第五章 水分和水分活度值的测定

直接法比间接法准确度高。
三、水分的测定的意义
• 由于食品中水分的重要作用，在食品分析中， 水分的测定是一个很重要的项目，它对于计算 生产中的物料平衡、实行工艺监督以及保证产 品质量等方面，都具有很重要的意义。 • 水分是影响食品质量的因素，控制水分是保障 食品不变质的手段。
第二节 水分的测定
一 、 干燥法 以原样重量 - 干燥后重量 = 水分重量 （一）干燥法的注意事项
• 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。
⑵ 适用范围
费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气
（三） 减压干燥法 （1） 原理：利用水的沸点随P↓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。 （2）装置如 （下图） （3）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 烘箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。
有关相对密度：(20/4)
d水 = 1.00000
d苯 = 0.87900
d甲苯 = 0.86694
⑵ 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。
特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准 分析方法。
2、操作条件的选择： （1）称量瓶的选择 （铝制、玻璃） • 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。 • 选择称量皿的大小要合适，一般样品≯1/3高 度。
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。
三、水分活度值的测定方法
（一） （二） （三） Aw测定仪法； 扩散法； 溶剂萃取法。
（一）Aw 测定仪法
• 食品水分活度测定仪分为两种：一类是 冷却镜露点法。另一类是采用传感器的 电阻或电容的变化来测定相对湿度。
相对湿度传感器测定法
将已知含水量的样品置于恒温密度的容器 中，使其达到平衡，然后用电子或者湿 度测定仪测样品和环境空气的平衡相对 湿度，即可得到Aw。
（二）扩散法（恒定相对湿度平衡法） 原理：样品在微量扩散皿中，在恒温条件 下，根据样品在不同的标准饱和溶液中平 衡后，质量的增加或者减少，作图，横 坐标为水活度，纵坐标为质量变化。从 而计算水分活度。
（三）溶剂萃取法 原理：在一定温度下，苯所萃取出的水量 与样品中水相的水分活度成正比。用卡 尔－费休法分别测定苯从食品和纯水中 萃取出的水量并求出两者之比，即为样 品的水分活度。
⑶ 操作注意事项
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，除去水分 备用。 c. 准确称量适量的样品（估计含水量2~5ml）。 d. 加热慢慢蒸馏，使2滴馏出液/每秒。 ⑷ 计算：水分（%）= ( V ∕W ) ×100 V——接收管内水的体积。 W——样品质量。
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。
（二）直接干燥法（常压干燥法）
1. 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。 2. 适用范围：适用于在95～105℃下，不含或含
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。 ⑸ 测定注意：
甲醇有毒 ，操作时注意； 费休试剂可分为甲乙液储存。
5.其它测定水分方法
⑴ 化学干燥法 ⑵ 气相色谱法 ⑶ 微波法 ⑷ 红外吸收光谱法 ⑸ 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。
固形物 (%) = 100 % － 水份（%）
不同的食品水分含量相差较多（见表5-1）。
二 、 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：重量法、蒸馏法、卡尔· 费休法、 化学方法。
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。
二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏） ⑴ ห้องสมุดไป่ตู้理：
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。
例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃
第五章
水分和水分活度值的测定
第一节 概述
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
① 自由水（游离水）——是靠分子间力形成
的吸附水。
② ③
亲和水—— 强极性基团单分子外的水分
子层。
结合水（束缚水）——以氢键结合的水，
结晶水。
• 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 出物、灰分等。
2、对食品中易氧化性物质的影响 • Aw = 0-0.35范围内，随着Aw增加，反应 速度降低，原因： 水与脂类物质氧化生成的氢过氧化物以 氢键结合，保护氢过氧化物的分解，从 而阻止氧化的进一步进行。 这部分水能与金属离子形成水合物，降 低了其催化性。
当Aw在0.35－0.8范围内，随着Aw增加， 反应速度增加，原因： 水中溶解氧增加 大分子物质肿胀，活性位点暴露，加速 脂类物质氧化 催化剂和氧的流动性增加 当Aw大于0.8，随着水活度增加，反应速 度增加 的原因： 催化剂和反应物被稀释
⑵ 称样量 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； ⑶ 干燥设备 烘箱 电热烘箱有各种形式，对流式、强力循环通风 式。 ① 普通； ②真空
干燥器
⑷ 干燥条件
干燥温度： 1. 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。 2.对热稳定的谷物可用120～130 ℃干燥。 3.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。
三、卡尔· 费休法（Karl Fischer) 简称费休法或 K—F 法。
1935年由卡尔· 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 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 性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用
1、干燥法的前提条件 样品本身要符合三项条件:
① 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥 发性成分极微。 ②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 用真空干燥除去结合水。 ③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 的食品。
GB/T 5009.3—2003 《食品的水分测定》 1. 直接干燥 2. 减压干燥 3. 蒸馏
第三节 水分活度值的测定
一、水分活度对食品品质的影响
1、对食品保鲜的影响
Aw <0.6 ，微生物不生长 Aw>0.6 ，嗜干旱的的霉菌和酵母都会生长. Aw>0.7 ，易于霉菌生长 Aw>0.75，易于嗜盐的微生物生长 Aw>0.8 ，易于胶木生长 Aw>0.86， 易于病原微生物的生长，如金黄色 葡萄球菌
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。
⑶ 主要仪器：
KF—l 型水分测定仪(上海化工研究院制) SDY一84 型水分滴定仪(上海医械专机厂制)
⑷ 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。
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。
• 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
• 3、对食品质地的影响 食品在超过临界Aw，食品的结构和质地 发生变化 影响干燥和半干燥食品的质地，如欲保 持饼干、油炸薯片、玉米花、防止砂糖、 奶粉的结块，糖果的粘结等，要保持适 当低的Aw
二、水分活度的概念 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 ↑。 定义： 溶液中水的逸度与纯水的逸度之比值， 可近似表示为 溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽 压之比。 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
挥发性物质甚微且对热稳定的物质。
3.样品的制备、测定及结果计算。
⑴ 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 止组分发生变化，特别要防止水分 的丢失或受潮。