食品分析：第五章 水分和水分活度的测定

（4）介电容量法
样品的介电常数与含水率有关，以含水食品作为测量 电极间的充填介质，通过电容的变化达到对食品水分含量 的测定。
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水活度（water activity）
定义：Aw = p / p0
Aw: water activity；p : vapor pressure of water above food P0: vapor pressure of water above pure water
1.水分活度是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽 压的比值
2.表示食品中水分可以被微生物所利用的程度 3.反映了食品中水分的存在状态，即水分与食品中的其它
非水成分的结合程度。
4.水分活度的物理意义：表征生物组织和食品中能参与各
种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。
平衡相对湿度：
大气水汽分压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比
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分子的缔合 • 1）水分子在三维空间形成多重氢键的缔合。 • 2）每个水分子具有相等数目的氢键给体与
受体，能够在三维空间形成氢键网络结构。
水分子缔合的原因
• 1）H－O键间电荷的非对称分布使H－O键 具有极性，这种极性使分子间产生引力。
• 2）由于每个水分子具有数目相等的氢键受 体和供体，因此可以在三维空间形成多重 氢键。
食品的平衡相对湿度与Aw的关系 ERH = (p /p0) ×100
• 是指食品中的水分蒸汽压达到平衡后，食品周围 的水汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。
• 相对湿度指的是食品周围的空气状态
水分活度对食品品质的影响
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
第五章 水分和水分活度Baidu Nhomakorabea测定
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主要内容
一、概述 二、水的结构及其状态变化 三、食品中水分子的存在状态 四、水含量的测定方法 五、水分活度的测定方法
一、概述
自然界中的水
食品中的水
1.主要组成成分
2.水分子的含量和分布直接 影响到食品的外观、色泽、 风味、质量、状态、贮藏时 间及其对腐败的敏感性等。
• －40℃以下不结冰 • 无溶解溶质的能力 • 与纯水比较分子平均运动大大减少 • 不能被微生物利用 • 此种水很稳定，不易引起食品的腐败变质。
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多层水: 位于邻近水的外层，水分子之间以氢键相互作用，
或者水与溶解物以氢键相互作用。
• 大多数多层水在－40℃以下不结冰；有的可结冰，但冰点 大大降低。
• 有一定溶解溶质的能力， • 与纯水比较分子平均运动大大减少 • 不能被微生物利用
自由水
• 能结冰，但冰点有所下降 • 溶解溶质的能力强，干燥时易被除去 • 与纯水分子平均运动接近 • 适合微生物生长和大多数的化学反应，易引起食
品的腐败变质，但与食品的风味和功能性紧密相 关。
截留水
• 能结冰，但冰点有所下降 • 溶解溶质的能力强，干燥时易被除去，冷冻时易结冰 • 与纯水分子平均运动接近 • 适合微生物生长和大多数的化学反应，易引起食品的腐败
时，需要一定量的水参加反应：
12十S02十2H2Ｏ=2HI十H2SO4
上述反应是可逆的。为了使反应向正方向移动并定量进行， 须加入碱性物质。实验证明，吡啶是最适宜的试剂，同时 吡啶还具有可与碘和二氧化硫结合以降低二者蒸气压的作 用。因此，试剂必须加进甲醇或另一种含活泼OH基的溶 剂，使硫酸酐吡啶转变成稳定的甲基硫酸氢吡啶。
采用与水互不相容的高沸点有机溶剂与样品中的水共沸蒸 馏，收集水馏分，计算容量，从而得知食品中水分含量。 如香料中水分测定。
1—蒸馏瓶；2—加热装置；3—升降台；4—冷凝管；5—连接接收装置
注意事项：
1）溶剂的选择 物质的性质、可燃性、热传导等。
如：热不稳定的食品，要选择低沸点的溶 剂
化学法
卡尔·费休法简称费休法，是1935年卡尔·费休(KarlFj scher) 提出。费休法属碘量法，其基本原理是利用碘氧化二氧化硫
• 3）静电效应
三、食品中水分子的存在状态
体相水 食品中的水分
自由水
截留水 结构水
结合水 邻近水
多层水
• 结构水: 水和其它食品成分，如蛋白等，紧 密结合在一起。
• －40℃以下不结冰 • 不能做为其它添加溶质的溶剂 • 与纯水比较分子平均运动为0 • 不能被微生物利用
邻近水: water that strongly interacts with specific hydrophilic sites of nonaquous constituents.不是其物质结构组成部分
3.不同的食品有其特征性的 水分含量。如:面包35～45 ％；奶粉4％；肉80％；谷 物，10～15％等
二、水的结构及其状态变化
Water vapor
Water
Ice
水分子：唯一的以三种状 态广泛存在的物质
水分子的结构 1
结构特征
• 水分子的四面体结构有对称性 • H－O共价键有离子性 • 氧的另外两对孤对电子有静电力 • H－O 键具有电负性
物理法
（1）折光法：
测量物质折射率来鉴别物质的组成、确定物质的纯度、 浓度及其判断物质的品质。用于测定可溶性固形物的含量。
（2）红外吸收光谱法：
根据水分对某一波长的红外光的吸收强度与其在样品 中的含量存在一定关系而建立的方法。可测定面粉、咖啡 等水分含量。
（3）电导率法
样品中水分含量变化可导致电流传导性随之变化，因此 通过测定样品电阻，就称为一种快速的水分测定方法。
变质，但与食品的风味和功能性紧密相关。
如：当组织状食品被切割或跺碎时水分不会流出，这部分水 的整体流动收到严格限制，但各个分子的运动基本与在稀 盐溶液中的水分子运动相同。 截留水的损害对食品质量会有很大影响：凝胶脱水收缩、 冷冻食品的解冻渗出等
四、水含量的测定方法
• 水含量 食品中水的总含量，即食品中水分的百分含量
检测方法
1） 干燥法 2） 蒸馏法 3）卡尔费休法(化学方法） 4）物理检测法
干燥法：
直接干燥法 减压干燥法（可低温，低于70℃）
特点：简单、操作简便、快速、粗略 使用范围： 1）水分为唯一挥发物； 2）自由水含量高，易去除； 3）高温导致的物质间反应引起的质量变化可忽视。
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蒸馏法