第3章 水分和水分活度测定
4.样品的测定及方法 在真空干燥箱的低压条件下,样品中的水分可以 在3~6h内完全去除,而其他组分可以保持不分 解。
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二、蒸馏法
1、原理
两种互不相溶的液体,二元体系的沸点低于其中各组分沸 点,将食品中的水分与有机溶剂如甲苯、苯、二甲苯等, 共沸蒸出,冷凝并收集馏出液,由于水与其它组分密度不 同,馏出液在有刻度的接收管中分层,根据水的体积计算 水分含量。
将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为 费休试剂。
⑵ 适用范围
常作为水分痕量级标准分析方法,也可用于此 法校定其他的测定方法。适用于食品中含微量水分 的测定,不适用于含有氧化剂、还原剂、碱性氧化物、 氢氧化物、碳酸盐、硼酸等食品中水分的测定。卡 尔·费休容量法适用于水分含量大于1.0×10-3g/100g 的样品。
2. 对含还原糖较多的食品应先(50~60℃) 干燥0.5h,然后再101~ 105℃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 样品。
(三) 减压干燥法
1. 原理:利用水的沸点随P↓的原理,将样 品称量后放入真空干燥箱内,在40 kPa ~ 53 kPa压力后加热至60 ℃±5 ℃干燥至恒 重,干燥后样品所失去的质量百分比即为 水分含量。
2 .装置如 (下图)
3.适用范围:适用于高温易分解的样品及水分较多 的样品(如糖、味精等食品)中水分的测定,不 适用于添加了其他原料的糖果(如奶糖、软糖等 食品)中水分的测定,不适用于水分含量小于 0.5g/100g的样品(糖和味精除外)
三个概念的比较
水分含量:食品中水的总含量,即一定量的 食品中水的质量分数。
水分活度:反映了食品中水分的存在状态, 即水分与其他非水组分的结合程度或游离 程度。
相对湿度:食品周围的空气状态。
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水分活度值的测定意义
第一、水分活度影响着食品的色、香、味和 组织结构等品质。
第二、水分活度影响着食品的保藏稳定性。
固形物 (%) = 100 % - 水份(%)
不同的食品水分含量相差较多
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水分测定的意义
水分含量在食品保藏中是一个关键的因素,可以直接 影响一些产品的稳定性。
不同的食品含有不同的含水量,可以影响食品的特性。 例如蔬菜类 ,75%~95%;肉类,50%~80%;谷类, 10~15%;坚果, 1~4%。
水分的含量和分部很大程度上影响食品的结构、外观、 质量、滋味和微生物敏感性。
二、水分活度
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)。
水分活度与温度的关系
随着温度的升高, Aw也升高,反之则降低; 同一个样品在不同的水分含量下, Aw随温度的变 化是水分含量的函数,水分含量高,温度的变化 造成的Aw的变化也越大;样品的种类不同,温度 变化所造成的影响也不同,一般温度10℃的变化 能导致Aw产生0.03 ~ 0.2的变化所以,在测定Aw 时要尽量保持温度的恒定,避免其波动带来的对 测量值的影响。
—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
3.1 概述
水的意义(生理学)
–溶剂:大多数分子溶解在水中,是营养和 废物的运输载体。
–反应物:水参与水解反应。 –产品:水参与缩合反应。 –传热介质:水的三相。
3.1 概述
一、水分的存在形态
水分活度值的测定意义
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 ↑。
Aw = f水/f纯水 ≈ p水分压/p纯水分压=ERH/100
ERH—平衡相对湿度,它是指食品中水分蒸发达到 平衡时,即单位时间内脱离食品的水的物质的量 等于返回食品的水物质的量的时候,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(乘以100用整数表示)
I2+SO2+2H2O
H2SO4+2HI
此反应具有可逆性,当生成物 H2SO4 浓度>
0.05 %时,即发生可逆反应,要使反应顺利向右
进行,要加入适量的碱性物质以中和生成的酸,
吡啶(C5H5N)可以。
I2+SO2+H2O+3C5H5N 2C5H5NHI+C5H5NSO3 氢碘酸吡啶 硫酸吡啶
硫酸吡啶很不稳定,与水发生副反应,形成 干扰。若有甲醇存在,则可生成稳定的化合物。
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 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。
T=M/V
式中: T——卡尔·费休试剂的滴定度,单位为毫克每毫升(mg/ mL) M——水的质量,单位为毫克(mg); V——滴定水消耗的卡尔·费休试剂的用量,单位为毫升(mL)
①自由水(游离水)——没有被非水物质化 学结合的水,是食品的主要分散剂。
②结合水(束缚水)——食品中的非水成分 与水借助化学力或物理化学力相结合的 水。
—化学结合水 —物理化学结合水 —机械结合水
• 食品中的固形物——指食品内将水分排除 后的全部残留物,包括蛋白质、脂肪、 粗纤维、无氮抽出物、灰分等。
对于易结块或形成硬皮的样品要加入定量的 海砂。
(二)直接干燥法(常压干燥法)
1. 原理:利用食品中水分的物理性质,在101.3 kPa(一个大气压),温度101 ℃~105 ℃下,采用挥发方法测定样品中干燥减失 的重量,包括吸湿水、部分结晶水和该条 件下能挥发的物质,再通过干燥前后的称 量数值计算出水分的含量。
在食品分析中,能用于含水量从lppm 到接近l00%的样品的测定,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。
⑶ 试剂
主要仪器: KF—l 型水分测定仪(上海化工研究院制) SDY一84 型水分滴定仪(上海医械专机厂制) 试剂: 尽量用无水的试剂,有时需要蒸馏后再使用,
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称量瓶在使用之前需要进行预处理操作,而且在 移动称量瓶时应该使用钳子,因为指纹也会对称 量的结果产生影响。称量瓶的预处理可用100℃烘 箱进行重复干燥,以使其达到恒重。预处理后的 称量瓶需要存放在干燥器中。
恒重:两次烘烤后称量的质量差不超过规定的质 量,一般不超过2mg。
例:有关沸点:水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃
2、特点和使用范围
特点:蒸馏法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。
适用范围:适用于含水较多又有较多挥发性成分的 水果、香辛料及调味品、肉与肉制品等食品中 水分的测定,特别是香料,此法是唯一公认的 水分含量的标准分析方法。不适用于水分含量 小于1g/100g的样品。
2. 适用范围:适用于101 ~105℃下,不含或含其他 挥发性物质甚微且对热稳定的食品。不 适用于水分含量小于0.5g/100g的样品。
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3.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。
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。
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。
第3章 水分和水分活度测定
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主要内容
–概述
•水分的存在状态 •水分活度 •水分测定的意义 •水分活度测定的意义
–水分的测定
•直接干燥法 •减压干燥法 •蒸馏法 •卡尔·费休法
ห้องสมุดไป่ตู้–水分活度
•水分活度测定仪法 •康威微量扩散法 •溶剂萃取法
3.1 概述
水分子的结构
结构特征:
⑵ 称样量
样品的称取量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,对流型、强力通
风型、真空烘箱。 干燥器
⑷ 干燥条件
干燥温度: 一般是 101~105 ℃;
1.对热稳定的样品如谷类,可提高到120~ 130 ℃干燥。
1、干燥法的前提条件
样品本身要符合三项条件
①水分是样品中唯一的挥发物质。不含或含其它挥 发性成分极微。