1、第二章 水,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,1.了解食物中水的存在形式、結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2.掌握水分活度的意義及其應(yīng)用 3.掌握水分在烹飪過程中的變化及控制,第二章 水,第一節(jié) 水的概述 第二節(jié) 水分活度 第三節(jié) 烹飪加工中水分的變 化及控制,第一節(jié) 水的概述,水是一切生命活動(dòng)所必需的物質(zhì)，沒有水就沒有生命。水是人體中含量最多的成分，約占人體的三分之二以上，在生物體內(nèi)具有重要的生理功能。 含水量的高低和水分的存在狀態(tài)，不僅對(duì)原料的品質(zhì)（如新鮮度、硬度、脆度、光滑度等）起著重要的作用，而且對(duì)原料的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和保藏能力有很大的影響,具體情況可參見表2-1。,表2-1 自然含水量對(duì)烹飪?cè)系挠绊?一、水的結(jié)構(gòu)和重要性質(zhì),(一

2、）水的結(jié)構(gòu) 1.水分子的組成：H2O,2.水分子的結(jié)構(gòu)： 四面體結(jié)構(gòu)， HOH 鍵角104.50 鍵長(zhǎng)0.096nm,水分子的結(jié)構(gòu)圖,電負(fù)性是元素的原子在化合物中吸引電子的能力的標(biāo)度。元素的電負(fù)性越大，表示其原子在化合物中吸引電子的能力越強(qiáng)。,如共價(jià)鍵中電荷分布的不均勻，該鍵或分子稱為極性鍵或極性分子。,氫鍵,締合作用：指由簡(jiǎn)單分子結(jié)合成為較為復(fù)雜的分子集團(tuán)而不引起物質(zhì)化學(xué)性質(zhì)改變的過程。,水分子靠氫鍵締合在一起，形成（H2O）n水分子團(tuán)。,水分子的締合與水的溫度有關(guān)，溫度越低，締合程度越大。0時(shí)全部的水分子締合在一起形成巨大的分子團(tuán)。,（二）水的物理性質(zhì),熔化熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的晶體在熔化時(shí)變成同

3、溫度的液態(tài)物質(zhì)所需吸收的熱量。（由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程）,蒸發(fā)熱：即汽化熱，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(101.325 kPa)下，一摩爾物質(zhì)在一定溫度下蒸發(fā)所需要的熱量。（由液態(tài)到氣態(tài)的變化過程）,升華熱：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的晶體直接變成氣體時(shí)需要吸收的熱量。（由固態(tài)直接變?yōu)闅鈶B(tài)的過程）,水的物性在烹飪加工中的意義,1.密度 0 -4 4最大 （1g/cm3） 4以后和一般物質(zhì)一樣,密度（克/立方厘米）,0,4,溫度（）,熔點(diǎn)：固體物態(tài)由固態(tài)轉(zhuǎn)變（熔化）為 液態(tài)的溫度 沸點(diǎn)：在水的飽和蒸氣壓達(dá)到外界壓力時(shí)，則沸騰，此時(shí)溫度即是沸點(diǎn)。 應(yīng)用：水具有異常高的熔沸點(diǎn)，比蛋白質(zhì)變性的溫度高，是良好的傳熱介質(zhì)，如水蒸,2.熔點(diǎn)

4、、沸點(diǎn)：,3.熱學(xué)性質(zhì)：汽化熱、熔化熱、升華熱,由于水的沸點(diǎn)高、熱容量大、導(dǎo)熱能力強(qiáng)，用水作介質(zhì)烹飪食物時(shí)，加工溫度可以很高且容易維持在一定的溫度范圍，這樣既可使食物原料中的腐敗菌和病原菌被殺滅，滿足食用衛(wèi)生的要求，又可使烹飪?cè)现械牡鞍踪|(zhì)適度變性、結(jié)締組織軟化、淀粉糊化、植物纖維組織軟化，利于食物的咀嚼及其中營(yíng)養(yǎng)成分的消化和吸收。 有利的一面是在加工中可利用熱蒸汽進(jìn)行殺菌及烹飪加工，不利的一面是在冷凍食品時(shí)需要消耗大量能量才能達(dá)到目的。,4. 介電常數(shù)：,水的介電常數(shù)非常大(在20時(shí)為80.36)，所以水具有很強(qiáng)的溶解能力。 （1）極性化合物的溶解：烹飪?cè)牧现械柠}、味精及一些礦物質(zhì)可以在水

5、中以離子形式存在。 （2）非極性化合物的溶解：非離子極性化合物如糖(如蔗糖)、醇(如料酒)、醛、酸(如食醋)等有機(jī)物亦可與水形成氫鍵溶于水中。 （3）高分子化合物的“溶解”：烹飪材料中的大分子物質(zhì)如淀粉、果膠、蛋白質(zhì)、脂肪等也能在適當(dāng)?shù)臈l件下分散在水中形成乳濁液或膠體溶液，供加工各種烹飪食品，如利用淀粉進(jìn)行勾芡處理，用魚或肉熬制各種濃湯。,由于水的表面張力、介電常數(shù)、熱容及相變熱均很大，凝固時(shí)體積會(huì)增大，結(jié)成冰時(shí)體積會(huì)增大9左右。 導(dǎo)致水果蔬菜或動(dòng)物肌肉細(xì)胞組織被破壞，解凍后會(huì)導(dǎo)致汁液流失、組織潰爛、滋味改變,（三）水的化學(xué)性質(zhì),水的化學(xué)性質(zhì)非?；顫姡梢院驮S多活潑的金屬及金屬氧化物發(fā)生化學(xué)

6、反應(yīng)，也能和許多非金屬及非金屬氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。 在烹調(diào)過程中，三大熱能營(yíng)養(yǎng)素（碳水化合物、脂類、蛋白質(zhì)）會(huì)發(fā)生不同程度的水解反應(yīng)，這非常有利于人體對(duì)食物的消化吸收。,二、烹飪?cè)现械乃?（一）水在生物體內(nèi)的分布 在烹飪?cè)现?，生物體占有相當(dāng)大的比重，而水是生物體最基本的組成成分。 大多數(shù)生物體的含水量為6080。 水在生物體中的分布是不均勻的： 動(dòng)物：肌肉、臟器、血液中的含水量最高，為 7080； 皮膚次之，為6070； 骨骼的含水量最低，為1215。,植物：不同品種之間，同種植物不同的組織，器官之間，同種植物不同的成熟度之間，在水分含量上都存在著較大的差異。 一般來說，葉菜類較根莖類含

7、水量要高的多；營(yíng)養(yǎng)器官(如植物的葉、莖、根)含水較高通常為7090；繁殖器官(如植物的種子)含水量較低，通常為1215。,表2-3 常見食物的含水量 單位：(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),烹飪?cè)现械乃钟捎谂c非水成分距離遠(yuǎn)近不同，結(jié)合的緊密程度不同，導(dǎo)致在烹飪?cè)现械牡匚徊煌?，即存在不同的水分存在狀態(tài)。通?？蓪⑵鋭澐譃轶w相水與結(jié)合水，它們各自具有不同的物理、化學(xué)性質(zhì)及生物活性。,（二）烹飪?cè)现兴值拇嬖跔顟B(tài),水分在烹飪?cè)现写嬖趦煞N不同的狀態(tài)，即： 結(jié)合水 距離近，結(jié)合緊密 體相水 距離遠(yuǎn)，結(jié)合松散,分類依據(jù)：水與非水成分距離遠(yuǎn)近和結(jié)合 的緊密程度。,1.結(jié)合水,親水基團(tuán) （-OH、-COOH、 -NH2、

8、-CONH2）,氫鍵,靜電,+水,水合作用,結(jié)合水,（1）結(jié)合水的種類：,構(gòu)成水是指與烹飪?cè)现衅渌H水基團(tuán)結(jié)合最緊密的那部分水，并與非水物質(zhì)構(gòu)成一個(gè)整體。 鄰近水是指親水物質(zhì)的強(qiáng)親水基團(tuán)周圍締合的單層水分子膜，它與非水成分主要依靠水-離子、水-偶極強(qiáng)氫鍵締合作用結(jié)合在一起。,多層水：是指單分子水化膜外圍繞親水基團(tuán)形成的另外幾層水，主要依靠水水氫鍵締合在一起。 雖然多層水親水基團(tuán)的結(jié)合強(qiáng)度不如鄰近水，但由于它們與親水物質(zhì)靠得足夠近，以致于性質(zhì)也大大不同于純水的性質(zhì)。 微毛細(xì)管水：是指存在于一些細(xì)胞中的微毛細(xì)管水(毛細(xì)管半徑小于0.1m)， 由于受微毛細(xì)管的物理限制作用，被強(qiáng)烈束縛，也屬于結(jié)合水

9、的范疇。,食品原料,H2O,H2O,H2O,H2O,鄰近水,多層水,構(gòu)成水,2.體相水,（1）體相水的種類 截留水：是指被物理作用截留在細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞間隙以及大分子凝膠骨架中的水。 特點(diǎn)：即使烹飪?cè)嫌邢喈?dāng)嚴(yán)重的機(jī)械損傷，被截留的水也不會(huì)從中流出。 游離水：是指在烹飪?cè)现锌梢宰杂闪鲃?dòng)的那部分水。,截留水,游離水,（3）體相水的作用 截留水的量反映著烹飪?cè)系某炙芰Γ虼诉@部分水對(duì)某些烹飪產(chǎn)品（如灌腸、魚丸、肉餅、果蔬）的質(zhì)量有直接的影響。 當(dāng)烹飪?cè)系拿?xì)管半徑大于1m時(shí)，毛細(xì)管截留水很容易被擠壓出來。 由于生鮮烹飪?cè)系拿?xì)管半徑大都在10100m之間，所以加工很容易造成其汁液的流失。 如

10、經(jīng)過冷凍處理的烹飪?cè)?，特別是那些含水量較高的原料，由于結(jié)冰后冰的體積較水增大，冰晶會(huì)對(duì)烹飪?cè)袭a(chǎn)生一定的膨壓，使組織受到一定的破壞，解凍后組織不能復(fù)原，就容易造成汁液的流失、烹飪?cè)系某炙芰档?，直接影響烹飪產(chǎn)品的質(zhì)量。,一、水分活度的定義和表示方法,第二節(jié) 水分活度,含水量相同的烹飪?cè)?，?chǔ)藏期卻有很大差異 這是因?yàn)榕腼冊(cè)现械乃嬖跔顟B(tài)不同，在烹飪?cè)细瘮∽冑|(zhì)中所起的作用亦截然不同。所以說用烹飪?cè)系暮孔髦笜?biāo)判斷其安定性并不可靠。在此情況下提出了水分活度的概念。 水分活度是一個(gè)指標(biāo) 它可有效反映烹飪?cè)现械乃c各種化學(xué)、生物化學(xué)反應(yīng)、微生物生長(zhǎng)發(fā)育的關(guān)系，反映烹飪?cè)系奈镄?，從而?/p>

11、來評(píng)價(jià)烹飪?cè)系陌捕ㄐ浴?（一）水分活度的定義,水分活度也稱水分活性，通常用AW表示，是指在一定條件下，在一密閉容器中，烹飪?cè)现兴值娘柡驼魵夥謮海╬）與同條件下純水的飽和蒸氣壓（p0）的比值。,（二）水分活度的表示方法,1.水分活度的定義可用下式表示 AWP/ P0 純水：PP0 Aw1 絕對(duì)干貨原料 ：P0 Aw0 一般情況下：PP0 Aw1,表2-4 不同烹飪?cè)系乃只疃?2.根據(jù)拉烏爾定律（PP0X）,在某一溫度下，稀溶液的蒸氣壓等于純?nèi)軇┑恼魵鈮撼艘匀軇┑哪柗謹(jǐn)?shù),AW X 式中，X為溶液中溶劑的摩爾分?jǐn)?shù)； n1為溶液中溶劑的量；n2為溶液中溶質(zhì)的量。 這說明烹飪?cè)系乃只疃扰c

12、其組成有關(guān)。 烹飪?cè)现械暮吭酱螅只疃仍酱?；烹飪?cè)现械姆撬镔|(zhì)（親水物質(zhì)）越多，結(jié)合水越多，烹飪?cè)系乃只疃仍叫　?3. 利用環(huán)境的相對(duì)濕度(RH)來表示 AWRH 環(huán)境對(duì)烹飪?cè)系挠绊懀?當(dāng) AW*100 RH 時(shí)，吸濕，水分活度增高 當(dāng) AW*100 RH 時(shí)，失水，水分活度降低 流通環(huán)境的相對(duì)濕度對(duì)食品的水分活度有較大的影響 梅雨季節(jié)的高濕度下干燥食品極易吸濕、發(fā)霉。相反，新鮮蔬菜放置一段時(shí)間會(huì)萎蔫。因此，為了維持適當(dāng)?shù)乃只疃龋仨氂酶鞣N包裝材料抑制水分變化。,二、水分活度的意義和應(yīng)用,在一定的水分活度下，烹飪?cè)霞捌洚a(chǎn)品不容易發(fā)生劣變；而在一定的水分活度之上，烹飪?cè)霞捌?/p>

13、產(chǎn)品容易發(fā)生劣變。因此，為了使原料的貯藏期相對(duì)較長(zhǎng)，我們應(yīng)當(dāng)采取一定的措施，來調(diào)節(jié)和控制烹飪過程中的水分活度。,1.能有效控制微生物的生長(zhǎng)繁殖,（一）水分活度的意義,重要的食物中毒菌生長(zhǎng)的最低水分活度在0.860.97之間，特別是致死率高的肉毒桿菌的生長(zhǎng)最低水分活度是0.930.97，所以，真空包裝的水產(chǎn)和畜產(chǎn)加工制品，流通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其水分活度要在0.94以下。,肉毒桿菌是一種生長(zhǎng)在缺氧環(huán)境下的細(xì)菌，在罐頭食品及密封腌漬食物中具有極強(qiáng)的生存能力，是毒性最強(qiáng)的細(xì)菌之一。肉毒桿菌是一種致命病菌，在繁殖過程中分泌肉毒毒素，該種毒素是目前已知的最劇毒物，可導(dǎo)致肌肉松弛型麻痹。軍隊(duì)常常將這種毒素用于生化武

14、器。人們食入和吸收這種毒素后，神經(jīng)系統(tǒng)將遭到破壞，出現(xiàn)眼瞼下垂、復(fù)視、斜視、吞咽困難、頭暈、呼吸困難和肌肉乏力等癥狀，嚴(yán)重者可因呼吸麻痹而死亡。 科學(xué)家和美容學(xué)家正是看中了肉毒桿菌毒素能使肌肉暫時(shí)麻痹這一功效。醫(yī)學(xué)界原先將該毒素用于治療面部痙攣和其他肌肉運(yùn)動(dòng)紊亂癥，用它來麻痹肌肉神經(jīng)，以此達(dá)到停止肌肉痙攣的目的?？稍谥委熯^程中，醫(yī)生們發(fā)現(xiàn)它在消除皺紋方面有著異乎尋常的功能，其效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他任何一種化妝品或整容術(shù)。因此，利用肉毒桿菌毒素消除皺紋的整容手術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，并因療效顯著而在很短的時(shí)間內(nèi)就風(fēng)靡整個(gè)美國(guó)。,2.影響酶的活性,酶是各種生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，酶催化的酶促反應(yīng)一般都要有水參與，因此

15、水分活度與酶的催化性能有很大的關(guān)系。 當(dāng)AW0.85時(shí)，導(dǎo)致烹飪?cè)蠑牡拇蟛糠置甘Щ?，如酚氧化酶和過氧化物酶、維生素C氧化酶、淀粉酶等。,然而，即使在0.10.3這樣的低水分活度下,脂肪氧化酶仍能保持較強(qiáng)活力。 此外酶反應(yīng)速度與酶與食品間是否相互接觸有關(guān)。當(dāng)酶和食品相互接觸時(shí)，反應(yīng)速度較快；當(dāng)相互隔離時(shí)，反應(yīng)速度較慢。,3.影響化學(xué)反應(yīng)速度,一些重要的化學(xué)反應(yīng)與水分活度的關(guān)系圖：,AW0.70.9 這個(gè)水分活度范圍內(nèi)，食品的一些重要化學(xué)反應(yīng)，如脂類的氧化、美拉德反應(yīng)、維生素的分解等的反應(yīng)速率都達(dá)到最大，這時(shí)，食品變質(zhì)受化學(xué)變化的影響增大。,當(dāng)食品的含水量進(jìn)一步增大到Aw0.9時(shí)，食品中的各種

16、化學(xué)反應(yīng)速度大都呈下降趨勢(shì)。這或是由于水是這些反應(yīng)的產(chǎn)物，增加水分含量將造成產(chǎn)物的抑制作用；或是由于水產(chǎn)生的稀釋效應(yīng)減慢了反應(yīng)速度。這時(shí)，食品變質(zhì)主要受微生物和酶作用的影響。,Aw0.9食品變質(zhì)主要受微生物和酶作用的影響,4.影響食品的質(zhì)構(gòu) 質(zhì)構(gòu)：由人的觸覺所感知的各種綜合 效應(yīng)，最常應(yīng)用的質(zhì)構(gòu)就是口感。 當(dāng)水分活度 Aw0.20.3增加到0.65時(shí)，大多數(shù)半干或干燥食品的硬度及粘著性增加。 水分活度為0.40.5時(shí)，肉干的硬度及耐嚼性最大。增加水分含量，肉干的硬度及耐嚼性都降低。,要保持住干燥食品的理想性質(zhì)，水分活度不能超過0.30.5。 對(duì)含水量較高的食品(蛋糕、面包等)，為避免失水變硬，

17、需要保持有相當(dāng)高的水分活度。有些研究認(rèn)為，將一些食品(如火腿、牛肉、蛋奶凍、豌豆)的水分活度從0.70提高到0.99時(shí)，能獲得更令人滿意的食物質(zhì)構(gòu)。,（二）水分活度的控制及應(yīng)用,控制水分活度的目的： 是為了保持烹飪?cè)蠣I(yíng)養(yǎng)和食用價(jià)值，延長(zhǎng)它的貯藏期和貨架期。,水分活度大于0.85，含水量較大，需冷藏或其他措施，如生肉、水果、蔬菜 水分活度在0.60.85，含水量中等，不需要冷藏控制病原體，防止酵母菌和霉菌引起的腐敗，需有一個(gè)限定貨架期 水分活度在0.6以下，有較長(zhǎng)的貨架期，無需冷藏,方法： A.對(duì)季節(jié)性強(qiáng)、不宜存放的原料，利用濃縮或脫水干燥法除去原料中的水分，降低水分活度進(jìn)行儲(chǔ)藏。,常用的干燥

18、方法有噴霧干燥、流化床干燥、泡沫干燥、冷凍干燥、日曬、煙熏等，以真空冷凍干燥效果最優(yōu)。 常用的濃縮方法有蒸發(fā)、冷凍濃縮、膜滲透等，或利用鹽、糖、甘油等添加劑來調(diào)節(jié)原料的水分活度，如糖漬、鹽漬,B .對(duì)要求保持水分活度的原料，選用合適的包裝材料來控制水分活度。,高吸濕物料吸濕速度快，這類物料必須用玻璃瓶密封包裝或用阻水塑料包裝，如糖粉、速溶咖啡等。 低吸濕物料吸濕性差，且在正常貯藏條件下不易變質(zhì)，可以用聚乙烯來包裝。 高水分活度物料(它的水分活度一般高于大氣相對(duì)濕度)，應(yīng)選擇不透水密封的包裝，且由于這類物料容易因微生物活動(dòng)而敗壞，所以應(yīng)配合低溫貯藏或罐藏。 當(dāng)一個(gè)包裝袋中同時(shí)存放幾種不同物料時(shí)，

19、還應(yīng)注意由于各種物料間水分活度不同導(dǎo)致水分遷移而使某些物料劣變。如一份干燥的湯料混合物，主要成分為含水量2的凍干脫水蔬菜、含水量13的淀粉，其中敏感成分是凍干的蔬菜?；旌虾螅卟宋鼭?，含水量上升到約9，結(jié)果發(fā)生非酶褐變而迅速敗壞。要提醒的是，水分的遷移是從高水分活度一方向低的(而非含水量)一方進(jìn)行，結(jié)果平衡時(shí)的水分活度是原料各部分水分活度的平均值。,第三節(jié) 烹飪加工中水分的變化及控制,烹飪?cè)现械乃钟薪Y(jié)合水與體相水兩種。其中結(jié)合水相對(duì)來說比較穩(wěn)定，不能作為溶劑，也不能被微生物利用。而體相水則不然，會(huì)隨著條件的改變而發(fā)生變化。如烹飪?cè)显诓煌沫h(huán)境條件下加工貯藏，水分會(huì)蒸發(fā)散失，可以被微生物利

20、用，與食品腐敗變質(zhì)有關(guān)，這些變化對(duì)烹飪?cè)霞安穗鹊娘L(fēng)味、質(zhì)量有很大的影響。,一、水分在烹飪中的作用,水在菜看烹調(diào)過程中發(fā)揮著重要的作用，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 （一）漂洗作用,（二）溶解作用,常溫下水的溶解性強(qiáng)，能溶解各種無機(jī)物及部分相對(duì)分子質(zhì)量較低的有機(jī)物。 烹飪過程中原料的變化都在水中或水的參與下發(fā)生。 如制作鮮美的湯菜，通過浸漂、焯水去除苦澀異味；加熱時(shí)水能加快反應(yīng)速率，使原料去腥增香,（三）分散作用,水可將一些大分子物質(zhì)（如蛋白質(zhì)、淀粉）以膠體 的形式分散在水中。 如上漿、勾芡，受熱時(shí)均勻糊化 各種調(diào)味品（鹽、味精、料酒、食醋、醬油等）以水為介質(zhì)分散到菜肴中,（四）浸潤(rùn)作用,水分子較小且及性強(qiáng)，能充分的浸潤(rùn)到食物的組織內(nèi)部，使各種食物成分更好的結(jié)合在一起，形成牢固的組織結(jié)構(gòu) 冷水和面水對(duì)蛋白質(zhì)顆粒的浸潤(rùn)使蛋白質(zhì)充分溶脹，再通過揉搓使蛋白質(zhì)形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以面團(tuán)筋性好