中国农业大学食品化学课件5.ppt

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1、水(Water)概述概述(Introduction)qq维持人类正常生命活动必需的基本物质维持人类正常生命活动必需的基本物质维持人类正常生命活动必需的基本物质维持人类正常生命活动必需的基本物质qq六大营养物质之一六大营养物质之一六大营养物质之一六大营养物质之一水在食品中的主要作用水在食品中的主要作用qq赋予色、香、味、形等特征。赋予色、香、味、形等特征。赋予色、香、味、形等特征。赋予色、香、味、形等特征。qq分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。qq影响新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和影响新鲜度、硬度、流动

2、性、呈味性、保藏性和影响新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和影响新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等。加工等。加工等。加工等。水与溶质的相互作用水与溶质的相互作用水的化学结构水的化学结构汽态汽态水分子（单分子）的结构水分子（单分子）的结构qq存在形式：单分子或汽态分子存在形式：单分子或汽态分子存在形式：单分子或汽态分子存在形式：单分子或汽态分子qq化学式：化学式：化学式：化学式：HH2 2OOqq形状：折线形形状：折线形形状：折线形形状：折线形qqHO HO 结合方式：共价键结合方式：共价键结合方式：共价键结合方式：共价键qq键角：键角：键角：键角：104.5104.5qq分子类型：

3、极性分子分子类型：极性分子分子类型：极性分子分子类型：极性分子液态水分子（缔合水分子）的结构液态水分子（缔合水分子）的结构qq存在形式：若干个水分子缔合存在形式：若干个水分子缔合存在形式：若干个水分子缔合存在形式：若干个水分子缔合（HH2 2OO）nn qq吸引力：多重氢键吸引力：多重氢键吸引力：多重氢键吸引力：多重氢键qq缔合原因：缔合原因：缔合原因：缔合原因：O-H O-H 键具有极性键具有极性键具有极性键具有极性 分子中电荷非对称分布分子中电荷非对称分布分子中电荷非对称分布分子中电荷非对称分布 分子具有较大偶极距分子具有较大偶极距分子具有较大偶极距分子具有较大偶极距缔合水分子的特性缔合水

4、分子的特性qq结构的不稳定性结构的不稳定性结构的不稳定性结构的不稳定性键能的比较：键能的比较：键能的比较：键能的比较：qq共价键（平均键能共价键（平均键能共价键（平均键能共价键（平均键能335335kJ/molkJ/mol）qq氢键（氢键（氢键（氢键（2 240 40 kJ/molkJ/mol）qq偶极间静电引力偶极间静电引力偶极间静电引力偶极间静电引力qq动态平衡性动态平衡性动态平衡性动态平衡性水分子的得失水分子的得失水分子的得失水分子的得失qq每个每个每个每个HH2 2OO最多能与另外最多能与另外最多能与另外最多能与另外4 4个个个个HH2 2OO通过氢键结通过氢键结通过氢键结通过氢键结合

5、，形成四面体排列。合，形成四面体排列。合，形成四面体排列。合，形成四面体排列。物理性质物理性质qq熔点熔点熔点熔点qq沸点沸点沸点沸点qq比热比热比热比热qq熔化热熔化热熔化热熔化热qq蒸发热蒸发热蒸发热蒸发热qq表面张力表面张力表面张力表面张力qq介电常数介电常数介电常数介电常数明显偏高明显偏高分子结构决定物理性质分子结构决定物理性质比热大比热大比热大比热大qq原因：原因：原因：原因：温度温度温度温度 分子动能分子动能分子动能分子动能 吸入热量吸入热量吸入热量吸入热量温度温度温度温度 缔合分子缔合分子缔合分子缔合分子简单分子简单分子简单分子简单分子吸入热量吸入热量吸入热量吸入热量qq应用：比

6、热大应用：比热大应用：比热大应用：比热大水温不易随气温变化水温不易随气温变化水温不易随气温变化水温不易随气温变化三维氢键缔合影响物理性质的因素影响物理性质的因素压力对沸点的影响压力对沸点的影响压力对沸点的影响压力对沸点的影响qq101.32 101.32 KPaKPa,100,100qq压力压力压力压力沸点沸点沸点沸点 qq应用：减压浓缩应用：减压浓缩应用：减压浓缩应用：减压浓缩物理性质（续）物理性质（续）qq粘度小粘度小粘度小粘度小qq导热率高：导热率高：导热率高：导热率高：qq导热系数、扩散系数：冰导热系数、扩散系数：冰导热系数、扩散系数：冰导热系数、扩散系数：冰 水水水水qq温度变化速率

7、：冰温度变化速率：冰温度变化速率：冰温度变化速率：冰 水水水水qq冻结速度冻结速度冻结速度冻结速度 解冻速度解冻速度解冻速度解冻速度qq密度低：水密度低：水密度低：水密度低：水 冰冰冰冰 应用：应用：应用：应用：VV冰冰冰冰 VV水水水水冷冻工艺机械损伤冷冻工艺机械损伤冷冻工艺机械损伤冷冻工艺机械损伤优秀的溶剂性质优秀的溶剂性质qq溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等qq乳浊液乳浊液乳浊液乳浊液qq胶体溶液胶体溶液胶体溶液胶体溶液固态食品中水的类型固态食品中水的类型根据在食品中与非水物的结合程度

8、划分：根据在食品中与非水物的结合程度划分：根据在食品中与非水物的结合程度划分：根据在食品中与非水物的结合程度划分：qq束缚水（结合水、构成水）束缚水（结合水、构成水）束缚水（结合水、构成水）束缚水（结合水、构成水）qq单分子层水单分子层水单分子层水单分子层水qq多分子层水（半结合水、邻近水）多分子层水（半结合水、邻近水）多分子层水（半结合水、邻近水）多分子层水（半结合水、邻近水）qq自由水自由水自由水自由水（体相水、游离水）（体相水、游离水）（体相水、游离水）（体相水、游离水）qq毛细管水毛细管水毛细管水毛细管水qq截留水截留水截留水截留水束缚水束缚水qq与各非水组分结合与各非水组分结合与各非

9、水组分结合与各非水组分结合qq结合得最为牢固结合得最为牢固结合得最为牢固结合得最为牢固qq作为非水组分整体部分作为非水组分整体部分作为非水组分整体部分作为非水组分整体部分结构成分结构成分结构成分结构成分qq不能作为溶剂，不能作为溶剂，不能作为溶剂，不能作为溶剂，qq-40-40以上不能结冰。以上不能结冰。以上不能结冰。以上不能结冰。单分子层水的结构单分子层水的结构qq位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与多分子层中的水分子交换，脱离开

10、强极性集团，进入外面多分子层中的水分子交换，脱离开强极性集团，进入外面多分子层中的水分子交换，脱离开强极性集团，进入外面多分子层中的水分子交换，脱离开强极性集团，进入外面多分子层水内，多分子层水内，多分子层水内，多分子层水内，qq结合基团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）结合基团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）结合基团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）结合基团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等）qq结合方法：氢键结合方法：氢键结合方法：氢键结合方法：氢键qq键能：大键能：大键能：大键能：大qq结合强度：最为牢固结合强度：最为牢固结合强度：最为牢固结合强度：最为牢固单分子

11、层水的特性单分子层水的特性qq含量：在高水分食品中，占总水量的含量：在高水分食品中，占总水量的含量：在高水分食品中，占总水量的含量：在高水分食品中，占总水量的0.5%0.5%；qq蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。qq不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。多分子层水多分子层水qq位置：单分子层外的几个水分子层位置：单分子层外的几个水分子层位置：单分子

12、层外的几个水分子层位置：单分子层外的几个水分子层qq结合基团：非水组分中弱极性集团结合基团：非水组分中弱极性集团结合基团：非水组分中弱极性集团结合基团：非水组分中弱极性集团qq结合方法：氢键结合方法：氢键结合方法：氢键结合方法：氢键qq键能：小，不牢固键能：小，不牢固键能：小，不牢固键能：小，不牢固qq被束缚强度：稍弱被束缚强度：稍弱被束缚强度：稍弱被束缚强度：稍弱qq蒸发能力：较弱蒸发能力：较弱蒸发能力：较弱蒸发能力：较弱自由水自由水qq定义：除束缚水外剩余部分的水定义：除束缚水外剩余部分的水定义：除束缚水外剩余部分的水定义：除束缚水外剩余部分的水qq位置：与非水组分相距很远的位置位置：与非

13、水组分相距很远的位置位置：与非水组分相距很远的位置位置：与非水组分相距很远的位置qq结合力：毛细作用结合力：毛细作用结合力：毛细作用结合力：毛细作用qq性质：性质：性质：性质：qq与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。qq-40-40-40-40以上可以结冰以上可以结冰以上可以结冰以上可以结冰qq含量：在高水分食品中，略低于总水量的含量：在高水分食品中，略低于总水量的含量：在高水分食品中，略低于总水量的含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%5%5%5%。毛细管水毛细管水qq动植物

14、体中毛细管保留的水动植物体中毛细管保留的水动植物体中毛细管保留的水动植物体中毛细管保留的水qq存在于细胞间隙中存在于细胞间隙中存在于细胞间隙中存在于细胞间隙中qq只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。截留水截留水qq食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留的水截留的水截留的水截留的水qq主要存于富水的细胞中或凝胶块内主要存于富水的细胞中或凝胶块

15、内主要存于富水的细胞中或凝胶块内主要存于富水的细胞中或凝胶块内qq只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过生物膜或大分子网络向外蒸发。生物膜或大分子网络向外蒸发。生物膜或大分子网络向外蒸发。生物膜或大分子网络向外蒸发。qq在高水分食品中，占总水量的在高水分食品中，占总水量的在高水分食品中，占总水量的在高水分食品中，占总水量的90%90%90%90%以上，以上，以上，以上，qq与食品的风味、硬度和韧性有关。与食品的风味、硬度和韧性有关。与食品的风味、硬度和韧性有关。与食

16、品的风味、硬度和韧性有关。结合水与自由水性质的差别结合水与自由水性质的差别qq结结结结合合合合水水水水的的的的量量量量与与与与食食食食品品品品中中中中有有有有机机机机大大大大分分分分子子子子的的的的极极极极性性性性集集集集团团团团的的的的数数数数量量量量有有有有比比比比较较较较固定的比例关系固定的比例关系固定的比例关系固定的比例关系qq结合水的蒸汽压比自由水的高结合水的蒸汽压比自由水的高结合水的蒸汽压比自由水的高结合水的蒸汽压比自由水的高qq结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。q

17、q结结结结合合合合水水水水在在在在-40-40-40-40以以以以上上上上不不不不能能能能结结结结冰冰冰冰，自自自自由由由由水水水水在在在在-40-40-40-40以以以以上上上上可可可可以以以以结结结结冰。冰。冰。冰。qq自由水能为微生物所利用，结合水则不能。自由水能为微生物所利用，结合水则不能。自由水能为微生物所利用，结合水则不能。自由水能为微生物所利用，结合水则不能。qq结合水对食品风味和质感起重要作用结合水对食品风味和质感起重要作用结合水对食品风味和质感起重要作用结合水对食品风味和质感起重要作用水分活度与食品稳定性水分活度与食品稳定性水分含量水分含量qq水分含量水分含量水分含量水分含量

18、qq水分含量不能作为判断食品稳定性的指标水分含量不能作为判断食品稳定性的指标水分含量不能作为判断食品稳定性的指标水分含量不能作为判断食品稳定性的指标（1 1 1 1）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。（2 2 2 2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。水分活度的定义水分活度的定义水水水水分分分分活活活活

19、度度度度=食食食食品品品品中中中中水水水水的的的的蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压与与与与同同同同温温温温下下下下纯纯纯纯水水水水的的的的蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压压压压的的的的比比比比值值值值，即即即即 Aw=P/PAw=P/P0 0式中：式中：式中：式中：Aw=Aw=水分活度水分活度水分活度水分活度P=P=食品中水的的蒸汽分压食品中水的的蒸汽分压食品中水的的蒸汽分压食品中水的的蒸汽分压P P0 0=指定温度下纯水的蒸汽压指定温度下纯水的蒸汽压指定温度下纯水的蒸汽压指定温度下纯水的蒸汽压纯水：纯水：纯水：纯水：P=PP=P0 0，Aw=1Aw=1。食品中食品中食品中食品中P P总小于总小于总小于总小于P P

20、0 0，故故故故Aw1Aw1。水分活度的定义（续）水分活度的定义（续）Aw=f/fAw=f/f0 0 式中：式中：式中：式中：f=f=溶液中水的逸度，溶液中水的逸度，溶液中水的逸度，溶液中水的逸度，f f0 0=纯水的逸度纯水的逸度纯水的逸度纯水的逸度平平平平衡衡衡衡相相相相对对对对湿湿湿湿度度度度=食食食食品品品品中中中中水水水水分分分分蒸蒸蒸蒸发发发发达达达达到到到到平平平平衡衡衡衡时时时时食食食食品品品品上上上上空空空空已已已已恒恒恒恒定定定定的的的的水水水水蒸蒸蒸蒸气气气气分分分分压压压压与与与与在在在在此此此此温温温温度度度度时时时时水水水水的的的的饱饱饱饱和和和和蒸蒸蒸蒸汽汽汽汽压

21、压压压的比值，既：的比值，既：的比值，既：的比值，既：Aw=P/PAw=P/P0 0=ERH/100=ERH/100平衡相对湿度（平衡相对湿度（ERH）等温吸湿曲线等温吸湿曲线定定定定义义义义：在在在在恒恒恒恒定定定定温温温温度度度度下下下下，表表表表示示示示食食食食品品品品的的的的水水水水分分分分含含含含量量量量（水水水水/干干干干物物物物质质质质）与与与与它它它它的的的的水水水水分分分分活活活活度度度度之之之之间间间间关关关关系系系系的的的的曲曲曲曲线线线线称称称称为为为为等等等等温温温温吸吸吸吸湿湿湿湿曲曲曲曲线线线线（MSIMSI），即即即即：以以以以食食食食品品品品中中中中的的的的水

22、水水水分分分分含含含含量量量量为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，以以以以水水水水分分分分活活活活度度度度为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标作作作作图图图图，所所所所得得得得的的的的曲曲曲曲线线线线为为为为等等等等温温温温吸吸吸吸湿湿湿湿曲曲曲曲线。线。线。线。用途用途qq确定食品适宜的浓缩脱水时间确定食品适宜的浓缩脱水时间确定食品适宜的浓缩脱水时间确定食品适宜的浓缩脱水时间qq确确确确定定定定适适适适宜宜宜宜的的的的食食食食品品品品组组组组成成成成以以以以防防防防止止止止水水水水分分分分在在在在各各各各组组组组分分分分间间间间转转转转移移移移qq预测食品的适宜含水量，以确保其稳定性。预测食品的适

23、宜含水量，以确保其稳定性。预测食品的适宜含水量，以确保其稳定性。预测食品的适宜含水量，以确保其稳定性。qq反映不同食品中非水成分与水结合的能力反映不同食品中非水成分与水结合的能力反映不同食品中非水成分与水结合的能力反映不同食品中非水成分与水结合的能力影响等温吸湿曲线形状的因素影响等温吸湿曲线形状的因素l l食品的组成结构食品的组成结构食品的组成结构食品的组成结构l l测绘方法测绘方法测绘方法测绘方法l l温度温度温度温度l l食品的组成结构食品的组成结构qqS S形：大多数食品的形：大多数食品的形：大多数食品的形：大多数食品的MSIMSIqqJ J形：含有大量糖及其它可溶性小分子但不富有形：含

24、有大量糖及其它可溶性小分子但不富有形：含有大量糖及其它可溶性小分子但不富有形：含有大量糖及其它可溶性小分子但不富有高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的MSIMSIqq测绘方法测绘方法qq回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不同吸湿阶段的水分活度后绘制

25、的等温线。同吸湿阶段的水分活度后绘制的等温线。同吸湿阶段的水分活度后绘制的等温线。同吸湿阶段的水分活度后绘制的等温线。qq解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后绘制出的等温线。绘制出的等温线。绘制出的等温线。绘制出的等温线。滞后现象（滞后现象（Hysteresis）qq定义：同一食品的吸附等温线和解吸等温线不完全定义：同一食品的吸附等温线和解吸等温

26、线不完全定义：同一食品的吸附等温线和解吸等温线不完全定义：同一食品的吸附等温线和解吸等温线不完全重合，尤其在中低水分含量部分张开一细长眼孔的重合，尤其在中低水分含量部分张开一细长眼孔的重合，尤其在中低水分含量部分张开一细长眼孔的重合，尤其在中低水分含量部分张开一细长眼孔的现象。现象。现象。现象。qq影响滞后作用大小的因素：影响滞后作用大小的因素：影响滞后作用大小的因素：影响滞后作用大小的因素：qq食品的组成结构和性质食品的组成结构和性质食品的组成结构和性质食品的组成结构和性质qq食品除去和添加水所引起的物理变化、温度变化以及吸湿食品除去和添加水所引起的物理变化、温度变化以及吸湿食品除去和添加水

27、所引起的物理变化、温度变化以及吸湿食品除去和添加水所引起的物理变化、温度变化以及吸湿与解吸速度的变化和脱水程度等。与解吸速度的变化和脱水程度等。与解吸速度的变化和脱水程度等。与解吸速度的变化和脱水程度等。qq在同一在同一在同一在同一AwAw下，所对应的水分含量，都是解吸大于下，所对应的水分含量，都是解吸大于下，所对应的水分含量，都是解吸大于下，所对应的水分含量，都是解吸大于吸湿。吸湿。吸湿。吸湿。食品的复水温度的影响温度的影响qq水分含量一定：水分含量一定：水分含量一定：水分含量一定：t tAwAwqq同一食品在不同温度下绘制的同一食品在不同温度下绘制的同一食品在不同温度下绘制的同一食品在不同

28、温度下绘制的等温吸湿曲等温吸湿曲等温吸湿曲等温吸湿曲线在线在线在线在t t上升是时上升是时上升是时上升是时，曲线形状基本不变，曲线形状基本不变，曲线形状基本不变，曲线形状基本不变，位置顺序向右下方移动。位置顺序向右下方移动。位置顺序向右下方移动。位置顺序向右下方移动。等温吸湿曲线的分区等温吸湿曲线的分区qq目的：目的：目的：目的：qq深刻理解含义和实际应用深刻理解含义和实际应用深刻理解含义和实际应用深刻理解含义和实际应用qq与食品内水的类型紧密联系与食品内水的类型紧密联系与食品内水的类型紧密联系与食品内水的类型紧密联系qq根据：根据：根据：根据：qq水分含量和水分含量和水分含量和水分含量和Aw

29、Aw的关系的关系的关系的关系qqMSIMSI图形特点图形特点图形特点图形特点区段区段qqAwAw：最低最低最低最低qq组成：单分子层水组成：单分子层水组成：单分子层水组成：单分子层水qq性质：同单分子层水性质：同单分子层水性质：同单分子层水性质：同单分子层水qq在食品中占比例：在食品中占比例：在食品中占比例：在食品中占比例：0 00.250.25g g，qq物料含水量：物料含水量：物料含水量：物料含水量：0 00.070.07g/gg/g干物质干物质干物质干物质qq不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应

30、。不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。区段区段qqAwAw范围：范围：范围：范围：0.250.250.80.8qq组成：区间组成：区间组成：区间组成：区间I I水水水水+区间区间区间区间IIII内增加的水（多分子层水、内增加的水（多分子层水、内增加的水（多分子层水、内增加的水（多分子层水、毛细管水毛细管水毛细管水毛细管水d1d11mm）、）、）、）、截截截截留水。留水。留水。留水。qq性质：同自由水性质：同自由水性质：同自由水性质：同自由水区段区段IIIIII（续）续）qq物物物物料料料料含含含含水水水水量量量量：最最最最低低低低为为为为0.140.140.330.33g/gg/g干干

31、干干物物物物质质质质，增加的水最多增加的水最多增加的水最多增加的水最多2020g g干物质；干物质；干物质；干物质；qq在高水分食品中一般占总含水量的在高水分食品中一般占总含水量的在高水分食品中一般占总含水量的在高水分食品中一般占总含水量的95%95%以上。以上。以上。以上。区段的划分区段的划分1 1）区段）区段）区段）区段I I：靠近靠近靠近靠近IIII多分子层水多分子层水多分子层水多分子层水 区段区段区段区段IIII：靠近靠近靠近靠近I I单分子层水单分子层水单分子层水单分子层水2 2）除结合水外，其余水能在区域内）除结合水外，其余水能在区域内）除结合水外，其余水能在区域内）除结合水外，其

32、余水能在区域内/间进行交换间进行交换间进行交换间进行交换故用区带表示相互的交叉过程故用区带表示相互的交叉过程故用区带表示相互的交叉过程故用区带表示相互的交叉过程区段的变化区段的变化qq区段区段区段区段II/IIIII/III水水水水区段区段区段区段I/III/II水性质几乎不水性质几乎不水性质几乎不水性质几乎不变变变变qq食品中结合得最不牢固的那部分水对食品食品中结合得最不牢固的那部分水对食品食品中结合得最不牢固的那部分水对食品食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定性起着重要作用。的稳定性起着重要作用。的稳定性起着重要作用。的稳定性起着重要作用。3.3 Aw对微生物繁殖对微生物繁殖 及化学

33、反应的影响及化学反应的影响3.3.1Aw对微生物繁殖的影响对微生物繁殖的影响图图2.1-92.1-9表明：表明：微生物生长需要的微生物生长需要的AwAw值一般较高：值一般较高：在在食食品品中中，微微生生物物赖赖以以生生存存的的水水主主要要是是自自由由水水：自自由由水水含含量量AwAw，故故AwAw大大的的食食品品易易受受微微生生物物感感染染，稳稳定定性性差。差。不不同同微微生生物物在在食食品品中中繁繁殖殖时时，都都有有它它最最适宜的适宜的AwAw范围；见表（刘范围；见表（刘2.1-3)2.1-3)。微生物发育时必需的微生物发育时必需的Awl l微生物微生物 发育所必需的最低发育所必需的最低A

34、AWWl l普通细菌普通细菌普通细菌普通细菌 0.90 0.90l l普通酵母普通酵母普通酵母普通酵母 0.87 0.87l l普通霉菌普通霉菌普通霉菌普通霉菌 0.80 0.80l l嗜盐细菌嗜盐细菌嗜盐细菌嗜盐细菌 0.750.75l l耐干性酵母（细菌）耐干性酵母（细菌）耐干性酵母（细菌）耐干性酵母（细菌）0.65 0.65l l耐渗透压性酵母耐渗透压性酵母耐渗透压性酵母耐渗透压性酵母 0.61 0.61l l l l 3.3.2 酶促反应与水分活度的关系酶促反应与水分活度的关系如图如图2.1-92.1-9（2 2）所示）所示l l酶促褐变：酶促褐变：l l 食品中的酚类物在酚氧化酶的作

35、用下，经氧食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经氧化后聚合成黑色素所致。化后聚合成黑色素所致。l l酶的催化活性：酶分子的构像酶的催化活性：酶分子的构像环境环境水介质水介质l l水的作用：水的作用：l l1 1）对酶的作用：）对酶的作用：l l 维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非极性侧链间的疏水作用力；非极性侧链间的疏水作用力；l l2 2）溶剂作用：）溶剂作用：l l 有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充分靠拢，溶解并增加基质流动性等。充分靠拢，溶解并增加基质流动性等。l lAwAw与酶反应速率：与酶反应速率

36、：l lAwAw极低极低:反应几乎停止或极慢；反应几乎停止或极慢；l lAwAw增加增加:毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。充满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。l lAwAw与酶活性：与酶活性：l lAwAw 0.850.85，催化活性明显减弱；，催化活性明显减弱；l lAwAw 0.4:AwVl lAw=0.70.8:Vl lAw0.70.8:AwVl l原因：原因：l lAwAw极低：极低：l l 空气中空气中OO更易进入食品与脂类接触发生反应更易进入食品与脂类接触发生反应l lAwAw较低：较低：l l 加入到

37、干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行；化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行；l l 催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著降低金属离子的催化效力；著降低金属离子的催化效力；l l AwAw增高：增高：l l 促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更多催化位点，从而加速脂类氧化；多催化位点，从而加速脂类氧化；l lAwAw0.80.8：l l 氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而减少了催化效力。减少了催化效力

38、。l l由图由图2.1-92.1-9和（表和（表2.1-32.1-3）结论：）结论：l l绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域II II中部和中部和IIIIII区发生，因而在具有中高水分含量区发生，因而在具有中高水分含量（AwAw=0.7=0.70.90.9）的食品中发生最快；的食品中发生最快；l l Aw Aw=0.2-0.3=0.2-0.3（I I、II II边界，单分子层水，可准确预边界，单分子层水，可准确预测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶促反应速度最小促反应速度最小l lAwAw0.2:

39、0.2:反应速度保持最小（氧化反应反应速度保持最小（氧化反应V V）抑制微生物及酶活性抑制微生物及酶活性的保藏方法的保藏方法l l冷冻保藏冷冻保藏l l高渗透压保藏高渗透压保藏l l果蔬干制果蔬干制l l果蔬糖制果蔬糖制l l蔬菜腌制蔬菜腌制AwAw对干燥和半干燥对干燥和半干燥食品质构的影响食品质构的影响l l保持脆性、避免结块、防止变粘：保持脆性、避免结块、防止变粘：AwAw=0.35=0.350.50.5l l防止变硬：防止变硬：AwAwu饼干、爆米花、饼干、爆米花、u油炸土豆片油炸土豆片u 速溶饮料速溶饮料u硬糖硬糖u软质食品软质食品4 低温贮藏对食品品质的影响低温贮藏对食品品质的影响l

40、 l冷冻法：生鲜食品冷冻法：生鲜食品l l优点：保存新鲜食品原有的风味和营养价值优点：保存新鲜食品原有的风味和营养价值l l冻结保藏关键因素：低温冻结保藏关键因素：低温l l作用：微生物活动和化学反应均受到极大的抑制作用：微生物活动和化学反应均受到极大的抑制不是因为不是因为形成冰形成冰。l l水结冰后不利后果：水结冰后不利后果：l l1 1）非水组分的浓度将比冷冻前变大；）非水组分的浓度将比冷冻前变大；l l2 2）体积比结冰前增加）体积比结冰前增加9%9%。l l主要问题：主要问题：l l1)1)水怎样转变成冰水怎样转变成冰l l2)2)由此带来的后果由此带来的后果4.1 水结冰的过程水结冰

41、的过程结结冰冰：当当纯纯水水的的温温度度降降低低到到0 0后后，继继续续冷冷却却，液液态态水水便便转转变变成成固固态态的的冰冰，此此现现象象为，包含为，包含2 2过程：过程：1 1）晶晶核核的的形形成成：一一部部分分水水分分子子结结合合成成小小的冰的晶核的冰的晶核2 2）冰冰晶晶的的生生长长：众众多多水水分分子子按按冰冰的的晶晶体体结结构构的的要要求求，顺顺序序地地结结合合到到晶晶核核上上，使使之之成长为大的晶体。成长为大的晶体。l l晶核形成条件：晶核形成条件：l l水中有冰：水中有冰：冷却后，水温保持冷却后，水温保持0 0不变，冰体不变，冰体不断地成长，直到液态水完全转变为冰后，冰不断地成

42、长，直到液态水完全转变为冰后，冰的温度才开始下降；的温度才开始下降；l l水中无冰：水中无冰：冷却后，水的温度会降到冷却后，水的温度会降到0 0以下以下出现过冷的现象，出现过冷的现象，晶核一般是在晶核一般是在0 0以下的过以下的过冷水中形成。冷水中形成。见图见图1-171-17韩韩l l晶核形成与晶体生长的速度：与温度有关晶核形成与晶体生长的速度：与温度有关l l晶核形成的曲线：晶核形成的曲线：l l 很陡，表示在过冷的温度下一旦出现晶核就有更多很陡，表示在过冷的温度下一旦出现晶核就有更多的晶核迅速形成；的晶核迅速形成；l l晶体生长曲线：晶体生长曲线：l l 较为平坦，受温度的影响较小。较为

43、平坦，受温度的影响较小。l l冷冻速度对晶核形成和晶体增长的影响：冷冻速度对晶核形成和晶体增长的影响：l l速冻：生成大量细小的冰晶体速冻：生成大量细小的冰晶体l l缓冻：生成数量少但体积大的冰晶体缓冻：生成数量少但体积大的冰晶体4.2 晶体形成状况和产品质量晶体形成状况和产品质量l l缓冻：缓冻：l l晶核：晶核：细胞与细胞间，数量少细胞与细胞间，数量少l l晶体：晶体：体积大体积大l l晶体增长：晶体增长：细胞间隙细胞间隙l l结果：结果：细胞机械损伤、解冻后汁液流失，质地、细胞机械损伤、解冻后汁液流失，质地、风味下降。风味下降。l l速冻：速冻：l l晶核：晶核：细胞内外，数量多细胞内外

44、，数量多l l晶体：晶体：细小细小l l晶体增长：晶体增长：细胞内外细胞内外l l结果：结果：不致损伤细胞组织，解冻后易恢复原状，不致损伤细胞组织，解冻后易恢复原状，较好保持色、香、味和质地。较好保持色、香、味和质地。温度的波动：温度的波动：改变冰体内部结构改变冰体内部结构原原因因：温温度度上上升升时时，首首先先融融化化的的是是细细小小的的冰晶，再冷却时则是大的冰晶的生长。冰晶，再冷却时则是大的冰晶的生长。后果：后果：细小的冰晶消失，较大的冰晶生长。细小的冰晶消失，较大的冰晶生长。4.3 冷冻对微生物及化学反应的影响冷冻对微生物及化学反应的影响4.3.1 冷冻对化学反应的影响冷冻对化学反应的影

45、响食品结冰：食品结冰：近似脱水近似脱水/浓缩浓缩浓缩程度：浓缩程度：主要受最终温度的影响主要受最终温度的影响浓缩效应：浓缩效应：1 1）非结冰相明显变化）非结冰相明显变化l l 2 2）大分子相互作用的可能性增大）大分子相互作用的可能性增大l l 结果结果利于提高反应速度利于提高反应速度l l结论：结论：l l冷冻对反应速度有冷冻对反应速度有2 2个相反的影响：个相反的影响：l l1)1)降低温度使反应变得非常缓慢降低温度使反应变得非常缓慢l l2)2)浓缩效应有时却又导致反应速度的增大浓缩效应有时却又导致反应速度的增大l l见表：见表：食品冷冻过程中食品冷冻过程中非酶促反应被加速非酶促反应被

46、加速l l反应类型反应类型 作用物作用物l l酸催水解酸催水解 蔗糖蔗糖l l氧化氧化 抗坏血酸抗坏血酸l l 乳脂肪乳脂肪l l 熟牛肉中脂类熟牛肉中脂类l l 油炸马铃薯食品的生育酚油炸马铃薯食品的生育酚l l 脂肪中脂肪中-胡萝卜素与维生素胡萝卜素与维生素l l 金枪鱼与牛的氧合肌红蛋白金枪鱼与牛的氧合肌红蛋白l l 牛乳牛乳l l蛋白质溶解性降低蛋白质溶解性降低 牛、兔与鱼蛋白质牛、兔与鱼蛋白质l l形成氧化氮的肌红蛋白形成氧化氮的肌红蛋白 肌红蛋白或血红蛋白肌红蛋白或血红蛋白l l或血红蛋白（腌肉颜色）或血红蛋白（腌肉颜色）l l冷冻有时使反应速度加快，如图冷冻有时使反应速度加快，如

47、图2.1-112.1-11刘刘表明：表明：l l1 1）在低于样品的起使冰点几度时，冷冻速度）在低于样品的起使冰点几度时，冷冻速度明显加快；明显加快；l l2 2）冷冻贮藏）冷冻贮藏-18-18时的反应速度比时的反应速度比0 0时低得时低得多。多。l l温度条件：在较高的冰点以下温度温度条件：在较高的冰点以下温度l l在冷冻过程中，细胞体系一些酶促反应也加快速在冷冻过程中，细胞体系一些酶促反应也加快速度：度：l l原因：原因：l l 由酶、底物或酶激活剂的冻结诱导位移（不是由酶、底物或酶激活剂的冻结诱导位移（不是因溶质浓缩而引起）因溶质浓缩而引起）l l导致位移的原因：导致位移的原因：l l

48、水结冰时体积增加、冻结浓缩效应水结冰时体积增加、冻结浓缩效应。冷冻过程中细胞体系显冷冻过程中细胞体系显示了酶催反应速度增加示了酶催反应速度增加l l反应类型反应类型 样品样品 使使VV的温度的温度l l糖原损失和糖原损失和/或乳酸的蓄积或乳酸的蓄积 青蛙、鱼、牛肉、青蛙、鱼、牛肉、家禽肌肉家禽肌肉 -2.5 -2.5-3-3l l高能磷酸盐降解高能磷酸盐降解 鱼、牛肉、与家禽肌肉鱼、牛肉、与家禽肌肉 -2 -2-8-8l l磷脂的水解磷脂的水解 鳕鳕 -4 -4l l过氧化物的分解过氧化物的分解 快速冷冻马铃薯与慢速冷冻豌豆快速冷冻马铃薯与慢速冷冻豌豆 0.8 0.8-5-5l lL-L-抗坏

49、血酸的氧化抗坏血酸的氧化 蔷薇果蔷薇果 -10 -10l l 草莓草莓 -6 -6l l 孢子甘蓝孢子甘蓝 -2.5 -2.5-5-5冷冻对微生物的影响冷冻对微生物的影响l l大多数微生物：大多数微生物：0 0，生长、活动受抑制，生长、活动受抑制l l酵母菌、霉菌：酵母菌、霉菌：-9.5-9.5l l微生物孢子：免受冷冻之害微生物孢子：免受冷冻之害l l冷冻前：冷冻前：l l 条件适于条件适于微生物活动，缓慢冷冻危害严重微生物活动，缓慢冷冻危害严重l l冷冻过程中：冷冻过程中：l l 微生物幸存率迅速下降微生物幸存率迅速下降l l 幸存微生物活动受抑制幸存微生物活动受抑制l l解冻后：解冻后：l l 条件适宜，条件适宜，微生物复活。微生物复活。