第三章水分和水分活度的測定2013

第三章

食品水分和水分活度的測定教學(xué)目的和要求掌握食品中水分存在的狀態(tài)，水分和水分活度的測定原理、方法、注意事項(xiàng)；了解食品中水分測定的意義。教學(xué)內(nèi)容第一節(jié)概述水分的存在狀態(tài)水分測定意義第二節(jié)水分測定方法第三節(jié)水分活度的測定第一節(jié)概述一、基本概念：1、水分即105℃干燥減重法測出的量，也就是食品在105℃干燥至恒重所減少的重量。2、食品水分活度（Aw）

在同一條件(溫度、濕度和壓力等)下，食品中水分所產(chǎn)生的蒸氣壓與純水蒸氣壓之間的比值，以Aw表示。一、概述3、食品中的固形物指食品內(nèi)將水分排除后的全部殘留物，包括蛋白質(zhì)、脂肪、粗纖維、無氮抽提物、灰分等。固形物(%)=100%－水份（%）二、食品中水分含量不同食品中水分含量的差異很大，在絕大多數(shù)食品中，水分是一個(gè)主要組成部分。食品種類近似含水量（濕基）食品種類近似含水量（濕基）谷物制品小麥面粉（整粒）白面包（加料）玉米片椒鹽餅干通心粉（干,加料）10.313.43.04.110.2乳制品牛乳（純的,新鮮）酸奶酪（清淡，低脂）酪農(nóng)干酪切達(dá)干酪香草冰淇淋88.089.079.337.561.0食品中水分含量三、食品中水分的存在狀態(tài)水分的存在狀態(tài)結(jié)合水或束縛水自由水或游離水不可移動水或滯化水毛細(xì)管水自由流動水四、水分含量測定的意義

1、水分含量是食品重要的質(zhì)量指標(biāo)之一

（1）保持食品良好性狀(感觀)

（2）控制水分含量,增加保存期

（3）保證產(chǎn)品質(zhì)量2、水分含量是一項(xiàng)重要的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

3.食品中的水分是引起微生物性變質(zhì)的重要原因之一

4.食品營養(yǎng)價(jià)值的計(jì)量值要求列出水分含量。

第二節(jié)水分的測定方法1、直接法——利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測定水分。如重量法、蒸餾法、卡爾·費(fèi)休法、化學(xué)方法等。特點(diǎn)：準(zhǔn)確度高、重復(fù)性好，應(yīng)用范圍較廣；費(fèi)時(shí)，人工操作2、間接法——利用食品的物理常數(shù)通過函數(shù)關(guān)系確定水分含量。如測相對密度、折射率、電導(dǎo)、旋光率等。

特點(diǎn)：準(zhǔn)確度低，快速，自動連續(xù)。一、重量法（干燥法）

重量法：凡操作過程中包括有稱量步驟的測定方法統(tǒng)稱為重量法。如：常壓干燥法、真空干燥法、紅外線干燥法、真空器干燥法等。）烘箱干燥法定義：在一定溫度和壓力條件下，將樣品加熱干燥，以排除其中水分的方法，叫做烘箱干燥法。1.干燥法的前提條件（樣品本身要符合三項(xiàng)條件）

⑴水分是唯一的揮發(fā)成分，不含或含其它揮發(fā)性成分極微。

⑵水分的揮發(fā)要完全，⑶對熱穩(wěn)定的食品，（一）、直接干燥法（常壓干燥法）1、原理

在一定的溫度（101℃～105℃）和壓力（常壓）下，將樣品在烘箱中加熱干燥，除去水分，干燥前后樣品的質(zhì)量之差即為樣品的水分含量。但實(shí)際上在此溫度下所失去的是揮發(fā)性物質(zhì)的總量，而不完全是水。

2適用范圍

GB5009.3—2010本標(biāo)準(zhǔn)中直接干燥法適用于在101℃～105℃下，不含或含其他揮發(fā)性物質(zhì)甚微的谷物及其制品、水產(chǎn)品、豆制品、乳制品、肉制品及鹵菜制品等食品中水分的測定，不適用于水分含量小于0.5g/100g的樣品。

3.試劑1）6mol/L鹽酸:2）6mol/L氫氧化鈉溶液：3）海砂4.儀器1）分析天平（感量）0.1mg；2）稱量瓶：3）電熱恒溫干燥箱。4）干燥器；稱量瓶洗凈烘干冷卻稱量（恒重）5.樣品的制備、測定及結(jié)果計(jì)算1）固體試樣

①稱量瓶的處理樣品預(yù)處理及測定原則：在采集、處理和保存過程中，須防止組分發(fā)生變化和水分散失。a、待測試樣水分≤14%:一步法處理

固態(tài)樣品→磨碎→過20目～40目篩→混勻。測定樣品＋稱量0.001g干燥103C冷卻室溫稱量稱量瓶

恒重：前后兩次稱量的質(zhì)量差不超過2mg。b、待測試樣水分>14%，可用二步法處理：

稱取樣品總質(zhì)量m1→自然風(fēng)干15～20h，使水分≤14%→準(zhǔn)確稱重m2→粉碎→過篩→混勻→備用。水分（%）=式中m1-------新鮮樣品總質(zhì)量，g;m2------風(fēng)干后樣品總質(zhì)量，g;m3------干燥前適量樣品與稱量瓶質(zhì)量，g；m4------干燥后適量樣品與稱量瓶質(zhì)量，g；m5------稱量瓶質(zhì)量，g.水分含量≥1g/100g時(shí)，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字；水分含量＜1g/100g時(shí)，結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。精密度在重復(fù)性條件下獲得的兩次獨(dú)立測定結(jié)果的絕對差值不得超過算術(shù)平均值的5%。6.注意事項(xiàng)本方法不適用于膠體、高脂肪、高糖、含易氧化、易揮發(fā)物質(zhì)的食品中水分分析恒重標(biāo)準(zhǔn)：兩次稱量結(jié)果<2mg干燥劑需及時(shí)更換或處理7、直接干燥法誤差產(chǎn)生的原因

⑴樣品中含有非水分易揮發(fā)性物質(zhì)；

⑵樣品中的某些成分和水分的結(jié)合，使測的結(jié)果偏低

⑶食品中的脂肪與空氣中的氧發(fā)生氧化，使樣品重量增重；

⑷在高溫條件下物質(zhì)的分解；

⑸被測樣品表面產(chǎn)生硬殼，妨礙水分的擴(kuò)散；⑹烘干到結(jié)束樣品重新吸水。（二）減壓干燥法

1．原理利用在低壓下水的沸點(diǎn)降低的原理．將取樣后的稱量皿置于真空烘箱內(nèi)，在選定的真空度與加熱溫度下干燥到恒重，加熱前后的質(zhì)量差為水分含量。2．適用范圍適用于在100℃以上加熱容易分解、破壞及含有不易除去結(jié)合水的食品，如糖漿、果糖、味精、蜂蜜、果醬、麥乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量測定。3、操作方法

準(zhǔn)確稱樣→于烘至恒重的稱量皿→置真空干燥箱內(nèi)→打開真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需的壓力（壓力一般為40kPa~53kPa)

→加熱（一般50-60℃）→關(guān)閉真空泵上的活塞，停止抽氣→干燥2-3h后→打開活塞，待箱內(nèi)壓力正?！又糜诟稍锲骼鋮s0.5h→稱重→干燥→冷卻→→稱至恒重

計(jì)算同常壓干燥法

（三）紅外線干燥法

1．原理

以紅外線燈管做為熱源利用紅外線的輻射熱與直射熱加熱樣品，快速蒸去水分，并同時(shí)稱重。2.特點(diǎn)測定水分快速，簡便，但其精密度較差，可同時(shí)測定2~3份樣品。二、蒸餾法

1、蒸餾法原理

兩種互不相溶的液體二元體系的沸點(diǎn)低于各組分的沸點(diǎn)，在試樣中加入與水互不相溶的有機(jī)溶劑（如苯或二甲苯等）將食品中的水分與苯或二甲苯共沸蒸出，冷凝并收集餾液，由于密度不同，餾出液在接收管中分層，根據(jù)餾出液中水的體積，即可計(jì)算出樣品中水分含量。2、適用范圍

適用于易加熱易氧化、分解，含有大量揮發(fā)性組分的樣品的測定。特別適用于香料、油類3.試劑和材料甲苯或二甲苯（化學(xué)純）：取甲苯或二甲苯，先以水飽和后，分去水層，進(jìn)行蒸餾，收集餾出液備用。4。操作方法

準(zhǔn)確稱取適量樣品(估計(jì)含水量2~5ml)，放入水分測定測定儀器的燒瓶中，加入新蒸餾的甲苯(或二甲苯)50~75ml使樣品浸沒，連接冷凝管及接受管，從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯，使之充滿水分接受刻度管。

加熱慢慢蒸餾,使每秒鐘約蒸餾出2滴餾出液，待大部分水分蒸餾出后,加速蒸餾使每秒約蒸出4滴餾出液,當(dāng)水分全部蒸出后(接收管內(nèi)的體積不再增加時(shí))，從冷凝管頂端注入少許甲苯(或二甲苯)沖洗。如發(fā)現(xiàn)冷凝管壁或接受管上部附有水滴，可用附用小橡皮頭的銅絲擦下，再蒸餾片刻直接接受管上部及冷凝管壁無水滴附著為止。讀取接受管水層的容積。5.含水量計(jì)算

水分(%)=

式中：V-----接受管內(nèi)水的體積,ml

W-----樣品的質(zhì)量,g。6.說明及注意事項(xiàng)

a.要先接好冷水，且先打開冷凝水。

b.試劑：苯、甲苯、二甲苯，要預(yù)先蒸餾

c.準(zhǔn)確稱量適量的樣品（估計(jì)含水量2~5ml）。

d.加熱溫度不宜太高。

e.儀器必須洗滌干凈。7.優(yōu)點(diǎn)

（1）熱交換充分水分可被迅速移去。（2）設(shè)備簡單，操作方便，準(zhǔn)確度能滿足常規(guī)分析的要求。（3）加熱溫度比直接干燥法低，適于含有較多揮發(fā)性成分樣品的水分測定。三、卡爾·費(fèi)休法（KarlFischer)

1、原理：在水存在時(shí)，碘與二氧化硫會發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

I2+SO2+2H2O

→

2HI+H2SO4

3C5H5N+H2O+I2+SO2

→

2C5H5NHI（氫碘酸吡啶）+C5H5NSO3

（硫酸酐吡啶）

（

I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O

→

2C5H5N·HI+C5H6N[SO4CH3]

氫碘酸吡啶甲基硫酸吡啶

2.適用范圍

費(fèi)休法廣泛地應(yīng)用于各種液體、固體、及一些氣體樣品中水分含量的測定，也常作為水分痕量級標(biāo)準(zhǔn)分析方法，也可用于此法校定其他的測定方法。4.試劑：

1）卡爾·費(fèi)休試劑。

2）無水甲醇（CH4O）：優(yōu)級純。

5.測定步驟1）卡爾費(fèi)休試劑的配制與標(biāo)定2）試樣前處理

試樣要盡量粉碎，使之均勻。不易粉碎的試樣可切碎。稱0.30～0.50g樣于稱樣瓶中。

3）試樣中水分的測定

在反應(yīng)瓶中加50ml甲醇（浸沒鉑電極），在攪拌下用卡爾·費(fèi)休試劑滴定至指針與標(biāo)定時(shí)相當(dāng)并且保持1min不變時(shí)（不記錄試劑用量）→打開加料口→將稱好的試樣立即加入

→塞上皮塞→攪拌→用KF試劑滴至終點(diǎn)保持1min不變→記錄試劑用量（ml）

6.分析結(jié)果計(jì)算：

X=

X——試樣中水分的含量，g/100g；

V——滴定樣品時(shí)所消耗的卡爾費(fèi)休試劑，mL；

T——卡爾·費(fèi)休試劑的滴定度，mg/mL；W

——樣品質(zhì)量的數(shù)值，g；水分含量≥1g/100g時(shí)，計(jì)算結(jié)果保留三位有效數(shù)字；水分含量＜1g/100g時(shí)，計(jì)算結(jié)果保留兩位有效數(shù)字。7.測定注意：

①此法適用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脫水果蔬類等樣品；

②樣品中有強(qiáng)還原性物料，不能測定；

③卡爾費(fèi)休法更客觀地反映出樣品中總水分含量。④防止水分損失。

⑤甲醇有毒，操作時(shí)注意；GB/T5009.3—2003《食品的水分測定》1.直接干燥法2.減壓干燥法3.蒸餾法GB5009.3-2010食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中水分的測定1.直接干燥法2.減壓干燥法3.蒸餾法4.卡爾費(fèi)休法第三節(jié)水分活度值的測定

一、定義：溶液中水的逸度與純水的逸度之比，也可近似表示為溶液中水蒸氣分壓與純水蒸汽分壓之比。

逸度——溶液中水逸出的趨勢、能力。

Aw=f水/f純水≈p水分壓/p純水分壓二、測定意義1）Aw影響著食品的色，香，味和組織結(jié)構(gòu)等。2）Aw影響著食品保藏穩(wěn)定性。三、水分活度值的測定方法

蒸汽壓力法

電濕度計(jì)法

附感敏器的濕動儀法

水分活度測定儀法

擴(kuò)散法常用

溶劑萃取法

AW測定儀法操作簡便，能在較短時(shí)間得到結(jié)果。（一）AW測定儀法

1.原理：在一定溫度下，利用AW測定儀裝置中的傳感器，根據(jù)食品中水的蒸汽壓力的變化，從儀器的表頭上可讀出指針?biāo)镜乃只疃取?/p>

在樣品測定前需用飽和氯化鋇溶液校正AW測定儀的AW為9.000。

2.步驟

①儀器校正

兩張濾紙→浸于氯化鋇飽和溶液中→用小夾子將其放入儀器的樣品盒內(nèi)→將傳感器的表頭放在樣品盒上，輕輕擰緊→于20℃恒溫烘箱→恒溫3小時(shí)后→將校正螺絲校正AW為9.000，重復(fù)。②樣品測定

取樣（果蔬樣品迅速搗碎取湯汁與固形物按比例取樣、肉和魚等固體試樣需適當(dāng)切細(xì)）→經(jīng)20℃恒溫后→置于樣品盒內(nèi),均勻放平（2cm厚）不高出墊圈底部→將傳感器的表頭置于樣品盒上，擰緊→于20℃