食品分析《食品中水分的测定》(第3章)

刘铁兵[e-mail]浙江科技学院生物与化学工程学院食品分析第三章食品中水分的测定Chapter3AnalysisofMoistureinFoods浙江科技学院生物与化学工程学院刘铁兵[e-mail]1、水在生物体内具有重要的生理功能（1）食品中的水分含量；（2）水分的存在状态：游离水（或称自由水）结合水（或称束缚水）（3）水分活度：水分活度与货架期密切相关相对湿度=100×AwopAwp水分活度分类控制要求0.85以上水份较大的食品要求冷藏或其他措施控制病原体生长0.6—0.85中等水份食品不需要冷藏控制病原体由于因酵母和霉菌引起的腐败而限制货架期0.6以下低水份食品较长货架期，也不需要冷藏水份较高的食品水分活度生鱼0.99苹果0.99牛奶0.98熏火腿0.87面包0.95中等水分食品水分活度糖蜜0.76重盐渍鱼如鳗鱼0.70面粉0.70果酱0.80果脯0.70酱油0.80低水分食品水分活度干面条0.50饼干0.10微生物生长所需要的最低水份活度细菌0.91~0.95酵母0.88霉菌0.80嗜盐菌0.75在低水分含量时，水份含量与水份活度关系为等温吸附曲线关系2、食品中水分测定方法水分的测定的意义--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。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。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。直接法比间接法准确度高。（1）常压干燥法；105℃或130℃（谷物）适用范围：95-105℃内不含或含其它挥发性成分极微且对热稳定的各种食品；样品处理：固态样品：磨碎，过20-40目筛，混均匀水分含量在14%以下，一步干燥法；水分含量在16%以上时，采用二次干燥法；浓稠态样品：直接干燥易表面硬化，测定前加入精制海砂或无水硫酸钠，以增加蒸发面积；液态样品：先低温浓缩，再高温干燥。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。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（4）干燥条件干燥温度：一般是95～105℃；对含还原糖较多的食品应A先（50～60℃）干燥然后再105℃加热。B对热稳定的谷物可用120～130℃干燥。C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（5）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——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。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。b.固体样品要磨碎（粉碎），谷类达18目，其他30～40目。c.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。d.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入干燥箱，两者要知重量。e.含水量﹥16%的谷类食品，采用两步干燥法。如面包，切成薄片，自然风干15~20h，再称量，磨碎，过筛，烘干。常压干燥法操作过程：烘箱预热称量皿恒重m3准确称样+称量皿重m1干燥1h冷却30min称量干燥1h冷却30min称量反复至恒重准确称样+称量皿重m2。水分的计算：水分%=(m1-m2)/(m1-m3)×100%（２）减压干燥法；基本原理：在低压下水的沸点降低，干燥温度可以降低。适用范围：在较高温度下易分解、变质或不易除去结合水的食品；温度：60-70℃，压力：0.7-13.3KPa(5-100mmHg)（3）蒸馏法；基本原理：基于二种互不相溶的液体二元体系的沸点低于各组分的沸点，将食品中的水分与甲苯或二甲苯共沸蒸出，冷凝收集馏液，由于密度的不同，馏出来的液体在接收管中分层，根据馏出液中水的体积，可计算出样品中水分含量。适用范围：对易氧化、分解、热敏性及含有大量挥发性组分的样品测定准确度明显优于干燥法。注意事项：样品用量：豆类20g，鱼肉5-10g，果蔬5g含水量2-5ml。甲苯沸点：110.7℃，苯80.2℃，水苯混合物69.25℃。有关相对密度：(20/4)d水=1.00000d苯=0.87900d甲苯=0.86694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标准分析方法。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)×100V——接收管内水的体积,W——样品质量。水分测定蒸馏装置（4）卡尔费休法；基本原理：利用碘氧化二氧化硫时需要定量的水参加反应此反应具有可逆性，当硫酸浓度达0.05%以上时发生，采用吡啶（C5H5N）作溶剂以中和生成的酸：生成的硫酸吡啶很不稳定，能与水发生副反应，若有甲醇存在时，则硫酸吡啶可生成稳定的甲基硫酸吡啶。2222422SOIHOHIHSO552552552555532CHNICHNSOCHNHOCHNHICHNSO55335543CHNSOCHOHCHNHSOCH在食品分析中，能用于含水量从lppm到接近l00％的样品的测定，是痕量水分（ppm级）标准分析方法，适用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定；各类食品水分含量的测定。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。注意a）对含有强还原性组分如VC的样品不宜用此法；b）此法不仅测定样品的自由水分，也可测定出结合水；c）滴定操作在氮气流中进行。d）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。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。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。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。GB/T5009.3—2003《食品的水分测定》直接干燥减压干燥蒸馏全自动卡尔费休水分测定仪红外线快速水分测定仪水分活度水分活度表示食品中水分存在的状态，反映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、味和保存期。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纯水分压水分活度值的测定方法（一）Aw测定仪法；（二）扩散法；（三）溶剂萃取法。（1）扩散法；基本原理：样品在康威氏微量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的量，求出样品的水分活度。方法：以各种标准饱和溶液在25℃时的Aw为横坐标，每克样品质量增减数为纵坐标在方格纸上作图，将各点连接成一条直线，此线与横轴的交点即为所测样品的Aw值。0.50.60.70.80.91.0-0.3-0.2-0.10.00.10.20.30.4aw=0.79weightincreasement(g)wateractivity外室内室平衡2h（2）水份活度仪法；便携式水份活度测定仪台式水份活度测定仪（3）溶剂萃取法：基本原理：以苯为溶剂将水分从样品中萃取出来，水与苯不相混溶，在一定温度下苯所萃取出的水量与样品中水分活度成正比。用卡尔费休法测定苯从食品和纯水中萃取水的量并求出二者的比值，即为样品的Aw。重点1.什么是结合水？什么是自由水？2.水分的测定方法。3.各种测定方法的原理、仪器。4.卡尔费休法原理、试剂。5.水分活度的测定方法。刘铁兵[e-mail]浙江科技学院生物与化学工程学院食品分析