第四章 水分活度

1、第四章水分和水分活度值的测定第四章水分和水分活度值的测定v第一节第一节 概述概述v第二节第二节 水分的测定水分的测定v第三节第三节 水分活度值的测定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1. 1. 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。2. 2. 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。3.3.结合水（束缚水）结合水（束缚水）是食品中与非水组分结合最牢固是食品中与非水组分结合最

2、牢固的水，如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水以及与食品中的水，如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水以及与食品中的蛋白质、淀粉、纤维素、果胶物质中的羧基、氨基、的蛋白质、淀粉、纤维素、果胶物质中的羧基、氨基、羟基、巯基通过氢键结合的水。羟基、巯基通过氢键结合的水。 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

3、法水分的测定方法1. 1. 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。2.2.间接法间接法利用食品的物理常数通过函数关系利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。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v1. 水分含量是产品的一个质量因素。水分含量是产品的一个质量因素。v2.有些产品的水分含量（或固形物含量）通常有专门的规定，

4、有些产品的水分含量（或固形物含量）通常有专门的规定，为了使产品达到相应的标准，必须通过水分的检验控制水分为了使产品达到相应的标准，必须通过水分的检验控制水分的含量。的含量。v3. 水分含量在食品保藏中是一个关键因素，它可影水分含量在食品保藏中是一个关键因素，它可影 响一些响一些产品质量的稳定性。产品质量的稳定性。v4. 食品营养价值的计算值要求列出水分含量。食品营养价值的计算值要求列出水分含量。v5.水分含量数据可用于表示样品在同一计量基础上其它分析水分含量数据可用于表示样品在同一计量基础上其它分析的测定结果。的测定结果。v6. 水分含量的高低，对于食品的品质保存、成本水分含量的高低，对于食品

5、的品质保存、成本 核算、提核算、提高工厂的经济效益具有重要意义。高工厂的经济效益具有重要意义。第二节第二节 水分的测定水分的测定一、干燥法一、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 （5050页下部）页下部） 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。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

6、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。 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）v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。v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

7、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。v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

8、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），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

9、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。v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。v加入海砂的作用：第一是防止表面硬皮的形成；加入海砂的作用：第一是防止表面硬皮的形成；第二是可以使样品分散，减少样品水分蒸发的障第二是可以使样品分散，减少样品水分蒸发的障碍。碍。 1. 原理：原理： 在一定的温度（在一定的温度（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

10、品的质量之差为样品的水分含量。2. 适用范围：适用于在适用范围：适用于在95105下，不含或含下，不含或含其它挥发性物质甚微且对热稳定的食品。其它挥发性物质甚微且对热稳定的食品。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. 液态样品要在水浴上先浓缩，然后进

11、干液态样品要在水浴上先浓缩，然后进干燥箱燥箱,否则会因为高温加热沸腾造成样品否则会因为高温加热沸腾造成样品损失。损失。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 。v常压干燥法操作过程：常压干燥法操作过程

12、： 烘箱预热烘箱预热 称量皿恒重称量皿恒重m3 准确称样准确称样+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 称称量量 反复至恒重准确称样反复至恒重准确称样+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%1. 原理：利用水的沸点随原理：利用水的沸点随P的原理，将样品称量的原理，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。百

13、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，打操作：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，如烘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。1. 1. 原理：原理：以红外线灯管做为热源（以红外线灯管做为热源（700700300000 nm300000 nm波波长），利用红外线的辐射热加热式样长），利用红外线的辐射热加热式样 ，高效，高效快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。集烘箱于天平为

14、一体。求出样品的水分。集烘箱于天平为一体。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（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

15、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 =

16、0.86694 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。 3.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

17、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。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

18、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

19、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，吡啶（的酸，吡啶（C5H5N）可以。）可以。vI2+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 配在一起成为费休配在一起成为费休试剂。试剂。 反应完毕后多余

20、的游离碘呈现红棕色反应完毕后多余的游离碘呈现红棕色,即可确定即可确定滴定终点。现在所用的卡尔滴定终点。现在所用的卡尔-费休水分测定仪费休水分测定仪采用采用“时间滞留时间滞留”法作为终点判断准则，并有法作为终点判断准则，并有声光报警指示。声光报警指示。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，也可用于此法校正其他的测定方标准分析方法，也可用于此法校正其他的测定方法。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、

21、化肥、医药、食品等。v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lmglmg/kg/kg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

22、滴定仪(上海医械专机厂制上海医械专机厂制)4.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。5.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。四、其它测定水分方法四、其它测定水分方法1. 化学干燥法化学干燥法2.