1、第二章第二章 水水引言結(jié)合水與自由水水分活度降低水分含量的方法江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系第二章 水2.1 2.1 引言引言 人體所必須的六大營養(yǎng)元素包括：糖類，脂類，蛋白質(zhì)，維生素，礦物質(zhì)和水。雖然這些都是活生物體的生存所必須的，但水是食品中最重要的成分之一。食品品種不同，含水量差別很大。 v(1)含水量影響到食品的貯藏性能和消費者的接受程度；v(2)水是構(gòu)成人體的重要成分，是調(diào)節(jié)人體各種生理活動的重要物質(zhì)；v(3)作為代謝所需的營養(yǎng)成分和產(chǎn)生的廢物的輸送介質(zhì)； v(4)血液系統(tǒng)內(nèi)運輸； v(5)為生化反應(yīng)提供了一個適宜的環(huán)境。 2.2 2.2 結(jié)合水和自由水結(jié)合水和自由水一、結(jié)合水：一、

2、結(jié)合水：v概念：指食品中的非水成分與水通過氫鍵結(jié)合的水。通常是指存在于溶質(zhì)或其他非水組分附近的那部分水，它與同一體系中的體系水比較，分子的運動減小，并且使水的其他性質(zhì)明顯改變。 v單分子層結(jié)合水：以離子形式存在的一些強極性基團，可以通過氫鍵與水結(jié)合，好象在非水組織的外層覆蓋一層水膜，按照這種方式結(jié)合形成的第一層水，叫單分子層結(jié)合水。 v特點：氫鍵鍵能大，結(jié)合牢固，蒸發(fā)時比純水吸收較多的熱量，蒸發(fā)能力弱。一般情況下，單分子層結(jié)合水不易失去，可看成食品的一部分。 v多分子層結(jié)合水：水與非水成分中的弱極性基團，如蛋白質(zhì)分子中的酰氨基，巰基；淀粉、纖維素、果膠分子中的羥基以及單分子層以外的幾層水，它們

3、靠水分子的弱極性鍵，水分子之間的氫鍵結(jié)合，稱為多分子層結(jié)合水。 v結(jié)合水的特點：40以上不能結(jié)冰。結(jié)合水不能作溶劑，不能被微生物所利用。 二、自由水：二、自由水：v概念概念: :自由水是指存在于組織、細胞和細胞間隙中容易結(jié)冰的水。v毛細管水：毛細管水：動植物體內(nèi)天然形成的毛細管是由親水物質(zhì)構(gòu)成的，毛細管內(nèi)徑很細，毛細管有較強的束縛水的能力，把保留在毛細管的水稱為毛細管水，屬于自由水。 v自由水的特點：自由水的特點：具有全部水的性質(zhì)。 在40以上可以結(jié)冰；在食品內(nèi)可以作為溶劑；可以以液體形式移動，在氣候干燥時也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水量降低；在潮濕的環(huán)境中食品容易吸收一定量的水分冒失含水

4、量增加；微生物可以利用自由水繁殖，各種化學(xué)反應(yīng)也可以在其中進行。 2.3 2.3 水分活度水分活度 v水分活度的定義：水分活度的定義：1957年Scott研究提出水分活度的概念食品的含水量：指在一定溫度、濕度等外界條件下，處于平衡狀態(tài)時食品的水分含量。(單位gH2O/g干物質(zhì)) 水分活度的概念：水分活度的概念： Awp/p0 Aw:水分活度； p:一定溫度下食中水蒸氣分壓 p0:同溫度下純水的飽和蒸汽分壓 物理學(xué)意義：物理學(xué)意義：一個食物樣品中水蒸氣分壓p與同溫度下純水的飽和蒸汽分壓p0之比。也可以理解為一個物質(zhì)所含有的自由狀態(tài)的水分子數(shù)與如果是純水在此同 等條件下同等溫度與有限空間內(nèi)的自由狀

5、態(tài)的水分子數(shù)的比值。 v水分活度的大?。核只疃鹊拇笮。杭兯瓵w1，溶液Aw1，結(jié)合水 Aw a.水分活度反映了食品中的水分存在形式和被微生物利用的程度。 b.水分活度是食品的內(nèi)在性質(zhì)，它決定于食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成。 2.4 2.4 水分活度與食品的穩(wěn)定性水分活度與食品的穩(wěn)定性 v水分活度對微生物生長繁殖的影響：水分活度對微生物生長繁殖的影響：食品中各種微生物的生長發(fā)育是由其水分活度而不是由其含水量決定的。食品的水分活度決定了微生物在食品中萌發(fā)的時間、生長速率及死亡率。細菌對水分活度最敏感。Aw0.90時，細菌不能生長；酵母菌次之，Aw0.87時大多數(shù)酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差， Aw0

6、.80時大多數(shù)霉菌不生長。Aw0.91時，微生物變質(zhì)以細菌為主；Aw0.91時可抑制一般細菌的生長。在食品原料中加入食鹽、糖后，水分活度下降，一般細菌不能生長，但一種嗜鹽菌卻能生長，就會造成食品的腐敗。有效抑制方法是在10以下的低溫中貯藏，以抑制這種嗜鹽菌的生長。 毒菌生長的最低水分活度在0.860.97。在真空包裝的水產(chǎn)和畜產(chǎn)加工制品，流通標準規(guī)定其水分活度要保持在0.94以下。 v水分活度對酶促反應(yīng)的影響：水分活度對酶促反應(yīng)的影響：水分活度Aw0.85時，導(dǎo)致食品原料腐敗的大部分酶會失去活性，一些生物化學(xué)反應(yīng)就不能進行。酶的反應(yīng)速率還與酶能否與食品相互接觸有關(guān)。當酶與食品相互接觸時，反應(yīng)速

7、率較快；當酶與食品相互隔離時，反應(yīng)速率較慢。 v水分活度對食品化學(xué)變化的影響：水分活度對食品化學(xué)變化的影響： 食品中存在著氧化，褐變等化學(xué)變化，食品采用熱處理的方法可以避免微生物腐敗的危險，但化學(xué)腐敗仍然不可避免。食品中化學(xué)反應(yīng)的速率與水分活度的關(guān)系是隨著食品的組成、物理狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)而改變的，也受大氣組成(特別是氧的濃度)、溫度等因素的影響。 水分活度對脂肪氧化酸敗的影響：水分活度，脂肪氧化酸敗。 Aw為0.30.4時速率較慢；Aw0.4時，氧在水中的溶解度增加，并使含脂食品膨脹，暴露了更多的易氧化部位。若再增加水分活度，又稀釋了反應(yīng)體系，反應(yīng)速率開始降低。 水分活度對美拉德反應(yīng)的影響： Aw

8、在0.60.7時最容易發(fā)生，水分在一定范圍內(nèi)時，非酶褐變隨水分活度增加而增加。Aw降到0.2以下，褐變難以進行。Aw大于褐變的高峰值，則因溶質(zhì)受到稀釋而速度減慢。 色素的穩(wěn)定與水分活度：Aw，花青素分解。v水分活度對食品質(zhì)構(gòu)的影響：水分活度對食品質(zhì)構(gòu)的影響：Aw從0.20.3增加到0.65時，大多數(shù)半干或干燥食品的硬度及黏性增加，各種脆性食品，必須在較低的Aw下，才能保持其酥脆。Aw控制在0.350.5可保持干燥食品理想性質(zhì)。 對于含水較多的食品，如凍布丁、蛋糕、面包等，它們的Aw大于周圍空氣的相對濕度，保存時需要防止水分蒸發(fā)。通過食品的包裝創(chuàng)造適宜的小環(huán)境，盡可能達到不同食品對水分活度的要求

9、。 2.5 2.5 降低水分含量的方法降低水分含量的方法n概念：食品干燥是指將食品中的水不斷蒸發(fā)、不斷擴散出去，而使食品水分含量降低。v自然干燥：自然干燥：概念：食品的自然干燥是指充分利用自然界的能量除去食品中的水分。如利用日光曬干，利用風(fēng)進行風(fēng)干 。優(yōu)點：簡單，經(jīng)濟。不需要特殊設(shè)備，被廣泛使用。 缺點：所需時間長，易發(fā)生變色、褪色、顯色、氧化以及由于酶的作用引發(fā)的各種生化反應(yīng)，食品的質(zhì)量往往受到影響。v熱風(fēng)干燥：熱風(fēng)干燥：概念：人為的控制下除去食品中的水分。將食品放在金屬網(wǎng)或鋼制帶式運輸機上，送入熱風(fēng)干燥室。優(yōu)點：可以使水分含量控制在一定范圍之內(nèi)，品質(zhì)基本保持一致。 v真空干燥：真空干燥：在101.3kPa時，水在100沸騰；當壓力降到2.33kPa時，水在20即可沸騰。因此適當調(diào)節(jié)溫度和真空度，使食品中的水極易轉(zhuǎn)化為氣態(tài)逸出，能達到在較低溫度下迅速干燥食品的目的，并能獲得品質(zhì)優(yōu)良的食品。 v噴霧干燥：噴霧干燥：應(yīng)用：對黏度大，易結(jié)塊的易吸濕的食品，如速溶咖啡，豆奶粉等食品，可以采取噴霧干燥法。 工序：液態(tài)食品濃縮加壓噴頭將其噴成微細的霧狀與熱風(fēng)同時進入干燥