基于复杂组成及结构食品体系的水分含量及水分转移规律动态分析测试方法研究

The water content and water transfer in food system is an important basis of food chemistry and food engineering technology. The proposal will study on the dynamic analysis method for water content and moisture transfer of food samples with complex composition and fine structure. The components and interaction between the components, microstructure, and macrostructures of the selected typical samples should be described for the understanding of the location and distribution of water. On the basis of the single direction molecular diffusion theory, we try to have the mathematical model for H2Odiffusing to N2 atmosphere, therefore to draw the MSI. The typical samples and standard samples will be analyzed by the proposal method, the thermal gravimetric method and the instrumental method, and the test results are analyzed and compared. The accuracy, reliability and stability of the new method are evaluated. The new method will eliminate the system error and random error co-existing in the classical methods. The more accurate water content and moisture transfer rule from the project could be used for the evaluation of the quality and safety and the accurate prediction of the shelf life of food products, and accordingly we know how to improve the product quality. This study will strengthen the basic theory of food chemistry, and enrich the methods and means of water content testing.

食品体系的水分含量及水分转移规律是食品化学与食品工程技术的重要基础。本项目开展复杂组成及结构食品样本中水分含量及水分转移规律分析方法研究。对具有典型代表性样本的组成成份、成份间相互作用、微尺度结构、宏观结构进行解析，表征水分状态与分布；以单方向分子扩散理论为基础，建立水分向氮气氛围环境进行浓差扩散的数学模型；绘制样本的干燥动力学曲线，实现动态分析样本的水分含量和水分转移规律测试。分别采用本项目方法、热重法和仪器法对典型样本和标样进行分析测试，并对测试结果进行分析比对，对新方法测试结果的准确性、可靠性与稳定性进行评价。预计研究成果将消除现有方法中存在的系统误差和随机误差来源。通过本项目方法所获得的准确水分含量及水分转移规律，可用于食品产品货架期的准确预测、食品产品质量安全的正确评价，并据此提出产品质量改进途径。该研究将较好地充实食品化学基础理论，丰富水分含量测试方法与手段。

水分转移规律及水分含量测试方法研究是食品化学的重要内容，复杂组成及结构食品体系中水分含量检测时如何取样，取样多少才具有代表性，用什么方法测定才能获得更准确的结果，如何更有效地表征水分转移规律，针对上述问题，本研究基于菲克扩散定律，开发了一种动态水分转移规律和水分活度分析仪（DWT），用于研究样本水分含量及水分转移规律。该仪器可同时实时记录4个样本质量变化，具有可靠的温度、相对湿度、以及称重稳定性和准确性，为复杂组成及结构食品体系中水分含量和水分转移规律提供一种新的测定方法和仪器。.选用复杂组成及结构的代表性食品蜂蜜，其具有含糖量高的特点。利用直接干燥法（DR）、阿贝折光仪（AR）、卡尔费休水分测定仪（KF）和DWT四种方法测定蜂蜜的水分含量，结果表明DWT与KF两种方法的测定结果无显著性差异，DWT与DR、AR方法测定结果相比有显著性差异。DWT与KF的测定结果更接近蜂蜜中水分含量的真实值。采用DWT、饱和盐溶液（SSS）和动态水蒸气吸附（DVS）三种方法测定蜂蜜吸湿等温线（MAI），SSS测定结果精度低，DVS测定结果缺乏代表性，DWT测定结果更接近真实值。 .选用复杂组成及结构的代表性食品面包，其具有表面致密、内部多孔状结构的特点。采用直接干燥法测定面包水分含量的结果与DWT法测定结果存在显著性差异。DWT法测定结果更接近真实值。利用SSS法、DVS法，和DWT法测定面包吸附等温线。结果表明，在低相对湿度（0-30%）下，三种方法无显著性差异；在高相对湿度（40-90%）下，三种方法具有差异性，DWT测定结果更接近真实值。.选用复杂组成及结构的代表性样本烟丝，其含有大量易挥发性风味成分的特点。利用直接干燥法、卡尔费休法和DWT法测定烟丝水分含量，结果表明直接干燥法与卡尔费休法和DWT法比较，测定结果具有显著性差异；卡尔费休法和DWT法测定结果无明显性差异。利用饱和盐溶液法、DVS法和DWT法测定烟丝吸附等温线，三种方法测定结果无明显性差异。