水分和水分活度的测定

“测定方法 直接法:烘箱干燥、红外干燥、重量法、干燥剂法、蒸馏法、卡尔—费休法。 间接法:比重、折射法、电导、介电常数。 其它法:化学干燥法、气相色谱法、微波法、红外线吸收光谱法。 (二) 水分含量测定 1、直接干燥法 (1)105℃ 恒重法(1-3 mg)。 (2)130℃ 定温定时烘干法(热稳定的谷物等)1-2h。 (3) 二步干燥法(先称重量,自然风干15-20h) 当水分>16%固态样品 可采用 浓稠态样品:加入精制海砂或..

水分和水分活度的测定

• 水分的测定
  • 水分测定法通常可分为
    • 一般来说，直接法比间接法准确度更高
    • 直接法
      • 利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分
        • 干燥法
          • 分类
            • 常压干燥法（常压烘箱干燥法）
              • 原理
                • 在一定温度和压力下，通过加热方式将样品中的水分蒸发完全，并根据应聘加热前后的质量差来计算水分含量的方法
              • 特点
                • 费时较长，但操作简单，应用范围较广，特别是真空烘箱干燥法常被当作标准法
              • 前提条件
                • 1.水分是唯一的挥发物质
                • 2.水分的排出情况很完全
                • 3.视频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
              • 操作条件的选择
                • 1.称样量
                  • 称样量一般控制在其干燥后的残留物重量为1.5-3g
                  • 水分含量较低的固态、浓稠态食品，称样量控制在3-5g
                  • 水分含量较高的业态食品（果汁、牛乳等）称样量通常控制在15-20g为宜
                • 2.称量皿的选择
                  • 分类
                    • 玻璃称量皿
                      • 能耐酸碱，不受样品性质的限制，常用与常压干燥法
                    • 履职称量盒
                      • 质量轻，导热性强，但对酸性食品不适宜，常用与减压干燥法
                  • 规格大小
                    • 一般使样品量≯1/3高度
                • 3，干燥设备
                  • 对流型烘箱
                    • 箱内无风扇，空气循环慢，温差大（可达10℃），准确度精密度差
                  • 强力循环通风型烘箱
                    • 箱内有风扇，空气循环快，温差小（＜2℃），准确度精密度高，要注意质轻式样 的飞散
                  • 真空干燥箱
                    • 配真空泵，箱内气压低，水分蒸发完全且速度快；有空气进出口，箱内空气有一定流动，温差较小，准确度、精密度较高
                • 4.干燥条件
                  • 干燥温度
                    • 一般是95℃-105℃（100±5℃）
                    • 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
                  • 干燥时间
                    • 恒重
                      • 最后两次重量之差＜2mg，基本保证水分蒸发完全
                    • 规定时间
                      • 只适用于准确度要求 不高的样品
              • 操作方法
              • 结果计算
              • 注意事项
                • 液体样品：需在低温下预浓缩后再进行高温干燥（防止沸腾飞溅损失）
                • 粘稠样品（如甜炼乳、酱类）：应先在皿内称取一定量经酸洗和灼烧过的海砂烘千恒重后，再加入样品搅拌均匀，然后移入烘箱内烘至恒重（增加蒸发面积，防止表面结壳）
                • 水果、蔬菜样品：应先洗去泥沙，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分
                • 易分解或焦化的样品：可适当降低温度或缩短干燥时间，或采用减压干燥测定其水分含量 果糖：大于70℃△>邻苯三酚+三分子水 含较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，在长期加热时会发生联氨反应，析出水分而导致误差
                • 油脂或高脂肪样品：由于脂肪氧化，而使后一次重量可能反而增加，应以前一次重量计算
                • 含挥发性组分较多的食品 （如香料油、低醇饮料等）：宜采用蒸馏法测定水分含量
                • 测定过程中：盛有样品的称量器皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却半小时后称重，否则，不易达到恒量
                • 干燥器内一般用硅胶作为千燥剂，硅胶吸潮后会使千燥效能降低，当硅胶蓝色减退或变红时，应及时更换，于135°C左右烘2~3h使其再生后再用
                • 在水分测定中，恒重的标准一般指前后2次称量 之差≤2mg
                • 测定水分后的样品，可供测定脂肪、灰分含量
            • 减压干燥法（真空烘箱干燥法）
              • 原理
                • 利用较低温度，在减压下进行干燥以排除水分，样品中被减少的量为样品的水分含量
              • 适用范围
                • 在较高温度下易热分解、变质或不易除去结合水的食品，如高糖、高蛋白、高脂肪食品、果蔬及其制品等
              • 特点
                • 速度快、准确度高
                • 减压条件，水分蒸发更快、更完全
                • 烘干温度低，高糖、高蛋白、高脂肪不易氧化分解
              • 流程
              • 操作方法
                • 准确称样于已恒重的称量皿中，放入真空烘箱
                • 打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力40——53.3kpa，并同时加热至所需温度(50-60°C)
                • 关闭真空泵上的活塞，停止抽气，使烘箱内保持一定的温度和压力
                • 经一定时间后，打开通大气的活塞使空气经干燥瓶缓缓进入烘箱内，待压力恢复正常后，再打开烘箱取出称量皿，放入千燥器中冷却.5小时后称量
                • 重复以上操作至恒重
              • 注意事项
                • 真空烘箱内各部位温度要均匀一致，若千燥时间短时，更应严格控制
                • 减压干燥时，自烘箱内压力降至规定真空度时计算烘干时间
                • 一般每次烘干为2h，但有的样品需烘干5h
                • 恒重一般以减量不超过0.5mg为标准，但对受热后易分解的样品则可以不超过1~ 3mg的减量值为标准
            • 红外线干燥法
              • 原理
                • 以红外线加热管作为热源，利用红外线的辐射热与直射热加热试样，搞笑快速的地使水分蒸发，根据干燥前后失重即可求出样品水分含量
              • 特点
                • 是一种水分快速测定方法，一份试样需10-30分钟（依样品种类不同而异），但其精密度较差
              • 适用范围
                • 作为简易法用于测定2-3份样品的大致水分，或快速检验在一定允许偏差范围内的样品水分
              • 仪器
                • 红外线水分测定仪有多种型号
                  • 红外线管
                  • 架盘天平
                  • 内置砝码
                  • 微电脑控制系统等
              • 操作方法
                • 将样品置于样品皿上摊平，仪器自动校准内置砝码，在键盘上选择干燥温度，开始干燥。一段时间后（约10min），直接独处水分含量
              • 仪器允许的测定温度范围一般在室温——160度℃，样品量的允许范围是0-20g，测定的精度为0.1%
        • 蒸馏法
          • 原理
            • 采用与水互不相溶的高沸点有机溶剂与样品中的水分共沸蒸馏，冷凝并收集馏液，根据馏出液分层后水的体积，即可计算出样品中水分含量。
          • 特点
            • 换热高效，测定快速；加热温度较低，故对易氧化、分解、热敏性以及含大量挥发性组分的样品的测定准确度好。
          • 适用范围
            • 广泛用于谷类、果蔬、油类、香料等多种样品的水分测定，特别对于香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析法。
          • 操作方法
            • 称样（估计含水量2～5mL），放入烧瓶，加入新蒸馏的甲苯(或二甲苯） 使样品浸没，连接冷凝管及接收管，从冷凝管顶端注入甲苯(或二甲苯），使之充满水分接收刻度管
            • 加热蒸馏 （2-4滴/秒），待水分全部蒸出(接收管内水的体积不再增加），从冷凝管顶端注入少许甲苯(或二甲苯)冲洗管壁水滴
            • 读取接收管水层的容积
          • 注意事项
            • 容积的选择：最常用的是甲苯、二甲苯、苯等。
              • 选择溶剂时主要有：能否完全湿润样品、适当的热传导、化学惰性、可燃性、样品的性质
            • 样品用量以含水量2-5mL为宜：谷豆类约20g，鱼、肉、蛋、乳制品约5-10g，蔬果类约5g
            • 温度不宜过高：温度太高时冷凝管上端水汽难以全部回收
            • 仪器必须洗涤干净：尽量避免接收管和冷凝管壁附着水滴
        • 卡尔·费休法
          • 适用范围
            • 广泛用于各种液体、固体及一些气体样品中水分含量的测定，特别是痕量水分（ppm级）的标准分析方法
          • 卡尔·费休试剂
            • 85g碘于干燥具塞的棕色试剂瓶中→加入670mL无水甲醇，盖塞摇匀→加入270mL吡啶摇匀，冰水浴中冷却→通入干燥的二氧化硫气体60-70g→盖塞置暗处至少24h后使用
    • 间接法
      • 利用食品的物理常识通过函数关系缺洞水分含量。如测定相对密度、折射率、电导、旋光度等
• 水分活度的测定
  • 水分活度
    • 表示食品中水分存在的状态，是以热力学来表示的水的自由度。它近似地表示为溶液中水蒸气分压与纯水蒸气压之比值
    • 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↑。
  • 意义
    • 影响食品的色香味和组织结构等品质
    • 影响着食品保藏稳定性
  • 测定方法
    • 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。用卡尔一费休法分别测定从食品和纯水中萃取的水量并求出两者之比值，即为样品的水分活度值。
    • 水分活度扩散法
      • 原理：在一定温度下，用饱和溶液校正活度测定仪的Aw值，在同一条件下测定样品，利用测定仪上的传感器，感应出食品中的蒸汽压变化，直接读出样品Aw值
    • 扩散法
      • 原理：样品在康威氏微量扩散四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（在Aw较高的标准溶液中）和减少（在Aw较低的标准溶液中）量，作图求出样品的水分活度值
    • 蒸汽压力法
    • 电湿度计法
    • 近似计算法
• 概述
  • 食品中哪些水分是易除去的？ 食品干燥、蒸发时去掉水分主要为自由水 很难用蒸发的方法分离除去结合水
  • 水的作用
    • 水是生命活动不可少的物质
      • 在生命活动中充当容积、营养运载体、反应介质、反应物、润滑剂等等
    • 食品组体系离不开水
      • 保持食品良好的感官性状、位置食品中组分间的平衡关系、保证食品具备一定的保质期等等
  • 水分的存在状态
    • 结合水或束缚水
    • 自由水或游离水
      • 不可移动水或滞化水
      • 毛细管水
      • 自由流动水
  • 食品中水分的特点
    • 自由水
      • 1.能结冰，但冰点有所下降
      • 2.溶解溶质的能力强，干燥时易被除去
      • 3.与纯水分子平均运动接近
      • 4.适合微生物生长和大多数化学反应，与食品风味和功能性紧密相关，易引起食品的腐败变质
    • 结合水
      • 1.不易结冰
      • 2.不能作为溶质的溶媒，干燥时很难除去
      • 3.与纯水比较分子平均运动大大减小
      • 4.不能被微生物利用，不易引起食品的腐败变质
  • 食品中水分测定的意义
    • 1.水是食品的重要组成成分之一
    • 2.水是重要的营养素之一
    • 3.有些食品的水分含量有专门的规定
    • 4.控制食品的水含量，对于保持食品的感官性状，维持食品中其它组分的平衡关系，保证食品具有一定的保存期均起着重要作用