第五章 水分和水分活度值的测定

1. 第五章水分和水分活度值的测定 第一节 概述 水的作用：没有水就没有生命，食品组成离不开水。 一、食品中水分的存在形式 • 自由水（游离水）——是靠分子间力形成的吸附水。 ② 亲和水——强极性基团单分子外的水分子层。 ③　结合水（束缚水）——以氢键结合的水，结晶水。

2. 固形物 (%) = 100 % － 水份（%）不同的食品水分含量相差较多（见表5-1）。 • 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。

3. 二 、 水分的测定方法 ① 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。 ② 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。

4. 三、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。

5. 第二节 水分的测定一 、 干燥法 以原样重量 - 干燥后重量 = 水分重量 （一）干燥法的注意事项 1、干燥法的前提条件 样品本身要符合三项条件 （50页下部）

6. ① 水分是唯一的挥发的物质，不含或含其它挥发性成分极微。 ②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。

7. 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。

8. 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。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。

9. 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

10. ⑷ 干燥条件 干燥器 • 干燥温度： • 一般是 95～105 ℃；对含还原糖较多的食品应 • 先（50～60℃）干燥然后再105℃加热。 • 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。

11. 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。

12. （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： 3.样品的制备、测定及结果计算。

13. b. 固体样品要磨碎（粉碎），谷类达18目，其他30～40目。 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。 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。 ⑴ 样品的预处理（对分析结果影响较大）

14. 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 。

15. 常压干燥法操作过程： 烘箱预热 称量皿横重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%

16. （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，在选定的真空度与加热温度下干燥至恒重，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）操作：将准确称好的样品放入真空干燥箱内，打开真空泵抽出烘箱内空气至所需的压力，如烘箱密封的好，要重新紧一次门的开关螺栓。

18. （四）红外干燥法（60页） ⑴ 原理： 以红外线灯管做为热源（700～300000 nm波长），利用红外线的辐射热加热式样 ，高效快速的使水分蒸发，据干燥前后的失重即可求出样品的水分。集烘箱于天平为一体。

19. ⑵装置 MA30 水分测定仪（德），样品最大为30g。 SCT—3 A 快速水分测定仪（中），样品最大量为 100 g。 ⑶ 操作方法 特点：测定水分快速，简便，但其精密度较差，当样品份数较多时，效率反而降低。

20. 二、蒸馏法（应用广泛的为共沸蒸馏）⑴ 原理： 两种互不相溶的液体，二元体系的沸点低于其中各组份分沸点，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，由于水与其他组分密度不同，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。 例：有关沸点：水 —— 100℃ 苯 —— 80.2 ℃ 水 + 苯 —— 69.25 ℃

21. 有关相对密度：(20/4) d水 = 1.00000 d苯= 0.87900 d甲苯 = 0.86694 ⑵ 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的标准分析方法。

23. ⑶ 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 ) ×100 V——接收管内水的体积。 W——样品质量。

24. 三、卡尔·费休法（Karl Fischer) 简称费休法或 K—F 法。 1935年由卡尔·菲休提出的测定水分的定量方法，属于碘量法，是对于测定水分最为准确的化学方法。多年来，许多分析工作者对此方法进行了较为全面的研究，在反应的化学计量、试剂的稳定性、滴定方法、计量点的指示及各类样品的应用和仪器操作的自动化等方面，有许多改进，使该方法日趋成熟与完善。

25. ⑴ 原理 利用I2氧化SO2时需要有一定的水参加反应，（氧化还原反应） 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。

26. I2+SO2+2H2O+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。 将I2、 SO2、C5H5N 、CH3OH 配在一起成为费休试剂。

27. ⑵ 适用范围 费休法广泛地应用于各种液体、固体、及一些气体样品中水分含量的测定，也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。 使用范围有化工、试剂、化肥、医药、食品等。

28. 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。

29. ⑶ 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) ⑷ 试剂： 尽量用无水的试剂，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。

30. 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。 ⑸ 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。

31. 5.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。

32. GB/T 5009.3—2003 《食品的水分测定》 1. 直接干燥 2. 减压干燥 3. 蒸馏

33. §3 水分活度值的测定 一、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 ↑。 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）。

34. Aw = f水/f纯水 ≈p水分压/p纯水分压 二、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。

37. 第五章 重点 • 什么是结合水？什么是自由水？ • 水分的测定方法。 • 各种测定方法的原理、仪器。 • 卡尔费休法原理、试剂。 • 水分活度的测定方法。