06 Water.ppt

第1页：水的功能

1. 食品的重要组成成分。
2. 通用溶剂（溶解盐类、维生素、糖、气体、色素）。
3. 能够电离（H₃O⁺、OH⁻）。
4. 影响食品的质构。
5. 参与化学反应（如蛋白质水解生成氨基酸）。
6. 通过水化作用稳定胶体，并为微生物生长所必需。

第2页：氢键

氢键由带正电性的氢原子与氧等带负电性原子之间的亲和作用形成。氢键键能约为共价键的 10%，键强度约 10 kcal/mol。

第3页：氢键对水性质的影响

第4页：水为什么是良好的溶剂

1. 物理分散作用：水分子在溶质表面的高活性使溶质分子分散。
2. 高介电常数（约为真空的 80 倍）削弱了使溶质分子聚集的吸引力。
3. 通过氢键等化学络合使溶质水化。

第5页：介电常数对溶解度的影响

水依靠高介电常数使离子溶解，静电作用力由库仑定律给出：F = Q₁ × Q₂ /（D × R²），介电常数 D 越大，离子间重新结合的引力越弱，越易溶解。

第6页：介电常数

介电常数 D = 以某材料为介质的电容器的电容 ÷ 真空条件下该电容器的电容。

异号电荷重新结合的静电引力由库仑定律给出：F = Q₁Q₂ /（D R²），其中 Q₁、Q₂ 为电荷量，R 为电荷间距，D 为介于电荷之间介质的介电常数。

第7页：水的结合程度与种类

单分子层水

受电荷、氢键与物理截留作用束缚于食品中，运动受限，难以除去；水分永远无法被完全去除。

多分子层水

食品颗粒外围的附加水层，比单分子层水容易除去。

可流动或自由水

性质与理想溶液中的水一致。

第8页：反应速率与水分活度

本页为食品中反应速率随水分活度变化的示意图，源文件仅给出「REACTION RATES IN FOOD AS A FUNCTION OF WATER ACTIVITY」标题，各反应（褐变、氧化、水解等）的曲线走势建议对照原课件图片补充。

第9页：为什么要做水分分析

1. 物料衡算。
2. 满足产品标准。
3. 产品稳定性（防止变质、霉菌、细菌与虫害）。
4. 以干基表示组成。
5. 经济意义（水价格低廉）。

第10页：水分测定方法的分类

1. 干燥法。
2. 蒸馏法。
3. 化学方法。
4. 光谱法。

通则：在所有分析中，都应选择最快、最简便且能使结果落在所需准确度范围内的方法——节省的时间与人工成本很快就能收回设备投资。

第11页：选择水分分析方法的考虑因素

1. 水的存在形式（自由水还是结合水），例如液态乳与脱脂乳粉的水分测定。
2. 样品性质：是否含挥发性成分、是否耐热（受热会损失部分食品成分）；不饱和脂肪氧化会影响重量。
3. 分析速度。
4. 准确度与重现性。
5. 设备的可得性与成本。

第12页：干燥法

干燥法即在特定条件（烘箱类型、温度、时间）下将食品烘干。

优点

简便、相对快速、可同时分析大量样品。

缺点

有机物热分解生成的其他有机化合物或气体会损失，油脂会被氧化。

误差来源

糖分结壳（crust formation）。

第13页：四种干燥方法

1. 常压烘箱法：取约 10 g 样品置于已称重的平皿中，在规定时间与温度（150 ℃、1 小时）下干燥，测定失水量。
2. 真空烘箱法：不宜高温时使用，真空度 50 mm Hg、约 100 ℃；富含果糖的食品须在 70 ℃ 或更低温度下干燥。
3. 热板法：快速，用于质量控制；在 100 ℃ 下置真空条件，再于干燥器中冷却（Mojonnier 法）。
4. 水分天平：天平与烘箱结合，用红外灯加热，测定水分损失。

第14页：蒸馏法

蒸馏法装置组成：冷凝管（通冷水冷却）、刻度接收管（收集水分）、样品与溶剂（溶剂为甲苯）、加热套，通过回流使水与溶剂分离并读数。

第15页：化学方法：卡尔费休法

卡尔费休法（Karl Fisher Method）是低水分食品的标准方法，尤其适用于含还原糖与蛋白质丰富的食品，以及含高挥发油的食品。

第16页：卡尔费休试剂与计算

卡尔费休试剂：碘 132 g + 吡啶 425 ml + 甲醇 425 ml + 二氧化硫 105 g。

用该试剂滴定 120 mg 水，计算浓度：mg H₂O / ml 试剂 = 5 mg/ml 试剂。

% H₂O = 浓度 × 试剂毫升数 ÷ 样品毫克数 × 100。

第17页：卡尔费休法装置

本页主题为卡尔费休法（KARL FISHER METHOD），源文件仅给出标题，滴定装置构成建议对照原课件图片补充。

第18页：红外法测定水分

红外吸收法：测定 OH 基团在 2.8 μm 波长处的吸收，常用方法灵敏度可达 1 ppm；以烘箱法测得的水分百分含量为横轴、2.8 μm 处的红外透射率为纵轴建立校正曲线。

第19页：核磁共振法测定水分

核磁共振（NMR）测定氢核：水分中的氢核在固定磁场与适当射频下发生自旋取向变化并吸收射频能量。

特点：快速、非破坏性、准确。

第20页：核磁共振谱仪

核磁共振谱仪组成：射频发射器、检测器、样品、发射线圈与接收线圈；以烘箱法测得的水分百分含量为横轴、检测器相对响应为纵轴建立校正曲线。