10.12第一次汇总.doc

1、 水分活度的概念以及与食品安全性的关系：水分活度严格的定义如下：Aw=f/f0 式中 f是溶剂的逸度（逸度是溶剂从溶液逃脱的趋势） f0为纯溶剂的逸度在低压下，f/f0和P/P0之间的差别小于1%，根据P/P0定义Aw显然是有理由的，于是Aw=f/f0= P/P0或Aw=f/f0≈ P/P0水分活度反映了食品中的水分存在形式和被微生物利用程度水分活度与食品稳定性的关系体现如下两个方面：虽然在食品冻结后不能用水分活度来预测食品的安全性，但在未冻结时，食品的安全性确实和食品的水分活度有着密切的关系总的趋势是，水分活度越小的食物越稳定，较少出现腐败变质现象具体来说水分活度与食物的安全性可从几个方面进行阐述：1） 水分活度与微生物生命活动的关系水是一切生物体生命活动不可缺少的成分，微生物需要一定的水分才能进行一系列正常代谢各类微生物生长都需要一定的水分活度，换句话说，只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长影响食品稳定性的微生物主要是细菌、酵母和霉菌，这些微生物的生长繁殖都要求有最低限度的Aw一般来说，细菌的水分活度大于0.9，酵母为0.87，霉菌为0.8，一些耐渗透压 微生物除外。

如果食品的Aw低于这一数值，微生物的生长繁殖会受到抑制在水分活度低于0.6时，绝大多数微生物无法生长、繁殖或产生毒素，可以使食品加工得以顺利进行当然，在发酵食品的加工中，就必须把水分活度提高到有利于有益微生物生长、繁殖、分泌代谢产物所需的水分活度以上2） 从酶促反应和食品水分活度的关系来看水分活度对酶促反应是两个方面的综合，一方面是影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面是影响酶的构象食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85时，活性大幅度降低，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0.3甚至0.1时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解3）从水分活度与非酶反应的关系来看：脂质氧化作用：在水分活度较低时食品中的水与氢过氧化物结合而使其不容易产生自由基而导致链氧化的结束，当水分活度大于0.4 ，水分活度的增加增大了食品中氧气的溶解加速了氧化，而当水分活度大于0.8反应物被稀释，氧化作用降低美拉德反应：水分活度大于0.7时地物被稀释水解反应：水分是水解反应的反应物，所以随着水分活度的增大，水解反应的速度不断增大要使食品具有较高的稳定性，最好将Aw保持在结合水范围内。

这样，既使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性补充：水合：Hydration;持水力：water holding capacity； 结合水：存在于溶质及其非水组分邻近的水，并呈现与同一体系中的“体相水”显著不同的性质BET与水分活度的关系：首次出现最低反应速度时的水分含量相当于BET单层水分含量，一般情况下，水分活度上升，反应速度上升脂肪的氧化速度和水分活度的关系表述如下：1） 从极低的Aw开始，氧化速度随着水分的增加而降低，直到Aw值接近等温线的区域Ⅰ和区域Ⅱ的边界；（水分活度在0-BET间）这是因为在非常干燥的样品中加入水会明显地干扰氧化，这部分水能与脂肪氧化的自由基反应中的氢过氧化物形成氢键，此氢键可以保护过氧化物的分解，因此可降低过氧化物分解时的初速度，最终阻碍了氧化的进行微量的金属也可催化氧化作用的初期反应，但当这些金属水合以后，其催化活性就会降低2） 进一步加水直到Aw直接近区域Ⅱ与Ⅲ的边界，氧化速度增加（水分活度大于BET）；因为在这个区域内所加入的水增加了氧的溶解度和使脂肪大分子肿胀，暴露更多催化部位，从而加速了氧化3） 再进一步加水，又引起氧化速度降低。

当水分活度大于0.80时，再进一步加水，则氧化速度降低，这可能是因为水对催化剂的稀释降低了它们的催化效力和降低了反应物的浓度滞后现象：水分吸着等温线的滞后现象：对于食品体系，水分回吸等温线很少与解吸等温线重叠，一般不能从水分回吸等温线预测解吸现象水分回吸等温线和解吸等温线之间的不一致被称为滞后现象当水分活度一定时，解吸过程中食品的水分含量大于回吸过程中的水分含量（解吸线在上方）滞后环的形状取决于食品的品种和温度对于高糖-高果胶食品，例如空气干燥苹果，滞后现象主要出现在单分子层水区域，但是当水分活度大于0.65时就不存在滞后现象对于高蛋白质食品，例如冷冻干燥熟猪肉，在水分活度小于0.85开始出现滞后现象但是滞后不严重，回吸和解吸等温线都保留S形而对于淀粉质食品，例如冷冻干燥大米，存在一个大的滞后环，最高程度的滞后现象出现在水分活度在0.70时滞后现象和温度有着相关性，随着温度的提高，总的滞后现象减轻，滞后的起点降低2、淀粉糊化：来源于植物种子、根、茎、叶等器官中的淀粉以颗粒形式存在，因淀粉颗粒内部部分分子的有序排列，即淀粉颗粒的半结晶性，使得淀粉在冷水中不溶，而形成淀粉乳（浆）当淀粉被加热时，随着淀粉颗粒内部分子之间氢键的破裂，淀粉分子与水分子之间形成氢键，颗粒吸水膨胀，分子从颗粒内部游离出来，表现出淀粉乳粘度逐渐上升，淀粉颗粒的结晶结构逐渐消失，最终形成粘稠的淀粉糊，此过程即为淀粉的糊化，对应的温度即为淀粉的糊化温度。

淀粉的糊化可划分为3个阶段：第一阶段：淀粉颗粒的可逆吸水膨胀阶段在此阶段，淀粉颗粒吸水膨胀，其质量可增加30%－50%，颗粒体积膨胀到原体积的1.5-2倍但当淀粉脱水、低温干燥后，淀粉颗粒仍能恢复到原始状态第二阶段：淀粉颗粒的不可逆吸水膨胀阶段随着淀粉颗粒的不断吸水膨胀，颗粒膨胀程度增大，分子从颗粒内部游离出来脱去淀粉吸附的水，颗粒不再恢复到原始状态，即淀粉颗粒的不可逆吸水膨胀第三阶段：在更高的温度和更长的时间下，淀粉颗粒进一步吸水膨胀，分子扩散，粘度上升淀粉糊化的本质是淀粉颗粒内部分子之间氢键的破裂，晶体结构的破坏，淀粉颗粒吸水膨胀，分子扩散，形成粘稠的淀粉糊不同来源的淀粉，其糊化温度是不同的，即糊化所需的能量不同其原因与淀粉分子的大小、淀粉中直链淀粉的含量以及淀粉颗粒内部分子排列的紧密程度有关外界因素也会影响淀粉的糊化在淀粉乳中加入氯化钠等电解质或蔗糖，会使淀粉难于糊化，即糊化温度升高；脂质与直链淀粉分子螺旋结构形成复合物，阻止了淀粉分子与水分子形成氢键，使得淀粉的糊化温度升高有实验证实，用甲醇脱去玉米淀粉中的脂质，可使淀粉的糊化温度下降3－4℃淀粉在使用过程中，为了改变其糊化特性，还可以通过化学手段在淀粉分子中引入官能团。

如通过在淀粉分子中引入乙酰基、单磷酸根、羧甲基、羟丙基等基团，使淀粉分子内或分子之间氢键断裂，而与水分子形成氢键的能力增强，从而使淀粉的糊化温度下降，易于糊化相反，若淀粉分子内或分子之间通过具有双官能团试剂架桥，即交联淀粉，则会抑制淀粉颗粒的吸水膨胀，使淀粉的糊化温度升高，难于糊化回生：淀粉糊化后的稀溶液或糊在低温下静置一段时间，混浊度增加，溶解度减少，在稀溶液中会有沉淀析出，如果冷却速度快，特别是高浓度的淀粉糊，会变成凝胶体，好象冷凝的果胶或动物胶溶液，这种现象称为淀粉的回生、老化或凝沉，这种淀粉称为回生淀粉或者老化淀粉淀粉回生的本质是糊化的淀粉分子在温度降低时，由于分子运动减慢，淀粉分子之间又以氢键形式相互作用，重新排列成微晶束，形成凝胶体与淀粉糊化一样，淀粉回生的难易程度首先决定于淀粉分子的大小、淀粉中的直链淀粉含量与直链淀粉分子相比，支链淀粉分子较大，又有很多分枝，难于相互间以氢键形式有序地排列起来，因此，难于回生而直链淀粉分子本身是链状结构，相互间以氢键形式有序地排列就比较容易，但也与其分子大小有一定的关系马铃薯淀粉中的直链淀粉分子很大，不易回生，而玉米淀粉中直链淀粉分子较小，容易回生。

各种不同来源的淀粉，其直链淀粉含量不同，分子大小有区别，因此，在相同条件下，其回生程度是不同的外界条件如淀粉糊化后的冷却速度、冷却后的贮藏温度、体系pH值大小、其它组份的存在等因素也会影响淀粉的回生程度如：在高温下糊化后的淀粉，若冷却速度快，淀粉分子来不及以氢键形式缔合便形成了凝胶，其回生程度就小；若冷却速度慢，淀粉分子会有更长的时间进行缔合，其回生程度就大冷却后的淀粉糊在贮藏过程中，分子之间仍会进行分子缔合回生，进一步形成有序的排列，贮藏温度低，则缔合程度大，回生严重；贮藏温度高，则缔合程度小，回生度低淀粉糊体系的pH值影响淀粉分子上羟基的电荷，pH太大（碱性强）和太小（酸性强）都不利于淀粉分子之间缔合形成氢键一般认为，中性体系，淀粉易于回生淀粉糊中存在的非淀粉组份也影响淀粉分子之间的缔合，如氯化钠、蔗糖分子会破坏淀粉分子周围的水化层，有利于淀粉分子之间的缔合，促进淀粉的回生；而二甲亚砜等非质子溶剂或乳化剂则抑制淀粉分子之间的缔合，阻碍淀粉的回生同改变淀粉糊化特性一样，也可以通过化学手段在淀粉分子中引入官能团，来减缓或加速淀粉的回生速度如：在淀粉分子中引入亲水性基团乙酰基、单磷酸根、羧甲基、羟丙基等，一方面，阻碍了淀粉分子之间形成氢键缔合；另一方面，因它们易与水分子形成氢键，从而使淀粉分子亲水性增强，不易回生。

3、果胶：天然果胶一般有两类：其中一类分子中超过一半的羧基是甲酯化的，称为高甲氧基果胶（HM），余下的羧基是以游离酸及盐的形式存在；另一类分子中低于一半的羧基是甲酯型的，称为低甲氧基果胶（LM）羧基酯化的百分数称为酯化度（DE），当果胶的DE大于50%时，形成凝胶的条件是可溶性固形物含量（一般是糖）超过55%，pH2.0-3.5,当DE小于50%时,通过加入钙离子形成凝胶,可溶性固形物为10%-20%, pH2.5-6.5.LM和HM果胶的胶凝机理是不同的.HM果胶溶液必须在具有足够的糖和酸存在的条件下才能凝胶,又称为糖-酸-果胶凝胶.当果胶溶液pH足够低时,羧酸盐基团转化成羧酸集团,因此分子不在带电,分子间斥力下降,水合程度降低,分子间缔合形成结合区和凝胶.糖的浓度越高,越有助于形成结合区,这是因为糖与分子链竞争水合水,致使分子链的溶剂化程度下降,有利于分子链间相互作用,一般糖的浓度至少在55%以上,最好在65%.凝胶是由果胶分子形成的三维网状结构,同时水和溶质固定在网孔中.形成的凝胶具有一定的凝胶强度.有许多因素影响凝胶形成条件与凝胶强度,最主要的因素是果胶分子的链长与连接区的化学性质.凝胶形成的条件同样还受到可溶性固形物的含量和pH的影响，固形物含量越高及pH越低，则可在较高温度下胶凝。

LM果胶（DE＜50＝必须在二价阳离子（钙离子）存在情况下形成凝胶，凝胶的机理是由不同分子链的均匀区（均一的半乳糖醛酸）形成分子间接合区胶凝能力虽DE的减少而增加，相对分子质量越小，形成的凝胶越弱凝胶过程也和外部因素如温度、pH、离子强度以及钙离子的浓度有关LM果胶在糖存在的情况下胶凝，由于pH与糖双重因素可以促进分子链间相互作用，因此可以在钙离子浓度较低的情况下进行胶凝果胶的主要用途是做为果酱和果冻的胶凝剂不同酯化度的果胶能满足不同的要求慢胶凝的HM果胶与LM果胶用于制造凝胶软糖果胶的另外一用途是在生产酸奶时用作水果基质，LM果胶特别适合果胶还可作为增稠剂与稳定剂HM果胶可用于乳制品它们在pH3.5-4.2之间能阻止加热时酪蛋白聚集，这适用于经巴士杀菌和高温杀菌的酸奶、酸豆奶以及牛奶和果汁的混合物4、同质多晶现象：所谓的同质多晶是指化学组成相同，但是不同晶型的物质，在熔化时可得到相同的液相例如可可脂含有三种主要的三酰基甘油POSt（40%）、StOSt（30%）以及POP（15%），它具有6种同质多晶形物（Ⅰ-Ⅵ）,其中Ⅰ型最不稳定，熔点最低，Ⅴ型比较稳定，是所期望的结构，可以使巧克力涂层具有光泽的外观；Ⅵ型比Ⅴ型的熔点高，最稳定。

在巧克力的贮藏过程中，它从Ⅴ型转变。