水分及水分活度的测定PPT演示文稿

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2、称量量
样品一般控制在干燥后的残留物为 1.5～3克；固态、浓稠态样品控制在 3～5 克；含水分较高的样品控制在 15～20 克。
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3、干燥设备
• 对流型干燥箱 • 强力通风型干燥箱 • 真空干燥箱
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4、干燥条件
（1）干燥温度
• 一般是 95～105 ℃；对含还原糖较多的食 品应先（50～60℃）干燥然后再105℃加 热。
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适用范围
适用于100℃以上加热容易变 质及含有不易出去结合水的食品。
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样品的测定
①称量皿恒重（质量m0） ②准确称样+称量皿质量（m1） ③真空干燥箱40-53KPa，55℃干燥至恒重
准确称样+称量皿重 m2 。
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二、蒸馏法
（应用广泛的为共沸蒸馏）
1.原理： 采用与水互不相溶的高沸点有机溶剂
①称量瓶的选择: 玻璃称量皿: 能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用 于常压干燥法。 铝制称量盒:质量轻，导热性强，但对酸性食品不适 宜，常用于减压干燥法或原粮水分的测定。 ②选择称量皿的大小要合适，
一般样品≯1/3高度。 ③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 却后称重。
• 固体样品要磨碎（粉碎），谷类达18目，其他 30～40目。
• 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。
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• 浓稠液体（糖浆、炼乳等）：加水稀释， 最后要把加入的水除去。加入海砂，海 砂与玻璃棒在水浴上干燥后入干燥箱， 两者要知重量。
• 含水量﹥16%的谷类食品，采用两步干 燥法。如面包，切成薄片，自然风干 15~20h，再称量，磨碎，过筛，烘干。
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注意事项
• 称重要精确迅速。 • 扩散皿密封性要好。 • 对试样的Aw值范围预先有一估计，
以便正确选择标准饱和盐溶液。 • 测定时也可选择2种或4种标准饱和
盐溶液(水分活度大于或小于试样的 标准盐溶液各1种或2种)。
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（3）溶剂萃取法
• 原理：食品中的水可用不混溶的 溶剂苯来萃取。苯在一定温度下 其萃取的水量随样品中水分活度 而变化，即萃取的水量与水相中 的水分活度成比例，其结果与同 温度下测定的苯中饱和溶解水值 与水相中的水的比值即为该样品 的水分活度。
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操作步骤
• 在3个康维皿的外室分别加入Aw高、中、低的 3种标准饱和盐溶液5.0 mL, 并在磨口处涂一层 凡士林。
• 将3个小玻皿准确称重，然后分别称取约1 g的 试样于皿内（准确至毫克数，每皿试样质量应 相近）。迅速依次放入上述3个康维皿的内室 中，马上加盖密封，记录每个扩散皿中小玻皿 和试样的总质量。
特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。
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3.操作注意事项
• 要先接好冷水，且先打开冷凝水。 • 试剂苯、甲苯、二甲苯，要预先蒸馏，
除去水分备用。 • 准确称量适量的样品（估计含水量
2~5ml）。 • 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。
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4.计算：
水分（%）= ( V ∕W ) ×100 V——接收管内水的体积，ml。 W——样品质量，g。
• 对热稳定的谷物可用120～130 ℃干燥。 • 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。
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（2）干燥时间
• 恒重——最后两次重量之差 ＜ 2 mg 。 基本保证水分蒸发完全。
• 规定时间——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。
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（2）扩散法
• 原理： 样品在康威氏微量扩散皿的密封和
恒温条件下，分别在Aw较高和Aw较低 的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据样 品质量的增加或减少，以质量的增加为 纵坐标，各个标准试剂的水分活度为横 坐标，计算样品的水分活度值。
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实验器材
• 分析天平、恒温箱、康维氏微量扩 散皿、座标纸、小玻璃皿或小铝皿 （直径25 mm～28 mm、深度7 mm）、凡士林。
• 相对湿度：食品周围的空气状态。
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3．水分活度值的测定方法
（1）Aw测定仪法； （2）扩散法； （3）溶剂萃取法。
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（1）Aw测定仪法
• 一类：冷却镜露点法，精确、快 速便于操作，测量时间一般为 5min。
• 另一类：采用传感器的电阻或电 容的变化来测定相对湿度，便宜， 精确度比前类低，测量时间比前 类长。
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优缺点：
优点： • 设备和操作都比较简单 缺点： • 不可测定食品中真实水分含量（不能完全排除
食品中结合水）。 • 耗时长。 • 不适宜胶态、高脂肪、高糖食品。 • 不适合含高温易氧化、易挥发物质的食品。
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（三）减压干燥
原理：
采用较低温度，在减压条件下蒸发排 除样品中的水分，根据干燥前后样品失 去的质量计算样品的水分含量。
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• 在蒸馏法测定水分含量时，使用沸点比 水高，密度比水小，与水互不相溶的有 机溶剂，如：苯、甲苯和二甲苯作为溶 剂。其中甲苯是最常用的。对热不稳定 的食品一般不用二甲苯，常用苯、甲苯 或甲苯-二甲苯的混合液。
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例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃ 甲苯—— 110.7 ℃ 二甲苯——140 ℃
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§3 食品中水分活度的测定
1. 定义：
2.
溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值，可
近似
3. 表示为 溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比。
4.
逸度：溶液中水逸出的趋势、能力。
f=pγ（逸度系数）。
Aw = f水/f纯水 ≈ p水分压/p纯水分压
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2．测定意义
• 水分活度影响食品的色、香、味和 组织结构等品质。
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标定有三种方法： ① 是用纯水进行标定。 ② 用事先配好的水—甲醇标定。 ③ 用二水合酒石酸钠标定。
注意： 甲醇有毒 ，操作时注意；费休试剂可分
为甲乙液储存。
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四、其它测定水分方法 1 化学干燥法 2 气相色谱法 3 微波法 4 红外吸收光谱法 5 其它还有声波和超声波法 ，直流和交流
电导率法，介电容量法，核磁共振波谱 法，中子法。
有甲醇存在，则可生成稳定的化合物。
将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。
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⑵ 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。使用范围有化 工、试剂、化肥、医药、食品等。
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测定
烘箱预热→称量皿恒重m0 →准确称 样+称量皿重 m1→干燥1h→冷却30min→ 称量→干燥1h→冷却30min→称量→ 反 复至恒重准确称样+称量皿质量 m2 。
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结果计算
水分% = ( m1-m2)/ (m1–m0) ×100%
m0 ——称量皿的质量，g m1 ——称量皿和样品的质量，g m2 ——干燥后称量皿和样品的质量，g
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步骤
• 称样1.00g → 于250 ml磨口三角烧瓶 → 加 100ml苯 → 塞上瓶塞 → 振摇1小时 → 静置 10分钟 → 吸50ml → 于卡尔费休水分测定器 中 → 加无水甲醇70ml → 混合 → 用KF试剂 滴至微红色→ 置电流指针再不变即为终 点 → 记录
• 求苯中饱和溶解水值： 取蒸馏水10ml代替样 品 → 加苯100 ml → 振摇2分钟 → 静置5分 钟 → 同上样品测定
有关相对密度：(20/4) d水 = 1.00000 d苯 = 0.87900
d甲苯 = 0.86694
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2.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，广泛用于各类果蔬、油类等多种 样品的水分的测定。
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二、水分测定的方法
1.直接测定法
烘干法 化学干燥法 蒸馏法 卡尔－费休法
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2、间接测定法
利用密度、折光率、电导率、 介电常数等物理性质测定水分。
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三、水分测定的意义
• 水分含量是产品的一个质量因素。 • 有些产品的水分含量(或固形物含量)通常有
专门的规定。 • 水分含量在食品保藏中也是一个关键因素。 • 食品营养价值的计量值要求列出水分含量。 • 水分含量数据可用于表示样品在同一计量基
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计算
AW =[H2O]n×10/[H2O]0
AW —— 样品中水分活度值 [H2O]n —— 从食品中萃取的水量，即从KF试剂滴定 度乘滴定样品消耗KF试剂毫升数 [H2O]0 —— 测定纯水中萃取水量
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与样品中的水分共沸蒸馏，收集馏分于接 收管内，从所得的水分的容量求出样品中 的水分含量。
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溶剂选择
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,根据水的体积计算 水分含量。
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5.优缺点
优点： • 避免了挥发性物质的减少 • 避免了脂肪氧化对水分测定造成的误差 缺点： • 水分易富集在冷凝管和接收管的内壁 • 容易形成乳浊液，干扰读数
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三、卡尔·费休法（Karl Fischer)
简称费休法或 K—F 法。属于碘量法， 是一种迅速而又准确的分析方法，是对于 测定水分最为准确的化学方法。此法快速 准确且不需要加热，在很多场合，此法作 为水分特别是微量水分的标准分析方法， 用于校正其他分析方法。
第四章 水分及水分活度的ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定
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§1 概述
一、水分和水分活度的概念、测定意义
1.水的作用：
没有水就没有生命，食品组成离不开水。
具体作用：
溶剂、电解质电离、生化反应介质和物 质运输
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2、水分存在的状态
①自由水（游离水）： 是靠分子间力形成的吸附水。
②亲和水： 强极性基团单分子外的水分子层。
③结合水（束缚水）： 以氢键结合的水，结晶水。
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（二）直接干燥法
• 原理： 在一定的温度（95～105℃）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 差为样品的水分含量。
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• 适用范围： 不含或含其他挥发性物质甚微且对
热稳定的物质。
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样品的制备
• 采集，处理，保存过程中，要防止组分发生变 化，特别要防止水分的丢失或受潮。
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原理：
原理是基于水分存在时碘和二氧化硫的氧化还原反应。
• I2+SO2+2H2O
2HI + H2SO4
此反应是可逆的，在体系中加入吡啶和甲醇则反应顺利向右进行。
• I2+SO2+H2O+3C5H5N
2C5H5NHI+C5H5NSO3 氢碘酸吡啶 硫酸吡啶
硫酸吡啶很不稳定，与水发生副反应，形成干扰。若
础上其他分析的测定结果。
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§2 水分测定的方法
一、干燥法
直接干燥法 减压干燥法
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（一）干燥法的注意事项
• 应用干燥法测水分样品应符合的条件 1、水分是样品中唯一的挥发物质。 2、水分可以彻底去除。 3、在加热过程中，如其他组分发生变化，由
此引起的质量变化可忽略。
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（二）操作条件的选择
1、称量皿的使用
• 在25 ℃的恒温箱中放置（2±0.5） h后，取 出小玻皿准确称重，以后每隔30 min称重一次， 至恒重为止。记录每个扩散皿中小玻皿和试样 的总质量。
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结果处理
• 计算每个康维皿中试样的质量增减 值。
• 以各种标准饱和盐溶液在25 ℃时的 Aw值为横坐标，被测试样的增减 质量Δm为纵座标作图。并将各点 连结成一条直线，此线与横座标的 交点即为被测试样的Aw值。
• 水分活度影响食品的保藏稳定性。
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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 Aw↓结合程度↑，Aw↑结合程度↓。 Aw影响色、香、味保存期。一般，同种 食品水分含量↑，Aw值↑。
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• 水分含量：一定量食品中水的质量分 数。
• 水分活度值：反映食品中水的存在状 态，即水分与其他非水组分的结合程 度或游离程度。
特点
在食品分析中，能用于含水量从 lppm 到接近l00％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 分的理想方法。
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仪器和试剂：
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，或选用费休试剂滴一下，配好费休试 剂后，放置24小时后，进行标定且每天要标 定。