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模块水分和矿物质本讲稿第一页，共九十七页模块一模块一食品中的水分与矿物质食品中的水分与矿物质1 1任务任务1 1 水分与水分活度水分与水分活度2任务任务2 2 矿物质矿物质注水猪肉鉴别：注水猪肉鉴别：http:/ 1任务任务1 1 水分与水分活度水分与水分活度本讲稿第四页，共九十七页 1 1、水在生物体内的含量、水在生物体内的含量 水是食品六大营养素之一，是维持人类正常生命活动水是食品六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质。必需的基本物质。一、水在生物体内的含量与作用一、水在生物体内的含量与作用 本讲稿第五页，共九十七页某些代表性食品的含水量本讲稿第六页，共九十七页2 2、水的生理作用、水的生理作用 稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；进行；作为营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体作为营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的各有关部位；的各有关部位；由于水的热容量大，用来调节温度、平衡温度；由于水的热容量大，用来调节温度、平衡温度；对体内各运动部位起润滑作用。对体内各运动部位起润滑作用。本讲稿第七页，共九十七页水在食品中的重要作用 水是食品的重要组成成分，是研究食品加工工艺考水是食品的重要组成成分，是研究食品加工工艺考虑的重要因素；虑的重要因素；水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响；风味、新鲜程度会产生极大的影响；水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品的贮藏特性。关系到食品的贮藏特性。水是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质水是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质直接影响到食品的品质和加工工艺。直接影响到食品的品质和加工工艺。本讲稿第八页，共九十七页人体与水以及食物与人体内水的关系 人体内的水分是处于不断的运动和变化人体内的水分是处于不断的运动和变化 正常情况下，每人每日需要从食物中获取正常情况下，每人每日需要从食物中获取 1.5 1.52.7L2.7L的水的水 以汗、尿、呼吸等形式排出，以维持体内水的平衡以汗、尿、呼吸等形式排出，以维持体内水的平衡 本讲稿第九页，共九十七页水的密度在水的密度在3.983.98时为时为1101103 3kg/mkg/m3 3，在，在00时，密度为时，密度为0.99987100.99987103 3 kg/m kg/m3 3，冰在，冰在00时，密度为时，密度为0.9167100.9167103 3 kg/m kg/m3 3。氢、氧两种元素，无色无味的透明液体氢、氧两种元素，无色无味的透明液体,存存在三种状态在三种状态在在00时，冰的热导率为同温度下水的热导时，冰的热导率为同温度下水的热导率的率的4 4倍，冰的热扩散速度约为水的倍，冰的热扩散速度约为水的9 9倍。倍。水的结构和性质水的结构和性质 本讲稿第十页，共九十七页水的热稳定性很强，但在通电的条件下会离水的热稳定性很强，但在通电的条件下会离解为氢和氧解为氢和氧具有很大的内聚力和表面张力，并能产生较具有很大的内聚力和表面张力，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象明显的毛细现象和吸附现象熔点：熔点：0(273.15k)0(273.15k)沸点：沸点：100(373.15k)(100(373.15k)(标准大气压标准大气压)比热：比热：4.184J/4.184J/（kg.Kkg.K）水的结构和性质水的结构和性质 本讲稿第十一页，共九十七页二、食品中水分状态与分类二、食品中水分状态与分类1 1、食品中水分状态、食品中水分状态（1 1）游离态）游离态 相对自由地存在相对自由地存在（2 2）水合态）水合态 不能自由移动的水不能自由移动的水（3 3）凝胶态）凝胶态 不能自由流动的水不能自由流动的水（4 4）表面吸附态）表面吸附态本讲稿第十二页，共九十七页2 2、食品中水的分类、食品中水的分类 结合水结合水水合态的水水合态的水水水游离态的水游离态的水自由水自由水凝胶态的水凝胶态的水表面吸附态的水表面吸附态的水本讲稿第十三页，共九十七页（1）自由水（游离水）自由水（游离水）游离态的水游离态的水凝胶态的水凝胶态的水表面吸附态的水表面吸附态的水自由水自由水 自由水的组成自由水的组成本讲稿第十四页，共九十七页（i）在）在4040以上可以结冰；以上可以结冰；（ii）在食品内可以作为溶剂；）在食品内可以作为溶剂；（iii）可以以液体形式移动，在气候干燥）可以以液体形式移动，在气候干燥时也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水时也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水量降低；量降低；（iv）微生物可以利用自由水繁殖，各种）微生物可以利用自由水繁殖，各种化学反应也可以在其中进行。化学反应也可以在其中进行。自由水的特点：自由水的特点：具有全部水的性质具有全部水的性质本讲稿第十五页，共九十七页（2）结合水（束缚水）结合水（束缚水）指通过氢键与食品中有机、无机成分结合的水。指通过氢键与食品中有机、无机成分结合的水。结合力结合力水分子之间水分子之间的氢键的氢键（i）与离子或离子基团结合的水与离子或离子基团结合的水（ii）与与强极性基团强极性基团结合的水结合的水（iii）与与弱极性基团弱极性基团结合的水结合的水单分子单分子层结合水层结合水多分子多分子层结合水层结合水（iv）单分子层结合水以外的几层水单分子层结合水以外的几层水结合力结合力水分子水分子之间的氢键之间的氢键本讲稿第十六页，共九十七页单分子层结合水单分子层结合水非水组织通过以上基团结合形成的第一层水，叫非水组织通过以上基团结合形成的第一层水，叫单分子层结合水。单分子层结合水。特点：特点：氢键键能大，结合牢固，蒸发能力弱。氢键键能大，结合牢固，蒸发能力弱。（i）与离子或离子基团结合的水）与离子或离子基团结合的水（ii）与强极性基团结合的水）与强极性基团结合的水单分子单分子层结合水层结合水结合力水分子结合力水分子之间的氢键之间的氢键本讲稿第十七页，共九十七页（i）与离子或离子基团结合的水）与离子或离子基团结合的水1.1.离子带有完整的电荷，因此它们和水分子离子带有完整的电荷，因此它们和水分子之间的作用比水分子之间的作用还要强。之间的作用比水分子之间的作用还要强。如如NaNa+与水分子之间的结合能力大约是水分子间与水分子之间的结合能力大约是水分子间氢键连接力的氢键连接力的4 4倍。倍。仍属分子间作用力仍属分子间作用力（氢键）（氢键）本讲稿第十八页，共九十七页结合力水分子结合力水分子之间的氢键；之间的氢键；强极性基团强极性基团（如：氨（如：氨基、羧基）基、羧基）与水有较与水有较强的结合，强的结合，（ii）与强极性基团结合的水）与强极性基团结合的水容易电离成离子的基团，容易电离成离子的基团，如如：氨基、羧基：氨基、羧基本讲稿第十九页，共九十七页多分子层结合水多分子层结合水特点：特点：结合力与水分子之间的作用力相当，但水结合力与水分子之间的作用力相当，但水分子的流动性较低，可被蒸发，蒸发时仍然需要分子的流动性较低，可被蒸发，蒸发时仍然需要较多的热量。较多的热量。（iii）与弱极性基团结合的水）与弱极性基团结合的水（iv）单分子层结合水以外的几层水）单分子层结合水以外的几层水多分子多分子层结合水层结合水结合力结合力水分子之水分子之间的氢键间的氢键本讲稿第二十页，共九十七页（iii）与弱极性基团结合的水）与弱极性基团结合的水弱极性基团弱极性基团（如：羟基、（如：羟基、酰胺基）酰胺基）与水之间的结与水之间的结合较弱，合较弱，结合力结合力水分子水分子之间的氢键；之间的氢键；不不容易电离成离子的基团，容易电离成离子的基团，如：羟基、酰胺基如：羟基、酰胺基本讲稿第二十一页，共九十七页结合水是维持酶结构、食品正常结构的重要结合水是维持酶结构、食品正常结构的重要因素。因素。单分子层结合水单分子层结合水多分子层结合水多分子层结合水本讲稿第二十二页，共九十七页结合水的特点：结合水的特点：（i）-40以上不能结冰。以上不能结冰。n（ii）不能作溶剂，不能被微生物所利用。不能作溶剂，不能被微生物所利用。植物种子、微生物孢子：植物种子、微生物孢子：不易结冰，冷冻条件下仍保持活性。不易结冰，冷冻条件下仍保持活性。0C-40C 本讲稿第二十三页，共九十七页结合水和自由水主要的区别(1)(1)结合水的量与食品中所含极性物质的量有比较结合水的量与食品中所含极性物质的量有比较 固固定的关系；定的关系；(2)(2)结合水对食品品质和风味有较大的影响，当结合水被结合水对食品品质和风味有较大的影响，当结合水被强行与食品分离时，食品质量、风味就会改变；强行与食品分离时，食品质量、风味就会改变；(3)(3)结合水不易结冰。植物的种子和微生物的孢子得以结合水不易结冰。植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力；在很低的温度下保持其生命力；(4)(4)结合水不能作为可溶性成分的溶剂，也就是说丧失了结合水不能作为可溶性成分的溶剂，也就是说丧失了溶剂能力；同时，不能被微生物所利用溶剂能力；同时，不能被微生物所利用本讲稿第二十四页，共九十七页水对食品品质的影响水对食品品质的影响自由水含量对食品品质的影响自由水含量对食品品质的影响耐储藏性耐储藏性结合水结合水风味风味本讲稿第二十五页，共九十七页三、水分活度三、水分活度1、水分活度的概念、水分活度的概念食品的水蒸汽分压食品的水蒸汽分压p p与同一温度下纯水的饱和蒸汽与同一温度下纯水的饱和蒸汽压压p p0 0之比。之比。Aw:水分活度；水分活度；p:一定温度下食品中一定温度下食品中水蒸气分压水蒸气分压p0:同温度下纯水的饱同温度下纯水的饱和蒸汽分压和蒸汽分压 本讲稿第二十六页，共九十七页水分活度的物理学意义：水分活度的物理学意义：一个食物样品中水蒸气分压一个食物样品中水蒸气分压p p与同温度下纯水与同温度下纯水的饱和蒸汽分压的饱和蒸汽分压p p0 0之比。之比。也可以理解为一个物质所含有的自由状态的也可以理解为一个物质所含有的自由状态的水分子数与如果是纯水在此同等条件下同等水分子数与如果是纯水在此同等条件下同等温度与有限空间内的自由状态的水分子数的温度与有限空间内的自由状态的水分子数的比值。比值。本讲稿第二十七页，共九十七页附：附：溶液的蒸气压下降溶液的蒸气压下降（a）水）水（b）食品）食品也可以理解为一个物质也可以理解为一个物质所含有的自由状态的水所含有的自由状态的水分子数与如果是纯水在分子数与如果是纯水在此同等条件下同等温度此同等条件下同等温度与有限空间内的自由状与有限空间内的自由状态的水分子数的比值。态的水分子数的比值。p0p食品占据了较多体积，食品占据了较多体积，又结合了一部分水又结合了一部分水相相同体积内的自由水分子同体积内的自由水分子数减少数减少本讲稿第二十八页，共九十七页水分活度也可用平衡相对湿度（水分活度也可用平衡相对湿度（ERH）来表示：）来表示：用仪表等测得食品用仪表等测得食品密闭空间的平衡相密闭空间的平衡相对湿度（对湿度（ERHERH）（a）水）水（b）食品）食品p0p纯水纯水Aw1，溶液溶液Aw1。结合水结合水，Aw本讲稿第二十九页，共九十七页水分活度的大小：水分活度的大小：纯水纯水Aw1，溶液，溶液Aw1。结合水结合水，Aw用仪表等测得食品用仪表等测得食品密闭空间的平衡相密闭空间的平衡相对湿度（对湿度（ERHERH）本讲稿第三十页，共九十七页2、水分活度与食品含水量的关系、水分活度与食品含水量的关系0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0246810水水分分含含量量（gH2O/g干干物物质质）水分活度水分活度Aw0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.10.20.30.40.5（1）吸湿等温线）吸湿等温线本讲稿第三十一页，共九十七页（1）吸湿等温线）吸湿等温线图图1-4Aw水分含量水分含量本讲稿第三十二页，共九十七页相当于形成相当于形成“单分子层单分子层”所需的近似水量，不所需的近似水量，不增塑增塑相当于形成相当于形成“多分子层多分子层”所需所需的近似水量，增塑，溶解过程的近似水量，增塑，溶解过程的开始的开始自由水自由水（体相水）（体相水）（1）吸湿等温线）吸湿等温线单分子层单分子层结合水结合水相当于形成相当于形成“单单分子层分子层”所需的所需的近似水量近似水量水水分分含含量量Aw本讲稿第三十三页，共九十七页Aw水分含量水分含量（2）解吸（放湿）曲线）解吸（放湿）曲线图图1-2回吸（吸湿）回吸（吸湿）解吸解吸（放湿）（放湿）本讲稿第三十四页，共九十七页Aw水分含量水分含量2.解吸（放湿）曲线解吸（放湿）曲线图图1-20.7达到同样的水达到同样的水分活度，解吸分活度，解吸过程比回吸过过程比回吸过程需要更高的程需要更高的水分含量。水分含量。回吸回吸（吸湿）（吸湿）解吸解吸（放湿）（放湿）0.160.21本讲稿第三十五页，共九十七页达到同样的水分活度，解吸过程比回吸过程需要达到同样的水分活度，解吸过程比回吸过程需要更高的水分含量。更高的水分含量。回吸（吸湿）过程：回吸（吸湿）过程：同样同样A Aw w时含水量时含水量低低解吸（放湿）过程：解吸（放湿）过程：同样同样A Aw w时含水量时含水量高高3 3个自由个自由水分子水分子3 3个自由个自由水分子水分子Aw相同相同本讲稿第三十六页，共九十七页Aw水分含量水分含量2.解吸（放湿）曲线解吸（放湿）曲线图图1-2回吸（吸湿）回吸（吸湿）解吸解吸（放湿）（放湿）本讲稿第三十七页，共九十七页（二）水分活度与食品含水量的关系（二）水分活度与食品含水量的关系0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0246810水水分分含含量量（gH2O/g干干物物质质）水分活度水分活度Aw0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.00.10.20.30.40.51.吸湿等温线吸湿等温线奶粉吸水后，奶粉吸水后，A Aw w明显增加，明显增加，容易变质。容易变质。本讲稿第三十八页，共九十七页（三）（三）水分活度与食品的稳定性水分活度与食品的稳定性1.水分活度对微生物生长繁殖的影响水分活度对微生物生长繁殖的影响（表（表1-21-2）Aw范围范围 在此范围内的最低在此范围内的最低Aw值值一般能抑制的微生物一般能抑制的微生物 食品食品1.000.95 假单孢菌、产气夹膜杆假单孢菌、产气夹膜杆菌等菌等 新鲜果蔬、肉、牛新鲜果蔬、肉、牛奶等奶等 0.870.80 大多数霉菌、金黄色葡大多数霉菌、金黄色葡萄球菌萄球菌大多数果汁浓缩物、大多数果汁浓缩物、面粉、大米面粉、大米0.50微生物不繁殖微生物不繁殖含水分约含水分约12的酱的酱本讲稿第三十九页，共九十七页Aw0.91Aw0.91时，细菌容易生长；时，细菌容易生长；0.910.91AwAw0.800.80，霉菌容易生长；，霉菌容易生长；Aw0.80Aw0.80时大多数霉菌不生长。时大多数霉菌不生长。Aw范围范围 在此范围内的最低在此范围内的最低Aw值值一般能抑制的微生物一般能抑制的微生物 食品食品1.000.95 假单孢菌、产气夹膜杆假单孢菌、产气夹膜杆菌等菌等 新鲜果蔬、肉、牛新鲜果蔬、肉、牛奶等奶等 0.870.80 大多数霉菌、金黄色葡大多数霉菌、金黄色葡萄球菌萄球菌大多数果汁浓缩物、大多数果汁浓缩物、面粉、大米面粉、大米0.50微生物不繁殖微生物不繁殖含水分约含水分约12的酱的酱本讲稿第四十页，共九十七页不同微生物生长与食品水分活度的关系不同微生物生长与食品水分活度的关系 本讲稿第四十一页，共九十七页1 1、不同种类的微生物其正常生长繁殖所需要的水分活、不同种类的微生物其正常生长繁殖所需要的水分活度不同，由此可以正确推断度不同，由此可以正确推断影响不同含水量食品质量的影响不同含水量食品质量的主要微生物主要微生物；2 2、表中每一个水分活度区间的下限为相应微生物正常生长的、表中每一个水分活度区间的下限为相应微生物正常生长的水分活度阈值，即在此水分活度以下，该类微生物不能正水分活度阈值，即在此水分活度以下，该类微生物不能正常生长常生长；3 3、微生物需要的最低水分活度微生物需要的最低水分活度：大多数细菌为：大多数细菌为0.990.990.94大多数霉菌大多数霉菌为0.940.80大多数耐大多数耐盐细菌菌为0.75耐干燥霉菌和耐高渗透耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母酵母为0.650.60。低于。低于0.60绝大多数微生物无法生长；绝大多数微生物无法生长；不同微生物生长与食品水分活度的关系不同微生物生长与食品水分活度的关系 本讲稿第四十二页，共九十七页4 4、同一种类微生物在、同一种类微生物在不同的生长阶段不同的生长阶段也要求不同的水分活也要求不同的水分活度度。一般讲，细菌形成芽孢时比繁殖时所需的水分活。一般讲，细菌形成芽孢时比繁殖时所需的水分活度要高；产毒微生物在产生毒素时所需的水分活度高度要高；产毒微生物在产生毒素时所需的水分活度高于不产毒时所需的水分活度；于不产毒时所需的水分活度；5 5、发酵技术发酵技术中要求所用微生物能正常快速增殖，此时则中要求所用微生物能正常快速增殖，此时则要给予合适的、必要高的水分活度；要给予合适的、必要高的水分活度；6 6、利用水分活度控制食品质量或加工工艺时、利用水分活度控制食品质量或加工工艺时还要考虑其它因还要考虑其它因素素(如：如：pHpH、营养成分、氧气等、营养成分、氧气等)对于微生物的影响。对于微生物的影响。不同微生物生长与食品水分活度的关系不同微生物生长与食品水分活度的关系 本讲稿第四十三页，共九十七页2.水分活度与生化反应的关系水分活度与生化反应的关系本讲稿第四十四页，共九十七页 食品中的化学变化的种类和速度是依赖于食品中的化学变化的种类和速度是依赖于各类食品成分而发生的，其化学变化与水分各类食品成分而发生的，其化学变化与水分活度关系的一般规律总结如下：活度关系的一般规律总结如下：1 1、淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老、淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。老化是淀粉颗粒结构、淀粉链化和糊化上。老化是淀粉颗粒结构、淀粉链空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及成面团作用变差的过程。在含水量到成面团作用变差的过程。在含水量到303060%60%时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速度变慢；当含水量降至速度变慢；当含水量降至101015%15%时，淀粉中时，淀粉中的水主要为结合水，不会发生老化。的水主要为结合水，不会发生老化。水分活度与食品化学变化的关系水分活度与食品化学变化的关系 本讲稿第四十五页，共九十七页 2 2、脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为氧化酸败。、脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为氧化酸败。在在区，区，氧化反应的速度随着水分增加而降低；氧化反应的速度随着水分增加而降低；在在区区，氧，氧化反应速度随着水分的增加而加快；化反应速度随着水分的增加而加快；在在区，氧化反应速区，氧化反应速度随着水分增加又呈下降趋势。度随着水分增加又呈下降趋势。3 3、蛋白质：据测定，当食品中的水分含量在、蛋白质：据测定，当食品中的水分含量在2%2%以下时，以下时，可以有效的阻止蛋白质的变性；而当达到可以有效的阻止蛋白质的变性；而当达到4%4%或其以上时，或其以上时，蛋白质变性变得越来越容易。蛋白质变性变得越来越容易。水分活度与食品化学变化的关系水分活度与食品化学变化的关系 本讲稿第四十六页，共九十七页 4 4、酶促褐变：是在酶作用下，食品中的酚类化合物、酶促褐变：是在酶作用下，食品中的酚类化合物发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。食品体发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85 0.85 时，活时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为等。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为0.3 0.3 甚至甚至0.1 0.1 时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。水分活度与食品化学变化的关系水分活度与食品化学变化的关系 本讲稿第四十七页，共九十七页5 5、非酶促褐变指食品通过一些非酶氧化而导致食品、非酶促褐变指食品通过一些非酶氧化而导致食品变色的反应。也与水分活度有密切的关系，当食品中变色的反应。也与水分活度有密切的关系，当食品中的水分活度在的水分活度在0.60.60.70.7之间时，非酶促褐变最为严重；之间时，非酶促褐变最为严重；水分活度下降，褐变速度减慢，在水分活度下降，褐变速度减慢，在0.20.2以下时，褐变难以以下时，褐变难以发生。但当水分活度超过褐变高峰要求的值时，其褐变发生。但当水分活度超过褐变高峰要求的值时，其褐变速度又由于体系中溶质的减少而下降。速度又由于体系中溶质的减少而下降。6 6、水溶性色素：一般而言，当食品中的水分活度增、水溶性色素：一般而言，当食品中的水分活度增大时，水溶性色素（常见的是花青素类）分解的速大时，水溶性色素（常见的是花青素类）分解的速度就会加快。度就会加快。水分活度与食品化学变化的关系水分活度与食品化学变化的关系 本讲稿第四十八页，共九十七页水分活度与食品安全性的关系水分活度与食品安全性的关系1-脂质氧化脂质氧化作用，作用，2-Maillard反反应应3-水解反应水解反应4-酶活力酶活力5-霉菌生长霉菌生长6-酵母生长酵母生长7-细菌生长细菌生长本讲稿第四十九页，共九十七页水分活度影响食品稳定性的原因水分活度影响食品稳定性的原因本讲稿第五十页，共九十七页水分活度影响食品稳定性的原因：水分活度影响食品稳定性的原因：（1）大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行。）大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行。如果降低食品的水分活度，则食品水的存在状态发生如果降低食品的水分活度，则食品水的存在状态发生了变化，游离水的比例减少了，而结合水又不能作为了变化，游离水的比例减少了，而结合水又不能作为反应物的溶剂，所以降低水分活度，能使食品中许多反应物的溶剂，所以降低水分活度，能使食品中许多可能发生的化学反应受到抑制，反应的速率下降。可能发生的化学反应受到抑制，反应的速率下降。（2）许多化学反应是属于离子反应。反应发生的条件）许多化学反应是属于离子反应。反应发生的条件是反应物首先必须进行离子的水合作用，而发生离子水是反应物首先必须进行离子的水合作用，而发生离子水合作用的条件是必须有足够的游离水才能进行。合作用的条件是必须有足够的游离水才能进行。本讲稿第五十一页，共九十七页（3）许多化学反应和生物化学反应都必须有水分）许多化学反应和生物化学反应都必须有水分子参加才能进行（如水解反应）。若降低水分活度，子参加才能进行（如水解反应）。若降低水分活度，就减少了参加反应的水的有效数量，化学反应的速就减少了参加反应的水的有效数量，化学反应的速度也就变慢。度也就变慢。（4）许多以酶为催化剂的酶促反应，水有时除了具）许多以酶为催化剂的酶促反应，水有时除了具有底物作用外，还能作为输送介质，并且通过水化促有底物作用外，还能作为输送介质，并且通过水化促进酶和底物活化。进酶和底物活化。本讲稿第五十二页，共九十七页食品防腐：降低水分活度食品防腐：降低水分活度（a）水）水（b）食品）食品p0p食品占据了较多体积，又食品占据了较多体积，又结合了一部分水结合了一部分水相同体相同体积内的自由水分子数减少积内的自由水分子数减少（1）减少自由水：）减少自由水：浓缩、干燥浓缩、干燥（2）增加结合水：）增加结合水：加盐、加糖等加盐、加糖等本讲稿第五十三页，共九十七页三三.水分活度水分活度食品防腐：降低水分活度食品防腐：降低水分活度（1）减少自由水：）减少自由水：浓缩、干燥浓缩、干燥（2）增加结合水：）增加结合水：加盐、加糖等加盐、加糖等葡萄干、淹菜等不容易变质葡萄干、淹菜等不容易变质本讲稿第五十四页，共九十七页1.对干燥和半干燥食品品质的影响对干燥和半干燥食品品质的影响0.350.52.对微生物生长繁殖的影响对微生物生长繁殖的影响低水分活度低水分活度3.对食品中酶促反应的影响对食品中酶促反应的影响4.对非酶促反应的影响对非酶促反应的影响本讲稿第五十五页，共九十七页思考题1 1、水在生物体内的功能？、水在生物体内的功能？2 2、水在食品中的作用？、水在食品中的作用？3 3、水的存在状态？、水的存在状态？4 4、结合水和自由水主要的区别？、结合水和自由水主要的区别？5 5、水分活度及其意义？、水分活度及其意义？本讲稿第五十六页，共九十七页食物中矿物质的分类、存在形式及其功能食物中矿物质的分类、存在形式及其功能矿物质对食品性质的影响矿物质对食品性质的影响食物中矿物质成分的生物有效性食物中矿物质成分的生物有效性影响食品中矿物质成分的因素影响食品中矿物质成分的因素2 2任务任务2 2 矿物质矿物质几种重要的矿物质营养素几种重要的矿物质营养素本讲稿第五十七页，共九十七页概念：概念：除去除去C C、H H、O O、N N四种构成水分四种构成水分 和有机物质的元素以外，其他元素统和有机物质的元素以外，其他元素统 称为矿物质成分。称为矿物质成分。在人和动物体内，矿物质总量占人体在人和动物体内，矿物质总量占人体重的百分数较小，但却是不可缺少的成分。重的百分数较小，但却是不可缺少的成分。本讲稿第五十八页，共九十七页1 1、食品中矿物质元素的分类、食品中矿物质元素的分类（1 1）按矿物质在人体内的含量和人体对膳食中矿物）按矿物质在人体内的含量和人体对膳食中矿物质的需要量进行分类质的需要量进行分类 常量元素（含量在常量元素（含量在0.01以上），如钙、磷、硫、以上），如钙、磷、硫、钾、钠、氯和镁。钾、钠、氯和镁。微量元素（含量在微量元素（含量在0.01以下）以下），如铁、碘、锌。，如铁、碘、锌。一、食品中矿物质的分类、存在形式及其功能一、食品中矿物质的分类、存在形式及其功能本讲稿第五十九页，共九十七页（2 2）按矿物质在人体营养需要的关系分类按矿物质在人体营养需要的关系分类所有必需元素摄取过量后都会有毒。所有必需元素摄取过量后都会有毒。矿物质元素矿物质元素必需元素必需元素非必需元素非必需元素有毒元素有毒元素有毒元素只在超过一定量（阈值）后才会有毒。有毒元素只在超过一定量（阈值）后才会有毒。缺乏则可使机体组缺乏则可使机体组织或功能出现异常。织或功能出现异常。汞、镉、铅、砷等汞、镉、铅、砷等本讲稿第六十页，共九十七页毒物：毒物：“所有物质都是毒物，没有不是毒物的物质，只是剂量所有物质都是毒物，没有不是毒物的物质，只是剂量决定了它是药物还是毒物。决定了它是药物还是毒物。”少量少量多量多量安全限量安全限量无害或有益无害或有益有害有害安全限量安全限量少量少量多量多量无害或有益无害或有益有害有害毒物：在一定条件下，较小剂量即能毒物：在一定条件下，较小剂量即能够对机体产生损害作用或使机体出现够对机体产生损害作用或使机体出现异常反应的外源化学物。异常反应的外源化学物。本讲稿第六十一页，共九十七页 必需常量元素必需常量元素必需元素必需元素 必需微量元素必需微量元素 必需常量元素主要包括钙、磷、钠、钾、氯必需常量元素主要包括钙、磷、钠、钾、氯和镁等。和镁等。必需微量元素主要包括碘、锌、铁、硒、铜、必需微量元素主要包括碘、锌、铁、硒、铜、钼、铬和钴。人体可能必需的微量元素包括钼、铬和钴。人体可能必需的微量元素包括锰、硅、硼、钒和镍。锰、硅、硼、钒和镍。本讲稿第六十二页，共九十七页应当说明的是，机体对各种矿物质都有应当说明的是，机体对各种矿物质都有一个耐受剂量。某些元素，尤其是微量元素，一个耐受剂量。某些元素，尤其是微量元素，当摄入过量时也会对机体产生危害；而某些当摄入过量时也会对机体产生危害；而某些有毒元素，在其远小于中毒剂量范围之内对有毒元素，在其远小于中毒剂量范围之内对人体是安全的。人体是安全的。本讲稿第六十三页，共九十七页（3）按矿物质元素代谢后的酸碱性分）按矿物质元素代谢后的酸碱性分非金属元素，如氯、非金属元素，如氯、硫、磷、碘等硫、磷、碘等金属元素，如金属元素，如钾、钙、钠、镁等钾、钙、钠、镁等酸性矿物质元素：酸性矿物质元素：碱性矿物质元素：碱性矿物质元素：本讲稿第六十四页，共九十七页2 2、食品中矿物质的存在形式、食品中矿物质的存在形式 矿物质中一价离子都以可溶性盐的形式矿物质中一价离子都以可溶性盐的形式存在，如钾、钠、氯离子。存在，如钾、钠、氯离子。多价离子则以离子、不溶性盐和胶体溶多价离子则以离子、不溶性盐和胶体溶液的形式存在。液的形式存在。本讲稿第六十五页，共九十七页3 3、矿物质的生理功能、矿物质的生理功能是构成生物体的组成部分。是构成生物体的组成部分。维持内环境的稳定性。维持内环境的稳定性。酶的活化剂。酶的活化剂。对食品的感官质量有重要作用对食品的感官质量有重要作用本讲稿第六十六页，共九十七页1、矿物质对食品酸碱性的影响、矿物质对食品酸碱性的影响重点：重点：成酸食品成酸食品成碱食品成碱食品二、矿物质对食品性质的影响二、矿物质对食品性质的影响本讲稿第六十七页，共九十七页成酸食品与成碱食品成酸食品与成碱食品定义：定义：反应产物：体内氧化体外氧化反应产物：体内氧化体外氧化食品灰化后的灰烬溶于水，溶液呈酸性食品灰化后的灰烬溶于水，溶液呈酸性的为酸性食品；呈碱性的为碱性食品。的为酸性食品；呈碱性的为碱性食品。食品在体内代谢后，使食品在体内代谢后，使体液体液pHpH下降下降食品在体内代谢后，食品在体内代谢后，使体液使体液pHpH升高升高本讲稿第六十八页，共九十七页酸性食品（成酸食品）：酸性食品（成酸食品）：（1）含非金属元素（）含非金属元素（氯、硫、磷等氯、硫、磷等）多，）多，在体内代谢后可形成带阴离子的酸根，易在体内代谢后可形成带阴离子的酸根，易使体液呈酸性，所以称为酸性食品。使体液呈酸性，所以称为酸性食品。谷物、肉类、蛋类等食品。谷物、肉类、蛋类等食品。（2）通常富含蛋白质、脂类、糖类的食品）通常富含蛋白质、脂类、糖类的食品多为酸性食品。多为酸性食品。表表1-41-4右列右列本讲稿第六十九页，共九十七页碱性食品（成碱食品）：碱性食品（成碱食品）：（1）含金属元素较多，在体内代谢后可）含金属元素较多，在体内代谢后可形成带阳离子的碱性氧化物，溶于水后易形成带阳离子的碱性氧化物，溶于水后易使体液偏碱性，所以称为碱性食品。使体液偏碱性，所以称为碱性食品。（2）含钠、钾、钙、镁）含钠、钾、钙、镁（3）蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶等）蔬菜、水果、薯类、大豆、牛奶等表表1-41-4左列左列本讲稿第七十页，共九十七页注意：注意：水果、醋等口感呈酸性的食品不一定是酸水果、醋等口感呈酸性的食品不一定是酸性食品。性食品。体内氧化体内氧化CO2+H20呼出体外呼出体外柠檬酸、柠檬酸、苹果酸、苹果酸、乙酸等乙酸等食品的酸碱性：不是凭口感，而是食品的酸碱性：不是凭口感，而是代谢后的产物呈酸性或碱性。代谢后的产物呈酸性或碱性。本讲稿第七十一页，共九十七页食品的酸碱度：食品的酸碱度：将将100g食品灼烧后所得的灰分溶于水，食品灼烧后所得的灰分溶于水，用用0.1mol/L的酸或碱中和时所消耗的碱或的酸或碱中和时所消耗的碱或酸的毫升数。酸的毫升数。以以“+”表示碱度，以表示碱度，以“”表示酸表示酸度度表表1-4 1-4 常见食品的碱度或酸度常见食品的碱度或酸度本讲稿第七十二页，共九十七页维持体液维持体液pH（1）人体体液的正常）人体体液的正常pH为为7.357.45，呈，呈弱碱性。弱碱性。（2）酸性食物太多，超过人体自身的缓冲）酸性食物太多，超过人体自身的缓冲能力能力机体酸碱失衡，导致酸中毒等疾病。机体酸碱失衡，导致酸中毒等疾病。本讲稿第七十三页，共九十七页死亡死亡死亡死亡酸中毒酸中毒碱中毒碱中毒正正常常6 6.8 7.35-7.45 7.8 9 pH本讲稿第七十四页，共九十七页（3）我国膳食以谷类为主，所以应多补）我国膳食以谷类为主，所以应多补充水果、蔬菜等碱性食品。充水果、蔬菜等碱性食品。体液呈酸性：影响大脑思维和智力发育；体液呈酸性：影响大脑思维和智力发育；（4）酸性食品与碱性食品合理搭配）酸性食品与碱性食品合理搭配不易发生碱中毒不易发生碱中毒需多控制酸性食品的摄入需多控制酸性食品的摄入（谷物、肉类、蛋类等）（谷物、肉类、蛋类等）酸性体质的人：易得各种疾病，如肿瘤。酸性体质的人：易得各种疾病，如肿瘤。本讲稿第七十五页，共九十七页人体血液具有较强的缓冲能力。人体血液具有较强的缓冲能力。除非长期严重偏食酸性食品，否则不易除非长期严重偏食酸性食品，否则不易发生酸中毒。发生酸中毒。一日三餐酸性食品、碱性食品均衡饮食，一日三餐酸性食品、碱性食品均衡饮食，就能维持血液的正常就能维持血液的正常pH。本讲稿第七十六页，共九十七页三、食品中矿物质成分的生物有效性三、食品中矿物质成分的生物有效性 生物有效性：生物有效性：代谢中可被利用的营养素的量与摄入的营养素的量代谢中可被利用的营养素的量与摄入的营养素的量的比值。的比值。影响矿物质生物有效性的因素如下：影响矿物质生物有效性的因素如下：食物的可消化性食物的可消化性矿物质的化学与物理形态矿物质的化学与物理形态与其它营养物质的相互作用与其它营养物质的相互作用食品配位体食品配位体个体生理状态个体生理状态加工方法加工方法本讲稿第七十七页，共九十七页影响矿物质生物有效性的因素影响矿物质生物有效性的因素矿物质的物理化学形态矿物质的物理化学形态 ：如：如FeFe3+3+难溶，不难溶，不利吸收，而利吸收，而FeFe2+2+易于吸收；在消化道中呈溶易于吸收；在消化道中呈溶解状态的矿物质才能被吸收解状态的矿物质才能被吸收矿物质与其他营养素的相互作用：如矿物质与其他营养素的相互作用：如FeFe、MnMn对对CoCo的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的的吸收有抑制作用；乳酸促进钙的吸收吸收鳌合作用：多酚可与鳌合作用：多酚可与Fe,CuFe,Cu等螯合，利于其等螯合，利于其吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物质形吸收，肽，糖，核酸等也可以与矿物质形成配合物而利于其吸收成配合物而利于其吸收 本讲稿第七十八页，共九十七页四、影响食品中矿物质成分的因素四、影响食品中矿物质成分的因素1.影响动物性食品矿物质成分的因素影响动物性食品矿物质成分的因素由于动物体内存在平衡机制，它能调节组织中必由于动物体内存在平衡机制，它能调节组织中必需营养素的浓度，所以动物性食品中矿物质浓度变化需营养素的浓度，所以动物性食品中矿物质浓度变化较小。较小。2.影响植物性食品矿物质成分的因素影响植物性食品矿物质成分的因素植物可食部分的最终成分受土壤的肥力、植物的遗植物可食部分的最终成分受土壤的肥力、植物的遗传和它们生长环境的影响和控制。传和它们生长环境的影响和控制。本讲稿第七十九页，共九十七页3.加工对食品中矿物质成分的影响加工对食品中矿物质成分的影响导致食品中矿物质损失的最重要因素是谷物的碾导致食品中矿物质损失的最重要因素是谷物的碾磨。磨。1)1)一般加工对其含量的影响矿物质在接工中不会因一般加工对其含量的影响矿物质在接工中不会因为光热，氧等因素而分解，但加工会改变其生物利用为光热，氧等因素而分解，但加工会改变其生物利用性。如，精制，烹调，溶水等会使其含量下降。性。如，精制，烹调，溶水等会使其含量下降。2)2)加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒菜等。加工时因容器带入会使其含量增加如铁锅炒菜等。3)3)加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高高30-35%30-35%。4.矿物质的强化矿物质的强化在食品中补充某些缺少或特需的营养成分称为食在食品中补充某些缺少或特需的营养成分称为食品的强化。品的强化。本讲稿第八十页，共九十七页五五.几种重要的矿物质营养素几种重要的矿物质营养