第1页：第四章 食品的物理测定
Chapter 4. Physical measurements of food（第四章 食品的物理测定）
第2页：食品的物理性质
Section 1. Introduction
- 1) Relative density, refractive, optical rotation（相对密度、折光、旋光）
- 2) Chroma, viscousness, texture（色度、黏度、质构）
第3页：物理测定方法
Section 2. Physical determination methods
- Relative density method（相对密度法）
- Refractive method（折光法）
- Rotation optical method（旋光法）
第4页：密度的定义
1. Relative density method（相对密度法）
- Density（密度）
- 指物质在一定温度下单位体积的质量，以 ρ 表示，ρ = mass/volume = m/v (g/cm3)。
第5页：相对密度的定义与表示
- Relative density（相对密度）
- 指某一温度下物质的质量与同体积某一温度下水的质量之比，以 d 表示，是无因次量。
dt1t2 = t1 温度下物质的密度 / t2 温度下水的密度
第6页：相对密度的换算
- d204（样品 20℃ 与水 4℃ 的相对密度）
- d2020（样品与水同为 20℃ 的相对密度）
- d204 = d2020 × 0.99823
第7页：测定相对密度的意义
1.2 Significance of determining relative density
- Determination of density is one of the most simple measurements in food analysis.（密度测定是食品分析中最简便的测定之一）
- Every liquid food has its relative density; it will change when the composition or concentration changes.（每种液态食品都有相对密度，组成或浓度改变时随之变化）
- Through determining the relative density, its purity, concentration and quality can be measured.（可据此测定纯度、浓度与品质）
第8页：相对密度法测定浓度
Measuring concentration
- Sucrose（蔗糖）
- Alcohol（酒精）
- Juice: total solids contents（果汁：总固形物含量）
第9页：相对密度法判定品质
Measuring quality
- Milk: normal 1.028-1.032，if adding water to it, d will decrease.（牛乳正常值 1.028-1.032，掺水后相对密度下降）
- Vegetable oil: 0.9090-0.9295（植物油）
第10页：密度瓶法
1.3 Measurement of density
1.3.1 Pycnometric method（密度瓶法）
The most common method of density determination consists of measuring the weight of a known volume of liquid in a vessel, the volume of which was calibrated in terms of pure water. This is best done by using a pycnometer.（用纯水标定容积后称量已知体积液体的质量，通常用密度瓶完成）
第11页：密度瓶的构造
第12页：密度瓶的使用与注意事项
Use method（使用方法）
- Before use, the pycnometer must be thoroughly cleaned with a mixture of potassium dichromate and concentrated sulfuric acid, rinsed and dried.（使用前用重铬酸钾与浓硫酸混合液洗涤、冲洗并干燥）
- To avoid changes in volume, the pycnometer must not be subjected to excessive temperature or pressure changes.（避免剧烈的温度与压力变化）
- Bubbles are the most common sources of relatively large errors; the liquid should be boiled and cooled shortly before filling.（气泡是较大误差的主要来源，装液前宜将液体煮沸后冷却）
第13页：密度计法与阿基米德原理
1.3.2 Hydrometric method（密度计法）
- Archimedes principle（阿基米德原理）
- The upward buoyant force exerted on a body immersed in a liquid is equal to the weight of the displaced liquid.
第14页：密度计的构造
Hydrometer（密度计）
- Hydrometers are hollow glass bodies with a broad heavy bottom and a narrow upper stem.（中空玻璃体，底部宽重、上部细管）
- The lower part is loaded by a metallic insert so that the calibrated stem is partly above the liquid.（下部配金属重物，使刻度管部分露出液面）
- The deeper the hydrometer sinks, the lower the density of the solution.（下沉越深，溶液密度越低）
第15页：普通密度计与糖度计
- 1) Hydrometer（普通密度计）：lighter（轻表）、heavier（重表）
- 2) Saccharometer（糖度计/锤度计）：Brix scale (°BX) = % of sugar by weight at 20℃；用于测定溶液中各种糖的组成
第16页：乳稠计与波美计
- 3) Lactometer（乳稠计）：用于由密度测定牛乳干物质含量并判断是否掺水
- 4) Baumé hydrometer（波美计）：以波美度（°Bé）表示液体密度，density = 145/(145 – Bé reading)
第17页：酒精计、盐度计与油度计
- Alcoholometer（酒精计）
- Salometer（盐度计）：determine the percentage of saturation of salt brines（测定盐水的饱和度）
- Olemeter（油度计）
第18页：折光法与反射折射
2. Refractometry（折光法）
2.1 Basic concepts
- 2.1.1 Reflect and refract（反射与折射）
第19页：全反射与临界角
2.1.2 Completely reflect and critical angle（全反射与临界角）
第20页：测定折射率的意义
2. Significance of determining refractive index
- Through determining the refractive index of liquid foods, composition, concentration and quality of foods can be assayed.
- 1) Measure the concentration of sugar liquid（测定糖液浓度）
- 2) Distinguish the composition and quality of oil（判别油脂的组成与品质）
第21页：折光仪的种类
3. Refractometer（折光仪）
- Using critical angle to determine the refractive index（利用临界角测定折射率）
- Abbe refractometer（阿贝折光仪）
- Portable refractometer（便携式折光仪）
第22页：自然光与偏振光
3. Polarimetry（旋光法）
3.1 Natural light and polarized light（自然光与偏振光）
第23页：偏振光的产生
3.2 How to produce polarized light
- 通常采用尼克尔棱镜（Nicol prism）或偏振片
- 当自然光通过尼克尔棱镜时，只有振动面与棱镜光轴平行的光波才能通过
第24页：旋光性物质与右旋左旋
3.3 Optically active, rotation, specific rotation
- 3.3.1 Optically active compounds: molecule contains unsymmetrical carbon atom, which can rotate polarized light to some degrees.（分子含不对称碳原子，能使偏振光旋转）
- dextro（右旋）：+ ；levo（左旋）：-
第25页：旋光度
- 3.3.2 Rotation（旋光度）
- 偏振光通过光学活性物质的溶液时，其振动平面所旋转的角度，以 α 表示。
α = K c L
第26页：比旋光度
- 3.3.3 Specific rotation（比旋光度）
- 当旋光性物质的浓度为 1 g/ml、液层厚度为 1 dm 时所测得的旋光度，以 [α]tλ 表示。
[α]tλ = K × 1 × 1 = K，即 [α]tλ = α/(L c)
第27页：比旋光度法测定浓度
- 通常采用钠光 D 线在 20℃ 测定，此时比旋光度用 [α]20D 表示
- [α]20D = α/(L c)
- 在一定条件下，[α]20D 已知、L 一定，测得 α 即可计算出溶液的浓度
第28页：旋光度计算例题
Example：A solution of an organic compound is placed in a 20-cm tube and produces a rotation of 38.73°. A tube containing only solvent has a rotation of 1.46°. If the specific rotation is 62.12°, what is the concentration of the solute?
Since [α]tλ = 62.12°，α = 38.73 - 1.46 = 37.27，l = 2 dm，代入得 62.12 = 37.27/(2c)，c = 0.30 g/ml。
第29页：变旋光作用
4. 变旋光作用
- 具有光学活性的还原糖类溶解后，旋光度起初迅速变化，随后渐渐变缓，最后达到恒定值
- α、β 环型异构体与开链结构构成一个平衡体系
- 含还原糖的样品配成溶液后宜放置过夜再测定；若需立即测定，可加入几滴氨水，在微碱性下测定
第30页：旋光仪的种类
5. Polarimeter（旋光仪）
- 1. 普通旋光计
- 2. 检糖计（Saccharimeters）
- 3. WZZ 型自动旋光仪
第31页：旋光仪的构造
第32页：色度的测定
Section 3. Physical properties of foods（食品的物理性质）
1. Determination of chroma（色度的测定）
- 1) Chroma of water: the color of water reflecting its quality（水的色度反映水质）
- 2) Chroma of beer（啤酒的色度）
第33页：黏度的分类
2. Determination of viscidity（黏度的测定）
- Absolute viscidity（绝对黏度）
- Athletic viscidity（运动黏度）
- Conditional viscidity（条件黏度）
- Relative viscidity（相对黏度）
第34页：黏度的测定方法
Determined methods of viscidity
- Capillary viscometer: athletic viscidity（毛细管黏度计：运动黏度）
- Rotation viscometer: absolute viscidity（旋转黏度计：绝对黏度）
- Sliding ball viscometer: higher viscidity sample（落球黏度计：高黏度样品）
第35页：质构分析与质构仪
3. Texture analysis（质构分析）
- Texture of foods: Hardness, fracturability, springiness, adhesiveness, chewiness, gumminess, gel strength, creep（硬度、脆性、弹性、胶黏性、咀嚼性、胶性、凝胶强度、蠕变）
- Texture analyzer：SMS TA-XT（England）、FTC（USA）
第36页：质构分析的应用领域
- Application fields: grain and oil foods, flour foods, rice foods, corns, candies, meat, gels, pet foods, fruits, vegetables
- Analysis data: Hardness, fracturability, springiness, adhesiveness, chewiness, gumminess, gel strength, creep
第37页：质构分析应用示例
