第三章水分和水分活度的测定2013

第三章

食品水分和水分活度的测定教学目的和要求掌握食品中水分存在的状态，水分和水分活度的测定原理、方法、注意事项；了解食品中水分测定的意义。教学内容第一节概述水分的存在状态水分测定意义第二节水分测定方法第三节水分活度的测定第一节概述一、基本概念：1、水分即105℃干燥减重法测出的量，也就是食品在105℃干燥至恒重所减少的重量。2、食品水分活度（Aw）

在同一条件(温度、湿度和压力等)下，食品中水分所产生的蒸气压与纯水蒸气压之间的比值，以Aw表示。一、概述3、食品中的固形物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、无氮抽提物、灰分等。固形物(%)=100%－水份（%）二、食品中水分含量不同食品中水分含量的差异很大，在绝大多数食品中，水分是一个主要组成部分。食品种类近似含水量（湿基）食品种类近似含水量（湿基）谷物制品小麦面粉（整粒）白面包（加料）玉米片椒盐饼干通心粉（干,加料）10.313.43.04.110.2乳制品牛乳（纯的,新鲜）酸奶酪（清淡，低脂）酪农干酪切达干酪香草冰淇淋88.089.079.337.561.0食品中水分含量三、食品中水分的存在状态水分的存在状态结合水或束缚水自由水或游离水不可移动水或滞化水毛细管水自由流动水四、水分含量测定的意义

1、水分含量是食品重要的质量指标之一

（1）保持食品良好性状(感观)

（2）控制水分含量,增加保存期

（3）保证产品质量2、水分含量是一项重要的经济指标

3.食品中的水分是引起微生物性变质的重要原因之一

4.食品营养价值的计量值要求列出水分含量。

第二节水分的测定方法1、直接法——利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分。如重量法、蒸馏法、卡尔·费休法、化学方法等。特点：准确度高、重复性好，应用范围较广；费时，人工操作2、间接法——利用食品的物理常数通过函数关系确定水分含量。如测相对密度、折射率、电导、旋光率等。

特点：准确度低，快速，自动连续。一、重量法（干燥法）

重量法：凡操作过程中包括有称量步骤的测定方法统称为重量法。如：常压干燥法、真空干燥法、红外线干燥法、真空器干燥法等。）烘箱干燥法定义：在一定温度和压力条件下，将样品加热干燥，以排除其中水分的方法，叫做烘箱干燥法。1.干燥法的前提条件（样品本身要符合三项条件）

⑴水分是唯一的挥发成分，不含或含其它挥发性成分极微。

⑵水分的挥发要完全，⑶对热稳定的食品，（一）、直接干燥法（常压干燥法）1、原理

在一定的温度（101℃～105℃）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差即为样品的水分含量。但实际上在此温度下所失去的是挥发性物质的总量，而不完全是水。

2适用范围

GB5009.3—2010本标准中直接干燥法适用于在101℃～105℃下，不含或含其他挥发性物质甚微的谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品及卤菜制品等食品中水分的测定，不适用于水分含量小于0.5g/100g的样品。

3.试剂1）6mol/L盐酸:2）6mol/L氢氧化钠溶液：3）海砂4.仪器1）分析天平（感量）0.1mg；2）称量瓶：3）电热恒温干燥箱。4）干燥器；称量瓶洗净烘干冷却称量（恒重）5.样品的制备、测定及结果计算1）固体试样

①称量瓶的处理样品预处理及测定原则：在采集、处理和保存过程中，须防止组分发生变化和水分散失。a、待测试样水分≤14%:一步法处理

固态样品→磨碎→过20目～40目筛→混匀。测定样品＋称量0.001g干燥103C冷却室温称量称量瓶

恒重：前后两次称量的质量差不超过2mg。b、待测试样水分>14%，可用二步法处理：

称取样品总质量m1→自然风干15～20h，使水分≤14%→准确称重m2→粉碎→过筛→混匀→备用。水分（%）=式中m1-------新鲜样品总质量，g;m2------风干后样品总质量，g;m3------干燥前适量样品与称量瓶质量，g；m4------干燥后适量样品与称量瓶质量，g；m5------称量瓶质量，g.水分含量≥1g/100g时，计算结果保留三位有效数字；水分含量＜1g/100g时，结果保留两位有效数字。精密度在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的5%。6.注意事项本方法不适用于胶体、高脂肪、高糖、含易氧化、易挥发物质的食品中水分分析恒重标准：两次称量结果<2mg干燥剂需及时更换或处理7、直接干燥法误差产生的原因

⑴样品中含有非水分易挥发性物质；

⑵样品中的某些成分和水分的结合，使测的结果偏低

⑶食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化，使样品重量增重；

⑷在高温条件下物质的分解；

⑸被测样品表面产生硬壳，妨碍水分的扩散；⑹烘干到结束样品重新吸水。（二）减压干燥法

1．原理利用在低压下水的沸点降低的原理．将取样后的称量皿置于真空烘箱内，在选定的真空度与加热温度下干燥到恒重，加热前后的质量差为水分含量。2．适用范围适用于在100℃以上加热容易分解、破坏及含有不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、蜂蜜、果酱、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定。3、操作方法

准确称样→于烘至恒重的称量皿→置真空干燥箱内→打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力（压力一般为40kPa~53kPa)

→加热（一般50-60℃）→关闭真空泵上的活塞，停止抽气→干燥2-3h后→打开活塞，待箱内压力正常→取样置于干燥器冷却0.5h→称重→干燥→冷却→→称至恒重

计算同常压干燥法

（三）红外线干燥法

1．原理

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样品，快速蒸去水分，并同时称重。2.特点测定水分快速，简便，但其精密度较差，可同时测定2~3份样品。二、蒸馏法

1、蒸馏法原理

两种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点，在试样中加入与水互不相溶的有机溶剂（如苯或二甲苯等）将食品中的水分与苯或二甲苯共沸蒸出，冷凝并收集馏液，由于密度不同，馏出液在接收管中分层，根据馏出液中水的体积，即可计算出样品中水分含量。2、适用范围

适用于易加热易氧化、分解，含有大量挥发性组分的样品的测定。特别适用于香料、油类3.试剂和材料甲苯或二甲苯（化学纯）：取甲苯或二甲苯，先以水饱和后，分去水层，进行蒸馏，收集馏出液备用。4。操作方法

准确称取适量样品(估计含水量2~5ml)，放入水分测定测定仪器的烧瓶中，加入新蒸馏的甲苯(或二甲苯)50~75ml使样品浸没，连接冷凝管及接受管，从冷凝管顶端注入甲苯(或二甲苯，使之充满水分接受刻度管。

加热慢慢蒸馏,使每秒钟约蒸馏出2滴馏出液，待大部分水分蒸馏出后,加速蒸馏使每秒约蒸出4滴馏出液,当水分全部蒸出后(接收管内的体积不再增加时)，从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗。如发现冷凝管壁或接受管上部附有水滴，可用附用小橡皮头的铜丝擦下，再蒸馏片刻直接接受管上部及冷凝管壁无水滴附着为止。读取接受管水层的容积。5.含水量计算

水分(%)=

式中：V-----接受管内水的体积,ml

W-----样品的质量,g。6.说明及注意事项

a.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

c.准确称量适量的样品（估计含水量2~5ml）。

d.加热温度不宜太高。

e.仪器必须洗涤干净。7.优点

（1）热交换充分水分可被迅速移去。（2）设备简单，操作方便，准确度能满足常规分析的要求。（3）加热温度比直接干燥法低，适于含有较多挥发性成分样品的水分测定。三、卡尔·费休法（KarlFischer)

1、原理：在水存在时，碘与二氧化硫会发生氧化还原反应。

I2+SO2+2H2O

→

2HI+H2SO4

3C5H5N+H2O+I2+SO2

→

2C5H5NHI（氢碘酸吡啶）+C5H5NSO3

（硫酸酐吡啶）

（

I2+SO2+3C5H5N+CH3OH）+H2O

→

2C5H5N·HI+C5H6N[SO4CH3]

氢碘酸吡啶甲基硫酸吡啶

2.适用范围

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标准分析方法，也可用于此法校定其他的测定方法。4.试剂：

1）卡尔·费休试剂。

2）无水甲醇（CH4O）：优级纯。

5.测定步骤1）卡尔费休试剂的配制与标定2）试样前处理

试样要尽量粉碎，使之均匀。不易粉碎的试样可切碎。称0.30～0.50g样于称样瓶中。

3）试样中水分的测定

在反应瓶中加50ml甲醇（浸没铂电极），在搅拌下用卡尔·费休试剂滴定至指针与标定时相当并且保持1min不变时（不记录试剂用量）→打开加料口→将称好的试样立即加入

→塞上皮塞→搅拌→用KF试剂滴至终点保持1min不变→记录试剂用量（ml）

6.分析结果计算：

X=

X——试样中水分的含量，g/100g；

V——滴定样品时所消耗的卡尔费休试剂，mL；

T——卡尔·费休试剂的滴定度，mg/mL；W

——样品质量的数值，g；水分含量≥1g/100g时，计算结果保留三位有效数字；水分含量＜1g/100g时，计算结果保留两位有效数字。7.测定注意：

①此法适用于食品中糖果、巧克力、油脂、乳糖和脱水果蔬类等样品；

②样品中有强还原性物料，不能测定；

③卡尔费休法更客观地反映出样品中总水分含量。④防止水分损失。

⑤甲醇有毒，操作时注意；GB/T5009.3—2003《食品的水分测定》1.直接干燥法2.减压干燥法3.蒸馏法GB5009.3-2010食品安全国家标准食品中水分的测定1.直接干燥法2.减压干燥法3.蒸馏法4.卡尔费休法第三节水分活度值的测定

一、定义：溶液中水的逸度与纯水的逸度之比，也可近似表示为溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽分压之比。

逸度——溶液中水逸出的趋势、能力。

Aw=f水/f纯水≈p水分压/p纯水分压二、测定意义1）Aw影响着食品的色，香，味和组织结构等。2）Aw影响着食品保藏稳定性。三、水分活度值的测定方法

蒸汽压力法

电湿度计法

附感敏器的湿动仪法

水分活度测定仪法

扩散法常用

溶剂萃取法

AW测定仪法操作简便，能在较短时间得到结果。（一）AW测定仪法

1.原理：在一定温度下，利用AW测定仪装置中的传感器，根据食品中水的蒸汽压力的变化，从仪器的表头上可读出指针所示的水分活度。

在样品测定前需用饱和氯化钡溶液校正AW测定仪的AW为9.000。

2.步骤

①仪器校正

两张滤纸→浸于氯化钡饱和溶液中→用小夹子将其放入仪器的样品盒内→将传感器的表头放在样品盒上，轻轻拧紧→于20℃恒温烘箱→恒温3小时后→将校正螺丝校正AW为9.000，重复。②样品测定

取样（果蔬样品迅速捣碎取汤汁与固形物按比例取样、肉和鱼等固体试样需适当切细）→经20℃恒温后→置于样品盒内,均匀放平（2cm厚）不高出垫圈底部→将传感器的表头置于样品盒上，拧紧→于20℃