣中的水分與溶置中加熱，試樣中的水分與溶劑蒸汽一起蒸發(fā)，冷凝并收集劑蒸汽一起蒸發(fā)，冷凝并收集餾出液，由水分的容量而得到餾出液，由水分的容量而得到樣品的水分含量。如香

9、料中水樣品的水分含量。如香料中水分測(cè)定分測(cè)定 u 蒸餾法測(cè)定的步驟蒸餾法測(cè)定的步驟 準(zhǔn)確稱準(zhǔn)確稱2.002.005.00g5.00g樣品樣品于于250ml250ml水分測(cè)定蒸餾瓶水分測(cè)定蒸餾瓶中中加入約加入約505075ml75ml有機(jī)溶劑有機(jī)溶劑接蒸餾裝置接蒸餾裝置徐徐徐徐加熱蒸餾加熱蒸餾至水分大部分蒸出后至水分大部分蒸出后在加快蒸餾速度在加快蒸餾速度至刻度管水量不在增加至刻度管水量不在增加讀數(shù)讀數(shù) u 蒸餾法測(cè)定水分含量的計(jì)算蒸餾法測(cè)定水分含量的計(jì)算X=100X=100V/mV/mu式中：式中：X X樣品重的水分含量，樣品重的水分含量，mL/100gmL/100g；或按水在；或按水在202

10、0時(shí)密度時(shí)密度0.9982g/mL0.9982g/mL計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；計(jì)算質(zhì)量分?jǐn)?shù)；u V V接受管內(nèi)水的體積，接受管內(nèi)水的體積，mLmL；u m m樣品的質(zhì)量，樣品的質(zhì)量，g g。u常用的有機(jī)溶劑及選擇依據(jù)常用的有機(jī)溶劑及選擇依據(jù)u選擇依據(jù)：對(duì)熱不穩(wěn)定的食品，一般不采用二甲苯，因選擇依據(jù)：對(duì)熱不穩(wěn)定的食品，一般不采用二甲苯，因?yàn)樗姆悬c(diǎn)高，常選用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，如苯。對(duì)于為它的沸點(diǎn)高，常選用低沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑，如苯。對(duì)于一些含有糖分，可分解釋放出水分的樣品，如脫水洋蔥一些含有糖分，可分解釋放出水分的樣品，如脫水洋蔥和脫水大蒜可采用苯，要根據(jù)樣品的性質(zhì)來(lái)選擇有機(jī)溶和脫水大蒜可采用苯，要根據(jù)樣品的

11、性質(zhì)來(lái)選擇有機(jī)溶劑。劑。 溶劑溶劑苯苯甲苯甲苯二甲苯二甲苯CCl4密度密度0.880.86 0.86 1.59沸點(diǎn)沸點(diǎn)80 80 140 76.8 三、卡爾費(fèi)休法三、卡爾費(fèi)休法 原理：原理：卡爾卡爾-費(fèi)休法測(cè)定水分的原理基于水分存在時(shí)碘和二氧費(fèi)休法測(cè)定水分的原理基于水分存在時(shí)碘和二氧化硫的氧化還原反應(yīng)?；虻难趸€原反應(yīng)。 2H2 0S02I22HIH2S04 上述反應(yīng)是可逆的，在體系中加入了吡啶和甲醇則使反應(yīng)順上述反應(yīng)是可逆的，在體系中加入了吡啶和甲醇則使反應(yīng)順利地向右進(jìn)行。利地向右進(jìn)行。 C5H5NI2十十C5 H5 NSO2C5H5N+H2 0 2 C5H5NHIC5H5NS03 C5H

12、5NS03CH3OH C5H5N(H)S04CH3 適用的范圍：適用的范圍： 卡爾費(fèi)休法可適用于含有卡爾費(fèi)休法可適用于含有I I或更多水分的樣品，或更多水分的樣品，如砂糖、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等如砂糖、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測(cè)定，其測(cè)定準(zhǔn)確性比直接干燥法要高，食品中的水分測(cè)定，其測(cè)定準(zhǔn)確性比直接干燥法要高，它也是測(cè)定脂肪和油類物品中微量水分的理想方法。它也是測(cè)定脂肪和油類物品中微量水分的理想方法?？柨栙M(fèi)休法測(cè)定步驟：費(fèi)休法測(cè)定步驟： 對(duì)于固體樣，如糖果必須預(yù)先粉碎，稱對(duì)于固體樣，如糖果必須預(yù)先粉碎，稱0.300.300.50g0.50g樣于稱樣于

13、稱樣瓶中。樣瓶中。 取取50 ml50 ml甲醇甲醇 于反應(yīng)器中，所加甲醇要能淹沒(méi)電極，用于反應(yīng)器中，所加甲醇要能淹沒(méi)電極，用KFKF試劑滴定試劑滴定50 ml50 ml甲醇中痕量水甲醇中痕量水 滴至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并滴至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并且保持且保持1min1min不變時(shí)不變時(shí) 打開加料口打開加料口 將稱好的試樣立即加入將稱好的試樣立即加入 塞上皮塞塞上皮塞 攪拌攪拌 用用KFKF試劑滴至終點(diǎn)保持試劑滴至終點(diǎn)保持1min1min不變不變 記錄記錄化學(xué)干燥法化學(xué)干燥法微波法微波法紅外吸收光譜法紅外吸收光譜法折光法折光法電導(dǎo)率法電導(dǎo)率法介電容量法介電容量法其它還有聲波和超聲波法，核磁共振波譜法，

14、中子法等。其它還有聲波和超聲波法，核磁共振波譜法，中子法等。四、其它測(cè)定水分方法四、其它測(cè)定水分方法紅外水分測(cè)量?jī)x紅外水分測(cè)量?jī)x 水分活度表示食品中水分存在的狀態(tài)，反應(yīng)水與食水分活度表示食品中水分存在的狀態(tài)，反應(yīng)水與食品的結(jié)合或游離程度，品的結(jié)合或游離程度，AwAw結(jié)合程度結(jié)合程度，AwAw結(jié)合結(jié)合程度程度。 AwAw影響色、香、味保存期。一般，同種食影響色、香、味保存期。一般，同種食品水分含量品水分含量，AwAw值值 。 定義：溶液中水的逸度與純水的逸度之比值，可近定義：溶液中水的逸度與純水的逸度之比值，可近似表示為似表示為 溶液中水蒸氣分壓與純水蒸汽壓之比。溶液中水蒸氣分壓與純水蒸汽壓之比

15、。第三節(jié)第三節(jié) 水分活度值的測(cè)定水分活度值的測(cè)定uA AW W測(cè)定儀法測(cè)定儀法 原理：在一定溫度下主要利用原理：在一定溫度下主要利用A AW W測(cè)定儀中的傳感器根據(jù)測(cè)定儀中的傳感器根據(jù)食品中水的蒸汽壓力的變化，從儀器的表頭上讀出指針食品中水的蒸汽壓力的變化，從儀器的表頭上讀出指針?biāo)镜乃只疃取Ｔ跇悠窚y(cè)定前需用氯化鋇飽和溶液校所示的水分活度。在樣品測(cè)定前需用氯化鋇飽和溶液校正正A AW W測(cè)定儀的測(cè)定儀的A AW W為為9.0009.000。 水分活度值的測(cè)定方法水分活度值的測(cè)定方法u溶劑萃取法溶劑萃取法 原理：在一定溫度下，苯所萃取出的水量與樣品中原理：在一定溫度下，苯所萃取出的水量與樣品中水相的水分活度成正比。用卡爾費(fèi)休法分別測(cè)定水相的水分活度成正比。用卡爾費(fèi)休法分別測(cè)定苯從食品和純水中萃取出的水量并求出兩者之比，苯從食品和純水中萃取出的水量并求出兩者之比，即為樣品的水分活度。即為樣品的水分活度。u擴(kuò)散法（恒定相對(duì)濕度平衡法）擴(kuò)散法（恒定相對(duì)濕度平衡法） 原理：樣品在微量擴(kuò)散皿中，在恒溫條件下，根據(jù)原理：樣品在微量擴(kuò)散皿中，在恒溫條件下，根據(jù)樣品在不同的標(biāo)準(zhǔn)飽和溶液中平衡后，質(zhì)量的增加樣品在不同的標(biāo)準(zhǔn)飽和溶液中平衡后