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    水分含量測量比想象的要復雜

    發布時間:2021-11-08      點擊次數:514

    AquaLab作為球全專業的水分活度解決方案提供者,采用可溯源的鏡面冷凝露點方法,是中國藥典、ISO、AOAC和美國USP、FDA等推薦使用的方法,能夠在5分鐘內快速測量樣品的水分活度。目80%的食品和藥品公司都選擇了使用AquaLab水分活度儀。

    如有需要,請聯系AquaLab北京辦事處(01065610080。

     

    水分活度可以提供產品安全和品質的信息,通常會被認為是比水分含量更復雜的測量方法。但是,進行準確、可重復的水分含量測量并不像看上去的那么簡單。

    從理論上講,水分含量(moisture content)測量很容易。只需要確定產品中的水的量,并將其與產品中其他所有內容的重量進行比較。事實上,在產品中獲取準確的水的百分比實際上是一個困難而且復雜的過程。原因如下:

    不同的報告方法導致食品中水分的混淆

    水分含量(MC)以濕基或干基報告。對于濕基,水的量除以樣品的總重量(固體和水分)。對于干基,水的量除以干重(僅固體)。不幸的是,水分含量通常只報告為百分比,但是并不顯示使用了哪種方法。雖然在濕基和干基之間很容易轉換,但在比較不同方法的報告的水分含量時,會容易出現混淆和潛在問題。此外,在干基基礎上報告的水分含量實際上會導致百分比數值大于100%,從而造成更多的混亂。

    不同的水分含量方法沒法比較

    AOAC列出了35種不同的水分含量測量方法。這些方法分為直接或間接測量方法。直接方法包括從產品中去除水(通過干燥、蒸餾、萃取等),然后通過稱重或滴定來測量水的含量。直接法提供可靠的測量結果,但通常是勞動密集型以及耗時。常見的方法有:烘箱干燥、真空烘箱干燥、冷凍干燥、蒸餾、卡爾費休、熱重、化學干燥和氣相色譜法等。

    間接法不能去除樣品中的水分。取而代之的是測量產品的某些特性,這些特性隨著水分含量的變化而變化。這些方法需要校準為主要或直接方法。它們的準確性收到方法準確性的限制。間接法通常速度快、樣品處理簡單,但是可靠性不如直接測量法。間接測量方法包括折光法、紅外吸收法、近紅外、微波、介電電容法、電導率法和超聲波吸收法。

    使測量水分含量過程更加復雜的是,一種測量方法不能得到和另外測量方法相同的結果,而且測量方法通常不會報告水分含量數值。

    即使是直接測量方法也不能提供一致的結果。任何需要加熱樣品的方方法(如干燥失重)都可能導致有機揮發物的損失或樣品的分解(特別是含糖量高的樣品)。例如,如果樣品中存在有機揮發物,或者樣品在干燥過程中分解,則不易揮發損失或分解的卡爾費休結果與干燥失重分析結果不一樣。

    難以避免的波動性

    這些問題的一個答案是簡單的使用一致的方法,只比較用相同方法得到的結果。不幸的是,水分含量的測量方法的一致性仍然不能消除所有的問題。例如,考慮干燥損失,這個方法似乎非常簡單,對樣品進行稱重,并記錄重量。然后將樣品放入到烘箱中,干燥后測量重量。通過從初始重量減去干重來確定水分含量,然后根據報告方法,將含水的量除以干重或總重量來計算含水量。

    即使是這種簡單的干燥失重法也存在潛在的波動性問題。最根本的是“干"這個次沒有真正的科學意義,也從來沒有被很好的定義。相反,必須為每個樣品建立可重復的任意干燥度?!案稍?通常被定義為重量減少結束的時間點。然而,熱重分析發現,不同的產品在不同的溫度下失重水平不同。另外,根據產品的不同,達到“干燥"所需的時間也會有所不同,在一種產品中產生“干燥"的溫度可能會導致另一種產品的分解。這意味著每個樣品都有一個*的理想干燥溫度和干燥時間。這種理想的時間/溫度組合在一些產品的文獻中是可用的,但也有許多產品沒有這種參數。我們很難知道對未經測試的產品使用哪種組合。如果不使用相同的時間/溫度組合,則不應比較水分含量結果。

    另一個復雜的情況是,許多烘箱設置了一個溫度,但是隨著時間的推移,該溫度的變化高達15℃,而設置為相同溫度的兩個烘箱的變化幅度高達40℃。

    干燥失重法的其他變化來源包括:烘箱蒸汽壓力、樣品制備方法、樣品粒徑、樣品稱重和干燥后處理。有趣的是,盡管存在潛在的缺陷,但當文獻中報道的干燥失重水分含量時,它會被認為是正確的。此外,當比較水分含量方法時,如果其中有一種方法是干燥失重法,通常會認定為干燥失重法測量是正確的。

    什么是“干"

    對什么是“干"的定義將有助于消除一些與水分測量相關的不一致性。定義干燥的最佳方法是確定烘箱干燥的水分活度。然后,干重等于樣品達到該烘干水分活度時的重量。在25℃和30%相對濕度的常規環境條件下,設置為95℃的烘箱干水分活度為0.01 aw,前提是烘箱中的蒸汽壓力與空氣相同。保持干燥水分活度始終為0.01 aw的烘箱無論環境條件如何,都會是一種科學的“干燥"狀態。在這種狀態的烤箱中,當重量停止變化時,任何產品都可以認為是干燥的。其水分活度為0.01 aw時的重量就是干重。只要烘箱中的水分活度保持在0.01 aw,就可以調節烘箱的蒸汽壓力和溫度,以防止揮發物的釋放。使用這種方法可以消除由于多種測量方法和“干燥"定義不明確而導致的不一致性。

    更精確的水分分析

    水分含量提供了有關產量和數量有價值的信息,從財務角度看非常重要。它還提供了有關質構的信息,因為增加的水分含量提供了流動性并降低了玻璃化轉變溫度的信息。但是,獲得準確和一致的水分含量結果是非常困難的,并且在沒有關于水分含量方法的信息的情況下,不能按照表面值進行水分含量測量。當產品中的水分含量被用來講訴一個事實上并不真實的故事時,會出現其他問題,包括產品的一致性、品質或微生物安全。在這些案例中,水分活度是更準確的測量方法。對于全水分分析,食品和藥品的開發者應該同時測量水分含量和水分活度。此外,水分吸附等溫線可用于確定最佳的保質期、質構、安全性和品質的數據點。


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