本
文
摘
要
水分是食品的重要组成部分，是影响食品加工工艺的重要因素。水分含量、水分分布和水分状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响。
水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品的贮藏和安全特性。因此，测定食品中的水分含量、水分分布和水分状态，对控制水分、保证食品质量、提高食品安全性具有重要意义。
食品水分测定方法
1、直接干燥法
测试原理：直接干燥法适用于在101～105℃下，不含或含其他挥发性物质甚微的食品。利用食品中水分的物理性质，在一个大气压下，101～105℃下采用挥发方法测定样品中干燥减少的重量，再通过干燥前后的称量数值计算出水分的含量。
适用范围：蔬菜、谷物及其制品、水产品、豆制品、乳制品、肉制品、卤菜制品、粮食、油料、淀粉、茶叶类等食品。
2、减压干燥法
测试原理：减压干燥法是利用食品中水分的物理性质，在达到40~53kPa压力后加热至60℃±5℃，采用减压烘干方法去除试样中的水分，再通过烘干前后的称量数值计算出水分的含量。
适用范围：该法适用于在较高温度下加热易分解、变质或不易除去结合水的食品，如糖浆、果糖味精、高脂肪食品、果蔬及其制品的水分含量的测定。
3、蒸馏法
测试原理：把不溶于水的有机溶剂和样品放入蒸馏式水分测定装置中加热，试样中的水分与溶剂蒸汽一起蒸发，把这样的蒸汽在冷凝管中冷凝，由水分的容量而得到样品的水分含量。
适用范围：适用于水果、香辛料、调味品、肉及肉制品等含水较多又有较多挥发性成分的食品。
4、卡尔·费休容量法
卡尔·费休容量法的基本原理是：根据碘能与水和二氧化硫发生化学反应, 在有吡啶和甲醇共存时,1mol 碘只与1mol 水作用。卡尔· 费休水分测定法又分为库仑法和容量法。其中容量法测定的碘是作为滴定剂加入的, 滴定剂中碘的浓度是已知的, 根据消耗滴定剂的体积, 计算消耗碘的量, 从而计量出被测物质水的含量。
适用范围：适用于食品中含微量水分的测定，不适用于含氧化剂、还原剂、碱性氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硼酸等食品中水分的测定。
5、低场核磁共振法
低场核磁共振技术适用于食品、农产品的水分含量、水分状态、水分分布、水分迁移的快速、无损检测。低场核磁共振技术可以从信号强度、弛豫特性、磁共振成像三方面来研究食品体系的水分信息。相比传统测试方法，低场核磁共振法具有无损、绿色、快速、方便、准确、多参数检测的优点。
水分含量测试：低场核磁检测到的信号来源于氢原子，对于一定质量的水分，磁共振信号强度是确定的。通过水分质量与信号强度的一一对应关系可以建立标准曲线，通过标准曲线即可快速测得样品的水分含量。
水分含量标准曲线
水分状态与水分分布：食品中水分可分为多种状态，不同状态的水分，分子运动状态不一样，比如自由水，分子不受限，运动性高，T2弛豫时间较长；而结合水一般受到周围物质的限制，分子运动性低，T2弛豫时间较短。
低场核磁测得的特征T2弛豫时间参数可以反映不同运动状态的水分子；T2图谱对应的谱峰面积可以进一步区分不同运动状态的水分比例，即水分分布。
水分分布图
水分迁移过程监测：食品体系是一个动态变化的体系，随着时间的推移，食品内部水分一直处于动态变化的过程。不同状态的水分可能发生相互交换和转移。低场核磁共振技术是一种快速无损检测技术，可快速、持续监测同一样品的变化，检测一段时间内样品的水分迁移过程。比如干燥过程、蒸煮过程、储藏过程中的水分变化情况。
牛肉在高温卤制过程T2弛豫图谱随时间的变化
新型原位在线低场核磁共振食品水分分析：
低场核磁与微波干燥联用系统
上图为一种简化的低场核磁共振（NMR）和微波真空干燥（MVD）联用的组合设备。该系统检测速度快，能够在真空环境和变化的温度下确定样品中的水分含量和水分状态。
食品原位监测核磁共振变温系统
上图为高低温联用低场核磁共振原位监测系统。食品加工可能涉及到蛋白质变性、淀粉糊化、液态水结冰（冰点）等相变过程，该系统可原位反映食品加工过程中真实的水分状态。比如食品的烹饪、储藏、吸水、盐渍、烘烤、发酵、干燥和冻融过程中，水分含量、水分分布、水分迁移信息。
参考资料：
[1] GB5009.3—2016《 食品安全国家标准 食品中水分的测定》
[2] 陈琳莉, 李侠, 张春晖,等. 低场核磁共振法测定五种肉类中不同状态水分含量[J]. 分析科学学报, 2015, 31(1):000090-94.
[3] ZANG Xiu, WANG Siqi, ZHANG Tan,等. 低场核磁及成像技术原位监测温度对刺参干燥过程中水分流动性的影响[J]. 大连工业大学学报, 2019, 038(001):5-9.
[4] Song Y , Cheng S , Wang H , et al. Variable Temperature Nuclear Magnetic Resonance and Magnetic Resonance Imaging System as a Novel Technique for In Situ Monitoring of Food Phase Transition[J]. Journal of agricultural and food chemistry, 2018:740.
[5] Lv W , Zhang M , Wang Y , et al. Online measurement of moisture content, moisture distribution, and state of water in corn kernels during microwave vacuum drying using novel *** art NMR/MRI detection system[J]. Drying Technology, 2018:1-11.
