各种营养素测定方法.doc

第四章 食品营养成份的测定 第一节 水分的测定 一、测定水分的意义 水是维持动物、植物和人体生存所必不可少的物质。除谷物和豆类种子(一般水分在12%~16%)以外，作为食品的许多动植物含水量在60%~90%水分，有的可能更高。 水分是食品分析的重要项目之一。不同种类的食品，水分含量差别很大。控制食品的水分含量，对于保持食品良好的感官性状，维持食品中其他组分的平衡关系，保证食品具有一定的保存期等均起着重要的作用。例如新鲜面包的水分含量若低于28%~30%，其外观形态干瘪，失去光泽；水果硬糖的水分含量一般控制在3.0％以下，过少则会出现返砂甚至返潮现象；奶粉水分含量控制在2.5%~3.0%以内，可抑制微生物生长繁殖，延长保存期。此外，各种生产原料中水分含量高低，除了对它们的品质和保存有影响外，对成本核算，提高工厂的经济效益等均具有重大意义。故食品中水分含量的测定常常是食品分析的重要项目之一。 二、食品中水分存在形式 虽然新鲜的动、植物组织和一些固态食品中含有大量水分，但是在切开时一般却都不会流出水来，这是由于水分被不同的作用力维系着的缘故。维系着水分子的作用力可以分为氢键结合力和毛细管力两类。 由氢键结合力结合的水习惯上称为结合水或束缚水(Bound water)，如在食品中与蛋白质活性基团(-OH，=NH，-NH，-COOH，-CONH2)和碳水化合物的活性基团(-OH)以氢键相结合而不能自由运动的水即属此类。束缚水有两个特点：①不易结冰(冰点-40℃)；②不能作为溶质的溶媒。由于束缚水不易结冰的特点，才使得植物的种子和微生物的孢子能在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织(如新鲜水果、蔬菜、肉等)中的非束缚水，在冰冻后结冰，细胞结构被冰晶所破坏，解冻后组织立即崩溃。 与束缚水相对应的水称为自由水或游离水(Free water)，即指组织、细胞中容易结冰、且能溶解溶质的这部分水，它又可细分为三类：①不可移动水或滞化水(Immobilized water)；②毛细管水(Capillary water)；③自由流动水(Fluidal water)。滞化水是指被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水；毛细管水是指在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中通过毛细管力所系留的水；自由流动水主要指动物的血浆、淋巴和尿液以及植物导管和细胞内液泡等内部的水。 以食品中水的存在形式划分，水可分为三类： 物理结合水。即被吸附在物料粒子外层的水。 溶液状态的水。包括构成液态食品的水分以及构成固态食品的生物细胞内溶液、细胞破裂后排出或渗透出细胞外的溶液和游离水分(即毛细管水分)、润湿水分和孔隙中的水分等四种状态的水分。如食盐、砂糖、氨基酸、蛋白质或植物胶的水溶液中的水； 化学结合水。即基质中化合物的结晶水以及与某些化合物以氢键连结的水分，其结合力要比吸附水的分子与物质分子间的引力大得多，很难用蒸发的方法分离除去。如葡萄糖、麦芽糖、乳糖的结晶水或果胶、明胶所形成冻胶中的结合水。 食品中的微生物赖以生存的是那些游离状态的水分。化学结合水、物理结合水和细胞内的水分都难以被微生物利用。 三、等温线 (一)水分活度 测定食品中水分的常用方法，测得的水分是包括除结晶水以外的所有水分。它并不能完全说明是否有利于微生物生长。对食品的生产和保藏均缺乏科学的指导作用。因此，为了表示食品中所含的水分作为微生物化学反应和微生物生长的可用价值，提出了水分活度（亦称水分活性，Water activity）的概念。水分活度定义为在同一条件(温度、湿度和压力等)下，溶液中的逸度(Fugacity)与纯水逸度之比。用食品水分的蒸气压(P)与纯水蒸气(P0)之比近似表示。公式如下： AW＝P／P0＝ERH／100 公式中AW为水分活度；P为溶液或是食品中的水蒸气分压；P0为纯水的蒸气压；ERH是平衡相对湿度(Eguilibrium relative humidity)。 水分活度反映了食品与水的亲和能力程度，它的高低是不能按其水分含量来考虑的。例如金黄色葡萄球菌生长要求的最低水分活度为O.86，而相当于这个水分活度的水分含量则随不同的食品而异，如干肉为23％，乳粉为16％，干燥肉汁为63％。所以按水分含量多少难以判断食品的保存性，只有测定和控制水分活度才对于食品保藏性具有重要意义。 (二) 等温线 物料中的含水量与水分活度之间的关系可用图4－1来表示。通常的高含水量食品(约1g水/1g干物质)中，AW接近1.0，即近似于理想稀溶液。由曲线上低含水量区的线段上可见，极小的水分含量变动即可引起水分活度极大的变动。曲线的这一段称为等温吸湿曲线(Water sorption isotherm curve)，放大后