第二章---水资料优秀PPT.ppt

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1、Chapter 2:Water 其次章 水Hefei University of TechnologySchool of Biotechnology&Food Engineering Department of Food Engineering本章主要内容本章主要内容l食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质l食品中水分状态食品中水分状态l食品中水分与溶质间的相互关系食品中水分与溶质间的相互关系l水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性l分子流淌性对食品稳定性的影响分子流淌性对食品稳定性的影响食品中的水分含量食品中的水分含量u一般生物体及食品中：一般生物体及食品中：

2、397%u多数生物体内：多数生物体内：70 80%1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质在动物体内含量特点在动物体内含量特点随动物年龄的增加而削减，随动物年龄的增加而削减，成年动物：成年动物：58-67%58-67%不同部位水分含量不同不同部位水分含量不同 皮肤：皮肤：60-70%60-70%肌肉及器脏：肌肉及器脏：70-80%70-80%骨骼：骨骼：12-15%12-15%在植物体内含量特点在植物体内含量特点养分器官组织含量最高：养分器官组织含量最高：70-90%70-90%，如根、，如根、茎、叶的薄壁组织茎、叶的薄壁组织繁殖器官组织含量最低：繁殖器官组织含

3、量最低：12-15%12-15%，如种子、微生物的孢子如种子、微生物的孢子1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质u一般生物体及食品中：一般生物体及食品中：397%u多数生物体内：多数生物体内：70 80%食品中的水分含量食品中的水分含量某些食品的水分含量某些食品的水分含量1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质水的功能水的功能:在生物体内的功能在生物体内的功能 u稳定生物大分子的构象，使其表现特异的生物活性稳定生物大分子的构象，使其表现特异的生物活性 u体内化学介质，使生物化学反应顺当进行体内化学介质，使生物化学反应顺当进行 u

4、养分物质代谢载体养分物质代谢载体 u热容量大，调整体温热容量大，调整体温 u润滑作用润滑作用 u此外，水还具有冷静、强壮效果；爱护眼睛，降脂减肥和美容作用此外，水还具有冷静、强壮效果；爱护眼睛，降脂减肥和美容作用1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质水的功能水的功能:水对食品品质的影响水对食品品质的影响u食品组成成分食品组成成分 u显示色、香、味、形、质构特征显示色、香、味、形、质构特征 u分散蛋白质、淀粉、形成溶胶分散蛋白质、淀粉、形成溶胶 u影响鲜度、硬度影响鲜度、硬度 u影响加工，起浸透、膨胀作用影响加工，起浸透、膨胀作用 u影响贮存性影响贮存性1.食品

5、中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质水的物理性质水的物理性质水的三态：水的三态：u水水汽（汽（100/1个大气压）个大气压）u水水冰（冰（0/1个大气压）个大气压）u汽汽冰（冰（0/611Pa以下）以下）特点特点:具有水、汽、冰三相共存（具有水、汽、冰三相共存（0.0098/611Pa）1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质o水的物理性质：水的物理性质：o 如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和界电常数如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和界电常数都明显偏高都明显偏高o*缘由缘由:o 水分子间存在着三维氢键缔合的

6、原因水分子间存在着三维氢键缔合的原因1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质o水的密度：水的密度：在在4最大，为最大，为1；0时冰密度为时冰密度为0.917；水结冰时，体积膨胀约水结冰时，体积膨胀约9%(1.62ml/L)。o实际应用实际应用:冷冻食品的结构造成机械损伤冷冻食品的结构造成机械损伤1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质o水的沸点与气压关系水的沸点与气压关系o 气压气压 其沸点上升其沸点上升；气压；气压 ，沸点，沸点o实际应用实际应用:o (1)(1)热敏性食品如牛奶、肉汁、果汁等的浓缩：热敏性食品如牛奶、肉汁、果汁

7、等的浓缩：o 通常接受减压或真空方式通常接受减压或真空方式 o (2)(2)不易煮烂食物如动物的筋、骨、牛肉等：不易煮烂食物如动物的筋、骨、牛肉等：o 可接受高压蒸煮可接受高压蒸煮 o (3)(3)高原上做饭：高原上做饭：o 应接受高压锅应接受高压锅1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质o水的比热：水的比热：o 较大。较大。o缘由：缘由：o分子动能；分子动能；o缔合的分子转化为单分子。缔合的分子转化为单分子。o结果：结果：o 水温不易随气温的变更而异，如海洋性气候。水温不易随气温的变更而异，如海洋性气候。1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功

8、能与主要物理性质o水的介电常数很高，水的介电常数很高，如：如：o 20 20时，水为时，水为80.3680.36，生物体的干物质为，生物体的干物质为2.2-4.02.2-4.0；o结果：结果：o 溶解实力强；溶解实力强；o意义：意义：o 促进电解质的解离，对酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中促进电解质的解离，对酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中的溶解特别重要。的溶解特别重要。1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质o冰与水的导电系数、热传递系数：冰与水的导电系数、热传递系数：o 均为前者大，分别大均为前者大，分别大3 3倍与倍与4 4倍。倍。o结果：结果：o 在确定

9、的环境中，冰变更自身的温度要比水的快得多，所以同在确定的环境中，冰变更自身的温度要比水的快得多，所以同一食一食o 物的冻结要比解冻快得多。物的冻结要比解冻快得多。1.食品中水分含量、功能与主要物理性质食品中水分含量、功能与主要物理性质2#食品中水分状态食品中水分状态u结合水结合水(bound water)(bound water)：又称束缚水。：又称束缚水。u作用力：配位键、氢键、部分别子键。作用力：配位键、氢键、部分别子键。u特点：在特点：在-40-40以上不结冰；不能作为外来溶质的溶剂。以上不结冰；不能作为外来溶质的溶剂。u单分子层水（单分子层水（monolayer watermonola

10、yer water）:u 与食物的非水组分中离子或强极性基团如氨基、羧基等干脆以离与食物的非水组分中离子或强极性基团如氨基、羧基等干脆以离子键或氢键结合的第一个水分子层中的水，约为总水量的子键或氢键结合的第一个水分子层中的水，约为总水量的0.5%0.5%；u多分子层水（多分子层水（multilayer watermultilayer water）:u 处于单分子层水外的几层水分子或与非水组分所含的弱极性基处于单分子层水外的几层水分子或与非水组分所含的弱极性基团如羟基、酰胺基等形成氢键的水分子。团如羟基、酰胺基等形成氢键的水分子。2#食品中水分状态食品中水分状态2#食品中的水分状态食品中的水分状

11、态u自由水自由水(free water)(free water)：u 又称体相水、游离水、吸湿水又称体相水、游离水、吸湿水u作用力：作用力：u 物理方式截留：如生物膜或凝胶内大分子交联成的网络、毛细管物理方式截留：如生物膜或凝胶内大分子交联成的网络、毛细管内。内。u特点：特点：u可结冰、溶解溶质；可结冰、溶解溶质；u相当于测定水分含量时削减的重量；相当于测定水分含量时削减的重量；u可被微生物利用。可被微生物利用。3 3#食品中水分与溶质间的相互关系食品中水分与溶质间的相互关系 1.水与离子和离子基团的相互作水与离子和离子基团的相互作用用 作用力：作用力：极性基团、偶极极性基团、偶极-离子相互作

12、用。离子相互作用。特点：特点：阻碍水分子流淌的实力大于其它溶阻碍水分子流淌的实力大于其它溶质；质；水水-离子键离子键 水水-水氢键；水氢键；破坏水的正常结构，阻碍冰的形成。破坏水的正常结构，阻碍冰的形成。结构破坏离子结构破坏离子:能阻碍水形成网状结构，这类盐溶液比纯水流淌性大；能阻碍水形成网状结构，这类盐溶液比纯水流淌性大；特点：离子半径大，电场强度较弱。如特点：离子半径大，电场强度较弱。如K+K+、Cl-Cl-、Rb+Rb+、NH4+NH4+、Br-Br-、I-I-等。等。结构促进离子：结构促进离子：有助于水形成网状结构，这类盐溶液比纯水流淌性小；有助于水形成网状结构，这类盐溶液比纯水流淌性

13、小；特点：离子半径小，电场强度较强。如特点：离子半径小，电场强度较强。如Li+Li+、Na+Na+、H3O+H3O+、Ca2+Ca2+、Mg2+Mg2+、Al3+Al3+等。等。产生水合离子作用的离子分类产生水合离子作用的离子分类3#食品中水分与溶质间的相互关系食品中水分与溶质间的相互关系3#食品中的水分与溶质间的相互关系食品中的水分与溶质间的相互关系2.2.与可形成氢键的中性基团的相互作用与可形成氢键的中性基团的相互作用 作用方式：作用方式：与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键。与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键。特点：特点：作用力小于水与离子间作用力，流淌性小；作用力小于水与

14、离子间作用力，流淌性小；对水的网状结构影响小，阻碍水结冰对水的网状结构影响小，阻碍水结冰 ；大分子内或大分子间产生大分子内或大分子间产生“水桥水桥”。3#食品中水分状态溶质间的相互关系食品中水分状态溶质间的相互关系3.3.与非极性物质的相互作用与非极性物质的相互作用笼形水合物的形成：笼形水合物的形成：非极性基团与水分子产生斥力，疏水基团旁边水分子间氢键键合力非极性基团与水分子产生斥力，疏水基团旁边水分子间氢键键合力是水分是水分子之间企图避开与疏水基团接触所产生的结果。子之间企图避开与疏水基团接触所产生的结果。笼形水合物结构笼形水合物结构 20 207474个水分子将个水分子将“客体客体”包在其

15、中。包在其中。作用力：作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用。范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用。n疏水性基团特殊性质疏水性基团特殊性质n能和水形成笼形水合物能和水形成笼形水合物(clathrate hydrates)(clathrate hydrates)；n能与蛋白质分子产生疏水相互作用。能与蛋白质分子产生疏水相互作用。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性*水分活度的意义水分活度的意义问题问题:含水均为含水均为18%18%的果脯与小麦比较，哪种耐贮存？的果脯与小麦比较，哪种耐贮存？定义定义:食品中水的蒸汽分压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示食品中水的蒸汽分压与同

16、温度下纯水饱和蒸汽压之比表示 Aw=P/Po Aw=P/Poo对于纯水：对于纯水：P=Po P=Po，Aw=1Aw=1o对于食品中水分：对于食品中水分：PPPP。，故。，故Aw1Aw1o依据拉乌尔定律，依据拉乌尔定律，AwAw可用样品四周环境的平衡相对湿度可用样品四周环境的平衡相对湿度(ERH)(ERH)表示：表示：o Aw=P/Po=ERH/100=n1/(n1+n2)Aw=P/Po=ERH/100=n1/(n1+n2)o n1 n1：溶剂物质的量：溶剂物质的量o n2 n2：溶质物质的量：溶质物质的量4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性Aw与温度的关系与温度的关系nP、P。和和ER

17、H与与T有关有关 故故 Aw=P/P。=ERH/100也与也与T有关有关naw与温度关系符合克劳休斯公式：与温度关系符合克劳休斯公式：dln aw/d(1/T)=H/R4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性 当含水量相等时，温度当含水量相等时，温度 越高，越高，awaw越大；越大；温度变更对水活性产生温度变更对水活性产生 的效应影响密封袋装或的效应影响密封袋装或 罐装食品的稳定性；罐装食品的稳定性；aw aw还与食品组成有关。还与食品组成有关。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性o较大温度范围较大温度范围内，内，lnaw对对1/T并非为直线并非为直线o在在0时有拐点时有拐点o在冰

18、点温度以在冰点温度以下时，水活性下时，水活性的定义需重新的定义需重新考虑考虑4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性n在低于冰点，用过冷纯水的蒸气压表示在低于冰点，用过冷纯水的蒸气压表示P0：冰点温度以下的冰点温度以下的aw值才能与冰点温度以上值才能与冰点温度以上aw值精确比较；值精确比较；如用冰的蒸汽压表示如用冰的蒸汽压表示P0，含冰晶样品在冰点温度以下，含冰晶样品在冰点温度以下aw值都是相同的。值都是相同的。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性冷冻食品中冷冻食品中Awn冷冻食品中冷冻食品中AwAw的测定：的测定：n冷冻食品中，水的蒸汽压与同一温度下冰的蒸汽压相等，能精确计算冷冻

19、食品中，水的蒸汽压与同一温度下冰的蒸汽压相等，能精确计算冷冻食品水冷冻食品水AwAw；n过冷水的蒸汽压是在温度降低至过冷水的蒸汽压是在温度降低至1515时测定的；而测定冰的蒸汽压、时测定的；而测定冰的蒸汽压、温度比前者要低得多。温度比前者要低得多。nAw=Pff/P0(scw)=Pice/P0(scw)Aw=Pff/P0(scw)=Pice/P0(scw)式中：式中：nPffPff：未完全冷冻食品蒸汽压；：未完全冷冻食品蒸汽压；p0(scw)p0(scw)：过冷纯水蒸汽压；：过冷纯水蒸汽压；pice pice：纯冰蒸汽压。纯冰蒸汽压。冷冻食品中冷冻食品中AwAw的特点的特点按冰和过冷纯水的蒸汽

20、压计算冷冻食品的按冰和过冷纯水的蒸汽压计算冷冻食品的awaw符合克劳休斯公式；符合克劳休斯公式；低于冻结温度时，温度对水活性的影响比在冻结温度以上要大得多；低于冻结温度时，温度对水活性的影响比在冻结温度以上要大得多；样品在冰点时，图中直线徒然不连续出现断点。样品在冰点时，图中直线徒然不连续出现断点。高于和低于冻结温度的水活性区分高于和低于冻结温度的水活性区分高于冻结温度、高于冻结温度、awaw是样品组成和温度的函数，低于冻结温度、是样品组成和温度的函数，低于冻结温度、awaw只是只是 温度的函数；温度的函数；高于和低于冻结温度、高于和低于冻结温度、awaw对食品稳定性影响是不同的；对食品稳定性

21、影响是不同的；低于冻结温度的低于冻结温度的awaw不能用来预料高于冻结温度同一食品的不能用来预料高于冻结温度同一食品的aw.aw.冷冻食品中冷冻食品中Aw4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性水活性的测定水活性的测定相对湿度传感器法：相对湿度传感器法：用电子或湿度测定仪测定样品和环境空气平衡相对湿度：用电子或湿度测定仪测定样品和环境空气平衡相对湿度：Aw=P/Po=ERH/100 Aw=P/Po=ERH/100相对湿度平衡室法：相对湿度平衡室法：用确定种类的饱和盐溶液使容器内样品环境空气的相对湿度恒定，再用确定种类的饱和盐溶液使容器内样品环境空气的相对湿度恒定，再测样品的含水量测样品的含

22、水量冰点测定法：冰点测定法：先测定样品的冰点降低和含水量，利用先测定样品的冰点降低和含水量，利用 Aw=n1/(n1+n2)Aw=n1/(n1+n2)；n2=(Gn2=(GTf)/1860Tf)/1860 G G：样品中溶剂的量：样品中溶剂的量(g)(g)；TfTf：冰点降低：冰点降低()()4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性#吸湿等温线吸湿等温线*定义：定义：在等温条件下，以食品含水量为纵坐标、以在等温条件下，以食品含水量为纵坐标、以AwAw为横坐标作图。为横坐标作图。不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚实力不一样，有不不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚实力不

23、一样，有不同的吸湿等温线，但都为同的吸湿等温线，但都为S S型。型。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性意义：意义：表示食品的表示食品的AwAw与含水量对应关系；与含水量对应关系；浓缩、干燥等除去水的难易程度与浓缩、干燥等除去水的难易程度与AwAw有关；有关；配制食品混合应留意水在配料间的转移；配制食品混合应留意水在配料间的转移；测定包装材料的阻湿性质；测定包装材料的阻湿性质；测定确定水分含量与微生物生长的关系；测定确定水分含量与微生物生长的关系；预料食品稳定性与水分含量的关系。预料食品稳定性与水分含量的关系。#吸湿等温线吸湿等温线4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性吸湿等温线

24、与温度的关系吸湿等温线与温度的关系T上升，则上升，则Aw上升；上升；对同一食品，对同一食品，T上升，上升，形态近似不变，曲线位形态近似不变，曲线位置向下方移动。置向下方移动。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性#吸湿等温线的滞后现象吸湿等温线的滞后现象n干燥食品的吸湿（吸附）干燥食品的吸湿（吸附）等温线与高水分食品脱等温线与高水分食品脱水（解吸）等温线不完水（解吸）等温线不完全重合；全重合；n水分含量相同时对应的水分含量相同时对应的Aw，解湿，解湿 吸湿。吸湿。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性吸湿等温线的滞后现象吸湿等温线的滞后现象缘由：缘由：吸湿到食品内的水，还未充分被食

25、品组分束缚，没有使食品吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有使食品完全完全“复原复原”。影响因素影响因素:食品品种不同，滞后环不同；食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，滞后环也不同；同一食品，不同温度，滞后环也不同；不同的解吸方法，滞后环也不同。不同的解吸方法，滞后环也不同。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性吸湿等温线分区吸湿等温线分区 分区的目的：分区的目的：为了说明吸湿等温为了说明吸湿等温线的内在含义及其线的内在含义及其与水的存在状态紧与水的存在状态紧密联系。密联系。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性o区区 ：Aw=00.25，约，约00.07g水水/

26、g干物质。干物质。p作用力：作用力：H2O-离子，离子，H2O-偶极，配位键。偶极，配位键。p特点：特点：属单分子层水（含水合离子内层水）；属单分子层水（含水合离子内层水）；不能作溶剂，不能作溶剂，-40以上不结冰，与腐败无关。以上不结冰，与腐败无关。吸湿等温线分区吸湿等温线分区4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性p区：区：p Aw Aw 0.25 0.250.80.8p作用力：作用力：p H2O-H2O H2O-H2O、H2O-H2O-溶质氢键溶质氢键 p特点：特点：p属多分子层水，加上属多分子层水，加上区约占高水食品的区约占高水食品的5%5%；p不作溶剂，不作溶剂，4040以上不结

27、冰；以上不结冰；p但但AwAw接近接近0.80.8的食品，可能有变质现象；的食品，可能有变质现象；p会使溶解起先，具有增塑剂和促进基质溶胀作用。会使溶解起先，具有增塑剂和促进基质溶胀作用。吸湿等温线分区吸湿等温线分区4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性u区：区：u 新增的水为自由水新增的水为自由水 ，(截留截留+流淌流淌)多者可达多者可达20g20g水水/g/g干物质干物质u特点：可结冰，可作溶剂。特点：可结冰，可作溶剂。u划分区不是确定的，可有交叉，连续变更。划分区不是确定的，可有交叉，连续变更。吸湿等温线分区吸湿等温线分区4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性Aw与微生物繁殖

28、的关系与微生物繁殖的关系4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性Aw与酶促反应的关系与酶促反应的关系水可作为介质，活化底物和酶；水可作为介质，活化底物和酶；Aw 0.8：大多数酶活力受到抑制：大多数酶活力受到抑制 Aw=0.25-0.3：淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶抑制或丢失活力；：淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶抑制或丢失活力；脂肪酶在脂肪酶在Aw=0.1-0.3仍保持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，仍保持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作用）。易与氧作用）。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性 *Aw Aw与非酶反应的关系与非酶反应的关系 1.Aw与非

29、酶褐变与非酶褐变 Aw 0.2 ：V 最小，褐变难于发生最小，褐变难于发生Aw 0.7 ：V 降低（因为水稀释了反应物浓度）降低（因为水稀释了反应物浓度）Aw 0.6-0.7：V 最大（羰氨反应达到最大值）最大（羰氨反应达到最大值）4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性2.Aw与脂肪的氧化与脂肪的氧化Aw对脂肪的非酶氧化反应的影响比较困难对脂肪的非酶氧化反应的影响比较困难Aw 0.4：Aw，V（H2O溶解溶解O2，溶胀后催化部位暴露，溶胀后催化部位暴露，氧化氧化V）Aw 0.8：Aw，V (稀释浓度稀释浓度)3.Aw与水溶性色素分解、维生素分解与水溶性色素分解、维生素分解Aw，V分解分解

30、 4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性*Aw与非酶反应的关系与非酶反应的关系*吸湿剂降低吸湿剂降低Aw的方法的方法n概念：概念：可在水分含量不变条件下，降低可在水分含量不变条件下，降低Aw值。值。n要求：要求：应含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团。应含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团。n种类：种类：多元醇：丙三醇、多元醇：丙三醇、丙二醇、丙二醇、糖；糖；无机盐无机盐 ：磷酸盐（水分保持剂）、食盐：磷酸盐（水分保持剂）、食盐 ；动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶。动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性目的目的o减小食品体积

31、和重量；减小食品体积和重量；o干燥前除去大量水分，减轻干制的负担。干燥前除去大量水分，减轻干制的负担。浓缩方式浓缩方式o蒸发浓缩蒸发浓缩:将液态食品的温度提高到沸点，食品的自由水蒸发。将液态食品的温度提高到沸点，食品的自由水蒸发。常用真空浓缩。常用真空浓缩。o冷冻浓缩冷冻浓缩:将液态食品部分冷冻而将纯的冰晶体移走，如啤酒的将液态食品部分冷冻而将纯的冰晶体移走，如啤酒的浓缩浓缩o薄膜浓缩薄膜浓缩:在食品和水之间放置一薄膜，并利用外加能量使水从在食品和水之间放置一薄膜，并利用外加能量使水从液态食品一侧通过薄膜到达另一侧被除去液态食品一侧通过薄膜到达另一侧被除去浓缩：指从液态食品中除去确定数量水分，

32、也是降低浓缩：指从液态食品中除去确定数量水分，也是降低Aw的方法。的方法。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性浓缩与食品物理性质的关系浓缩与食品物理性质的关系物理性状变更：物理性状变更：质量的削减和体积的缩小；质量的削减和体积的缩小；色泽的变更；色泽的变更；溶液浓度增加，冰点下降。溶液浓度增加，冰点下降。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性中间水分食品中间水分食品(中湿食品中湿食品)概念：概念：Aw Aw在在0.60-0.85 0.60-0.85，其水分含量在，其水分含量在20-40%20-40%特征：特征：抵制微生物的繁殖生长；抵制微生物的繁殖生长；不必复水，且口感良好；不必

33、复水，且口感良好；能够长期保存；能够长期保存；养分成分简洁调整；养分成分简洁调整；包装经济。包装经济。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性结冰时食品发生变更结冰时食品发生变更1.1.非冻结相中，溶质变浓、产生浓缩效应：非冻结相中，溶质变浓、产生浓缩效应：pHpH、粘度、离子强度、粘度、离子强度、氧化氧化-还原电位、胶体性质等发生变更，加速一些化学反应。例如：还原电位、胶体性质等发生变更，加速一些化学反应。例如：蔗糖在酸催化下水解反应蔗糖在酸催化下水解反应肌红蛋白褐变肌红蛋白褐变蛋白质变性蛋白质变性 S S2.冰的体积增加冰的体积增加9%，导致机械损害，发生错位现象：，导致机械损害，发生

34、错位现象：氧化反应：如氧化反应：如VC、脂肪、脂肪、VA、VE、-胡萝卜素胡萝卜素酶催化反应：如糖原损失、乳酸酶催化反应：如糖原损失、乳酸，高能磷酸盐降解，高能磷酸盐降解4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性自然界存在的二维冰结构自然界存在的二维冰结构-镶嵌冰：由四角形和八角形的氢键网格交替组成，镶嵌冰：由四角形和八角形的氢键网格交替组成，与一种特殊形式铺成的地板图案极其相像与一种特殊形式铺成的地板图案极其相像 4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性*食品中水分的位转移食品中水分的位转移水分的位转移水分的位转移概念：指水分在同一食品的不同部位或不同食品之间发生转移概念：指水分在同一

35、食品的不同部位或不同食品之间发生转移发生的条件：发生的条件：1 1）由于温差引起的，水分从高温方向低温方向转移由于温差引起的，水分从高温方向低温方向转移 2 2）水分活度不同，水分从高水分活度不同，水分从高AwAw向低向低AwAw方向转移方向转移水分的相转移水分的相转移概念：指食品中的气相和液相水的相互转移概念：指食品中的气相和液相水的相互转移发生条件：发生条件：1 1）外界环境的空气湿度变更外界环境的空气湿度变更 2 2）温度变更温度变更4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性1.1.水分蒸发：食品中水分由液相变为气相而散失水分蒸发：食品中水分由液相变为气相而散失问题：水分蒸发有何正副作

36、用？问题：水分蒸发有何正副作用？2.2.蒸汽凝合：空气中水蒸汽在食品表面凝合或被吸湿蒸汽凝合：空气中水蒸汽在食品表面凝合或被吸湿 产生条件：产生条件：同一温度时，空气湿度过饱和；同一温度时，空气湿度过饱和；不同温度时，低温物体的表面上。不同温度时，低温物体的表面上。问题：哪类食品加工与贮藏时应留意此现象，如何防止问题：哪类食品加工与贮藏时应留意此现象，如何防止?*相转移的形式相转移的形式4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性不同加工对食品质构的影响不同加工对食品质构的影响n冷冻方式对质构的影响冷冻方式对质构的影响 速冻速冻：小晶体破坏小；：小晶体破坏小；慢冻慢冻：大冰晶破坏大。：大冰晶破

37、坏大。n干燥方法对质构的影响干燥方法对质构的影响 空气干燥空气干燥：质构破坏；：质构破坏；冷冻干燥冷冻干燥：质构几乎未破坏，如脱水蔬菜；：质构几乎未破坏，如脱水蔬菜；高温脱水高温脱水：质构破坏。：质构破坏。4#水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性n意义：意义：n 预料食品稳定性的另一个重要指标预料食品稳定性的另一个重要指标n重要的相关定义重要的相关定义(玻璃态、玻璃化温度、无定形玻璃态、玻璃化温度、无定形)：n玻璃态玻璃态(glass state)(glass state)：属于非晶态或无定形态像固体一样有确定的形：属于非晶态或无定形态像固体一样有确定的形态和体积，又像液体一样分子间只是近

38、似有序；态和体积，又像液体一样分子间只是近似有序；n玻璃化温度玻璃化温度(glass transition temperature(glass transition temperature，Tg)Tg)：食品从非晶态到橡：食品从非晶态到橡胶态发生转变时的温度。此种变更称为玻璃化转变。食品发生玻璃化转胶态发生转变时的温度。此种变更称为玻璃化转变。食品发生玻璃化转变时，可引起其物理和力学性能上的急剧变更。如：食品的比热、膨胀变时，可引起其物理和力学性能上的急剧变更。如：食品的比热、膨胀系数、折光系数。系数、折光系数。n无定形无定形(amorphous)(amorphous)：物质的一种非平衡、非结

39、晶状态，通常指当饱和条：物质的一种非平衡、非结晶状态，通常指当饱和条件占优势、且溶质保持非结晶时的过饱和溶液；无定形食品往往具有优件占优势、且溶质保持非结晶时的过饱和溶液；无定形食品往往具有优良品质，但其稳定性不是很好。良品质，但其稳定性不是很好。5.5.分子流淌性对食品稳定性的影响分子流淌性对食品稳定性的影响影响影响Tg的因素的因素水分含量：水分含量：o与与Tg呈负相关关系；呈负相关关系；o一般食品：每增加一般食品：每增加1%重量水分，重量水分，Tg可降低可降低 5-10；o冷冻食品：水分冻结成冰，溶质浓度大幅度提高，冷冻食品：水分冻结成冰，溶质浓度大幅度提高，Tg明显增大。明显增大。当当T

40、g高于环境温度时，该食品体系在常温下也是稳定的。高于环境温度时，该食品体系在常温下也是稳定的。5.5.分子流淌性对食品稳定性的影响分子流淌性对食品稳定性的影响溶质种类：溶质种类：o溶质种类显著影响溶质种类显著影响Tg及其特定值及其特定值Tg；oTg：特定溶质最大冷冻浓缩溶液的玻璃化温度。特定溶质最大冷冻浓缩溶液的玻璃化温度。n概念：分子的旋转移动和平动移动性的总度量概念：分子的旋转移动和平动移动性的总度量n影响因素：影响因素：（1 1）水分；水分；（2 2）非水物质；非水物质；特例：物质处于完全结晶或完全玻璃化状态，特例：物质处于完全结晶或完全玻璃化状态，Mm为零；为零；绝大多数食品是介于两者

41、之间。绝大多数食品是介于两者之间。分子流淌性分子流淌性(Mm)(Mm)：5.5.分子流淌性对食品稳定性的影响分子流淌性对食品稳定性的影响o在预料由扩散限制的性质，如：在预料由扩散限制的性质，如：o 冷冻食品的物理性质、冻干的最佳条件、结晶作用、凝胶作用、冷冻食品的物理性质、冻干的最佳条件、结晶作用、凝胶作用、淀粉老化作用等。淀粉老化作用等。o在预料食品稳定性上，在预料食品稳定性上，MmMm比比AwAw有效有效Mm在预料食品稳定性上的应用在预料食品稳定性上的应用5.5.分子流淌性对食品稳定性的影响分子流淌性对食品稳定性的影响1 1、试列举水在生物体内的主要功能、试列举水在生物体内的主要功能2 2

42、、简述食品体系中水的存在类型与特点。、简述食品体系中水的存在类型与特点。3 3、水的物理性质中有哪些与食品加工有关的？分别有何应用？、水的物理性质中有哪些与食品加工有关的？分别有何应用？4 4、冻结对食品保藏有何不利的影响？、冻结对食品保藏有何不利的影响？5 5、为什么水分活度与食品的稳定性亲密相关？、为什么水分活度与食品的稳定性亲密相关？6 6、名词说明：、名词说明：单分子层水、多分子层水、束缚水、毛细管水、截留水、单分子层水、多分子层水、束缚水、毛细管水、截留水、水分活度、水分活度、玻璃态、玻璃化温度、分子流淌性、吸湿等温线玻璃态、玻璃化温度、分子流淌性、吸湿等温线探讨、思索题探讨、思索题