第6章水分及水活度测定8..ppt

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1、第六章第六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。是食品中与非水组分结合最牢固的水。是食品中与非水组分结合最牢固的水。食品中的水1.主要组成成分2.水分子的含量和分布直接影响到食品的外观、色泽、

2、风味、质量、状态、贮藏时间及其对腐败的敏感性等。3.不同的食品有其特征性的水分含量。如:面包3545；奶粉4；肉80；谷物，1015等固形物固形物(%)=100%水份（水份（%）食品中的固形物食品中的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。例如，奶粉要求水分为3.05.0%，若为46%。也就是水分提高到3.5%以上，就造成奶粉结块，则商品价值就低，水分提高后奶粉易变色，贮藏期降低，另外有些食品水分过高，组织状态发生软化，弹性也降低或者消失。二二、水分的测定方法水分的测定

3、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、卡尔费休法、费休法、化学方法。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、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。水分的含量高低，对微生物的生长及生化反应水

4、分的含量高低，对微生物的生长及生化反应都有密切的关系。都有密切的关系。第二节第二节 水分的测定水分的测定一一、干燥法干燥法 以原样重量以原样重量-干燥后重量干燥后重量=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，不含或含其它挥发水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。性成分极微。水分的排除情况很完全，即含胶态物质、含结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去，只好合水量少。因为常压很难把结合水除去，只好用真空干燥除去结合水。用

5、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应引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，对热稳定起的重量变化非常小，可忽略不计，对热稳定的食品。的食品。例例：还原糖+氨基化合物变色（美拉德反应）+H2OH2C4H4O6（酒石酸）+2NaHCO3NaC4H4O6（酒石酸钠）+2H2O+2CO2发酵糖（NaHCO3+KHC4H4O6）H2O+CO2+NaKC4H4O6高糖高脂肪食品不适应 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

6、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高度。高度。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；

7、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（5060）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

8、），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。思考题加入海沙的目的是什么？A加大蒸发面积B提高加热强度C减少烘干时间D保护易挥发成分干燥器内硅胶变红说明什么？应如何处理？（二）直接干燥法（常压干燥法）（二）直接干燥法（常压干燥法）1.原理：原理：在一定的温度（在一定的温度（95105）和压力

9、（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3040目。目。c.液态样品要在水浴

10、上先浓缩，然后液态样品要在水浴上先浓缩，然后进干燥箱，不然烘箱受不了。进干燥箱，不然烘箱受不了。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：常压干燥法操作过程：烘箱预热烘箱预热 称量皿横重称量

11、皿横重m3 准确称准确称样样+称量皿重称量皿重 m1 干燥干燥1h 冷却冷却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%酿酒原料标准酿酒原料标准.doc 水分检测、杂质检测水分检测、杂质检测烘箱干燥法产生误差的原因:样品中含有非水分易挥发性物质（酒精、醋酸、香精油、磷脂等）；样品中的某些成分和水分的结合（如蔗糖水解为二分子单糖），主要是限制水分挥发；使测的结果偏低食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化，使样品重量增重；在高温条件下物质的分解（果

12、糖对热敏感）；果糖C6H12O6大于70H2O被测样品表面产生硬壳，妨碍水分的扩散；尤其是对于富含糖分和淀粉的样品；烘干到结束样品重新吸水。（三）（三）（三）（三）减压干燥法减压干燥法减压干燥法减压干燥法（1）原理：利用水的沸点随原理：利用水的沸点随P的原理，将样品称的原理，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，干燥后样品所失去的质量百温度下干燥至恒重，干燥后样品所失去的质量百分比即为水分含量。分比即为水分含量。（2）装置如）装置如（下图）（下图）（3）操作：将准确称好的样品放入真空干燥箱内，）操作：将准确称好的样品放入真

13、空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力，如烘打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力，如烘箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。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）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

14、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 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，广泛闭的容器中进行的，设备简单，操作方便，广泛用于各

15、类果蔬、油类等多种样品的水分的测定。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特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。分析方法。分析方法。分析方法。操作注意事项操作注意事项 a.要先接好冷水，且先打开冷凝水。要先接好冷水，且先打开冷凝水。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

16、液滴馏出液/每秒。每秒。计算：水分（计算：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

17、剂的稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用性、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。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

18、碱性物质以中和生成的酸，吡啶（的酸，吡啶（C5H5N）可以。）可以。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。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样品中水分含量的测定，也常作

19、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lppm lppm 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，也是测定脂肪和油品中痕量水分的

20、理想方法。分的理想方法。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，加尽量用无水的试剂，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，放置费休试剂滴一下，配好费休试剂后，放置2424小时小时后，进行标定且每天要标定。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。是用纯水进行标定。用事先配好的水用事先配好

21、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.减压干燥减压干燥 3.蒸馏蒸馏3 水分活度

22、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：溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可定义：溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可近似表示为近似表示为 溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比。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=pf=p（逸度系数）。（逸度系数）。

23、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；（二）（二）扩散法；扩散法；（三）（三）溶剂萃取法。溶剂萃取法。第六章第六章 重点重点1.什么是结合水？什么是自由水？什么是结合水？什么是自由水？2.水分的测定方法。水分的测定方法。3.各种测定方法的原理、仪器。各种测定方法的原理、仪器。4.卡尔费休法原理、试剂。卡尔费休法原理、试剂。5.在水分测定过程中，干燥器有什么作用在水分测定过程中，干燥器有什么作用？怎样正确地使用和维护干燥器？怎样正确地使用和维护干燥器？1、食品分析中干燥至恒重，是指前后两

24、次质量差不超过A、2毫克B、0.2毫克C、0.1克D、0.2克2、糖果水份测定选用减压干燥法是因为糖果A、容易挥发B、水分含量较低C、易熔化碳化D、以上都是3、常压干燥法测定面包中水分含量时，选用干燥温度为A、100105B、105120C、120140D、1404、可直接将样品放入烘箱中进行常压干燥的样品是A、果汁B、乳粉C、糖浆 D、酱油5、水分测定时，水分是否排除完全，可以根据来进行判定。A、经验B、专家规定的时间C、样品是否已达到恒重D、烘干后样品的颜色（A）（A）(C)（C）7、采用两次烘干法，测定水份，第一次烘干宜选用（）温度A：40左右B：60左右C：70左右D：1008、下列物质中（）不能用直接干燥法测定其水分含量A：糖果B：糕点C：饼干D：食用油9、糖果水分测定时干燥箱压力为4053KPa，温度一般控制在A：常温B：3040C：5060D：809010、实验员甲在糕点水分测定恒重时恒重3次重量一次为20.5327g、20.5306g、20.5310g，则计算时应选用（）作为计算数据A：20.5327B：20.5306C：20.5310D：取3次平均值BACB