水分的测定

Chapter 5 Water and water activity analysis
Forms of water in foods
1. Free water 保持水本身的物理特性，能作为胶体的分 2. Adsorbed water 散剂和盐的溶剂。 这部分水结合紧密，存在于细胞壁或原生 3. Water of hydration 致使食品发生质变和微生物活动的往往是 质中，在强极性基团的外围或与弱极性基团以 又称束缚水，属于化学结合水，有时是非 这部分水。 氢键结合。 水成分的一部分。如水合乳糖；还有某些盐类， 结合紧密，蒸发时需要较多能量。 如Na2SO4· 2O。 10H 很难用蒸发的方法排出，微生物及其孢子 也不能利用。
C5H5N· 3+CH3OH→C5H5N(H)SO4CH3 SO
1mol的水需要1mol碘、1mol二氧化硫、3mol吡 啶和1mol甲醇反应。
通常碘：二氧化硫：吡啶按1：3：10比例溶解于 甲醇中（卡尔费休试剂）。1ml相当于3.5mg水。
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结果计算
T V X 10 m
式中：X——样品中水分含量,mg/100mg;
T——卡尔-费休试剂的水含量，mg/mL;
V——滴定所消耗的卡尔-费休试剂体积，mL;
m——样品的质量，g。
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Drying method：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的质 量差计算水分含量。
包括烘箱干燥法、红外线干燥法、 干燥剂法等。 Oven drying methods又有直接 干燥和减压干燥等。
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★水分含量、பைடு நூலகம்分活 度、相对湿度的区别 与联系P57
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测定方法 Aw测定仪法 扩散法 溶剂萃取法
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溶剂选择：依据样品的性质选择溶剂。
一般选用苯、甲苯或二甲苯 误差分析：
样品水分没有完全蒸发出来； 水分附集在冷凝管和连接管内壁；
水分溶解在有机溶剂中；
蒸发出水溶性成分；
产生乳浊液等。
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Karl-Fischer titration
4. 取出样品，称重，计算各样品质量的增减。 5. 作图计算样品的水分活度值。
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例如：某样品在硝酸钾饱和标准液中増重7mg， 在氯化钡饱和液中増重3mg，在氯化钾中减重 9mg，在溴化钾中减重15mg。
原理：是一种以滴定法测定 水分的化学分析法。是基于 水存在时碘与二氧化硫的氧 化还原反应。
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＞0.05%
2H2O+I2+SO2
2HI+H2SO4
C5H5N·2+C5H5N· 2+C5H5N+H2O I SO
→2C5H5N· HI+C5H5N· 3 SO
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Determination steps：
1. Pretreatment of samples：不同的预处理方法 对分析结果影响很大。 固体样品：磨碎、过筛（20～40目），烘 干，称重；
液体样品：先在水浴上浓缩，然后烘干、称重；
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4. 结果计算
W W1 Z% 100％ W W 2
式中：
Z——食品中的水分百分含量；
W——初次称量总重；
W1——烘干后称量皿与固形物重量；
W2——称量皿重量
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扩散法测定水分活度 原理：样品在康威皿（扩散皿）的 密封和恒温条件下，分别在Aw较高 和较低的标准饱和溶液中扩散平衡 后，根据样品质量的增加和减少， 以质量的增减为纵坐标，以各个标 准试剂的水分活度为横坐标，计算 样品的水分活度值。
适合中等和高水分活度（Aw＞0.5）的样品。
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直接测定法：利用水分本身的物理和化学 性质去掉样品中的水分，再对其进行定量 的方法。
精确度高、重复性好；但时间长，主要人工操作。
General determination methods
间接测定法：利用食品密度、折射率、电 导率、介电常数等物理性质测定水分的方 法。不需要除去样品中的水分。
终点判断：以碘为指示剂，有水存在时为 淡黄色；当水反应完全时，呈现出碘的颜 色：红棕色，此即为滴定终点。
适用于含水1％或更多水分的样品， 如糖果, 巧克力, 奶粉 不仅测出自由水, 也可测出结合水 但不适于含VC等强还原物的样品
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水分活度测定的意义
1.食品水分含量不能说明食品中水分的存 在状态及水分与其它非水组分的结合程 度。
2.水分活度影响着食品的色、香、味和组 织结构等品质。如酶促褐变 3.水分活度影响着食品的保藏稳定性。细 菌＞0.9，酵母菌0.87，霉菌0.8以上才 能生长。
+20
质 量 增 减
+10 0
/mg
Aw值
-10 -20 0.924 0.901 0.842 0.807 0.887
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注意事项：
1.取样迅速，称量条件一致；
2.康威皿应有良好的密封性； 3.平衡时间一般为2h，但如油 脂类、米饭等需要时间较长 （4h），需要加入0.2％山梨 醇作防腐剂，同时以其水溶 液作空白试验。
Distillation procedures
原理：采用与水互不相溶的高沸点溶
剂与样品中的水分共沸蒸馏，
收集馏分，测量水的体积。
适用：食品中有大量挥发物质时
谷类、干果、油类、香料等。
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水 水
溶剂＋样品 馏分
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准确度低，但测定速度快。
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Pay attention
• Minimize moisture loss during processing； ： •Minimize the time exposed to open
atmosphere； • Minimize any heating during grinding。
☆注意：称量皿在使用之前必须先用烘箱 干燥处理。测定过程中只能用钳子移动。
Chapter 5 Water and water activity analysis 3. 干燥条件：温度、压力、干燥时间。
温度：通常采用95～105℃，对于热稳定的食
品，采用120℃或者更高的温度。
压力（设备）：常压和减压两种。 减压（真空）用于对热敏感食品的干燥。 时间：干燥至恒重的时间和规定干燥时间两种 方式。
注意事项
1. 试剂配制：卡尔费休试剂原料 要求无水，因此所用甲醇、吡啶、 2. 试剂标定：重蒸水；二水合酒 碘必须进行处理。甲醇：64～ 石酸钠（Na2C4H4O6· 2O)，水 2H 3. 仪器要求：所用仪器必须是干 65℃；吡啶：110～116℃蒸馏； 分含量15.66％。 燥的，且外界空气不能进入反应 碘用浓硫酸干燥。 4. 样品要求：如果样品是液体， 室中。 可直接进行滴定；如果样品是固 5. 样品颗粒的大小：样品细度为 体，必须用合适的试剂（甲醇等） 40目左右，研磨样品时用粉碎机 先将水分抽提出来，然后滴定。 处理，以防水分损失。
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干燥法：
原理：是基于水的沸点为100℃，当温度超 过100 ℃时，食品中自由水就以气态形式 散失。（纯水与溶液的区别） 适用条件： ★水分是唯一的挥发物质；
★水分的排除情况很完全；
★食品中其它组分在加热过程中由 于发生化学反应而引起的重量变化可以 忽略不计。
糖浆、甜炼乳浓稠液体：稀释至固形物含量 在20～30％，干燥，称重； 面包类：二步干燥法，先切成2～3mm薄片，风 干15～20小时后，磨碎、烘干、称重。
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2. 样品重量和称量皿规格：
样品重量通常控制其干燥残留物为2～4g。 称量皿底部直径： 少量液体：4～5 cm; 多量液体：6.5～9.0 cm; 水产品： 9.0 cm； 铝质称量皿：直径5 cm，高度至少2 cm， 直径加大时，高度至少3 cm。
注意事项
1. 食品中其它成分的分解 如C6H12O6→6C+6H2O (100℃）
含有易挥发性物质：乙醇、醋酸等。
措施：采用真空干燥法，以降低干燥温度。
2. 油脂的氧化
3. 样品表面硬皮形成
措施：掺入8～10倍的干燥海砂或石英砂。
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Chapter 5 Water and water activity analysis Impaotance of moisture assay
1. A Quality factor in the preservation and effects stability of some products 如脱水蔬菜和水果、奶粉、脱水马铃薯、 2. Moisture is used as a quality factor 香精香料等。 如果酱和果冻中，防止糖结晶；常规加工 3. Reduced moisture is used for 过的谷物，水分含量为4～8％，吸胀后为7～8 convenience in packaging or shipping ％。如浓缩牛乳、浓缩果汁、脱水产品、液体 4. Moisture content is often specified in 甘蔗糖和液体玉米糖浆（80％固形物）等。 compositional standards 通心粉的水分含量必须≤15％；葡萄糖浆 5. Basis in expressing other analytical 的水分含量必须≤30％等。 determinations
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Water activity
水分活度：溶液中水的逸度与纯水 逸度之比值；近似表示为溶液中水 蒸气分压与纯水蒸汽压之比。 f p ERH Aw f0 p0 100
ERH（平衡相对湿度）：食品中水分蒸发达 到平衡时，食品上方恒定的水蒸气分压与在 此温度下水的饱和蒸汽压的比值。
1.测定方法 样品预处理：固体、液体直接称量；瓶装固体 和液体的混合样品取液体部分；组成复杂的混 合样品，取有代表性的混合样品。 2. 预先在康威皿外室放入饱和标准试剂5mL或标 准的各式盐5mg；在预先恒重的铝皿或玻璃皿 中准确称量1.00g样品迅速放入到康威皿内室 中。
3. 在康威皿磨口边缘涂一层凡士林，迅速加盖密 封，在25±0.5℃放置2h。