以下是TGA測試中食品熱失重率的計(jì)算方法和案例演示，清晰易懂：

一、熱失重率計(jì)算公式：

熱失重率（Weight Loss Percentage, WL%）是指在特定溫度區(qū)間（T1 到 T2）內(nèi)，樣品損失的質(zhì)量占初始質(zhì)量的百分比。計(jì)算公式為：

WL% = [(W? - W?) / W?] × 100%

其中：

* WL%： 在溫度 T 時(shí)（或溫度區(qū)間 T1-T2 內(nèi)）的熱失重百分比。

* W?： 樣品在測試開始（室溫或設(shè)定起始溫度，通常已扣除空坩堝重）的初始質(zhì)量（單位：mg 或 g）。

* W?： 樣品在目標(biāo)溫度 T（或溫度區(qū)間 T1-T2 的終點(diǎn) T2）時(shí)的剩余質(zhì)量（單位：mg 或 g，同樣扣除坩堝重）。

關(guān)鍵點(diǎn)：

* 分母始終是初始質(zhì)量 W?：這是計(jì)算失重率的基礎(chǔ)。

* 計(jì)算區(qū)間失重： 要計(jì)算某個(gè)溫度范圍（如 250°C 到 500°C）的失重率，就是用該區(qū)間起點(diǎn)溫度（250°C）的質(zhì)量減去終點(diǎn)溫度（500°C）的質(zhì)量，再除以初始質(zhì)量 W?。公式演變?yōu)椋?/p>

WL%_{T1-T2} = [(W_{T1} - W_{T2}) / W?] × 100%

* 區(qū)分失重率與剩余率： 剩余質(zhì)量百分比 = (W? / W?) × 100%；失重率 = 100% - 剩余率。

二、案例演示：薯片成分模擬物分析

* 樣品： 模擬薯片（主要含淀粉、少量蔗糖、水分）。

* TGA條件： N?氣氛，室溫升溫至600°C，升溫速率10°C/min。

* 關(guān)鍵質(zhì)量數(shù)據(jù)（假設(shè)值）：

* W? (初始質(zhì)量, 30°C)： 10.00 mg

* W? (100°C 質(zhì)量)： 9.20 mg (主要失水)

* W? (250°C 質(zhì)量)： 9.15 mg (少量揮發(fā)性油脂/低分子量物質(zhì))

* W? (500°C 質(zhì)量)： 1.50 mg (有機(jī)物大部分分解)

* W? (600°C 質(zhì)量)： 1.50 mg (殘留灰分/碳)

計(jì)算不同溫度區(qū)間的熱失重率：

1. 總失重率（30°C - 600°C）：

WL%_{total} = [(W? - W?) / W?] × 100% = [(10.00 - 1.50) / 10.00] × 100% = (8.50 / 10.00) × 100% = 85.0%

2. 水分蒸發(fā)失重率（估算區(qū)間：30°C - 100°C）：

WL%_{水分} ≈ [(W? - W?) / W?] × 100% = [(10.00 - 9.20) / 10.00] × 100% = (0.80 / 10.00) × 100% = 8.0%

*(說明：此區(qū)間失重主要?dú)w因于自由水和部分結(jié)合水)*

3. 揮發(fā)性有機(jī)物/油脂失重（估算區(qū)間：100°C - 250°C）：

WL%_{揮發(fā)性} ≈ [(W? - W?) / W?] × 100% = [(9.20 - 9.15) / 10.00] × 100% = (0.05 / 10.00) × 100% = 0.5%

*(說明：此區(qū)間失重較小，可能來自少量油脂或熱不穩(wěn)定小分子)*

4. 主要有機(jī)物分解失重（關(guān)鍵區(qū)間：250°C - 500°C）：

WL%_{分解} = [(W? - W?) / W?] × 100% = [(9.15 - 1.50) / 10.00] × 100% = (7.65 / 10.00) × 100% = 76.5%

*(說明：此區(qū)間是淀粉、蔗糖等碳水化合物發(fā)生劇烈熱解、焦化并釋放CO、CO?等小分子氣體的主要階段，失重最大)*

5. 殘留物（灰分/碳）比例（600°C）：

剩余率 = (W? / W?) × 100% = (1.50 / 10.00) × 100% = 15.0%

*(說明：600°C后質(zhì)量基本不變，此殘留物代表樣品中的無機(jī)礦物質(zhì)（灰分）和高溫下未完全分解的碳渣)*

解讀：

通過TGA曲線和上述計(jì)算，可清晰量化該模擬薯片在不同熱分解階段的失重情況：約含8%水分，在250°C-500°C高溫區(qū)間發(fā)生主要成分（淀粉、糖）的熱分解，失重高達(dá)76.5%，最終殘留約15%的無機(jī)灰分和碳渣。這有助于理解食品的熱穩(wěn)定性、主要成分分解溫度范圍及灰分含量。失重率的核心在于揭示樣品在受熱過程中特定組分（如水分、有機(jī)物）的損失程度及其對應(yīng)的溫度區(qū)間。