水分和水分活度值的测定

6.2 原理 利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧
化还原反应）
I2+SO2+2H2O
H2SO4+2HI
此反应具有可逆性，当生成物 H2SO4 浓度＞0.05 % 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的酸，吡啶 （C5H5N）可以。
I2+SO2+2H2O+3C5H5N→ 2C5H5NHI+C5H5NSO3
(3)水分是一项重要的经济指标
按原料中的水分含量进行物料衡算.另外用于冷却、清洗和加热 的水都算到成本中。
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（直接干燥、减压干燥）、蒸馏法、卡尔· 费 休法
间接法——利用食品的物理常数，通过函数关系 确定水分含量。
相对密度、折射率、电导、旋光率
第一节 食品中水分的测定 ➢ 1、食品中水分的存在形式 （掌握） ➢ 2、干燥法（掌握） ➢ 3、有机溶剂蒸馏法（掌握） ➢ 4、卡尔-费休法（了解）
第二节 食品中水分活度的测定 ➢ 1、水分活度测定仪法（掌握） ➢ 2、扩散法（掌握） ➢ 3、溶剂萃取法（了解）
1 食品中的水的概述
1.1.食品中的水的存在形式
有时需要蒸馏后再使用，或选用费休试剂滴一下。
2.标准： 纯水，事先配好的水—甲醇，二水合酒石酸 钠进行标定。
3.卡尔费休试剂的配制 若以甲醇作溶剂，则试剂中I2、SO2、C5H5N（含水量 在0.05%以下）三者的克分子数比例为1︰3︰10
甲液： I2的CH3OH溶液 乙液： SO2的CH3OH吡啶溶液 这种方法对试剂要求严格，要求甲醇、吡啶都是无水的。
自由水(游离水)：是靠分子间作用力形成的吸附水， 存在细胞间隙。具有水的一切特性：100℃时水要 沸腾，0℃以下要结冰，并且易汽化。
自由水是食品的主要分散剂，可以溶解糖、酸、无机 盐等，可用简单的热力方法除掉。
结合水：
(1) 束缚水：这种水是与食品中脂肪、蛋白质、碳 水化合物的-CHO，-OH、-COOH、-CONH2 、-NH、 ＝NH2等活性基团以氢键的形式结合，从而与有机 物结合在一起，故称束缚水。
6.1 由来： 1935年由卡尔· 费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。
＜ 2 mg 。
烘干过程中有哪些非水分成分损失? 烘干过程中有哪些因素造成重量增加? 烘干过程中有哪些因素造成重量减少?
1.样品中含有非水分易挥发性物质（酒精、醋酸、香 精油、磷脂等）
2.在高温条件下物质的分解
3.样品中的成分和水分的结合，限制水分挥发 4.食品中的脂肪与空气中的氧发生氧化，使样品重量
速非酶褐变或脂肪氧化等化学劣变。
(1)水分的含量高低，对生化反应和微生物的生长都 有密切的关系。细菌生长要求的最低水分活度为0.86，霉菌
更低一些。
(2)水份含量是重要的质量指标之一
食品的含水量高低影响到食品的风味和腐败。一定的水分含量可 保持食品品质，延长食品保藏，各种食品的水都有各自的标准。
增重 5.被测样品表面产生硬壳，妨碍水分的扩散。尤其是
对于富含糖分和淀粉的样品。 6.烘干后样品重新吸水。
3 减压干燥法
3.1 原理：利用水的沸点随压强降低的原理，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。
3.2 适用范围：一般用于100℃以上容易变质、被破坏或 不易除去结合水的样品，如糖浆、味精、砂糖、糖果、 蜂蜜、果酱和麦乳精和脱水蔬菜、高脂肪食品等样品。
3.3 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40-53kPa，温度50-60℃
4 快速水分测定仪-红外干燥法
4.1 原理： 以红外线灯管做为热源（700～300000 nm波长）， 利用红外线的辐射加热，高效快速的使水分蒸发， 据干燥前后的失重即可求出样品的水分。集烘箱于 天平为一体。
4.2 装置 MA30 水分测定仪（德），样品最大
为30g。 SCT-3 A 快速水分测定仪（中），样
品最大量为 100 g。
4.3 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。通常用于中控，
或工艺控制。烘箱的测定速度较慢，
一般用于原材料和成品的检验。
5 有机溶剂蒸馏法
2.1 试验原理
在一定的温度和常压下,通过加热方式将样品中的水 分蒸发完全,并根据样品加热前后质量差来计算水分含 量的方法。
•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。
水分含量%=[(原样重量-干燥后重量)/原样重量]*100
2.2 直接干燥法的前提条件
(4) 干燥设备： 对流式电热烘箱 强力循环通风式电热烘箱。
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。 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,
应用前一次的数据计算。
（6）干燥时间： 恒重—基本保证水分蒸发完全。最后两次重量之差
直接法比间接法准确度高。
水份测定方法： 1、热干燥法： ① 常压干燥法（此法用的广泛） ② 真空干燥法（有的样品加热分解时用） ③ 红外线干燥法； ④ 真空器干燥法（干燥剂法）； 2、蒸馏法 3、卡尔费休法 4、水分活度AW的测定
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
➢ 6.从冷凝管顶端注入少量甲苯洗净蒸 馏器和冷凝管壁上吸附的水分。读取 刻度管中水层容量。
7 计算： 水分（%）= ( V ∕ W ) ×100 V—接收管内水的体积 W—样品质量。
蒸馏式水分测定仪
⑴ 水与有机溶剂易发生乳化现象。－可加少量戊醇 或异丁醇破乳剂，防止出现乳浊液。
⑵ 样品中水分可能没有完全挥发出来。－充分蒸馏 ⑶ 水分有时附在冷凝管壁上，造成读数误差。－用
配制： 甲液： 称85g I2 → 于干燥的有塞棕色烧瓶中 →
加 无水CH3OH→塞上瓶塞→振摇使 I2 全部溶 解
→无水CH3OH →加吡啶→混匀→于冰水浴冷却 →通干燥的SO2气体60g→塞上瓶塞→于暗处 24h后标定使用
➢ (1)空白：预先加50uL无水甲醇于反应器中，启 动电磁搅拌，用卡尔费休溶液滴定甲醇中尚残留 的痕量水分与试剂反应达到终点，即为安培表的 一定刻度45或48uA，并保持1min不变，至原定 终点对照。
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。
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干 燥箱，两者要知重量。
（2）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
溶液充分冲洗。 (4)水分在溶液中部分溶解。水在甲苯溶解度0.05％ (5)溶液中水溶性低沸点组分会随水－起被蒸馏出来，
使结果偏高。 (6) 计算时以水的毫升数代替水的质量是不科学的。
－应该由体积换算成质量。m=V×ρ水
5.4 特点
热交换效率:一种高效的换热方法，水分可以被迅速 的移去。
加热温度:加热温度比直接干燥法低,对易氧化、易 分解、热敏性以及含有大量以挥发物质的样品准确 性比较好。
水分滴定仪使用原理：两极间加50mV电压，电极 在溶液中极化，未到终点时，今有很小的电流挥着 无电流通过。当到达终点时，滴定液中I2剩余，电 极去极化，溶液中有电流通过。
阴极： I2 + 2e → 2 I阳极： 2CH3OH - 2e →C2H6+O2+2H+
1.无水甲醇、无水吡啶：无水硫酸钠保存甲醇和吡ห้องสมุดไป่ตู้，
d甲苯=0.86694
5.2 试验操作
➢1. 无水苯：要预先蒸馏试剂苯，除 去水分备用 。 ➢2. 要先接好冷水，且先打开冷凝水 进行冷凝。 ➢3. 准确称量适量的样品（估计含水 量2-5mL）加入蒸馏瓶中，然后加入 苯50-75mL。 ➢4. 从冷凝管顶向接受管中加苯，至 刻度装满。
➢ 5.加热慢慢蒸馏，速度为2滴/秒馏出 液。至水分大部分蒸出后，再加快蒸 馏速度，直至接受器刻度的水分不再 增加为止，关闭热源。
干燥法 较高 较窄 只能检测游离水 稳定的成分和样 品 多个 高 不完全 5小时 无毒害 烘箱、真空干燥 箱
蒸馏法 高 较宽 可检测游离水和结合水 含有易挥发成分、热敏感 成分的样品 1个 低 完全 30min 使用的苯、甲苯有毒 蒸馏式水分测定仪 便宜
6 卡尔·费休法（Karl Fischer)--费休法或 K-F 法
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水分的挥发要完全。含胶态物质、含结合水量高的 样品，常压很难把水除去，只好用真空干燥或冻干 除去结合水。
③食品中其它成分由于受热而引起的化学变化可以忽 略不计。
2.3 试验方法
（1）样品的预处理（对分析结果影响较大）
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。
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。 C5H5NSO3 + CH3OH→ C5H5NSO4CH3
将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。