水分和水分活度值的測定方法和原則

1、水分和水分活度值的測定方法和原則 水的作用：沒有水就沒有生命，食品組成離不開水。 水不僅是身體中體溫的重要調節(jié)劑、溶劑、營養(yǎng)成分和廢物的載體，它還是一種反應介質、潤滑劑和增塑劑、生物大分子構象的穩(wěn)定劑。 食品中水分多少，直接影響到食品的感官性狀，影響膠體狀態(tài)的形成和測定。不同食品中含水量差別很大。如表5-1。第一節(jié) 概述食品的變質或腐敗是由于微生物的生長引起的，這與食品的水分含量有直接的關系?？刂剖称分械乃趾?，對于保持食品良好的感官性狀、維持食品中其他組分的平衡關系、保證食品具有一定的保存期均起著重要作用。一、水分的存在形式自由水（游離水）由分子所構成基質物理截留的水，保持著水本身的物理性

2、質，能作為膠體的分散劑和鹽的溶劑。如食鹽、砂糖等吸附水。結合水（束縛水）指食品中非水成分與水借助化學力或物理化學力相結合的水。包括單分子層結合水和多分子層結合水。單分子層結合水是指通過氫鍵與非水物質以離子形式存在的一些強極性基團結合緊密的水，在非水組織外層形成一層水膜。多分子層結合水是指強極性基團單分子水層外的幾個水分子層所包含的水，以及與非水組分中弱極性基團以氫鍵結合的水。食品中以自由水形態(tài)存在的水分，在干燥時易被除去，而以結合態(tài)存在的水分不易除去。二 、 水分的測定方法直接法利用水分本身的物理性質、化學性質測定水分. 如:重量法、蒸餾法、卡爾費休法、化學方法。 間接法利用食品的密度、折射率

3、、電導率、介電常數(shù)等物理性質測定水分的方法。直接法比間接法準確度高。三、水分的測定的意義 水分是影響食品質量的因素，控制水分是保障食品不變質的手段，也是食品營養(yǎng)價值的計量值的要求和其他分析的測定的需要。固形物 (%) = 100 % 水份（%） 食品中的固形物指食品內將水分排除后的全部殘留物，包括蛋白質、脂肪、粗纖維、無氮抽出物、灰分等。 干燥法 蒸餾法 卡爾費休法第二節(jié) 水分的測定一 、 干燥法以原樣重量 - 干燥后重量 = 水分重量（一）直接干燥法（常壓干燥法）1. 原理： 在一定的溫度（95105）和壓力（常壓）下，將樣品在烘箱中加熱干燥，除去水分，干燥前后樣品的質量之差為樣品的水分含量

4、。2. 適用范圍：不含或含其它揮發(fā)性物質甚微且對熱穩(wěn)定的食品3.樣品的制備、測定及結果計算。 樣品的預處理（對分析結果影響較大）a . 采集，處理，保存過程中，要防止組分發(fā)生變化，特別要防止水分的丟失或受潮。b. 固體樣品要磨碎（粉碎），谷類達18目，其他3040目。c. 液態(tài)樣品要在水浴上先濃縮，然后進干燥箱，不然烘箱受不了。d. 濃稠液體（糖漿、煉乳等）： 加水稀釋，最后要把加入的水除去。 加入海砂，海砂與玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱，兩者要知重量。e. 含水量16%的谷類食品，采用兩步干燥法。如面包，切成薄片，自然風干1520h，再稱量，磨碎，過篩，烘干 。 常壓干燥法操作過程： 烘箱預

5、熱 稱量皿恒重m3 準確稱樣+稱量皿重 m1 干燥1h 冷卻30min 稱量 干燥1h 冷卻30min 稱量 反復至恒重 準確稱樣+稱量皿重 m2 。水分的計算：水分% = ( m1 - m2)/ (m1 - m3) 100%（二）、 減壓干燥法（1） 原理：在低壓條件下，水分的沸點會隨之降低，將樣品稱量后放入真空干燥箱內，在選定的真空度與加熱溫度下干燥至恒重。干燥前后樣品所失去的質量即為樣品中的水分含量。（2）適用范圍：在100以上加熱容易變質及含有不易除去的結合水的食品。如淀粉制品、豆制品、罐頭食品、水果、蔬菜等（3）樣品的測定：在真空干燥箱的低壓條件下，樣品中的水分可以在3-6h內完全除

6、去，而其他組分可以保持不分解。真空干燥箱內需要干燥的空氣，可以通過控制溫度和真空度來加以干燥。（4）水分含量的計算：與直接干燥法相同（三）干燥法的注意事項1、干燥法的前提條件樣品本身要符合三項條件： 水分是唯一的揮發(fā)的物質，不含或含其它揮發(fā)性成分極微。水分可以徹底地被去除。食品中其他組分在加熱過程中發(fā)生化學反應引起的質量變化非常小，可忽略不計，對熱穩(wěn)定的食品。 2、操作條件的選擇： （1）稱量瓶的選擇 （鋁制、玻璃）玻璃稱量皿能耐酸堿，不受樣品性質的限 制，常用于常壓干燥法。鋁制稱量盒質量輕，導熱性強，但 對酸性食品不適宜，常用于 減壓干燥法或原糧水分的測定。選擇稱量皿的大小要合適，一般樣品1

7、/3高度。（3）樣品測定及方法:將準確稱好的樣品放入真空干燥箱內，打開真空泵抽出烘箱內空氣至所需的壓力，如烘箱密封得好，要重新緊一次門的開關螺栓（4）水分含量的計算:與直接干燥法相同（5）方法說明及注意事項稱量皿放入烘箱內，蓋子應該打開，斜靠在一邊（稱量瓶蓋半開 ），取出時先蓋好蓋子，用紙條取，放入干燥器內，冷卻后稱重。 稱樣量 樣品一般控制在干燥后的殘留物為3克；固態(tài)、濃稠態(tài)樣品控制在 35 克；含水分較高的樣品控制在 1520 克； 干燥設備烘箱 電熱烘箱有各種形式，對流式、強力循環(huán)通風式。 普通； 真空烘箱干燥器 干燥條件干燥溫度：一般是 95105 ；對含還原糖較多的食品應 先（506

8、0）干燥然后再105加熱。2.對熱穩(wěn)定的谷物可用120130 干燥。3.對于脂肪高的樣品，后一次重量可能高于前一次（由于脂肪氧化），應用前一次的數(shù)據(jù)計算。干燥時間：恒重最后兩次重量之差 2 mg 。 基本保證水分蒸發(fā)完全。規(guī)定時間根據(jù)經(jīng)驗，準確度要求不高的。對于易結塊或形成硬皮的樣品要加入定量的海砂，其作用一是防止表面硬皮的形成，二是可以使樣品分散，減少樣品水分蒸發(fā)的障礙。二、蒸餾法（應用廣泛的為共沸蒸餾） 原理：它采用與水互不相溶的高沸點有機溶劑與樣品中的水分共沸蒸餾，收集餾 分于接收管內，從所得水分容量計算水分含量。蒸餾方法：直接蒸餾和回流蒸餾。直接蒸餾使用沸點比水高、與水互不相溶劑如礦物

9、油；回流蒸餾使用沸點僅比水略高的溶劑如甲苯、二甲苯。 適用范圍 此法為一種高效的換熱方法，水分可以被迅速的移去，加熱溫度比直接干燥法低。另外是在密閉的容器中進行的，設備簡單，操作方便，廣泛用于各類果蔬、油類等多種樣品的水分的測定。 特別是香料，此法是唯一公認的水分含量的標準分析方法。 操作注意事項 蒸餾法與干燥法有較大差別，干燥法是以烘烤后減少的質量為依據(jù)，而蒸餾法是以蒸餾后收集到的水量為準，避免了揮發(fā)性物質減少的質量以及脂肪氧化對水分測定造成的誤差。 注意溶劑的選擇：對熱不穩(wěn)定的食品，常選用低沸點的，如苯、甲苯或甲苯-二甲苯混合液；對含糖分、可分解釋出水分的樣品，如脫水大蒜和脫水洋蔥，選苯。

10、三、卡爾費休法（Karl Fischer) 1935年由卡爾菲休提出的測定水分的定量方法，屬于碘量法，是對于測定水分最為準確的化學方法。多年來，許多分析工作者對此方法進行了較為全面的研究，在反應的化學計量、試劑的穩(wěn)定性、滴定方法、計量點的指示及各類樣品的應用和儀器操作的自動化等方面，有許多改進，使該方法日趨成熟與完善。 原理 利用I2氧化SO2時需要有一定的水參加反應，（氧化還原反應） I2+SO2+2H2O H2SO4+2HI 此反應具有可逆性，當生成物 H2SO4 濃度0.05 % 時，即發(fā)生可逆反應，要使反應順利向右進行，要加入適量的堿性物質以中和生成的酸，吡啶（C5H5N）可以。I2+

11、SO2+H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3 氫碘酸吡啶 硫酸吡啶硫酸吡啶很不穩(wěn)定，與水發(fā)生副反應，形成干擾。若有甲醇存在，則可生成穩(wěn)定的化合物。將I2、 SO2、C5H5N 按1：3：10的比例溶在CH3OH 溶液中，該溶液稱為卡爾-費休試劑。 適用范圍 適用于含有1%或更多水分的樣品。 在食品分析中，能用于含水量從lppm 到接近l00的樣品的測定，已應用于面粉、砂糖、人造奶油、可可粉、糖蜜、茶葉、乳粉、煉乳及香料等食品中的水分測定，結果的準確度優(yōu)于直接干燥法，也是測定脂肪和油品中痕量水分的理想方法。 KFl 型水分測定儀(上?；ぱ芯吭褐? 卡爾-費休水分滴定儀 主要

12、儀器和試劑 試劑： 盡量用無水的試劑，有時需要蒸餾后再使用，加入無水硫酸鈉保存無水甲醇、無水吡啶，或選用費休試劑滴一下，配好費休試劑后，放置24小時后，進行標定且每天要標定。 標定有三種方法： 是用純水進行標定。 用事先配好的水甲醇標定。 用二水合酒石酸鈉標定。滴定度T( B/A)：每毫升標準溶液相當于被測物質的質量，單位是g/ml或mg/ml。T (B/A)=mA/VB （B指標液，A指被測物） 測定注意： 甲醇有毒 ，操作時注意； 費休試劑可分為甲乙液儲存。四、其它測定水分方法 化學干燥法 氣相色譜法 微波法 紅外吸收光譜法 其它還有聲波和超聲波法 ，直流和交流電導率法，介電容量法，核磁共

13、振波譜法，中子法。第三節(jié) 水分活度值的測定一、水分活度表示食品中水分存在的狀態(tài)，反應水與食品的結合或游離程度，Aw結合程度，Aw結合程度。 Aw影響色、香、味保存期。一般，同種食品水分含量，Aw值 。 定義： 溶液中水的逸度與純水的逸度之比值，可近似表示為 溶液中水蒸氣分壓與純水蒸汽壓之比。逸度溶液中水逸出的趨勢、能力。 f=p（逸度系數(shù)）。Aw = f水/f純水 p水分壓/p純水分壓 ERH是平衡相對濕度，它是指食品中水分蒸發(fā)達到平衡時，即單位時間內脫離食品的水的物質的量等于返回食品的水的物質的量時候，食品上方恒定的水蒸汽分壓與在此溫度時水的飽和蒸汽壓的比值。水分活度值對食品的色香味組織結構以及食品的穩(wěn)定性有著重要影響。不同水分含量的食品由于其水分活度值不同，故儲藏時的穩(wěn)定性也不同。利用食品的水分活度原理，從而控制其水分活度，就可以提高產(chǎn)品質量，延長食品保藏期。（一）康威氏皿擴散法二、水分活度值的測定方法原理：樣品在康威氏微量擴散皿的密封和恒溫條件下，分別在Aw較高和較低的標準飽和溶液中擴散平衡