食品化学水分幻灯片.ppt

食品化学水分食品化学水分第1页，共60页，编辑于2022年，星期三1 食品中的水食品中的水p食品中水的含量、分布和存在状态对食食品中水的含量、分布和存在状态对食品的外观、质地、风味和保藏性关系极品的外观、质地、风味和保藏性关系极其密切。其密切。p水具有高熔点、高沸点、高介电常数、高水具有高熔点、高沸点、高介电常数、高热容量、高相变热等特点，对于食品加工热容量、高相变热等特点，对于食品加工烹调过程具有重要影响。烹调过程具有重要影响。第2页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 1 1p蔬菜含水量在蔬菜含水量在90%以上。以上。第3页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 2 2p水果含水量在水果含水量在80%以上。以上。第4页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 3 3p肉类含水量在肉类含水量在70%左右。左右。第5页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 4 4p面包和馒头含水面包和馒头含水量在量在40%左右。左右。第6页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 5 5p米和面含水量在米和面含水量在12%左右。左右。第7页，共60页，编辑于2022年，星期三水分含量与食品特性水分含量与食品特性 6 6p饼干、糖果、奶饼干、糖果、奶粉等食品的含水粉等食品的含水量在量在8%以下。以下。第8页，共60页，编辑于2022年，星期三2 水和冰的分子结构水和冰的分子结构p水分子的电子结构水分子的电子结构n氧原子电子结构：氧原子电子结构：1S22S22Px22Py12Pz1n两个共价键和两个孤对电子两个共价键和两个孤对电子n四个四个sp3杂化轨道杂化轨道p水分子的结构特点水分子的结构特点nsp3杂化轨道顶点连线呈现假想的四面体结构杂化轨道顶点连线呈现假想的四面体结构n部分的离子性质部分的离子性质n可以通过分子间氢键形成三维网状结构可以通过分子间氢键形成三维网状结构第9页，共60页，编辑于2022年，星期三图：水分子的电子云和共价键图：水分子的电子云和共价键p水分子是一个极性分子，其共价键具有部分的离子水分子是一个极性分子，其共价键具有部分的离子性质，分子具有较大偶极矩。性质，分子具有较大偶极矩。第10页，共60页，编辑于2022年，星期三图：水分子的氢键图：水分子的氢键p水分子四面体氢键网络的形成。氢键键能为水分子四面体氢键网络的形成。氢键键能为25kJ/mol。第11页，共60页，编辑于2022年，星期三水分子的氢键水分子的氢键pOH键中的氢原子带有部分正电性，而氧原键中的氢原子带有部分正电性，而氧原子的孤对电子带有部分负电性，形成偶极分子的孤对电子带有部分负电性，形成偶极分子，偶极矩为子，偶极矩为1.84D。p每个水分子可以和每个水分子可以和4个其他水分子形成氢键，个其他水分子形成氢键，氢键向四面伸展，可以形成立体的连续氢键氢键向四面伸展，可以形成立体的连续氢键结构，也就是水分子的缔合作用。结构，也就是水分子的缔合作用。p因此，水分子不是自由的，而是水的动态连因此，水分子不是自由的，而是水的动态连续结构中受束缚的一员。续结构中受束缚的一员。第12页，共60页，编辑于2022年，星期三水分子的特性与氢键水分子的特性与氢键p与分子量类似的化合物相比，水分子之间的与分子量类似的化合物相比，水分子之间的引力要远远大于其他小分子。引力要远远大于其他小分子。n水的熔点、沸点、比热、气化热等异常高水的熔点、沸点、比热、气化热等异常高n水和其他基团以氢键相互作用从而有良好的溶剂性质水和其他基团以氢键相互作用从而有良好的溶剂性质n水的介电常数高水的介电常数高n水的表面张力大水的表面张力大 p在在0时，冰中水分子配位数为时，冰中水分子配位数为4。温度上升则配位数。温度上升则配位数增加；然而水分子间的距离随着温度升高而加大。在增加；然而水分子间的距离随着温度升高而加大。在3.98 时，密度达到最大值。时，密度达到最大值。第13页，共60页，编辑于2022年，星期三冰的结构冰的结构p水结冰之后，分子之间以氢键连接形成刚性水结冰之后，分子之间以氢键连接形成刚性结构。由于分子之间的距离大于液态水，冰结构。由于分子之间的距离大于液态水，冰的密度比水低，引而结冰后体积增大。的密度比水低，引而结冰后体积增大。p冰有多种晶型，在一般情况下形成正六方形冰有多种晶型，在一般情况下形成正六方形对称结构冰晶。对称结构冰晶。p水首先冷却成为过冷状态，然后围绕晶核结水首先冷却成为过冷状态，然后围绕晶核结冰，冰晶不断长大。快速冻结可以形成较多冰，冰晶不断长大。快速冻结可以形成较多晶核和较小冰晶，有利保持食品品质。晶核和较小冰晶，有利保持食品品质。第14页，共60页，编辑于2022年，星期三图：冰的氢键结构图：冰的氢键结构p图为冰的晶胞。其中配图为冰的晶胞。其中配位数为位数为4，两个氧原子，两个氧原子之间的距离为之间的距离为0.276nm。p冰在不同温度和压力下冰在不同温度和压力下有有10种晶体结构，此种晶体结构，此为第一种。为第一种。第15页，共60页，编辑于2022年，星期三3 水和溶质的相互作用水和溶质的相互作用p纯水以氢键结合成连续结构，而如果在水中纯水以氢键结合成连续结构，而如果在水中加入其他物质，水的原有结构将受到打扰，加入其他物质，水的原有结构将受到打扰，发生水发生水-溶质相互作用。溶质相互作用。p其中包括几种情况：其中包括几种情况：n离子与水的相互作用离子与水的相互作用n亲水极性化合物与水的相互作用亲水极性化合物与水的相互作用n疏水物质与水的相互作用疏水物质与水的相互作用第16页，共60页，编辑于2022年，星期三水与离子和离子基团的相互作用水与离子和离子基团的相互作用p水具有偶极，可以和离子发生水合作用。由水具有偶极，可以和离子发生水合作用。由于离子和水分子的结合能力高于氢键键能，于离子和水分子的结合能力高于氢键键能，水分子优先与离子结合。水分子优先与离子结合。p在所产生的离子水合物当中，水分子被严密在所产生的离子水合物当中，水分子被严密地控制在离子周围，失去自由移动的能力。地控制在离子周围，失去自由移动的能力。p离子水合物当中的水不能结冰，不能蒸发，离子水合物当中的水不能结冰，不能蒸发，不能成为溶剂，表现和固体一样。不能成为溶剂，表现和固体一样。第17页，共60页，编辑于2022年，星期三图：水与离子化合物的相互作用图：水与离子化合物的相互作用p水与离子化水与离子化合物通过离合物通过离子子-偶极作用偶极作用结合。结合。第18页，共60页，编辑于2022年，星期三水与极性基团的相互作用水与极性基团的相互作用p蛋白质、淀粉、膳食纤维等具有极性基团的蛋白质、淀粉、膳食纤维等具有极性基团的物质都可以与水通过氢键而结合。物质都可以与水通过氢键而结合。p不同极性基团与水的结合能力不同，其中未不同极性基团与水的结合能力不同，其中未解离解离-NH2和和-COOH结合力最强，结合力最强，-OH和和-CONH等基团结合力稍逊。等基团结合力稍逊。p这些物质周围以氢键结合的水称为这些物质周围以氢键结合的水称为“临近水临近水”，对维持大分子构象十分重要。其第一层，对维持大分子构象十分重要。其第一层水分子也失去了自由移动的能力。水分子也失去了自由移动的能力。第19页，共60页，编辑于2022年，星期三表：一些单糖和双糖结合水的能力表：一些单糖和双糖结合水的能力p单糖结合水量单糖结合水量一般为一般为0.20.4mg/g干重干重糖种类糖种类mol/OHml/g木糖木糖0.580.28阿拉伯糖阿拉伯糖0.890.42果糖果糖0.760.38葡萄糖葡萄糖0.700.35蔗糖蔗糖0.480.20麦芽糖麦芽糖0.630.22第20页，共60页，编辑于2022年，星期三表：一些氨基酸结合水的能力表：一些氨基酸结合水的能力p氨基酸结合水量一般为氨基酸结合水量一般为0.30.4mg/g干重干重氨基酸氨基酸解离态解离态mol/残基残基氨基酸氨基酸解离态解离态mol/残基残基AspCOOH2LysNH24.5COO6NH34.5GluCOOH2Val1COO7.5Ala1.5TyrOH3Ser2O7.5Pro3Phe0ProOH4第21页，共60页，编辑于2022年，星期三水与非极性基团的相互作用水与非极性基团的相互作用p脂肪酸、非极性氨基酸等物质中的非极性基脂肪酸、非极性氨基酸等物质中的非极性基团与水分子产生排斥作用，可增强周围水分团与水分子产生排斥作用，可增强周围水分子之间的氢键结合力，称为子之间的氢键结合力，称为“疏水水合作用疏水水合作用”。一些疏水小分子的进入可形成。一些疏水小分子的进入可形成“笼状水笼状水合物合物”。p非极性物质之间倾向于彼此结合以减少与水非极性物质之间倾向于彼此结合以减少与水的接触表面，称为的接触表面，称为“疏水相互作用疏水相互作用”。它是。它是维持蛋白质三级结构的重要力量之一。维持蛋白质三级结构的重要力量之一。第22页，共60页，编辑于2022年，星期三4 水在食品当中的存在状态水在食品当中的存在状态p1 化合水或结构水化合水或结构水(constitutional water)为结合最牢固的水为结合最牢固的水p2 吸附水或临近水吸附水或临近水(vicinal water)包括单包括单层水和多层水，为吸附水层水和多层水，为吸附水p3 体相水体相水(bulk phase water)p前两者为束缚水或称结合水前两者为束缚水或称结合水(bond water)，后者为自由水后者为自由水(free water)。第23页，共60页，编辑于2022年，星期三自由水与束缚水的性质差异自由水与束缚水的性质差异p束缚水束缚水/结合水与自由水的不同：结合水与自由水的不同：n不易蒸发不易蒸发n不易冻结不易冻结n不能作为溶剂不能作为溶剂n不能参与化学反应不能参与化学反应n不能为微生物所利用不能为微生物所利用p自由水则具有上述的各种能力。自由水则具有上述的各种能力。第24页，共60页，编辑于2022年，星期三5 水分活度水分活度p水分活度的由来水分活度的由来p水分活度的定义水分活度的定义p水分活度的意义水分活度的意义p水分活度与温度水分活度与温度第25页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度的由来水分活度的由来 1 1p溶质溶解后，水分子围在溶质分子周围，体溶质溶解后，水分子围在溶质分子周围，体系的自由能降低。水分子不象以前一样容易系的自由能降低。水分子不象以前一样容易逸失到空气中，溶液的蒸汽压降低，冰点降逸失到空气中，溶液的蒸汽压降低，冰点降低，沸点升高。溶液浓度和蒸汽压降低之间低，沸点升高。溶液浓度和蒸汽压降低之间的关系如拉乌尔定律的关系如拉乌尔定律(Raoults Law)：p(p0-p)/p0=n1/(n1+n2)(1)p1kg水含水含55.51mole，1mole理想溶质溶在理想溶质溶在1kg水水中将使蒸汽压降低中将使蒸汽压降低0.0177，或，或1.77。第26页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度的由来水分活度的由来 2 2p(p0-p)/p0=n1/(n1+n2)(1)p1-P/P0=n1/(n1+n2)(2)p-P/P0=-n2/(n1+n2)(3)pP/P0=n2/(n1+n2)(4)第27页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度的由来水分活度的由来 3 3p(1)式简化最终得到式简化最终得到p/p0=n2/(n1+n2)p其中，其中，n1代表溶剂的摩尔数，代表溶剂的摩尔数，n2代表溶质代表溶质的摩尔数。的摩尔数。p可以看出，对于可以看出，对于1mol的溶液，蒸汽压为纯的溶液，蒸汽压为纯水蒸汽压的水蒸汽压的55.51/(1+55.51)98.23。第28页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度的定义水分活度的定义p水分活度水分活度Aw定义为定义为Aw=p/p0p那么那么1mol溶质的蒸气压相当于纯水蒸气压的溶质的蒸气压相当于纯水蒸气压的98.23；如果处在水分平衡状态下，平衡相对湿度也应当是如果处在水分平衡状态下，平衡相对湿度也应当是98.23。p水分活度水分活度(water activity)即某含水体系中的水蒸即某含水体系中的水蒸汽压和相同温度下纯水蒸气压的比值。汽压和相同温度下纯水蒸气压的比值。这个定义反这个定义反映了水溶液中溶剂和溶质粒子数与蒸气压下降之间映了水溶液中溶剂和溶质粒子数与蒸气压下降之间的本质关系。它是微生物生长、酶活性和化学反应的本质关系。它是微生物生长、酶活性和化学反应与水分之间相关性的最佳表达方式。与水分之间相关性的最佳表达方式。第29页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度的测定水分活度的测定p由于食品中的水溶液体系多非理想溶液，因由于食品中的水溶液体系多非理想溶液，因而食品中的水分活度并不能通过以上简单计而食品中的水分活度并不能通过以上简单计算而得出，需要进行蒸气压的实际测定。算而得出，需要进行蒸气压的实际测定。p测定水分活度可以采用冰点降低法、相对湿测定水分活度可以采用冰点降低法、相对湿度传感器法和恒定相对湿度平衡室法。通常度传感器法和恒定相对湿度平衡室法。通常用水分活度计测定。（详见课本用水分活度计测定。（详见课本23页）页）第30页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度与温度水分活度与温度 1p水分活度的数值随温度而改变。水分活度的数值随温度而改变。Aw与与T之之间的关系可以用以下方程式表示：间的关系可以用以下方程式表示：dlnAw/d(1/T)=-H/Rp其中其中R、H均为常数，用均为常数，用k代之可导出代之可导出lnAw=-kH/R(1/T)p用该式作图，则冰点以上，用该式作图，则冰点以上，lnAw与绝对温与绝对温度倒数呈直线关系。度倒数呈直线关系。第31页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度与温度水分活度与温度 2p在冰点以上，水分活度与食品中的化学成分在冰点以上，水分活度与食品中的化学成分有关，而冰点以下与此无关。因此，用水分有关，而冰点以下与此无关。因此，用水分活度大小来预测食品的性质，只有在冰点以活度大小来预测食品的性质，只有在冰点以上有效，在结冰之后则无效。上有效，在结冰之后则无效。第32页，共60页，编辑于2022年，星期三6 等温吸湿曲线等温吸湿曲线p等温吸湿曲线的定义等温吸湿曲线的定义p等温吸湿曲线的分区等温吸湿曲线的分区p等温吸湿曲线与水的存在形式等温吸湿曲线与水的存在形式p等温吸湿曲线的滞后效应等温吸湿曲线的滞后效应第33页，共60页，编辑于2022年，星期三等温吸湿曲线的定义等温吸湿曲线的定义p在一定温度下使食品吸湿或者干燥，测定其在一定温度下使食品吸湿或者干燥，测定其含水量与水分活度之间的关系，作出图形，含水量与水分活度之间的关系，作出图形，称为等温吸湿曲线，也称吸湿等温线称为等温吸湿曲线，也称吸湿等温线(water sorption isotherm)。p含水量含水量Wd：食品中水的重量：食品中水的重量/完全干燥重完全干燥重p水分水分Ww：食品中水的重量：食品中水的重量/食品总重食品总重Wd=Ww(1-Ww)第34页，共60页，编辑于2022年，星期三图：一个典型的等温吸湿曲线图：一个典型的等温吸湿曲线p通常低水分食品可通常低水分食品可以作出倒以作出倒S形的等温形的等温吸湿曲线。吸湿曲线。p横轴为水分活度，横轴为水分活度，纵轴为含水量。纵轴为含水量。第35页，共60页，编辑于2022年，星期三等温吸湿曲线的分区等温吸湿曲线的分区p曲线可以划分为三个区曲线可以划分为三个区域：域：pI区：以化合水为主区：以化合水为主pI、II交界：临近水或交界：临近水或单层吸附水单层吸附水pII区：多层水、少量毛区：多层水、少量毛细管水细管水pIII区：体相水区：体相水第36页，共60页，编辑于2022年，星期三等温吸湿曲线与水的存在状态等温吸湿曲线与水的存在状态 1pI 区：水分子和食品成分中的离子基团通过区：水分子和食品成分中的离子基团通过离子离子-偶极相互作用牢固结合。偶极相互作用牢固结合。Aw在在00.25之间，相当于之间，相当于00.07g/g干重干重pI、II交界：相当于单分子层吸附水，即水交界：相当于单分子层吸附水，即水吸附在干物质的亲水基团周围形成单层吸附在干物质的亲水基团周围形成单层pII区：区：Aw在在0.20.85之间，即水在干物之间，即水在干物质的亲水基团周围形成多层吸附，相当于质的亲水基团周围形成多层吸附，相当于0.070.33g/g干重干重第37页，共60页，编辑于2022年，星期三等温吸湿曲线与水的存在状态等温吸湿曲线与水的存在状态 2pII区也包括了小部分毛细管水。右边部分开区也包括了小部分毛细管水。右边部分开始了溶解过程，使得反应物可以相遇发生作始了溶解过程，使得反应物可以相遇发生作用。因此反应速度提高。用。因此反应速度提高。pIII区：区：Aw在在0.80.99之间，所含水分之间，所含水分仅仅是因为物理原因被截留于食品当中，但仅仅是因为物理原因被截留于食品当中，但仍然属于自由水。这部分水可作为溶剂、可仍然属于自由水。这部分水可作为溶剂、可蒸发、可结冰，可被微生物和酶反应利用。蒸发、可结冰，可被微生物和酶反应利用。第38页，共60页，编辑于2022年，星期三表：食品中水的存在状态总结表：食品中水的存在状态总结p请注意各类存在状态水的名称、归类和束缚力。请注意各类存在状态水的名称、归类和束缚力。状态状态归类归类束缚力束缚力比例比例%位置位置化合水化合水结合水结合水离子离子-偶极偶极0.03I区左端区左端临近水临近水结合水结合水偶极偶极-偶极偶极0.5 0.4I区右端区右端多层水多层水结合水结合水偶极偶极-偶极偶极3.0 2.0II区区滞化水滞化水自由水自由水生物膜生物膜-III区区毛细水毛细水自由水自由水毛细管毛细管-III区区流动水流动水自由水自由水无无-III区区第39页，共60页，编辑于2022年，星期三图：不同食品的等温吸湿曲线图：不同食品的等温吸湿曲线p等温吸湿曲线因食品不等温吸湿曲线因食品不同而性状各异。但只有同而性状各异。但只有低水分食品才看得出曲低水分食品才看得出曲线的形状。线的形状。第40页，共60页，编辑于2022年，星期三图：不同温度的等温吸湿曲线图：不同温度的等温吸湿曲线p因为水分活度随着温因为水分活度随着温度而变化，等温吸湿度而变化，等温吸湿曲线也随温度变化。曲线也随温度变化。第41页，共60页，编辑于2022年，星期三等温吸湿曲线中的滞后效应等温吸湿曲线中的滞后效应p等温吸湿曲线可以用两种方法绘制：等温吸湿曲线可以用两种方法绘制：n向绝对干燥的物料中加入水分向绝对干燥的物料中加入水分回吸回吸n把含水分食品逐渐干燥直到水分为零把含水分食品逐渐干燥直到水分为零解吸解吸p对于同一种食品，这两种方法所得到的曲线对于同一种食品，这两种方法所得到的曲线总是有所差异，称为总是有所差异，称为“滞后现象滞后现象”。其中，。其中，在同样含水量下，解吸曲线的水分活度较低在同样含水量下，解吸曲线的水分活度较低p应用：由解吸过程制备的食品需要保持更低应用：由解吸过程制备的食品需要保持更低的的Aw值才能维持同样的稳定性。值才能维持同样的稳定性。第42页，共60页，编辑于2022年，星期三7 水分活度与食品保藏性和品质水分活度与食品保藏性和品质p水分活度与微生物的繁殖水分活度与微生物的繁殖p水分活度与酶促反应水分活度与酶促反应p水分活度与非酶反应水分活度与非酶反应p水分活度与脂肪氧化水分活度与脂肪氧化p水分活度与食品储藏水分活度与食品储藏p冰冻对食品保藏性的双重影响冰冻对食品保藏性的双重影响第43页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度与微生物的繁殖水分活度与微生物的繁殖p细菌繁殖活动所需的细菌繁殖活动所需的Aw 一般细菌为一般细菌为0.940.99，酵母菌酵母菌0.88左右，霉菌左右，霉菌0.80左右。嗜盐细菌为左右。嗜盐细菌为0.75左右，耐干燥霉菌和高渗酵母为左右，耐干燥霉菌和高渗酵母为0.650.60。p新鲜食品原料中，水分活度高达新鲜食品原料中，水分活度高达0.99，故而极易腐，故而极易腐败，包括果蔬、鱼肉、奶等。败，包括果蔬、鱼肉、奶等。p水分活性降到水分活性降到0.75左右后，能生存的微生物种类受到很左右后，能生存的微生物种类受到很大限制，产毒能力丧失。大限制，产毒能力丧失。0.70以下，总的说来食品可以以下，总的说来食品可以长期保存。长期保存。详细信息见课本详细信息见课本31页表页表第44页，共60页，编辑于2022年，星期三图：水分活度与微生物和酶反应图：水分活度与微生物和酶反应p微生物在高水分活度下繁殖能力强。酶反应也随微生物在高水分活度下繁殖能力强。酶反应也随着水分活度上升加快速度。着水分活度上升加快速度。第45页，共60页，编辑于2022年，星期三高中低水分活度食品高中低水分活度食品p水分活度在水分活度在0.6以下的食以下的食品一般可以长期保存，品一般可以长期保存，为长货架期食品。为长货架期食品。p水分活度在水分活度在0.60.9之之间为中等水分活度食品间为中等水分活度食品可以在常温下保存数日可以在常温下保存数日至两周。至两周。p水分活度水分活度0.9以上的食品以上的食品通常需要低温保存。通常需要低温保存。第46页，共60页，编辑于2022年，星期三酶促反应与水分活性酶促反应与水分活性p酶反应需要水提供反应介质，有时水本身就酶反应需要水提供反应介质，有时水本身就是反应物。因此，酶反应依赖于是反应物。因此，酶反应依赖于Aw。p食品的水分活性如果在食品的水分活性如果在0.3以下，酶活动基以下，酶活动基本停止本停止,酶促褐变反应也停止；但脂肪氧合酶促褐变反应也停止；但脂肪氧合酶是例外。酶是例外。第47页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度与非酶反应水分活度与非酶反应p非酶化学反应在水分活度非酶化学反应在水分活度0.60.9之间速之间速率最大。率最大。0.3以下和以下和0.9以上速度很低。这以上速度很低。这是因为水分活度过高使得溶质稀释，而水分是因为水分活度过高使得溶质稀释，而水分活度过低导致分子移动性下降。活度过低导致分子移动性下降。p重要的非酶反应包括羰氨褐变等。它们在中重要的非酶反应包括羰氨褐变等。它们在中水分活度食品当中较易发生。水分活度食品当中较易发生。第48页，共60页，编辑于2022年，星期三水分活度与脂肪氧化水分活度与脂肪氧化p在水分活度低于单层水时，在水分活度低于单层水时，Aw升高使脂肪升高使脂肪氧化速度降低。原因是及少量水可以保护过氧化速度降低。原因是及少量水可以保护过氧化物的分解，并减少与氧气的接触。氧化物的分解，并减少与氧气的接触。p在多层水，水分活性的增加使氧化速度提高。在多层水，水分活性的增加使氧化速度提高。原因是水增加溶氧量和催化剂移动性。原因是水增加溶氧量和催化剂移动性。p在高水分活度下，水分的增加也使脂肪氧化在高水分活度下，水分的增加也使脂肪氧化速度降低，主要是由于水的稀释作用。速度降低，主要是由于水的稀释作用。第49页，共60页，编辑于2022年，星期三图：各种反应和水分活度的关系图：各种反应和水分活度的关系p脂肪氧化和水分活度的关系是一个凹形曲线，非脂肪氧化和水分活度的关系是一个凹形曲线，非酶褐变反应则是一个凸形曲线。酶褐变反应则是一个凸形曲线。第50页，共60页，编辑于2022年，星期三单层水是最稳定的状态单层水是最稳定的状态p总的来说，降低总的来说，降低Aw可以延缓酶促反应和非可以延缓酶促反应和非酶反应的发生，减少营养成分降解，保持风酶反应的发生，减少营养成分降解，保持风味和色泽。但味和色泽。但Aw过低也导致氧化酸败。过低也导致氧化酸败。p食品若要长期保存，以单层水状态下为最佳。食品若要长期保存，以单层水状态下为最佳。此时酶反应、非酶褐变、营养素分解和脂肪此时酶反应、非酶褐变、营养素分解和脂肪氧化速度都达到最低。氧化速度都达到最低。第51页，共60页，编辑于2022年，星期三降低水分活度保藏食品的原理降低水分活度保藏食品的原理p降低自由水比例，可以降低自由水比例，可以n减少反应物的溶解和移动，从而降低反应速度。减少反应物的溶解和移动，从而降低反应速度。n减少离子水合作用，从而减少金属催化作用。减少离子水合作用，从而减少金属催化作用。n控制水作为反应物的反应。控制水作为反应物的反应。n抑制酶和底物的活化；抑制酶和底物的活化；p降低自由水数量，还可以抑制微生物的繁殖降低自由水数量，还可以抑制微生物的繁殖和产毒。和产毒。第52页，共60页，编辑于2022年，星期三冷冻对食品保藏性的双重影响冷冻对食品保藏性的双重影响p在冰冻之后，水分活度不再是预测微生物生长和在冰冻之后，水分活度不再是预测微生物生长和化学反应发生的最佳指标。化学反应发生的最佳指标。p冰点以下储存时，食品中的自由水分结冰，冰点以下储存时，食品中的自由水分结冰，使剩余溶液的冰点下降、浓度增高。使剩余溶液的冰点下降、浓度增高。p可能造成离子强度、可能造成离子强度、pH值、氧化还原电位等值、氧化还原电位等改变，从而促进许多化学反应的发生。改变，从而促进许多化学反应的发生。第53页，共60页，编辑于2022年，星期三浅冻与深冻浅冻与深冻p温度降低延长食品的保存期间，主要原因是温度降低延长食品的保存期间，主要原因是n化学反应的速度降低化学反应的速度降低n微生物的生长受到抑制微生物的生长受到抑制p浅冻时食品劣变速度可能加快浅冻时食品劣变速度可能加快n风味损失风味损失n维生素等营养物质分解维生素等营养物质分解n脂肪氧化在水活性低时加速脂肪氧化在水活性低时加速p18以下冷冻可较好保持食品质量，但以下冷冻可较好保持食品质量，但脂肪氧化仍然可能发生。脂肪氧化仍然可能发生。第54页，共60页，编辑于2022年，星期三本章思考题本章思考题 1p为什么说水是一种有组织的连续结构？为什么说水是一种有组织的连续结构？p水和各种溶质有什么样的相互作用？主要作水和各种溶质有什么样的相互作用？主要作用力是什么？对生物大分子有何意义？用力是什么？对生物大分子有何意义？p水分活度的定义是什么？水分活度的定义是什么？p食品中水的存在状态有哪几类？食品中水的存在状态有哪几类？p自由水和结合水有何性质差别？自由水和结合水有何性质差别？p等温吸湿曲线有何含义？怎样分区？等温吸湿曲线有何含义？怎样分区？第55页，共60页，编辑于2022年，星期三本章思考题本章思考题 2p水分活度和食品保藏性有何关系？水分活度和食品保藏性有何关系？p在什么水分活度下，食品最适长期保存？在什么水分活度下，食品最适长期保存？p各类反应在不同水分活度下速度如何？各类反应在不同水分活度下速度如何？p在低水分活度下，哪些反应可能发生？在低水分活度下，哪些反应可能发生？p冰冻对食品保存性有何影响？冰冻对食品保存性有何影响？p冷冻保存可延长食物货架期的原因为何？冷冻保存可延长食物货架期的原因为何？第56页，共60页，编辑于2022年，星期三8 分子移动性与食品保藏性分子移动性与食品保藏性p食品品质相关的很多特性，都与食品品质相关的很多特性，都与“非平衡状非平衡状态态”有关。如玻璃态，如胶体状态。有关。如玻璃态，如胶体状态。p这些状态并不稳定，容易失去。如果分子移这些状态并不稳定，容易失去。如果分子移动性大，则趋向于平衡状态，如结晶，如沉动性大，则趋向于平衡状态，如结晶，如沉淀等。淀等。p冷冻和干燥的作用，都是降低了分子的移动冷冻和干燥的作用，都是降低了分子的移动能力，从而维持一种非平衡状态。能力，从而维持一种非平衡状态。第57页，共60页，编辑于2022年，星期三9 保藏食品的保藏食品的“栅栏技术栅栏技术”p栅栏技术使用综合方法来保藏食品，可以取得非常栅栏技术使用综合方法来保藏食品，可以取得非常良好的效果。良好的效果。p它的核心思想是同时采取多种措施控制微生物的繁它的核心思想是同时采取多种措施控制微生物的繁殖，达到满意的保存期限。殖，达到满意的保存期限。p常用的栅栏包括：降低水分活度或分子移动性、常用的栅栏包括：降低水分活度或分子移动性、pH值、降低温度、调整氧化还原电位、隔绝氧气、值、降低温度、调整氧化还原电位、隔绝氧气、使用防腐剂等。杀菌和包装也是重要的。使用防腐剂等。杀菌和包装也是重要的。p(F:加热加热;t:冷却冷却;RVP:相对蒸气压比值相对蒸气压比值)第58页，共60页，编辑于2022年，星期三第59页，共60页，编辑于2022年，星期三思考题：思考题：p在哪些时候除了水分活度，还要考虑到食品在哪些时候除了水分活度，还要考虑到食品中的分子移动性？中的分子移动性？p为什么低盐酱菜需要加入防腐剂？为什么低盐酱菜需要加入防腐剂？p为什么很多冷冻食品也要预先经过杀菌？为什么很多冷冻食品也要预先经过杀菌？p为什么牛奶和肉类很容易腐败，而大米可以为什么牛奶和肉类很容易腐败，而大米可以在室温长期储藏？在室温长期储藏？第60页，共60页，编辑于2022年，星期三