1、第五章第五章水分和水分活度值的测定水分和水分活度值的测定第一节第一节 概述概述水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。一、食品中水分的存在形式一、食品中水分的存在形式自由水（游离水）自由水（游离水）是靠分子间力形成的吸附水。是靠分子间力形成的吸附水。亲和水亲和水 强极性基团单分子外的水分子层。强极性基团单分子外的水分子层。结合水（束缚水）结合水（束缚水）以氢键结合的水，结晶水。以氢键结合的水，结晶水。固形物固形物(%)=100%水份（水份（%）不同的食品水分含量相差较多（见表不同的食品水分含量相差较多（见表5-1）。）。食品中的固形物食品中的
2、固形物指食品内将水分排除后的全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、无氮抽部残留物，包括蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物、灰分等。出物、灰分等。二二、水分的测定方法水分的测定方法 直接法直接法利用水分本身的物理性质、化学利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：重量法、蒸馏法、卡尔性质测定水分：重量法、蒸馏法、卡尔费休费休法、化学方法。法、化学方法。间接法间接法利用食品的物理常数通过函数关利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。系确定水分含量。如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。直接法比间接法准确度高。直接法比间接法准确度高。三
3、、水分的测定的意义三、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。食品不变质的手段。第二节第二节 水分的测定水分的测定一一、干燥法干燥法 原理：食品中的水分受热以后，产生的蒸汽压高于原理：食品中的水分受热以后，产生的蒸汽压高于空气在电热干燥箱中的分压，使食品的水分蒸发空气在电热干燥箱中的分压，使食品的水分蒸发出来，同时由于不断的加热和排走水蒸气，而达出来，同时由于不断的加热和排走水蒸气，而达到完全干燥的目的，食品干燥的速度取决于这个到完全干燥的目的，食品干燥的速度取决于这个压差的大小。压差的大小。以原样重量以原样重量-干燥
4、后重量干燥后重量=水分重量水分重量（一）干燥法的注意事项（一）干燥法的注意事项1、干燥法的前提条件、干燥法的前提条件样品本身要符合三项条件样品本身要符合三项条件 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。挥发性成分极微。水分的排除情况很完全，即含胶态物质、水分的排除情况很完全，即含胶态物质、含结合水量少。因为常压很难把结合水除含结合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。去，只好用真空干燥除去结合水。食品中其他组分在加热过程中发生化学反食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的重量变化非常小，可忽略不计，应引起的重量变化非常小
5、，可忽略不计，对热稳定的食品。对热稳定的食品。2 2、操作条件的选择：、操作条件的选择：（1 1）称量瓶的选择）称量瓶的选择 （铝制、玻璃）（铝制、玻璃）玻璃称量皿玻璃称量皿能耐酸碱，不受样品性质的限能耐酸碱，不受样品性质的限 制，常用于常压干燥法。制，常用于常压干燥法。铝制称量盒铝制称量盒质量轻，导热性强，但质量轻，导热性强，但 对酸性食品不适宜，对酸性食品不适宜，常用于常用于 减压干燥法或原粮水分的测定。减压干燥法或原粮水分的测定。选择称量皿的大小要合适，一般样品选择称量皿的大小要合适，一般样品1/31/3高高度。度。称量皿放入烘箱内，盖子应该打开，斜放在旁边，称量皿放入烘箱内，盖子应该打
6、开，斜放在旁边，取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷取出时先盖好盖子，用纸条取，放入干燥器内，冷却后称重。却后称重。称样量称样量 样品一般控制在干燥后的残留物为样品一般控制在干燥后的残留物为1.53克；克；固态、浓稠态样品控制在固态、浓稠态样品控制在 35 克；克；含水分较高的样品控制在含水分较高的样品控制在 1520 克；克；干燥设备干燥设备烘箱烘箱 电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风式。式。普通；普通；真空真空 干燥条件干燥条件干燥温度：干燥温度：1.一般是一般是 95105；对含还原糖较多的食品应；对含还原糖较多的食品应 先（先（50
7、60）干燥然后再）干燥然后再105加热。加热。2.对热稳定的谷物可用对热稳定的谷物可用120130 干燥。干燥。3.对于脂肪高的样品，后一次重量可能高于前一次对于脂肪高的样品，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。（由于脂肪氧化），应用前一次的数据计算。干燥器干燥器干燥时间：干燥时间：恒重恒重最后两次重量之差最后两次重量之差 2 mg。基本保证水分蒸发完全。基本保证水分蒸发完全。规定时间规定时间根据经验，准确度要求不高的。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。对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的海砂。1.原理：原理：在一定的温度（在
8、一定的温度（95105）和压力（常压）下，）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。样品的质量之差为样品的水分含量。2.适用范围：适用范围：3.样品的制备、测定及结果计算。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）样品的预处理（对分析结果影响较大）a.采集，处理，保存过程中，要防采集，处理，保存过程中，要防止组分发生变化，特别要防止水分止组分发生变化，特别要防止水分的丢失或受潮。的丢失或受潮。b.固体样品要磨碎（粉碎），谷类达固体样品要磨碎（粉碎），谷类达18目，其他目，其他204
9、0目。目。c.液态样品要在水浴上先浓缩，然后液态样品要在水浴上先浓缩，然后进干燥箱，不然因沸腾而造成样品损进干燥箱，不然因沸腾而造成样品损失。失。d.浓稠液体（糖浆、浓稠液体（糖浆、炼乳等）：炼乳等）：加水稀释，最后要加水稀释，最后要把加入的水除去。把加入的水除去。加入海砂，海砂与加入海砂，海砂与玻璃棒在水浴上干燥玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱，两者要后入干燥箱，两者要知重量。知重量。e.含水量含水量16%的的谷类食品，采用两谷类食品，采用两步干燥法。如面包，步干燥法。如面包，切成薄片，自然风切成薄片，自然风干干1520h，再称量，再称量，磨碎，过筛，烘干磨碎，过筛，烘干。常压干燥法操作过程：常
10、压干燥法操作过程：烘箱预热烘箱预热 称量皿横重称量皿横重m3 准确准确称样称样+称量皿重称量皿重 m1 干燥干燥1h 冷冷却却30min 称量称量 干燥干燥1h 冷却冷却30min 称量称量 反复至恒重准确称反复至恒重准确称样样+称量皿重称量皿重 m2。水分的计算：水分的计算：水分水分%=(m1-m2)/(m1-m3)100%2、操作条件的选择操作条件的选择主要包括：称扬数量、称量皿规格、干燥设备及干燥条件的选择。称量数量：称量皿规格：干燥设备：干燥条件:3、注意事项水果、蔬菜样品，应洗去泥沙后，用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面水分。称量皿取出后应迅速放进干燥器中。干燥器中的硅胶应及时
11、再生，在135 左右烘2-3h变蓝即可。含糖较多的样品，在高温下（70）长时间加热，会发生氧化分解而导致结果明显误差。含氨基酸、蛋白质、羰基化和物较多的样品，不宜用直接干燥法。恒重标准一般为1-3mg对于含挥发性组分较多的样品，宜采用蒸馏法。1、原理：利用在低压下水的沸点降低的原理，将样品称量原理：利用在低压下水的沸点降低的原理，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，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。2、装置如、装置如（下图）（下图）3、操作：将准确称好的样
12、品放入真空干燥箱内，打开真空、操作：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，关闭真空泵的活塞，停泵抽出烘箱内空气至所需的压力，关闭真空泵的活塞，停止抽气，使干燥箱内保持一定的温度和压力，经一定时间止抽气，使干燥箱内保持一定的温度和压力，经一定时间后，打开活塞式空气缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常后，后，打开活塞式空气缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常后，打开烘箱门，取出样品。打开烘箱门，取出样品。4、使用范围：使用与较高温度下易分解、变质、使用范围：使用与较高温度下易分解、变质、或不易除去结晶水的食品。如糖浆、果糖、味精、或不易除去结晶水的食品。如糖浆、果糖、味精、高
13、脂肪食品等。高脂肪食品等。5、注意事项：温度要求均匀一致 第一次使用铝质称量盒要反复烘干两次，每次置于调节到规定温度的烘箱内烘1-2h 减压干燥时，自烘箱内部压力降至规定真空度时起计算烘干时间1 1、原理：、原理：以红外线灯管做为热源，利用红外线的辐射以红外线灯管做为热源，利用红外线的辐射热与直射热加热式样热与直射热加热式样 ，高效快速的使水分蒸，高效快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。2 2、装置、装置MA30 MA30 水分测定仪（德），样品最大为水分测定仪（德），样品最大为30g30g。SCTSCT3 A 3 A 快速水分测定仪（
14、中），样品最快速水分测定仪（中），样品最大量为大量为 100 g100 g。3、操作方法、操作方法特点：测定水分快速，简便，但其精密度较差，特点：测定水分快速，简便，但其精密度较差，当样品份数较多时，效率反而降低。当样品份数较多时，效率反而降低。二、蒸馏法二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏）（应用广泛的为共沸蒸馏）1、原理：、原理：两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组份分沸点，将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二份分沸点，将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出液，由于水与其他甲苯等，共沸蒸出，冷凝并收集馏出
15、液，由于水与其他组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层组分密度不同，馏出液在有刻度的接收管中分层,根据根据水的体积计算水分含量。水的体积计算水分含量。例：有关沸点：水例：有关沸点：水 100 100 苯苯 80.2 80.2 水水 +苯苯 69.25 69.25 有关相对密度：有关相对密度：(20/4)(20/4)d水水=1.00000 d苯苯=0.87900 d甲苯甲苯=0.86694 2 2、特点和使用范围特点和使用范围 此法为一种高效的换热方法，水分可以被迅速的移去，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，加热温度比直接干燥
16、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、香料等设备简单，操作方便，广泛用于各类果蔬、油类、香料等多种样品的水分的测定。多种样品的水分的测定。3、操作注意事项、操作注意事项 a.要先接好冷水，打开冷凝水。仪器清洗干净要先接好冷水，打开冷凝水。仪器清洗干净 b.试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，除去水分备用。备用。c.准确称量适量的样品（估计含水量准确称量适量的样品（估计含水量25ml）。）。d.加热慢慢蒸馏，使加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液滴馏出液/每秒。蒸馏时间一每秒。蒸馏时间一般为般为2-3h。4、计算：水分（、计算
17、：水分（%）=(V W)100 V接收管内水的体积。接收管内水的体积。W样品质量。样品质量。三、卡尔三、卡尔费休法（费休法（Karl Fischer)Karl Fischer)简称费休法或简称费休法或 K KF F 法。法。19351935年由卡尔年由卡尔菲休提出的测定水分的定量方法，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
18、样品的应用性、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，使该和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。方法日趋成熟与完善。1、原理、原理 利用利用I2氧化氧化SO2时需要有一定的水参加反应，时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应）（氧化还原反应）I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI 此反应具有可逆性，当生成物此反应具有可逆性，当生成物 H2SO4 浓度浓度0.05%0.05%时，即发生可逆反应，要使反应顺利时，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向右进行，要加入适量的碱性物质以中和生成的酸，经试验证明
19、，采用吡啶（的酸，经试验证明，采用吡啶（C5H5N）作溶）作溶剂可满足要求。剂可满足要求。I2+SO2+2H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3 氢碘酸吡啶氢碘酸吡啶 硫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。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。若有甲醇存在，则可生成稳定的化合物。将将I2、SO2、C5H5N、CH3OH 配在一起成为配在一起成为费休试剂。费休试剂。2、适用范围、适用范围 费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定，也常作为水分痕量级体
20、样品中水分含量的测定，也常作为水分痕量级标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方法。法。使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。在食品分析中，能用于含水量从在食品分析中，能用于含水量从lppmlppm 到接近到接近l00l00的样品的测定，已应用于面粉、砂糖、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于直接干燥法，也是
21、测定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。分的理想方法。3 3、主要仪器：、主要仪器：KFl 型水分测定仪型水分测定仪(上海化工研究院制上海化工研究院制)SDY一一84 型水分滴定仪型水分滴定仪(上海医械专机厂制上海医械专机厂制)试剂：试剂：尽量用无水的试剂，有时需要蒸馏后再使用，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，放置用费休试剂滴一下，配好费休试剂后，放置2424小小时后，进行标定且每天要标定。时后，进行标定且每天要标定。标定有三种方法：标定有三种方法：是用纯水进行标定。是用纯
22、水进行标定。用事先配好的水用事先配好的水甲醇标定。甲醇标定。用二水合酒石酸钠标定。用二水合酒石酸钠标定。测定注意：测定注意：甲醇有毒甲醇有毒，操作时注意；，操作时注意；费休试剂可分为甲乙液储存。费休试剂可分为甲乙液储存。5.其它测定水分方法其它测定水分方法 化学干燥法化学干燥法 气相色谱法气相色谱法 微波法微波法 红外吸收光谱法红外吸收光谱法 其它还有声波和超声波法其它还有声波和超声波法，直流和交流电导，直流和交流电导率法，介电容量法，核磁共振波谱法，中子法。率法，介电容量法，核磁共振波谱法，中子法。GB/T 5009.32003 食品的水分测定食品的水分测定 1.直接干燥直接干燥 2.减压干
23、燥减压干燥 3.蒸馏蒸馏3 水分活度值的测定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，水与食品的结合或游离程度，AwAw结合程度结合程度，AwAw结合程度结合程度。AwAw影响色、香、味保存期。影响色、香、味保存期。一般，同种食品水分含量一般，同种食品水分含量，AwAw值值 。定义：定义：溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可近似表示为可近似表示为 溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比。压之比。逸度逸度溶液中水逸出的趋势、能力。溶液中水逸出的趋势、能力。f=
24、pf=p（逸度系数）。（逸度系数）。Aw=f水水/f纯水纯水 p水分压水分压/p纯水分压纯水分压二、水分活度值的测定方法二、水分活度值的测定方法（一）（一）AwAw测定仪法；测定仪法；原理：在一定温度下主要利用原理：在一定温度下主要利用AwAw测定仪装置中的传感器，根据食品测定仪装置中的传感器，根据食品中的蒸汽压力的变化，从显示器上读取数据。中的蒸汽压力的变化，从显示器上读取数据。注意事项：用氯化钡饱和溶液经常对仪器进行校正；测定时传感器注意事项：用氯化钡饱和溶液经常对仪器进行校正；测定时传感器不要沾污样品；不要沾污样品；（二）（二）扩散法；扩散法；（三）（三）溶剂萃取法。溶剂萃取法。水分与水分活度是两中不同的概念。水分是指食品中的总含量，水水分与水分活度是两中不同的概念。水分是指食品中的总含量，水分活度表示食品中水分的存在状态，即反映水分与食品的结合程分活度表示食品中水分的存在状态，即反映水分与食品的结合程度或游离程度，各种微生物的生命活动及各种化学、生物化学变度或游离程度，各种微生物的生命活动及各种化学、生物化学变化都要求一定的水分活度值。化都要求一定的水分活度值。
