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① 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。

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。

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。

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。

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）

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。

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。

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

⑷ 干燥条件干燥温度：1. 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。

干燥器

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。

（二）直接干燥法（常压干燥法）（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。

⑴ 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%

（三） 减压干燥法（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。

（四）红外干燥法（（四）红外干燥法（ 6060 页）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。

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。

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 ℃

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特别是香料，此法是唯一公认的水分含量的标准分析方法。析方法。

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。

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。

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。

• 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。

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。

• 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 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。

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。

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。

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

§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）。

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。

第五章 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。