水分和水分活度值

1、概述 ( preface )水分的测定 (determination of moisture)测定意义：测定意义：重要质量指标、维持各组分的平衡、对食品重要质量指标、维持各组分的平衡、对食品保藏有重要意义保藏有重要意义二、水分的存在状态二、水分的存在状态结合水结合水(water in bond form)或束缚水或束缚水:由氢键由氢键(hydrogen bond)结合力系着的水结合力系着的水 不易结冰不易结冰 不能作为溶质的溶媒不能作为溶质的溶媒自由水自由水（free water)或游离水：组织、细胞中容或游离水：组织、细胞中容易结冰、且能溶解溶质的这部分水易结冰、且能溶解溶质的这部分水 不可

2、移动水或滞化水：被组织中的显微和不可移动水或滞化水：被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水亚显微结构与膜所阻留住的水 毛细管水：在生物组织的细胞间隙和制成毛细管水：在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中通过毛细管力所系留的水食品的结构组织中通过毛细管力所系留的水 自由流动水：动物的血浆、淋巴和尿液以自由流动水：动物的血浆、淋巴和尿液以及植物导管和细胞内液泡等内部的水及植物导管和细胞内液泡等内部的水l食品干燥、蒸发时去掉的水分主要为自由水。食品干燥、蒸发时去掉的水分主要为自由水。l很难用蒸发的方法分离除去结合水。很难用蒸发的方法分离除去结合水。三、水分测定的意义三、水分测定的意义 控制食

3、品的水分含量，对于保持食品具有良好控制食品的水分含量，对于保持食品具有良好的感官性状，维持食品中其它组分的平衡关系，的感官性状，维持食品中其它组分的平衡关系，保证食品具有一定的保存期等均起到重要作用保证食品具有一定的保存期等均起到重要作用例：新鲜面包的水分含量若低于例：新鲜面包的水分含量若低于28-30%，其外，其外观形态干瘪，失去光泽观形态干瘪，失去光泽 各种生产原料中水分含量高低，对于它们的品各种生产原料中水分含量高低，对于它们的品质和保存，进行成本核算，提高工厂经济效益质和保存，进行成本核算，提高工厂经济效益等均具有重大意义。等均具有重大意义。 固形物固形物(solids)，是指食品内将

4、水分排除，是指食品内将水分排除以后的全部残留物，其组分有蛋白质、以后的全部残留物，其组分有蛋白质、脂肪、粗纤维，无氮抽出物和灰分。直脂肪、粗纤维，无氮抽出物和灰分。直接测定固形物的方法，也就是间接测定接测定固形物的方法，也就是间接测定水分的方法。水分的方法。 固形物（固形物（%）=100-水分（水分（%）Determination of moisture一、一、干燥法干燥法(drying methods)二、二、蒸馏法蒸馏法(distillation methods)三、三、卡尔卡尔.费休法费休法(karl Fischer Titration, chemical methods)四、四、其他测

5、定水分方法简介其他测定水分方法简介(others)l直接干燥法直接干燥法(air-oven methods)l减压干燥法减压干燥法（vacuum-oven methods)l红外线干燥法红外线干燥法(infrared drying methods)（一）（一） 直接干燥法直接干燥法1、 原理原理 利用食品中水分的物理性质，在利用食品中水分的物理性质，在101.3 kPa（一个大气压），温度（一个大气压），温度101 105 下采用下采用挥发方法测定样品中干燥减失的重量，包括吸挥发方法测定样品中干燥减失的重量，包括吸湿水、部分结晶水和该条件下能挥发的物质，湿水、部分结晶水和该条件下能挥发的物质，

6、再通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量。再通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量。2、 适用范围适用范围适用于在适用于在101-105范围内不含或含其他挥发范围内不含或含其他挥发性成分极微且对热稳定的各种食品。性成分极微且对热稳定的各种食品。 不适用于不适用于水分含量小于水分含量小于0.5 g/100 g的样品。的样品。称样量称量皿的选择干燥设备干燥条件4、 样品的制备、测定及结果计算样品的制备、测定及结果计算 固态样品固态样品 固态样品必须磨碎，全部经过固态样品必须磨碎，全部经过20-40目筛，混目筛，混匀。在磨碎过程中，要防止样品中水分含量变匀。在磨碎过程中，要防止样品中水分含量变化。化

7、。*14%以下时称为以下时称为安全水分安全水分安全水分含量样品安全水分含量样品称样称样 开盖烘开盖烘 加盖冷却加盖冷却 称重称重 烘烘 2-10g 95-1050C 0.5h 1h称量瓶称量瓶 2-4小时小时 干燥器干燥器 烘箱烘箱 冷却。冷却。 恒重恒重 0.5h 前后两次质量差不超过前后两次质量差不超过2mg水分含量水分含量16%以上的样品以上的样品二步法二步法称总质量称总质量 自然风干至安全水分标准自然风干至安全水分标准 15-20 h 称重称重 粉碎、过筛、混匀备用粉碎、过筛、混匀备用 洁净干燥的磨口瓶洁净干燥的磨口瓶 安全水分含量样品测定安全水分含量样品测定 浓稠态样品浓稠态样品 直

8、接加热干燥，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸直接加热干燥，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻。发受阻。 准确称样，加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌准确称样，加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀后干燥至恒重均匀后干燥至恒重 液态样品液态样品 称样至蒸发皿称样至蒸发皿 水浴蒸发至近干水浴蒸发至近干 干燥箱干燥至恒重干燥箱干燥至恒重烘干恒重的蒸发皿烘干恒重的蒸发皿 *为防止沸腾造成的样品损失，需经低温浓缩后，再高为防止沸腾造成的样品损失，需经低温浓缩后，再高温干燥温干燥5、说明及注意事项、说明及注意事项 水果、蔬菜样品，应先洗去泥沙后，再用蒸水果、蔬菜样品，应先洗去泥沙后，再用蒸馏水冲洗

9、一次，然后用洁净纱布吸干表面的水馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分分 测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应迅测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒速放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒重重 干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸湿后干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸湿后效能会减低，故当硅胶蓝色减退或变红时，需效能会减低，故当硅胶蓝色减退或变红时，需及时换出，置及时换出，置1350C左右烘左右烘2-3小时使其再生后小时使其再生后再用。硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大再用。硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低大减低 果糖含量较高的样品，如水果制品

10、、蜂蜜等，果糖含量较高的样品，如水果制品、蜂蜜等，在高温（在高温（700C）长时间加热，其果糖会发生）长时间加热，其果糖会发生氧化分解作用而导致明显误差：故宜采用减压氧化分解作用而导致明显误差：故宜采用减压干燥法测定水分含量干燥法测定水分含量 含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，长时间加热则会发生羰氨反应析出水分而品，长时间加热则会发生羰氨反应析出水分而导致误差导致误差 对此类样品宜采用其他方法测定水分含量对此类样品宜采用其他方法测定水分含量 在水分测定中，恒重的标准一般定为在水分测定中，恒重的标准一般定为1-3mg， 依食品种类和测定要求而定依食品

11、种类和测定要求而定 对于含挥发性组分较多的样品，如香料油、对于含挥发性组分较多的样品，如香料油、低醇饮料等宜采用蒸馏法测定水分含量低醇饮料等宜采用蒸馏法测定水分含量 测定水分后的样品，可供测脂肪，灰分含量测定水分后的样品，可供测脂肪，灰分含量用用结果表示：结果表示：水分含量水分含量1 g/100 g时，计算结果保留时，计算结果保留三位三位有效数字；有效数字；水分含量水分含量1 g/100 g时，计算结果保留时，计算结果保留两位两位有效数字。有效数字。（二）（二） 减压干燥法减压干燥法1、原理、原理l利用食品中水分的物理性质，在达到利用食品中水分的物理性质，在达到40 kPa53 kPa压力后加

12、热至压力后加热至60 5 ，采用减压烘干方法，采用减压烘干方法去除试样中的水分，再通过烘干前后的称量数值计去除试样中的水分，再通过烘干前后的称量数值计算出水分的含量。算出水分的含量。2、适用范围、适用范围 适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结适用于在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定不适用于肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定不适用于添加了其它原料的糖果，如奶糖、软糖等试样测定，添加了其它原料的糖果，如奶糖、软糖等试样测定，同时该法不适用于水分含量小于同时该法不

13、适用于水分含量小于0.5 g/100 g 的样品。的样品。3、仪器及装置、仪器及装置 真空烘箱真空烘箱 (带带真空泵、干燥瓶、安全瓶真空泵、干燥瓶、安全瓶）为了除去烘干过程中样品蒸发出来的水分以及烘箱恢复常压时空气中的水分4、操作方法、操作方法准确称样于称量皿准确称样于称量皿 真空烘箱真空烘箱 关闭活塞关闭活塞 2-5g 40-53.3KPa 保持温度压力保持温度压力 50-60 oC 一定时间一定时间打开活塞打开活塞 取出称量皿取出称量皿 冷却。冷却。 恒重恒重空气经空气经 压力恢复压力恢复 0.5h干燥瓶进入干燥瓶进入 干燥器干燥器5、结果计算、结果计算同直接干燥法同直接干燥法 二、蒸馏法

14、二、蒸馏法 1、原理、原理l利用食品中水分的物理化学性质，使用利用食品中水分的物理化学性质，使用水分测定器将食品中的水分与甲苯或二水分测定器将食品中的水分与甲苯或二甲苯共同蒸出，根据接收的水的体积计甲苯共同蒸出，根据接收的水的体积计算出试样中水分的含量。本方法适用于算出试样中水分的含量。本方法适用于含较多其他挥发性物质的食品，如油脂、含较多其他挥发性物质的食品，如油脂、香辛料等。香辛料等。2、特点及适用范围特点及适用范围 采用了高效的换热方式，水分可被迅速移去。采用了高效的换热方式，水分可被迅速移去。测定过程在密闭容器中进行，加热温度比直接测定过程在密闭容器中进行，加热温度比直接干燥低，对易氧

15、化、分解、热敏性、以及含有干燥低，对易氧化、分解、热敏性、以及含有大量挥发性组分的样品的测定准确度明显优于大量挥发性组分的样品的测定准确度明显优于干燥法。干燥法。l蒸馏法适用于含较多挥发性物质的食品如油脂、蒸馏法适用于含较多挥发性物质的食品如油脂、香辛料等水分的测定，不适用于水分含量小于香辛料等水分的测定，不适用于水分含量小于1g/100 g 的样品。的样品。l对于香料是唯一公认的水分含量的标准分析方对于香料是唯一公认的水分含量的标准分析方法。法。3、仪器及试剂、仪器及试剂 蒸馏式水分测定仪蒸馏式水分测定仪 甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以甲苯或二甲苯：取甲苯或二甲苯，先以水饱和后，分去水层

16、，进行蒸馏，收集水饱和后，分去水层，进行蒸馏，收集馏出液备用。馏出液备用。4、操作方法样品（估计含水2-5ml)甲苯（或二甲苯）50-75ml烧瓶、冷凝管、接受管、每秒2滴、每秒4滴三、卡尔三、卡尔费休法（费休法（Karl. Fischer method）1、原理原理l根据碘能与水和二氧化硫发生化学反应，在有根据碘能与水和二氧化硫发生化学反应，在有吡啶和甲醇共存时，吡啶和甲醇共存时，1 mol碘只与碘只与1 mol水作用，水作用，反应式如下：反应式如下：lC5H5NI2 + C5H5NSO2 + C5H5N + H2O + CH3OH 2C5H5NHI + C5H6NSO4CH3l卡尔卡尔费休

17、水分测定法又分为库仑法和容量法。费休水分测定法又分为库仑法和容量法。l库仑法测定的碘是通过化学反应产生的，只要库仑法测定的碘是通过化学反应产生的，只要电解液中存在水，所产生的碘就会和水以电解液中存在水，所产生的碘就会和水以1:1的关系按照化学反应式进行反应。当所有的水的关系按照化学反应式进行反应。当所有的水都参与了化学反应，过量的碘就会在电极的阳都参与了化学反应，过量的碘就会在电极的阳极区域形成，反应终止。极区域形成，反应终止。l容量法测定的碘是作为滴定剂加入的，滴定剂容量法测定的碘是作为滴定剂加入的，滴定剂中碘的浓度是已知的，根据消耗滴定剂的体积，中碘的浓度是已知的，根据消耗滴定剂的体积，计

18、算消耗碘的量，从而计量出被测物质水的含计算消耗碘的量，从而计量出被测物质水的含量。量。1)双指示电极安培滴定法：也叫永停滴定法双指示电极安培滴定法：也叫永停滴定法 其原理是将两枚相似的微铂电极插在被样其原理是将两枚相似的微铂电极插在被样品溶液中，给两电极间施加品溶液中，给两电极间施加1025mV电压。电压。 在开始滴定直至化学计量点前，因体系中在开始滴定直至化学计量点前，因体系中只存碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使只存碘化物而无游离碘，电极间的极化作用使外电路中无电流通过（即微安表指针始终不动）外电路中无电流通过（即微安表指针始终不动） 当过量当过量1滴费休试剂滴入体系后，由于游滴费休试剂

19、滴入体系后，由于游离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导离碘的出现使体系变为去极化，则溶液开始导电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一定电，外路有电流通过，微安表指针偏转至一定刻度并稳定不变，即为终点，刻度并稳定不变，即为终点， 此法更适宜于测定深色样品及微量、痕量此法更适宜于测定深色样品及微量、痕量水分时采用。水分时采用。确定终点确定终点(end point)：2)当费休试剂滴定样品达到化学计量点时，当费休试剂滴定样品达到化学计量点时，再过量再过量1滴费休试剂中的游离碘（滴费休试剂中的游离碘（iodine)即会使体系呈现浅黄甚至棕黄色，据此即会使体系呈现浅黄甚至棕黄色，据此即作为终点而停止

20、滴定，此法适用于含即作为终点而停止滴定，此法适用于含有有1%以上水分的样品，由其产生的终点以上水分的样品，由其产生的终点误差不大误差不大2、适用范围、适用范围 广泛应用于各种液体、固体及一些气体样广泛应用于各种液体、固体及一些气体样品中水分含量的测定。品中水分含量的测定。 作为水分特别是痕量水分（低至作为水分特别是痕量水分（低至ppm级）级）的标准分析方法，用以校正其他测定方法。的标准分析方法，用以校正其他测定方法。l卡尔卡尔费休法适用于食品中水分的测定，卡费休法适用于食品中水分的测定，卡尔尔费休容量法适用于水分含量大于费休容量法适用于水分含量大于1.010-3 g/100 g 的样品，卡尔的样品，卡尔费休库伦法适用于水分费