测量含水率：这比你想象的要复杂

水分含量是指食品或其他物料中水的百分比，以该物料的湿重或干重为基准进行表示。

材料中的含水量会影响产品质量和保质期，但仅凭水分含量还不足以预测产品的安全性或稳定性。要判断产品是否安全或稳定，还需了解其水分活度。

什么是含水率？

水分含量即指材料中所含的水量。它通常以材料总重量的百分比（湿基）或干物质重量的百分比（干基）表示。

尽管这两种方法测量的都是同一种物料，但由于使用的参考重量不同，因此得出的结果也不同。在湿基条件下，参考重量是指总重量（水分+干物质）；而在干基条件下，参考重量仅指干物质。这意味着干基数值总是高于湿基数值。

在食品中，水分含量会影响质地、重量、粘度、外观以及食品易受微生物变质的影响程度。水分通常是食品中含量最丰富的成分，因此也是食品成分中的主要变量。

如何测量含水率

通常，水分含量的测定主要采用以下三种方法之一：

• 干燥减量（也称为热重分析法）
• 近红外光谱（NIR）
• 卡尔·费歇尔滴定法

每种方法采用不同的原理，适用于不同的样品类型。

1. 干燥减量

该方法通过测量样品干燥前后的重量来工作。将样品在设定温度下干燥，直至其质量保持恒定。通过计算干燥过程中损失的重量来确定水分含量。

干燥减量法是测定固体和半固体中水分含量的常用分析方法。AOAC方法930.15、935.29、950.46、984.25等中描述的烘箱法，是食品水分测定中最广泛采用的方法，因为该方法所需的基础设施极少。

烘箱法的一个缺点是，用于干燥样品的热量可能会使其他挥发性化合物（如短链脂肪酸和醇类）挥发。这意味着烘箱法可能会高估某些样品的含水量。

水分分析仪（有时也称为水分平衡仪）是烘箱法的现代化版本，能够自动测量并记录质量损失。由于操作简单、速度快且无需单独的称重设备，它们在质量控制中得到了广泛应用。

2. 近红外光谱

近红外光谱法通过分析材料在近红外光谱中的吸收和反射特性来确定其成分。水对近红外光的吸收具有特征性，因此可利用近红外光谱快速测定含水量。

近红外（NIR）技术在水分测定方面的主要优势在于速度快（数秒内即可得出结果）、无损检测，以及在制造过程中可轻松实现在线或近线部署。

近红外（NIR）是一种间接测量方法，即它基于使用已知样本训练而成的统计模型来估算水分含量。其准确性取决于校准模型的质量和适用性。在投入常规使用之前，近红外系统必须针对每种具体产品类型进行校准，并参照主要方法进行验证。

3. 卡尔·费歇尔滴定法

卡尔·费歇尔滴定法是一种化学方法，能够直接、特异性地测定水分，即使含量极低也能测定。与烘箱法不同，该方法不受其他挥发性化合物存在的影响。

卡尔·费歇尔滴定法是许多行业测定水分含量的标准方法，包括制药行业（依据《美国药典》921号标准）。该方法特别适用于需要高准确性测定，或者烘箱干燥法可能导致结果不准确或难以实施的产品。

水分含量计算公式

您使用的计算公式取决于您采用哪种核算基础（湿法或干法）。

湿基含水率计算公式

湿基含水率（%）= [(湿重 – 干重) / 湿重] × 100

湿基法在食品和农业领域更为常见，因为它将水分表示为原料到手时的含量比例。它有时也被称为“原样”水分。

干基含水率计算公式

干基含水率（%）= [(湿重 – 干重) / 干重] × 100

干基含水率在研究领域以及谷物和饲料等行业中较为常见，这些领域需要对不同含水率水平的样品进行比较。采用干基报告的一个后果是，数值可能会超过100%，这有时会引起混淆。

更精确的水分分析

测定水分含量是表征材料性质的有效第一步。但仅凭水分含量，无法判断其中的水分是否处于游离状态，从而支持微生物生长或引发导致质量下降的反应。

这需要测量水分活度。

水活度（aw）反映了材料中水分的能量状态——即该水分作为反应物或溶剂的可用程度。即使含水量相同的产品，其水活度也可能大不相同，而不同的水活度意味着不同的变质风险和保质期表现。

要全面表征产品中的水分，需同时测定水分含量和水分活度。这两项指标相结合，既能反映水分的总量，又能反映水分的利用率，从而帮助您在配方、加工、包装和保质期等方面做出明智的决策。

常见问题

什么是含水率？

水分含量是指材料中水分所占的百分比，通常以总重量（湿基）或干重（干基）为基准来表示。它能反映材料中水分的含量，但无法说明这些水分是否处于游离状态，从而导致变质或质量问题。

食物中的水分含量与含水量是一回事吗？

在食品科学中，这两个术语可以互换使用——它们都表示物质中水分占总重量的百分比。两者的实质区别不在于术语本身，而在于报告基准：湿基表示水分占总重量的百分比，而干基则表示水分仅占干物质重量的百分比。

食品的含水量达到多少才能实现常温保存？

对于货架稳定性而言，并不存在可靠的水分含量阈值，因为即使两种产品的水分含量相同，其水分活度也可能大不相同，这取决于水与糖类、盐类或蛋白质的结合程度。能够预测微生物生长、变质或质地降解是否会发生的指标是水分活度，而非水分含量。

如果两个供应商采用不同的测定方法，我能否将他们的含水率数值进行比较？

不能完全可靠，因为不同的方法测量的内容不同，且在没有经过验证的换算系数的情况下无法互换使用。即使两家供应商都采用直接法，一家使用烘箱干燥法，另一家使用卡尔·费歇尔法，对同一产品测得的结果也会存在系统性差异。

仅凭水分含量就能判断食品是否在微生物学上安全吗？

不，因为水分含量无法区分紧密结合在溶质上的水与能够支持微生物生长的游离水。水分活度才是决定微生物风险的指标，也是《食品安全现代化法案》（FSMA）等食品安全法规所依据的基础。