第三章水分的测定.ppt

食品分析,衡水学院应用化学系,主讲教师：郭靖,,,,第三章 水 分 的 测 定,,第一节 概述 第二节 水分的测定 第三节 水分活度值的测定,第一节 概述,水分含量的分析是食品分析中最重要也是最难获得精确可靠数据的分析之一，本章将介绍测定水分的各种方法，包括方法的基本原理、操作步骤、应用、注意点、优缺点等；同时本章还对水分活度的测定作了介绍，作为食品质量指标之一，水分活度的测定与水分含量的测定具有同样重要的意义水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水 水分是食品的重要组成成分，其含量的多少，影响着 食品的感官性状、结构以及对腐败的敏感性在食品体系 内，水不仅以纯水状态存在，而且还常溶解一些可溶性物 质，如糖类和许多盐类；淀粉、亲水性蛋白质等高分子物 质也会分散在水中从而形成凝胶，来赋予食品一定的形态 不溶于水的物质如脂肪和某些蛋白质，也能在适当的条件 下分散于水中成为乳浊液或胶体溶液 食品体系的组成离不开水，但某些食品的水分增加或 减少到一定程度时会对本身的品质产生影响如：水分含量增加时，脱水蔬菜的非酶褐变会 随之增加；水分含量减少可导致蛋白质变性、 糖和盐的结晶；食品的腐败变质与其中的水分 含量也有一定关系。

所以控制食品中的水分含量，对保持食品良好 的感官性状、维持食品中其他组分的平衡关系 及保证食品具备一定的保存期均起着重要作用一、水分的存在状态 根据水在食品中所处的状态不同以及与非水组分结合强弱的 不同，可把食品中的水划分为以下三类： 自由水（游离水）：溶液状态存在的水分，它保持水本身的物理特性，在截留区域内可以自由流动在低温下易结冰，可作为胶体的分散剂和盐的溶剂 亲和水：存在于细胞壁或原生质中，是强极性基团单分子外的水分子层所包含的水，以及与非水组分中的弱极性基团以氢键结合的水向外蒸发的能力较弱，与自由 水相比，蒸发需要吸收较多能量③ 结合水（束缚水）：是食品中与非水组分结合最牢固的 水，如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水以及与食品中的蛋白质、 淀粉、纤维素、果胶物质中的羧基、氨基、羟基、巯基通过 氢键结合的水结合水冰点为-40℃，很难用蒸发的方法排除出 去结合水在食品内部不能作为溶剂，微生物及其孢子也不能 利用它来进行繁殖和发芽由氢键结合力系着的水习惯上称为结合水或束缚水如在食品中与蛋白质活性基（-OH，=NH，-NH2，-COOH，-CONH2）和碳水化合物的活性基（-OH）以氢键相结合而不能自由运动的水即属此类。

束缚水有两个特点：①不易结冰（冰点-40 ℃）；②不能作为溶质的溶媒二 、 水分的测定方法,① 直接测定法——利用水分本身的物理性质、化学性质测定水分：烘干法、蒸馏法、卡尔·费休法、化学干燥法② 间接测定法——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 间接测定法不需要除去样品中的水分直接法比间接法准确度高注意：必须要预防操作过程中所产生的水分得失误差,或将其控制在最低范围内三、水分的测定的意义,食品中的总固形物——指食品内将水分排除后的全部残留物（干基），组分有蛋白质、脂肪、粗纤维、无氮抽出物、灰分等1，水分含量是产品的一个质量因素如：果酱和果冻中，防止糖结晶；水果硬糖3.0%；新鲜面包28%，其外形干瘪、没有光泽 2，有些产品的水分含量（或固形物含量）通常有专门的规定，如：国家标准中硬质干酪的水分含量≤42%(GB5420-2003) 3，水分含量在产品保藏中是一个关键的质量因素，可以直接影响一些产品质量的稳定性如：脱水蔬菜和水果、奶粉、鸡蛋粉 、脱水马铃薯、香料香精等质量的稳定性全脂乳粉的水分含量须控制在2.5%~3.0%以内，这种条件不利于微生物的生长，可延长保质期。

4，食品营养价值的计量值要求列出水分含量 5，水分含量数据可用于表示样品在同一计量基础上的其他分析测定结果第二节 水分的测定,一、干燥法 在一定的温度和压力下，通过加热方式将样品 中的水分蒸发完全并根据样品加热前后的质量差来 计算水分含量的方法，称为干燥法它包括直接干 燥法和减压干燥法一）干燥法的注意事项 1、干燥法的前提条件 应用干燥法测定水分的样品应当符合下述3个条件： ① 水分是样品中唯一的挥发的物质 ②可以彻底地去除水分，水分的排除情况很完全，即含胶态物 质、含结合水量少因为常压很难把结合水除去，只好用真空 干燥除去结合水 ③食品中其他组分在加热过程中发生化学反应引起的重量变化 非常小，可忽略不计，对热稳定的食品2、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 称量皿规格的选择，以样品置于其中平铺开后厚度不超过皿高 的1/3为宜 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。

2）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； （3）干燥设备： 烘箱、干燥器 电热烘箱有各种形式，对流型、强力通风型、真空烘箱 对流型温差最大，强力通风型烘箱的温差最小干燥器,（4）干燥条件,干燥温度： 温度一般控制在 95～105 ℃；对含还原糖较多的食品应 先（50～60℃）干燥0.5h，然后再用95~105℃进行干燥 2. 对热稳定的谷物可用120～130 ℃干燥 3. 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干燥时间： 恒重——最后两次重量之差 ＜ 2 mg 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 一般每3g样品加入20~30g的海砂就可以使其充分分散 加入海砂的作用：1）防止表面硬皮的形成；2）可以 使样品分散，减少样品水分蒸发的障碍还可以用硅 藻土二）直接干燥法（常压干燥法） 1. 原理：在一定的温度（95～105℃）和压力（常压）下，将样品在烘箱中加热干燥，除去水分，干燥前后样品的质量之差为样品的水分含量。

2. 适用范围：适用于在95~105℃下，不含或含其他挥发性成分极微且对热稳定的各种食品 3.样品的制备、测定及结果计算样品的制备方法常以食品种类及存在状态的不同而异；一般情况下，食品以固态(如面包、饼干、乳粉等)、液态(如牛乳、果汁等)和浓稠态(如炼乳、糖浆、果酱等）存在现将样品制备与测定方法等分述如下：,,①固态样品：固态样品必须磨碎，全部经过20~40目筛，混匀在磨碎过程中，要防止样品水分含量变化一般水分在14%以下时称为安全水分，即在实验室条件下进行粉碎过筛等处理，水分含量一般不会发生变化但要求动作迅速制备好的样品存于干燥洁净的磨口瓶中备用测定时，精确称取上述样品2~10 g（视样品性质和水分含量而定），置于已干燥、冷却并称至恒重的有盖称量瓶中，样品厚度约为5mm加盖，精确称量后，移入95~105℃常压烘箱中，开盖2~4小时后取出，加盖置干燥内冷却0.5小时后称重再烘1小时左右，又冷却0.5小时后称重重复此操作，直至前后两次质量差不超过2mg即算恒重测定结果按下式计算：,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%,,,,,,,,,,,对于水分含量再16%以上的样品，通常采用二步干燥法进行测定即首先将样品称出总质量后，切成厚度为2~3mm的薄片，在自然条件下风干15~20h，使其达到安全水分标准（即与大气湿度大致平衡），再准确称重，然后再将风干样品粉碎、过筛、混匀，贮于洁净干燥的称量瓶中以直接干燥法测定水分，测定时按上述固体样品的程序进行分析结果按下式计算：,,水分（%）=,式中 m1 -------新鲜样品总质量， g ; m2 ------风干后样品总质量， g ; m3 ------干燥前适量样品与称量瓶质量 ，g ； m4 ------干燥后适量样品与称量瓶质量， g； m 5 ------称量瓶质量 ，g.,,② 浓稠态样品：浓稠态样品直接加热干燥，其表面易结硬壳焦化，使内部水分蒸发受阻，故在测定前，需加入精制海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀，以增大蒸发面积但测定中，应先准确称样，再加入已知质量的海砂或无水硫酸钠，搅拌均匀后干燥至恒重测定结果按下式：,,水分（%）=,式中： m1 -----干燥前样品与称量瓶质量 g ； m2 -------海砂（或无水硫酸钠）质量，g； m3------干燥后样品、海砂及称量瓶的总质量, g； m 4-------称量瓶质量，g；,,③液态样品：液态样品直接置于高温加热，会因沸腾而造成样品损失，故需经低温浓缩后，再进行高温干燥。

测定时先准确称样于已烘干至恒重的蒸发皿内，置于热水浴锅上蒸发至近干，再移入干燥箱中干燥至恒重结果计算公式同上述一步干燥法 由于液态样品主要由水分和可溶性固形物所组成，因此也可采用比重法、折光法等测出样品中固形物含量，然后按下式间接求出水分含量： 水分（%）=100%﹣可溶性固形物%,,4. 说明及注意事项 ①水果、蔬菜样品，应先洗去泥沙后，再用蒸馏水冲洗一次，然后用洁净纱布吸干表面的水分 ②在测定过程中，称量皿从烘箱中取出后，应迅速放入干燥器中进行冷却，否则，不易达到恒重 ③干燥器内一般用硅胶作干燥剂，硅胶吸湿后效能会减低，故当硅较蓝色减褪或变红时，需及时换出，置135℃左右烘2~3小时使其再生后再用硅胶若吸附油脂等后，去湿能力也会大大减低④果糖含量较高的样品，如水果制品、蜜蜂等，在高温下（＞70℃）长时间加热，其果糖会发生氧化分解作用而导致明显误差故宜采用减压干燥法测定水分含量 ⑤含有较多氨基酸、蛋白质及羰基化合物的样品，长时间加热则会发生羰氨反应析出水分而导致误差：对此类样品宜用其他方法测定水分含量三）减压干燥法,1. 原理 利用在低压下水的沸点降低的原理，将取样后的称量皿置于真空烘箱内，在选定的真空度于加热温度下干燥到恒重，干燥后样品所失去的质量即为水分含量。

2. 适用范围 适用于在100℃以上加热容易分解、变质及含有不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖、味精、麦乳精、高脂肪食品、果蔬及其制品等的水分含量测定由于采用较低的蒸发温度可以防止含脂肪高的样品在高温下的脂肪氧化，防止含糖量高的样品在高温下脱水炭化，也可防止含高温易分解成分的样品在高温下分解3. 仪器及装置 真空烘箱(带真空泵、干燥瓶、安全瓶） 在用减压干燥法测水分含量时，为了除去烘干过程中样品蒸发出来的水分以及烘箱恢复常压时空气中的水分，整套仪器设备除用一个真空烘箱（带真空泵）外，还连接了几个干燥瓶和一个安全瓶，设备流程如图4. 操作方法 准确称取2~5g样品于已烘干至恒重的称量皿中，放入真空烘箱内,按图所示流程连接好全套装置后，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需压力40~53.3KP (300~400mmH g)，并同时加热至所需温度(50~60 ℃）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，放入干燥器中冷却0.5小时后称量并重复以上操作至恒重 5. 结果计算：同直接干燥法,6. 说明及注意事项,①真空烘箱内各部位温度要求均匀一致，若干燥时间短时，更应严格控制。