第三章水分的測定介紹

第三章

水分與水分活度的測定內(nèi)容提要水分的測定23水分活度的測定概述1第一節(jié)概述1、水的作用水是生命活動必不行少的物質(zhì)在生命活動中充當(dāng)溶劑、養(yǎng)分運載體、反應(yīng)介質(zhì)、反應(yīng)物、潤滑劑等等。食品組成體系離不開水保持食品良好的感官性狀、維持食品中組分間的平衡關(guān)系、保證食品具備確定的保質(zhì)期等等。第一節(jié)概述2、水分子的結(jié)構(gòu)第一節(jié)概述2、水分子的結(jié)構(gòu)水分子的締合水分子在三維空間形成多重氫鍵的締合，可形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。水分子締合的緣由H－O鍵的極性使分子間產(chǎn)生引力，即氫鍵。每個水分子具有數(shù)目相等的氫鍵受體和供體，可以在三維空間形成多重氫鍵。靜電效應(yīng)第一節(jié)概述3、食品中水分存在的形式依據(jù)水在食品中所受束縛力的不同可分為兩大類：自由水FreeWater（游離水）結(jié)合水BoundWater（束縛水）自由流動水(Fluidalwater)毛細(xì)管水(Capillarywater)不可移動水(immobilizedwarer)第一節(jié)概述3、食品中水分存在的形式自由水FreeWater（游離水）自由流淌水（Fluidalwater）——指動物的血漿、淋巴和尿液以及植物導(dǎo)管和細(xì)胞內(nèi)液泡等內(nèi)部的水；溶液的分散介質(zhì)中的水，如：食鹽、砂糖的水溶液的水；毛細(xì)管水（Capillarywater）——指在生物組織的細(xì)胞間隙和食品的結(jié)構(gòu)組織中通過毛細(xì)管力所系留的水；不行移動水或滯化水（Immobilizedwater）——指被組織中的顯微和亞顯微結(jié)構(gòu)與膜所阻留住的水。第一節(jié)概述3、食品中水分存在的形式自由水FreeWater（游離水）自由水有如下特點：能結(jié)冰，但冰點有所下降溶解溶質(zhì)的實力強(qiáng)，干燥時易被除去與純水分子平均運動接近適合微生物生長和大多數(shù)的化學(xué)反應(yīng)，與食品的風(fēng)味和功能性緊密相關(guān)，易引起食品的腐敗變質(zhì)。第一節(jié)概述3、食品中水分存在的形式結(jié)合水BoundWater（束縛水）由氫鍵結(jié)合力系著的水，如在食品中與蛋白質(zhì)活性基(一OH，一NH2，一COOH等)和碳水化合物的活性基(一OH)以氫鍵相結(jié)合而不能自由運動的水，有如下特點：不易結(jié)冰(冰點-40℃)不能作為溶質(zhì)的溶媒，干燥時很難除去與純水比較分子平均運動大大削減不能被微生物利用，不易引起食品的腐敗變質(zhì)食品中哪些水分是易除去的？食品干燥、蒸發(fā)時去掉的水分主要為自由水。很難用蒸發(fā)的方法分別除去結(jié)合水。第一節(jié)概述4、食品中水分測定的意義水是食品的重要組成成分之一；水是重要的養(yǎng)分素之一；有些食品的水分含量有特地的規(guī)定；限制食品的水分含量，對于保持食品的感官性狀，維持食品中其他組分的平衡關(guān)系，保證食品具有確定的保存期等均起著重要的作用。其次節(jié)水分的測定水分測定法通?？煞譃?干脆法——利用水分本身的物理性質(zhì)、化學(xué)性質(zhì)測定水分：干燥法、蒸餾法、卡爾·費休法等。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。

一般來說，干脆法比間接法精確度高。其次節(jié)水分的測定干燥法常壓干燥法減壓干燥法紅外線干燥法蒸餾法卡爾費休法其他方法一干燥法干燥法：在確定溫度和壓力下，通過加熱方式將樣品中的水分蒸發(fā)完全，并依據(jù)樣品加熱前后的質(zhì)量差來計算水分含量的方法。干燥法包括：常壓烘箱干燥法真空烘箱干燥法紅外線干燥法干燥法特點：費時較長，但操作簡便，應(yīng)用范圍較廣。特殊是真空烘箱干燥法，常被當(dāng)作標(biāo)準(zhǔn)法。一干燥法（一）干燥法的留意事項1、干燥法的前提條件用干燥法測定水分的樣品應(yīng)當(dāng)符合以下三個條件水分是唯一的揮發(fā)物質(zhì)；水分的解除狀況很完全；食品中其他組分在加熱過程中由于發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的重量變更可以忽視不計。一干燥法（一）干燥法的留意事項2、干燥法操作條件的選擇操作條件選擇主要包括：稱樣量稱量皿的選擇干燥設(shè)備干燥條件稱樣量稱樣量一般限制在其干燥后的殘留物質(zhì)量為1.5～3g。水分含量較低的固態(tài)、濃稠態(tài)食品，稱樣量限制在3～5g。水分含量較高的液態(tài)食品（果汁、牛乳等），稱樣量通常限制在15～20g為宜。一干燥法（一）干燥法的留意事項2、干燥法操作條件的選擇操作條件選擇主要包括：稱樣量稱量皿的選擇干燥設(shè)備干燥條件稱樣皿選擇稱量器皿分玻璃稱量瓶和鋁質(zhì)稱量盒兩種。玻璃稱量皿——能耐酸堿，不受樣品性質(zhì)的限制，常用于常壓干燥法。鋁制稱量盒——質(zhì)量輕，導(dǎo)熱性強(qiáng)，但對酸性食品不適宜，常用于減壓干燥法。規(guī)格大小：一般使樣品量≯1/3高度稱樣皿選擇稱量皿放入烘箱內(nèi)，蓋子應(yīng)當(dāng)打開，斜放在旁邊，取出時先蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內(nèi)，冷卻后稱重。一干燥法（一）干燥法的留意事項2、干燥法操作條件的選擇操作條件選擇主要包括：稱樣量稱量皿的選擇干燥設(shè)備干燥條件干燥設(shè)備電熱烘箱常有以下三種類型對流型烘箱：箱內(nèi)無風(fēng)扇，空氣循環(huán)慢，溫差大（可達(dá)10℃），精確度精密度差；強(qiáng)力循環(huán)通風(fēng)型烘箱：箱內(nèi)有風(fēng)扇，空氣循環(huán)快，溫差小（不超過1℃），精確度精密度高。但要留意質(zhì)輕試樣的飛散；真空干燥箱：配真空泵，箱內(nèi)氣壓低，水分蒸發(fā)完全且速度快；有空氣進(jìn)出口，箱內(nèi)空氣有確定流淌，溫差較小，精確度、精密度較高。一干燥法（一）干燥法的留意事項2、干燥法操作條件的選擇操作條件選擇主要包括：稱樣量稱量皿的選擇干燥設(shè)備干燥條件干燥條件干燥溫度：一般是95～105℃（100±5℃）；對含還原糖較多的食品應(yīng)先（50～60℃）干燥然后再105℃加熱。對熱穩(wěn)定的谷物可用120～130℃干燥。干燥時間：恒重——最終兩次重量之差＜3mg，基本保證水分蒸發(fā)完全；規(guī)定時間——只適用于精確度要求不高的樣品。一干燥法（一）干燥法的留意事項2、干燥法操作條件的選擇操作條件選擇主要包括：稱樣量稱量皿的選擇干燥設(shè)備干燥條件一干燥法（二）常壓干燥法原理：在確定溫度（100±5℃）和常壓下，將樣品放在烘箱中加熱干燥，蒸發(fā)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。適用范圍：在100±5℃下，不含或含其他揮發(fā)性物質(zhì)甚微且對熱穩(wěn)定的食品。儀器：稱量皿、常壓烘箱（對流型或通風(fēng)型）、干燥器、分析天同等。一干燥法（二）常壓干燥法操作方法：

清洗稱量皿→烘至恒重→稱取樣品→放入調(diào)好溫度的烘箱（100±5℃）→烘約2h→于干燥器冷卻（0.5h）→稱重→若未恒重，再烘約1h→于干燥器冷卻（0.5h）→稱至恒重（兩次重量差不超過3mg即為恒重）→計算結(jié)果一干燥法（二）常壓干燥法結(jié)果計算：

一干燥法（二）常壓干燥法留意事項：液體樣品：需在低溫下預(yù)濃縮后再進(jìn)行高溫干燥（防止沸騰飛濺損失）。粘稠樣品（如甜煉乳、醬類）：應(yīng)先在皿內(nèi)稱取確定量經(jīng)酸洗和灼燒過的海砂烘干恒重后，再加入樣品攪拌勻整，然后移入烘箱內(nèi)烘至恒重（增加蒸發(fā)面積，防止表面結(jié)殼）。水果、蔬菜樣品：應(yīng)先洗去泥沙，再用蒸餾水沖洗一次，然后用干凈紗布吸干表面的水分。一干燥法（二）常壓干燥法留意事項：易分解或焦化的樣品：可適當(dāng)降低溫度或縮短干燥時間?；蚪邮軠p壓干燥測定其水分含量。果糖：C6H12O6大于70℃△→C6H6O3+3H2O含較多氨基酸、蛋白質(zhì)及羰基化合物的樣品，在長期加熱時會發(fā)生聯(lián)氨反應(yīng)，析出水分而導(dǎo)致誤差。一干燥法（二）常壓干燥法留意事項：油脂或高脂肪樣品：由于脂肪氧化，而使后一次重量可能反而增加，應(yīng)以前一次重量計算。含揮發(fā)性組分較多的食品（如香料油、低醇飲料等）：宜接受蒸餾法測定水分含量。一干燥法（二）常壓干燥法留意事項：測定過程中：盛有樣品的稱量器皿從烘箱中取出后，應(yīng)快速放入干燥器中進(jìn)行冷卻半小時后稱重，否則，不易達(dá)到恒量。干燥器內(nèi)一般用硅膠作為干燥劑，硅膠吸潮后會使干燥效能降低，當(dāng)硅膠藍(lán)色減退或變紅時，應(yīng)剛好更換，于135oC左右烘2～3h使其再生后再用。一干燥法（二）常壓干燥法留意事項：在水分測定中，恒重的標(biāo)準(zhǔn)一般指前后2次稱量之差≤3mg。測定水分后的樣品，可供測定脂肪、灰分含量。一干燥法（三）減壓干燥法原理：利用較低溫度，在減壓下進(jìn)行干燥以解除水分，樣品中被削減的量為樣品的水分含量。適用范圍：在較高溫度下易熱分解、變質(zhì)或不易除去結(jié)合水的食品，如高糖、高蛋白、高脂肪食品、果蔬及其制品等。特點：速度快、精確度高減壓條件，水分蒸發(fā)更快、更完全。烘干溫度低，高糖、高蛋白、高脂肪不易氧化分解；一干燥法（三）減壓干燥法一干燥法（三）減壓干燥法操作方法：精確稱樣于已恒重的稱量皿中，放入真空烘箱；打開真空泵抽出烘箱內(nèi)空氣至所需壓力40—53.3kpa，并同時加熱至所需溫度(50一60℃)；關(guān)閉真空泵上的活塞，停止抽氣，使烘箱內(nèi)保持確定的溫度和壓力；經(jīng)確定時間后，打開通大氣的活塞使空氣經(jīng)干燥瓶緩緩進(jìn)入烘箱內(nèi)，待壓力復(fù)原正常后，再打開烘箱取出稱量皿，放入干燥器中冷卻0.5小時后稱量；重復(fù)以上操作至恒重。一干燥法（三）減壓干燥法留意事項：真空烘箱內(nèi)各部位溫度要勻整一樣，若干燥時間短時，更應(yīng)嚴(yán)格限制；減壓干燥時，自烘箱內(nèi)壓力降至規(guī)定真空度時計算烘干時間；一般每次烘干為2h，但有的樣品需烘干5h；恒重一般以減量不超過0.5mg為標(biāo)準(zhǔn)，但對受熱后易分解的樣品則可以不超過1～3mg的減量值為標(biāo)準(zhǔn)。一干燥法（四）紅外線干燥法原理：以紅外線燈管作為熱源，利用紅外線的輻射熱與直射熱加熱試樣，高效快速地使水分蒸發(fā)，依據(jù)干燥前后失重即可求出樣品水分含量。特點：是一種水分快速測定方法，一份試樣需10一30分鐘(依樣品種類不同而異)，但其精密度較差。適用范圍：作為簡易法用于測定2-3份樣品的大致水分，或快速檢驗在確定允許偏差范圍內(nèi)的樣品水分。一干燥法（四）紅外線干燥法儀器：紅外線水分測定儀有多種型號。一般組成部件有:紅外線管架盤天平內(nèi)置砝碼微電腦限制系統(tǒng)等一干燥法（四）紅外線干燥法操作方法：將樣品置樣品皿上攤平，儀器自動校準(zhǔn)內(nèi)置砝碼，在鍵盤上選擇干燥溫度，起先干燥。一段時間后（約10min），干脆讀出水分含量。儀器允許的測定溫度范圍一般在室溫～160℃，樣品量的允許范圍是0～20g，測定的精度為0.1%。其次節(jié)水分的測定干燥法常壓干燥法減壓干燥法紅外線干燥法蒸餾法卡爾費休法其他方法二蒸餾法原理：接受與水互不相溶的高沸點有機(jī)溶劑與樣品中的水分共沸蒸餾，冷凝并收集餾液，依據(jù)餾出液分層后水的體積，即可計算出樣品中水分含量。特點：換熱高效，測定快速；加熱溫度較低，故對易氧化、分解、熱敏性以及含大量揮發(fā)性組分的樣品的測定精確度好。適用范圍：廣泛用于谷類、果蔬、油類、香料等多種樣品的水分測定，特殊對于香料，此法是唯一公認(rèn)的水分含量的標(biāo)準(zhǔn)分析法。二蒸餾法二蒸餾法操作方法：稱樣(估計含水量2～5mL)，放入燒瓶，加入新蒸餾的甲苯(或二甲苯)使樣品浸沒，連接冷凝管及接收管，從冷凝管頂端注入甲苯(或二甲苯)，使之充溢水分接收刻度管。加熱蒸餾（2-4滴/秒），待水分全部蒸出(接收管內(nèi)水的體積不再增加)，從冷凝管頂端注入少許甲苯(或二甲苯)沖洗管壁水滴。讀取接收管水層的容積。二蒸餾法留意事項：溶劑的選擇：最常用的是甲苯、二甲苯、苯等。選擇溶劑時依據(jù)主要有：能否完全潮濕樣品適當(dāng)?shù)臒醾鲗?dǎo)化學(xué)惰性可燃性樣品的性質(zhì)等二蒸餾法留意事項：樣品用量以含水量2～5mL為宜：谷豆類約20g，魚、肉、蛋、乳制品約5-10g，蔬果類約5g。加熱溫度不宜太高：溫度太高時冷凝管上端水汽難以全部回收。儀器必需洗滌干凈：盡量避開接收管和冷凝管壁附著水滴。其次節(jié)水分的測定干燥法常壓干燥法減壓干燥法紅外線干燥法蒸餾法卡爾費休法其他方法三卡爾-費休法卡爾費休法是在1935年由卡爾·費休提出的測定水分的方法，屬于碘量法，對于測定水分最為專一，也是測定水分最為精確的化學(xué)方法ISO已把把這個方法定為測定微量水分的國際標(biāo)準(zhǔn)，我們國家也把這個方法定為國家標(biāo)準(zhǔn)測微量水分。三卡爾-費休法原理：I2氧化SO2時，須要有定量的水參與反應(yīng)。I2+SO2+2H2O

→

2HI+H2SO4此反應(yīng)可逆，加入吡啶和甲醇，可使反應(yīng)向右進(jìn)行：C5H5N·I2+C5H5N·SO2+C5H5N+H2O→2C5H5N·HI+C5H5N·SO3C5H5N·SO3+CH3OH→C5H5NHSO3·CH3總反應(yīng)為：I2+SO2+3吡啶+CH3OH+H2O

→2氫碘酸吡啶+甲基硫酸吡啶終點推斷：過量1d費休試劑中的碘即會使體系呈現(xiàn)淺黃色；“時間滯留法”——卡爾費休水分測定儀三卡爾-費休法適用范圍：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，特殊是痕量水分(ppm級)的標(biāo)準(zhǔn)分析方法。主要儀器：KF一1型水分測定儀(上?；ぬ接懺褐?卡爾·費休試劑：85g碘于干燥具塞的棕色試劑瓶中→加入670mL無水甲醇，蓋塞搖溶→加入270ml吡啶混勻，冰水浴中冷卻→通入干燥的二氧化硫氣體60-70g→蓋塞置暗處至少24小時后運用其次節(jié)水分的測定干燥法常壓干燥法減壓干燥法紅外線干燥法蒸餾法卡爾費休法其他方法第三節(jié)水分活度的測定1、水分活度(wateractivity)表示食品中水分存在的狀態(tài)，是以熱力學(xué)來表示的水的自由度。它近似地表示為溶液中水蒸氣分壓與純水蒸氣壓之比值。Aw=f樣品水/f純水≈p樣品水/p純水2、水分活度測定的意義影響食品的色、香、味和組織結(jié)構(gòu)等品質(zhì)；影響著食品保藏穩(wěn)定性。第三節(jié)水分活度的測定3、測定方法第三節(jié)水分活度的測定（1）溶劑萃取法原理：在確定溫度下，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—費休