结合水与自由水.ppt

第二章 水ü引言ü结合水与自由水ü水分活度ü降低水分含量的方法江苏食品职业技术学院 食品工程系第二章 水2.1 引言人体所必须的六大营养元素包括 ：糖类，脂类，蛋白质，维生素，矿 物质和水虽然这些都是活生物体的 生存所必须的，但水是食品中最重要 的成分之一食品品种不同，含水量 差别很大v(1)含水量影响到食品的贮藏性能和消费者的接受程度；v(2)水是构成人体的重要成分，是调节人体各种生理活动的重要物质；v(3)作为代谢所需的营养成分和产生的废物的输送介质； v(4)血液系统内运输； v(5)为生化反应提供了一个适宜的环境2.2 结合水和自由水 一、结合水：v概念：指食品中的非水成分与水通过氢键结合的水通常是指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，它与同一体系中的体系水比较，分子的运动减小，并且使水的其他性质明显改变 v单分子层结合水：以离子形式存在 的一些强极性基团，可以通过氢键与水结 合，好象在非水组织的外层覆盖一层水膜 ，按照这种方式结合形成的第一层水，叫 单分子层结合水 v特点：氢键键能大，结合牢固，蒸发 时比纯水吸收较多的热量，蒸发能力弱 一般情况下，单分子层结合水不易失去， 可看成食品的一部分。

v多分子层结合水：水与非水成分 中的弱极性基团，如蛋白质分子中的酰 氨基，巯基；淀粉、纤维素、果胶分子 中的羟基以及单分子层以外的几层水， 它们靠水分子的弱极性键，水分子之间 的氢键结合，称为多分子层结合水 v结合水的特点：Ø－40℃以上不能结冰Ø结合水不能作溶剂，不能被微生物所利 用 二、自由水：v概念:自由水是指存在于组织、细胞和 细胞间隙中容易结冰的水v毛细管水：动植物体内天然形成的毛 细管是由亲水物质构成的，毛细管内径 很细，毛细管有较强的束缚水的能力， 把保留在毛细管的水称为毛细管水，属 于自由水v自由水的特点：具有全部水的性质 Ø在－40℃以上可以结冰；Ø在食品内可以作为溶剂；Ø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，使食品中含水量 降低；Ø在潮湿的环境中食品容易吸收一定量的 水分冒失含水量增加；Ø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2.3 水分活度 v水分活度的定义：1957年Scott研 究提出水分活度的概念Ø食品的含水量：指在一定温度、湿 度等外界条件下，处于平衡状态时 食品的水分含量单位gH2O/g干物 质) Ø水分活度的概念：Aw＝p/p0 Aw:水分活度；p:一定温度下食中水蒸气分压p0:同温度下纯水的饱和蒸汽分压 Ø物理学意义：一个食物样品中水蒸气分压 p与同温度下纯水的饱和蒸汽分压p0之比。

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 温度与有限空间内的自由状态的水分子数的 比值 v水分活度的大小： 纯水Aw＝1，溶液Aw﹤1，结合水↑ Aw↓a.水分活度反映了食品中的水分存在形式和被微生物利用的程度b.水分活度是食品的内在性质，它决定于食品的内部结构和组成 2.4 水分活度与食品的稳定性 v水分活度对微生物生长繁殖的影响：Ø食品中各种微生物的生长发育是由其水分活 度而不是由其含水量决定的食品的水分活 度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长 速率及死亡率Ø细菌对水分活度最敏感Aw﹤0.90时，细菌 不能生长；酵母菌次之，Aw﹤0.87时大多数 酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差，Ø Aw﹤0.80时大多数霉菌不生长ØAw﹥0.91时，微生物变质以细菌为主； Aw﹤0.91时可抑制一般细菌的生长在 食品原料中加入食盐、糖后，水分活度 下降，一般细菌不能生长，但一种嗜盐 菌却能生长，就会造成食品的腐败有 效抑制方法是在10℃以下的低温中贮藏 ，以抑制这种嗜盐菌的生长 Ø 毒菌生长的最低水分活度在0.86－0.97 在真空包装的水产和畜产加工制品， 流通标准规定其水分活度要保持在0.94 以下。

v水分活度对酶促反应的影响：Ø水分活度Aw﹤0.85时，导致食品原料腐败的大 部分酶会失去活性，一些生物化学反应就不能 进行酶的反应速率还与酶能否与食品相互接 触有关当酶与食品相互接触时，反应速率较 快；当酶与食品相互隔离时，反应速率较慢 v水分活度对食品化学变化的影响：食品中存在着氧化，褐变等化学变化，食品采用热处理的方法可以避免微生物腐败的危险，但化学腐败仍然不可避免食品中化学反应的速率与水分活度的关系是随着食品的组成、物理状态及其结构而改变的，也受大气组成(特别是氧的浓度)、温度等因素的影响 Ø水分活度对脂肪氧化酸败的影响：水分活度 ↑，脂肪氧化酸败↑Aw为0.3－0.4时速率较慢；Aw﹥0.4时，氧在水中 的溶解度增加，并使含脂食品膨胀，暴露了更多的 易氧化部位若再增加水分活度，又稀释了反应体 系，反应速率开始降低 Ø水分活度对美拉德反应的影响：Aw在0.6－0.7时最容易发生，水分在一定范围内时 ，非酶褐变随水分活度增加而增加Aw降到0.2以下 ，褐变难以进行Aw大于褐变的高峰值，则因溶质 受到稀释而速度减慢Ø色素的稳定与水分活度：Aw↑，花青素分 解↑v水分活度对食品质构的影响：ØAw从0.2－0.3增加到0.65时，大多数半干或干 燥食品的硬度及黏性增加，各种脆性食品，必 须在较低的Aw下，才能保持其酥脆。

Aw控制在 0.35－0.5可保持干燥食品理想性质 Ø对于含水较多的食品，如冻布丁、蛋糕、面包等，它们的Aw大于周围空气的相对湿度，保存时需要防止水分蒸发Ø通过食品的包装创造适宜的小环境，尽可能达到不同食品对水分活度的要求2.5 降低水分含量的方法n概念：食品干燥是指将食品中的水不断蒸发 、不断扩散出去，而使食品水分含量降低v自然干燥：Ø概念：食品的自然干燥是指充分利用自然界的 能量除去食品中的水分如利用日光晒干，利 用风进行风干 Ø优点：简单，经济不需要特殊设备，被广泛 使用Ø缺点：所需时间长，易发生变色、褪色、显色 、氧化以及由于酶的作用引发的各种生化反应 ，食品的质量往往受到影响v热风干燥：Ø概念：人为的控制下除去食品中的水分将食 品放在金属网或钢制带式运输机上，送入热风 干燥室Ø优点：可以使水分含量控制在一定范围之内， 品质基本保持一致 v真空干燥：Ø在101.3kPa时，水在100℃沸腾；当压力 降到2.33kPa时，水在20℃即可沸腾因 此适当调节温度和真空度，使食品中的水 极易转化为气态逸出，能达到在较低温度 下迅速干燥食品的目的，并能获得品质优 良的食品v喷雾干燥：Ø应用：对黏度大，易结块的易吸湿的食品，如速溶咖啡，豆奶粉等食品，可以采取喷雾干燥法。

Ø工序：液态食品→浓缩→加压喷头将其喷成微细的雾状→与热风同时进入干燥室→干燥Ø优点：有较大的表面积，溶解速度快，蛋白质变星和褐变少v冷冻升华干燥：Ø概念：将湿物料先冻结到冰点以下，使水分变成固体冰，然后在较高的真空度将冰直接转化为蒸汽而除去，物料即被干燥 Ø优点：适用于热敏性且易氧化的食品，可保持食品的色、香、味及Vc等营养物质及原来的外形Ø缺点：易吸湿 。