食品中水與非水組分之間相互作用

1、食品中水與非水組分之間相互作用主主 講講 人人：所在單位所在單位：日期日期： 20062006級(jí)課級(jí)課程程|掌握水在食品中的重要作用；掌握水在食品中的重要作用；|了解水和冰的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)；了解水和冰的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)；|掌握水在食品中的存在狀態(tài)；掌握水在食品中的存在狀態(tài)；|掌握水分活度和水分等溫吸濕線掌握水分活度和水分等溫吸濕線的概念、意義；的概念、意義；|掌握水分活度與食品的穩(wěn)定性之掌握水分活度與食品的穩(wěn)定性之間的關(guān)系。間的關(guān)系。教學(xué)目的和要求教學(xué)目的和要求2.1 概述概述2.1.1 水的作用水的作用水是地球上儲(chǔ)量最多、分布最廣的物質(zhì)；水是地球上儲(chǔ)量最多、分布最廣的物質(zhì)；生物體內(nèi)水分含量一般生物體內(nèi)

2、水分含量一般7080%；成年人含水量為；成年人含水量為5867%，正常情，正常情況，每人每日需要攝入況，每人每日需要攝入22.7 L水，維持生命活動(dòng)。水，維持生命活動(dòng)。 水使人體體溫保持穩(wěn)定；水使人體體溫保持穩(wěn)定； 水使一種溶劑，能作為體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素運(yùn)輸、吸收和代謝物運(yùn)轉(zhuǎn)的載體，水使一種溶劑，能作為體內(nèi)營(yíng)養(yǎng)素運(yùn)輸、吸收和代謝物運(yùn)轉(zhuǎn)的載體，也可作為體內(nèi)化學(xué)和生物化學(xué)的反應(yīng)物和反應(yīng)介質(zhì)；也可作為體內(nèi)化學(xué)和生物化學(xué)的反應(yīng)物和反應(yīng)介質(zhì)； 水是天然的潤(rùn)滑劑，使摩擦面潤(rùn)滑，減少損傷；水是天然的潤(rùn)滑劑，使摩擦面潤(rùn)滑，減少損傷； 水是優(yōu)良的增塑劑，是生物大分子聚合物構(gòu)象的穩(wěn)定劑，酶催化水是優(yōu)良的增塑劑，是生物大分

3、子聚合物構(gòu)象的穩(wěn)定劑，酶催化劑等大分子動(dòng)力學(xué)行為的促進(jìn)劑。劑等大分子動(dòng)力學(xué)行為的促進(jìn)劑。木瓜蛋白酶中的三分子水橋木瓜蛋白酶中的三分子水橋 水是食品非常重要的一種成分，也是構(gòu)成大多數(shù)食品水是食品非常重要的一種成分，也是構(gòu)成大多數(shù)食品的主要成分。的主要成分。食品名稱水分食品名稱水分%食品名稱水分食品名稱水分%食品名稱水分食品名稱水分%番茄番茄 95萵苣萵苣 95卷心菜卷心菜 92啤酒啤酒 90柑橘柑橘 87蘋果汁蘋果汁 87 牛奶牛奶 87 馬鈴薯馬鈴薯 78 香蕉香蕉 75 雞雞 70 肉肉 65 面包面包 35 果醬果醬 28 蜂蜜蜂蜜 20 奶油奶油 16稻米面粉稻米面粉 12 奶粉奶粉 4

4、 酥油酥油 0表表2.1 某些代表性食品的含水量某些代表性食品的含水量水在食品中的重要作用水在食品中的重要作用 水分含量、分布和狀態(tài)不僅對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地、水分含量、分布和狀態(tài)不僅對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、色澤、流動(dòng)性、新鮮程度和腐敗變質(zhì)的敏感性產(chǎn)生風(fēng)味、色澤、流動(dòng)性、新鮮程度和腐敗變質(zhì)的敏感性產(chǎn)生極大的影響，而且對(duì)生物組織的生命過程也起著至關(guān)重要極大的影響，而且對(duì)生物組織的生命過程也起著至關(guān)重要的作用。如：的作用。如：水在食品儲(chǔ)藏加工過程中作為化學(xué)和生物化學(xué)的反應(yīng)介水在食品儲(chǔ)藏加工過程中作為化學(xué)和生物化學(xué)的反應(yīng)介質(zhì)，又是水解過程的反應(yīng)物；質(zhì)，又是水解過程的反應(yīng)物；水是微生物生長(zhǎng)繁

5、殖的重要因素，影響食品的貨架期；水是微生物生長(zhǎng)繁殖的重要因素，影響食品的貨架期；水與蛋白質(zhì)、脂類和多糖通過物理相互作用影響食品水與蛋白質(zhì)、脂類和多糖通過物理相互作用影響食品的質(zhì)構(gòu)；的質(zhì)構(gòu)；水還能發(fā)揮膨潤(rùn)、浸濕的作用，影響食品的加工性。水還能發(fā)揮膨潤(rùn)、浸濕的作用，影響食品的加工性。2.2 水和冰的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)水和冰的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)2.2.1水分子的結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)2.2.2 水分子的締合作用水分子的締合作用由于水分子的極性及兩種組成原子的電負(fù)性差別，導(dǎo)致水由于水分子的極性及兩種組成原子的電負(fù)性差別，導(dǎo)致水分子之間可以通過形成氫鍵而呈現(xiàn)締合狀態(tài)。分子之間可以通過形成氫鍵而呈現(xiàn)締合狀態(tài)。由于每個(gè)水分子上有

6、由于每個(gè)水分子上有4個(gè)形成氫鍵的位點(diǎn)，因此每個(gè)水分子個(gè)形成氫鍵的位點(diǎn)，因此每個(gè)水分子的可以通過氫鍵結(jié)合的可以通過氫鍵結(jié)合4個(gè)水分子。個(gè)水分子。因?yàn)槊總€(gè)水分子具有相等的氫鍵給予體和氫鍵接受體的因?yàn)槊總€(gè)水分子具有相等的氫鍵給予體和氫鍵接受體的部位，并且這些部位的排列可以形成穩(wěn)定的三維空間結(jié)構(gòu)，部位，并且這些部位的排列可以形成穩(wěn)定的三維空間結(jié)構(gòu)，因此，水分子之間的吸引力比其他形成氫鍵的小分子因此，水分子之間的吸引力比其他形成氫鍵的小分子（NH3或或HF）要大的多。這就是為什么水的沸點(diǎn)較高。）要大的多。這就是為什么水的沸點(diǎn)較高。水的反常的介電常數(shù)也與氫鍵締合有關(guān)，水的反常的介電常數(shù)也與氫鍵締合有關(guān)，因

7、為水的氫鍵締合生成了龐大的水分子簇，因?yàn)樗臍滏I締合生成了龐大的水分子簇，產(chǎn)生了多分子偶極子，從而使水的介電常產(chǎn)生了多分子偶極子，從而使水的介電常數(shù)顯著增大。數(shù)顯著增大。水的低粘度也與結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)闅滏I是網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的，當(dāng)水的低粘度也與結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)闅滏I是網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)的，當(dāng)分子在納秒這樣短暫的時(shí)間內(nèi)改變他們與鄰近分子間的分子在納秒這樣短暫的時(shí)間內(nèi)改變他們與鄰近分子間的氫鍵結(jié)合關(guān)系時(shí)，會(huì)增大流動(dòng)性。氫鍵結(jié)合關(guān)系時(shí)，會(huì)增大流動(dòng)性。v水分子不僅相互之間可以通過氫鍵締合，而水分子不僅相互之間可以通過氫鍵締合，而且可以和其它帶有極性基團(tuán)的有機(jī)分子通過且可以和其它帶有極性基團(tuán)的有機(jī)分子通過氫鍵相互結(jié)合，所以糖類、

8、氨基酸類、蛋白氫鍵相互結(jié)合，所以糖類、氨基酸類、蛋白質(zhì)類、黃酮類、多酚類化合物在水中均有一質(zhì)類、黃酮類、多酚類化合物在水中均有一定的溶解度。定的溶解度。2.2.3 冰的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)冰的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)v冰是水分子通過氫鍵相互結(jié)合、有序排列形成的具有一定剛性的六方形冰是水分子通過氫鍵相互結(jié)合、有序排列形成的具有一定剛性的六方形晶體結(jié)構(gòu)。晶體結(jié)構(gòu)。冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)|冰結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)平行的平面，當(dāng)冰受壓下冰結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)平行的平面，當(dāng)冰受壓下“滑動(dòng)滑動(dòng)”時(shí)，它們時(shí)，它們作為個(gè)單元滑動(dòng)，這類成對(duì)平面構(gòu)成冰的作為個(gè)單元滑動(dòng)，這類成對(duì)平面構(gòu)成冰的“基礎(chǔ)平面基礎(chǔ)平面”v盡管水的冰點(diǎn)是盡管水的冰點(diǎn)是0，但常并不在，但

9、常并不在0結(jié)凍，而是出現(xiàn)過冷結(jié)凍，而是出現(xiàn)過冷狀態(tài)，只有當(dāng)溫度降低到開始出現(xiàn)穩(wěn)定性晶核時(shí)，或在振狀態(tài)，只有當(dāng)溫度降低到開始出現(xiàn)穩(wěn)定性晶核時(shí)，或在振動(dòng)的促使下才會(huì)向冰晶體轉(zhuǎn)化并放出潛熱，同時(shí)溫度迅速動(dòng)的促使下才會(huì)向冰晶體轉(zhuǎn)化并放出潛熱，同時(shí)溫度迅速回升到回升到0。開始出現(xiàn)穩(wěn)定晶核時(shí)的溫度叫過冷溫度。如果。開始出現(xiàn)穩(wěn)定晶核時(shí)的溫度叫過冷溫度。如果外加晶核，不必達(dá)到過冷溫度就能結(jié)冰，但此時(shí)生產(chǎn)的冰外加晶核，不必達(dá)到過冷溫度就能結(jié)冰，但此時(shí)生產(chǎn)的冰晶粗大。晶粗大。v食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成的溶液，食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成的溶液，因此其結(jié)冰溫度均低于因此其結(jié)冰溫度均低于0

10、。食品中水完全結(jié)晶的溫度。食品中水完全結(jié)晶的溫度叫低共熔點(diǎn)，大多數(shù)食品的低共熔點(diǎn)在叫低共熔點(diǎn)，大多數(shù)食品的低共熔點(diǎn)在-55-65之間。之間。但凍藏食品一般不需要如此低的溫度，如我國(guó)凍藏食但凍藏食品一般不需要如此低的溫度，如我國(guó)凍藏食品的溫度一般定為品的溫度一般定為-18，大部分已水結(jié)冰，且最大程，大部分已水結(jié)冰，且最大程度的降低了其中的化學(xué)反應(yīng)。度的降低了其中的化學(xué)反應(yīng)。v現(xiàn)代食品冷藏技術(shù)中提倡速凍，這是因?yàn)樗賰鲂纬傻谋F(xiàn)代食品冷藏技術(shù)中提倡速凍，這是因?yàn)樗賰鲂纬傻谋Ъ?xì)小，呈針狀，凍結(jié)時(shí)間短且微生物活動(dòng)受到更大限晶細(xì)小，呈針狀，凍結(jié)時(shí)間短且微生物活動(dòng)受到更大限制，從而保證了食品品質(zhì)。制，從而

11、保證了食品品質(zhì)。2.3 食品中水與非水組分之間的相互作用食品中水與非水組分之間的相互作用Cl-Na+2.3.1 食品中水與非水組分之間的相互作用食品中水與非水組分之間的相互作用2.3.1.1 與離子和離子基團(tuán)的相互作用（食品中結(jié)合最緊密的一部分水）與離子和離子基團(tuán)的相互作用（食品中結(jié)合最緊密的一部分水）通過離子或離子基團(tuán)的電荷與水分子偶極子發(fā)生靜電相互作用通過離子或離子基團(tuán)的電荷與水分子偶極子發(fā)生靜電相互作用(離子離子-偶偶極子極子)而產(chǎn)生水和作用。而產(chǎn)生水和作用。由于水分子具有大的偶極距，因此能與離子產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，這由于水分子具有大的偶極距，因此能與離子產(chǎn)生強(qiáng)的相互作用，這種極性作用比水

12、分子之間的氫鍵還要強(qiáng)，如種極性作用比水分子之間的氫鍵還要強(qiáng)，如Na+與水分子之間的結(jié)合與水分子之間的結(jié)合能力能力(83.68 kJ/mol)大約是水分子間氫鍵大約是水分子間氫鍵(20.9 kJ/mol)的的4倍。倍。2.3.1.2 水與具有氫鍵鍵合能力的中性基團(tuán)的相互作用水與具有氫鍵鍵合能力的中性基團(tuán)的相互作用許多食品成分，如蛋白質(zhì)、多糖（淀粉或纖維素）、果膠等，許多食品成分，如蛋白質(zhì)、多糖（淀粉或纖維素）、果膠等，其結(jié)構(gòu)中含有大量的極性基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基、羰基其結(jié)構(gòu)中含有大量的極性基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基、羰基等，這些極性基團(tuán)均可與水分子通過氫鍵相互結(jié)合。等，這些極性基團(tuán)均可與水分子通

13、過氫鍵相互結(jié)合。這種氫鍵作用比水與離子間的靜電作用要弱，但與水分子間這種氫鍵作用比水與離子間的靜電作用要弱，但與水分子間的氫鍵相近。的氫鍵相近。水與蛋白質(zhì)中兩類功能基團(tuán)形成氫鍵水與蛋白質(zhì)中兩類功能基團(tuán)形成氫鍵NHOHHOC水與疏水性物質(zhì)（如烴類、稀有氣體以及脂肪酸、水與疏水性物質(zhì)（如烴類、稀有氣體以及脂肪酸、氨基酸、蛋白質(zhì)的非極性基團(tuán)）相混合，由于非極性氨基酸、蛋白質(zhì)的非極性基團(tuán)）相混合，由于非極性物質(zhì)與水分子產(chǎn)生斥力，導(dǎo)致疏水分子附近的水分子物質(zhì)與水分子產(chǎn)生斥力，導(dǎo)致疏水分子附近的水分子之間的氫鍵鍵合增強(qiáng)，使得熵下降，在熱力學(xué)上是不之間的氫鍵鍵合增強(qiáng)，使得熵下降，在熱力學(xué)上是不利的（利的（G

14、0），此過程稱為疏水水合作用。），此過程稱為疏水水合作用。2.3.1.3 水與非極性物質(zhì)的相互作用水與非極性物質(zhì)的相互作用v疏水水合作用的表現(xiàn)形式：籠形水合物的形成。疏水水合作用的表現(xiàn)形式：籠形水合物的形成。v籠形水合物是冰狀包合物，其中水為籠形水合物是冰狀包合物，其中水為“主體主體”，通過氫鍵形成了，通過氫鍵形成了籠狀結(jié)構(gòu)，物理截留了另一種稱為籠狀結(jié)構(gòu)，物理截留了另一種稱為“客體客體”的分子。的分子。v“主體主體”水分子與水分子與“客體客體”分子之間的相互作用一般是弱分子之間的相互作用一般是弱的范德華力。的范德華力。v籠形水合物一般由籠形水合物一般由2074個(gè)水分子形成，具體多少視非極個(gè)水分

15、子形成，具體多少視非極性物質(zhì)的幾何尺寸而定；只有性物質(zhì)的幾何尺寸而定；只有“客體客體”的大小和形狀適合的大小和形狀適合于于“主體主體”的籠才能被截留。的籠才能被截留?！爸黧w主體”“客體客體”籠形水合物籠形水合物如果存在兩個(gè)分離的非極性實(shí)體，那么不相容的水環(huán)境如果存在兩個(gè)分離的非極性實(shí)體，那么不相容的水環(huán)境將促使它們相互靠近并締合，從而減少水將促使它們相互靠近并締合，從而減少水-非極性實(shí)體接觸非極性實(shí)體接觸面積，這是個(gè)熱力學(xué)上有利的過程面積，這是個(gè)熱力學(xué)上有利的過程(G0),此過程是疏水此過程是疏水水合的部分逆轉(zhuǎn)，被稱為水合的部分逆轉(zhuǎn)，被稱為“疏水相互作用疏水相互作用”。v大多數(shù)蛋白質(zhì)分子中，約

16、大多數(shù)蛋白質(zhì)分子中，約40%的氨基酸具有非極性側(cè)的氨基酸具有非極性側(cè)鏈，而且約有三分之一的非極性基團(tuán)暴露在水中，與鏈，而且約有三分之一的非極性基團(tuán)暴露在水中，與水之間產(chǎn)生疏水的相互作用，對(duì)于保持蛋白質(zhì)的活性水之間產(chǎn)生疏水的相互作用，對(duì)于保持蛋白質(zhì)的活性構(gòu)象具有一定的作用。構(gòu)象具有一定的作用。v水與溶質(zhì)的結(jié)合力非常重要，相互作用如下表：水與溶質(zhì)的結(jié)合力非常重要，相互作用如下表：種類種類實(shí)例實(shí)例相互作用的強(qiáng)度相互作用的強(qiáng)度（與水的氫鍵比較）（與水的氫鍵比較）偶極偶極-離子離子水水-游離離子游離離子較強(qiáng)較強(qiáng)水水-有機(jī)分子中的帶電基團(tuán)有機(jī)分子中的帶電基團(tuán)偶極偶極-偶極偶極水水-氨基氨基接近接近水水-羰

17、基羰基水水-羥基羥基疏水水合疏水水合水水-非極性基團(tuán)非極性基團(tuán)遠(yuǎn)小于遠(yuǎn)小于疏水相互作用疏水相互作用水水-非極性基團(tuán)非極性基團(tuán)+水水-非極性基非極性基團(tuán)團(tuán)水水-非極性基團(tuán)非極性基團(tuán)-非極性非極性基團(tuán)基團(tuán)2.3.2 食品中水的存在形式食品中水的存在形式食品中的水分子可與非水物質(zhì)發(fā)生作用，根據(jù)作用的食品中的水分子可與非水物質(zhì)發(fā)生作用，根據(jù)作用的性質(zhì)和程度，可將食品中的水分分為結(jié)合水和體相水。性質(zhì)和程度，可將食品中的水分分為結(jié)合水和體相水。結(jié)合水：也稱束縛水、固定水，結(jié)合水：也稱束縛水、固定水，通常是指存在于溶質(zhì)通常是指存在于溶質(zhì)或其他非水組分附近的，與溶質(zhì)分子之間通過化學(xué)鍵結(jié)合或其他非水組分附近的，

18、與溶質(zhì)分子之間通過化學(xué)鍵結(jié)合的那部分水。根據(jù)結(jié)合水被結(jié)合的牢固程度不同，分為化的那部分水。根據(jù)結(jié)合水被結(jié)合的牢固程度不同，分為化合水、鄰近水和多層水。合水、鄰近水和多層水。體相水：又稱游離水，是指食品中除了結(jié)合水以外的那部體相水：又稱游離水，是指食品中除了結(jié)合水以外的那部分水，是沒有被非水物質(zhì)化學(xué)結(jié)合的水。它又可分為三類，分水，是沒有被非水物質(zhì)化學(xué)結(jié)合的水。它又可分為三類，不移動(dòng)水或滯化水、毛細(xì)管水和自由流動(dòng)水。不移動(dòng)水或滯化水、毛細(xì)管水和自由流動(dòng)水。 化化合合水水( (組組成成水水) )定定義義：與與非非水水物物質(zhì)質(zhì)結(jié)結(jié)合合最最牢牢固固并并構(gòu)構(gòu)成成非非水水物物質(zhì)質(zhì)整整體體的的那那部部分分水水

19、N Na a2 2S SO O4 41 10 0H H2 2O O C Cu uS SO O4 45 5H H2 2O O特特點(diǎn)點(diǎn)：非非水水物物質(zhì)質(zhì)必必要要的的組組分分，- -4 40 0度度不不結(jié)結(jié)冰冰，無(wú)無(wú)溶溶劑劑能能力力，不不能能被被微微生生物物利利用用，量量很很少少；鄰鄰近近水水定定義義：處處在在非非水水組組分分親親水水性性最最強(qiáng)強(qiáng)的的基基團(tuán)團(tuán)周周圍圍的的第第一一層層位位置置，主主要要結(jié)結(jié)合合力力是是水水 離離子子和和水水 偶偶極極間間的的締締合合作作用用，與與離離子子或或離離子子基基團(tuán)團(tuán)締締合合的的水水是是結(jié)結(jié)合合最最緊緊密密的的鄰鄰近近水水。包包括括單單分分子子層層水水和和微微毛毛

20、細(xì)細(xì)管管中中的的水水。特特點(diǎn)點(diǎn)：- -4 40 0度度不不結(jié)結(jié)冰冰，無(wú)無(wú)溶溶劑劑能能力力，不不能能被被微微生生物物利利用用；多多層層水水定定義義：位位于于非非水水組組分分親親水水性性最最強(qiáng)強(qiáng)的的基基團(tuán)團(tuán)周周圍圍第第一一層層剩剩余余位位置置的的水水和和在在單單分分子子層層水水的的外外層層，靠靠水水- -水水和和水水- -溶溶質(zhì)質(zhì)氫氫鍵鍵結(jié)結(jié)合合的的水水。特特點(diǎn)點(diǎn)：有有一一定定厚厚度度( (多多層層) )，- -4 40 0o oC C基基本本不不結(jié)結(jié)冰冰，溶溶劑劑能能力力下下降降，可可被被蒸蒸發(fā)發(fā)；單單分分子子層層水水結(jié)結(jié)合合水水( (束束縛縛水水固固定定水水) )木瓜蛋白酶中的三分子水橋（化木

21、瓜蛋白酶中的三分子水橋（化合水）合水）體體相相水水( (游游離離水水) )定定義義：被被組組織織中中的的顯顯微微結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)或或亞亞顯顯微微結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)所所膜膜滯滯留留的的水水滯滯化化水水( (不不移移動(dòng)動(dòng)水水) )特特點(diǎn)點(diǎn)：不不能能自自由由流流動(dòng)動(dòng)毛毛細(xì)細(xì)管管水水定定義義：在在生生物物組組織織的的細(xì)細(xì)胞胞間間隙隙和和食食品品結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)組組織織中中，由由毛毛細(xì)細(xì)管管力力所所截截留留的的水水特特點(diǎn)點(diǎn)：物物理理及及化化學(xué)學(xué)性性質(zhì)質(zhì)與與滯滯化化水水相相同同，不不能能自自由由流流動(dòng)動(dòng)自自由由流流動(dòng)動(dòng)水水定定義義：動(dòng)動(dòng)物物的的血血漿漿、淋淋巴巴和和尿尿液液，植植物物的的導(dǎo)導(dǎo)管管和和細(xì)細(xì)胞胞內(nèi)內(nèi)液液泡泡中中的的水水

22、，以以及及食食品品中中肉肉眼眼可可見見的的水水特特點(diǎn)點(diǎn)：可可以以自自由由流流動(dòng)動(dòng)，正正常常結(jié)結(jié)冰冰，具具有有溶溶劑劑能能力力，微微生生物物可可利利用用凝膠（滯化水）凝膠（滯化水） 結(jié)合水和體相水之間的界限很難定量區(qū)分，只能根據(jù)其理化性質(zhì)作定結(jié)合水和體相水之間的界限很難定量區(qū)分，只能根據(jù)其理化性質(zhì)作定性區(qū)分：性區(qū)分：結(jié)合水的量與食品中有機(jī)大分子的極性基團(tuán)的數(shù)量有比較固定的比結(jié)合水的量與食品中有機(jī)大分子的極性基團(tuán)的數(shù)量有比較固定的比例關(guān)系，如例關(guān)系，如100g蛋白質(zhì)大約可結(jié)合蛋白質(zhì)大約可結(jié)合50g 的水，的水，100g淀粉的持水能力淀粉的持水能力在在3040g；結(jié)合水對(duì)食品品質(zhì)和風(fēng)味有較大的影響，

23、當(dāng)結(jié)合水被強(qiáng)行與食品分離時(shí)，結(jié)合水對(duì)食品品質(zhì)和風(fēng)味有較大的影響，當(dāng)結(jié)合水被強(qiáng)行與食品分離時(shí)，食品質(zhì)量、風(fēng)味就會(huì)改變；食品質(zhì)量、風(fēng)味就會(huì)改變；結(jié)合水的蒸汽壓比自由水低得多，在一定溫度（結(jié)合水的蒸汽壓比自由水低得多，在一定溫度（100oC）下結(jié)合水不能從食品）下結(jié)合水不能從食品中分離出來(lái)；中分離出來(lái)；結(jié)合水不易結(jié)冰（冰點(diǎn)約結(jié)合水不易結(jié)冰（冰點(diǎn)約-40oC），使得植物的種子和微生物的孢子得以），使得植物的種子和微生物的孢子得以在很低的溫度下保持其生命力；而多汁的組織在冰凍后細(xì)胞結(jié)構(gòu)往往被體在很低的溫度下保持其生命力；而多汁的組織在冰凍后細(xì)胞結(jié)構(gòu)往往被體相水的冰晶所破壞，解凍后組織不同程度的崩潰；相水

24、的冰晶所破壞，解凍后組織不同程度的崩潰；結(jié)合水不能作為溶劑；結(jié)合水不能作為溶劑；體相水可被微生物所利用，結(jié)合水則不能。體相水可被微生物所利用，結(jié)合水則不能。 長(zhǎng)期以來(lái)人們就已認(rèn)識(shí)到食品的水分含量和它的易腐性長(zhǎng)期以來(lái)人們就已認(rèn)識(shí)到食品的水分含量和它的易腐性之間存在著一定的關(guān)系。然而，發(fā)現(xiàn)不同類型的食品雖之間存在著一定的關(guān)系。然而，發(fā)現(xiàn)不同類型的食品雖然水分含量相同，但是它們的易腐性顯著不同，出現(xiàn)這然水分含量相同，但是它們的易腐性顯著不同，出現(xiàn)這種情況的原因是水與非水成分締合強(qiáng)度的不同，參與強(qiáng)種情況的原因是水與非水成分締合強(qiáng)度的不同，參與強(qiáng)締合的水比弱締合的水在較低程度上支持降解活力，而締合的水比

25、弱締合的水在較低程度上支持降解活力，而水分活度正說(shuō)明了水與各種非水成分的締合強(qiáng)度，因此，水分活度正說(shuō)明了水與各種非水成分的締合強(qiáng)度，因此，水分活度比水分含量能更可靠的預(yù)示食品穩(wěn)定性。水分活度比水分含量能更可靠的預(yù)示食品穩(wěn)定性。2.4 水分活度水分活度2.4.1 水分活度的定義及測(cè)定方法水分活度的定義及測(cè)定方法一、定義：水分活度是指食品中水的蒸汽壓與同溫下純一、定義：水分活度是指食品中水的蒸汽壓與同溫下純水的飽和蒸汽壓的比值，即：水的飽和蒸汽壓的比值，即：Aw=pp0其中：其中：Aw：水份活度；：水份活度； p：是某種食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的水蒸汽分壓，：是某種食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀

26、態(tài)時(shí)的水蒸汽分壓， 即食品上空水蒸氣的分壓力；即食品上空水蒸氣的分壓力； p0：相同溫度下的純水的蒸氣壓：相同溫度下的純水的蒸氣壓若把純水作為食品來(lái)看，其水蒸氣壓若把純水作為食品來(lái)看，其水蒸氣壓p和和 p0相等，相等，Aw=1，然而，一般食，然而，一般食品不僅含有水分，而且有非水組分，食品的蒸氣壓比純水小，即總是品不僅含有水分，而且有非水組分，食品的蒸氣壓比純水小，即總是pp0相等，相等，Aw1。注意：水分活度是樣品的固有性質(zhì)，反映了食品中水的存在狀態(tài)。注意：水分活度是樣品的固有性質(zhì)，反映了食品中水的存在狀態(tài)。二、測(cè)定水分活度的方法二、測(cè)定水分活度的方法a.冰點(diǎn)測(cè)定法：冰點(diǎn)測(cè)定法：通過測(cè)定樣品

27、冰點(diǎn)的降低值（通過測(cè)定樣品冰點(diǎn)的降低值（Tt）及水分含量（求出）及水分含量（求出n2）,根據(jù)公根據(jù)公式：式：G：樣品中溶劑的克數(shù)；：樣品中溶劑的克數(shù)； Tt ：冰點(diǎn)降低：冰點(diǎn)降低(oC);Kt：水的摩爾冰點(diǎn)降低常數(shù)。：水的摩爾冰點(diǎn)降低常數(shù)。n2=GTt1000 KtAw=pp0=n1n1+n2=N根據(jù)水分活度與拉烏爾定律的關(guān)系：根據(jù)水分活度與拉烏爾定律的關(guān)系：N：溶劑摩爾分?jǐn)?shù)；：溶劑摩爾分?jǐn)?shù)；n1：溶劑摩爾數(shù)；：溶劑摩爾數(shù)；n2：溶質(zhì)摩爾數(shù)。：溶質(zhì)摩爾數(shù)。b.相對(duì)濕度傳感器測(cè)定法：相對(duì)濕度傳感器測(cè)定法：在恒定溫度下，把已知水分含量的樣品放在一個(gè)密閉在恒定溫度下，把已知水分含量的樣品放在一個(gè)密閉

28、的小容器中，使其蒸氣壓和環(huán)境蒸氣壓達(dá)到平衡；用濕度的小容器中，使其蒸氣壓和環(huán)境蒸氣壓達(dá)到平衡；用濕度傳感器測(cè)定環(huán)境的平衡相對(duì)濕度，即可得出傳感器測(cè)定環(huán)境的平衡相對(duì)濕度，即可得出ERH，這時(shí)，這時(shí)可得到樣品的水分活度?？傻玫綐悠返乃只疃?。Aw=pp0=ERH100飽和鹽溶液樣品分隔并相通的兩個(gè)小室分別放樣品和飽和鹽溶液；樣品量一般分隔并相通的兩個(gè)小室分別放樣品和飽和鹽溶液；樣品量一般為為1g；恒溫溫度一般為；恒溫溫度一般為25 ，平衡時(shí)間為，平衡時(shí)間為20min；分別測(cè)定水分活；分別測(cè)定水分活度高的飽和鹽溶液和水分活度低的飽和鹽溶液和樣品達(dá)平衡時(shí)樣品度高的飽和鹽溶液和水分活度低的飽和鹽溶液和樣

29、品達(dá)平衡時(shí)樣品吸收或失去水的質(zhì)量，利用下式求算樣品的水分活度：吸收或失去水的質(zhì)量，利用下式求算樣品的水分活度：康維氏微量擴(kuò)散器康維氏微量擴(kuò)散器Aw=(Ax+By)/(x+y)其中：其中：Ax：水分活度低的飽和鹽溶液的標(biāo)準(zhǔn)水分活度；：水分活度低的飽和鹽溶液的標(biāo)準(zhǔn)水分活度； By：水分活度高的飽和鹽溶液的標(biāo)準(zhǔn)水分活度；水分活度高的飽和鹽溶液的標(biāo)準(zhǔn)水分活度；x：使用：使用B液時(shí)樣品的凈增值；液時(shí)樣品的凈增值；y：使用：使用A液液時(shí)樣品的凈減值；時(shí)樣品的凈減值；c.恒定相對(duì)濕度平衡室法：恒定相對(duì)濕度平衡室法：d.水分活度儀測(cè)定樣品的水分活度儀測(cè)定樣品的Aw 2.4.2 水分活度與溫度的關(guān)系水分活度與溫

30、度的關(guān)系測(cè)定水分活度時(shí)，必須標(biāo)明溫度。測(cè)定水分活度時(shí)，必須標(biāo)明溫度。克勞修斯克勞修斯-克拉伯龍方程精確表示了水分活度與絕對(duì)溫度（克拉伯龍方程精確表示了水分活度與絕對(duì)溫度（T）之間的關(guān)系：）之間的關(guān)系：k=樣品的絕對(duì)溫度純水的蒸氣壓為樣品蒸氣壓(p)時(shí)的絕對(duì)溫度純水的蒸氣壓為樣品蒸氣壓(p)時(shí)的絕對(duì)溫度=-HdlnAwd(1/T)R(1)其中：其中：R為氣體常數(shù)；為氣體常數(shù)；H為樣品中水分的等量?jī)粑綗?，可用純水的汽化潛熱表示，是常?shù)，其值為為樣品中水分的等量?jī)粑綗?，可用純水的汽化潛熱表示，是常?shù)，其值為40537.2J/mol； k是在達(dá)到同樣水蒸氣壓時(shí)，食品的溫度比純水溫度高出的比值，本質(zhì)

31、反映了食品中非水成分對(duì)是在達(dá)到同樣水蒸氣壓時(shí)，食品的溫度比純水溫度高出的比值，本質(zhì)反映了食品中非水成分對(duì)水活性的影響。在樣品一定和溫度變化范圍較窄的情況下，水活性的影響。在樣品一定和溫度變化范圍較窄的情況下，k可看做常數(shù)?？煽醋龀?shù)。=-kHlnAwR(2)(1/T) 當(dāng)水分含量一定時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，當(dāng)水分含量一定時(shí)，在一定溫度范圍內(nèi)，lnAw與與1/T之間為一直線關(guān)系，之間為一直線關(guān)系，其意義在于：其意義在于： 一定樣品一定樣品lnAw在不太寬的溫度范圍（如冰點(diǎn)以上）內(nèi)隨絕對(duì)溫度的升在不太寬的溫度范圍（如冰點(diǎn)以上）內(nèi)隨絕對(duì)溫度的升高而正比例升高。高而正比例升高。T升高，升高，Aw也升高。

32、也升高。水分活度是樣品組成水分活度是樣品組成(含水量含水量)和溫度的函數(shù)。和溫度的函數(shù)。=-kHlnAwR(2)(1/T)v但在較大的溫度范圍內(nèi)（越過冰點(diǎn)），但在較大的溫度范圍內(nèi)（越過冰點(diǎn)），lnAw與與1/T之間并非始終為一條直線；而是當(dāng)冰開始形成時(shí)，之間并非始終為一條直線；而是當(dāng)冰開始形成時(shí)，曲線中出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)，在冰點(diǎn)以下曲線中出現(xiàn)明顯的折點(diǎn)，在冰點(diǎn)以下lnAw與與1/T的的之間仍然呈線性關(guān)系，但是變化率（斜率）明顯變之間仍然呈線性關(guān)系，但是變化率（斜率）明顯變大了，并且不再受食品中非水組分的影響。大了，并且不再受食品中非水組分的影響。v主要因?yàn)榇藭r(shí)水的汽化潛熱應(yīng)由冰的升華熱代替，致使主

33、要因?yàn)榇藭r(shí)水的汽化潛熱應(yīng)由冰的升華熱代替，致使H值大大增值大大增加了。加了。v此外，由于冷凍食品中水的蒸汽分壓等于相同溫度下冰的蒸汽壓，此外，由于冷凍食品中水的蒸汽分壓等于相同溫度下冰的蒸汽壓，如果選用冰的蒸汽壓作為如果選用冰的蒸汽壓作為p0，則，則Aw=1，這是不可能的，因此，水，這是不可能的，因此，水分活度的定義式中的分活度的定義式中的p0應(yīng)采用過冷純水的蒸汽壓。而冷凍食品中應(yīng)采用過冷純水的蒸汽壓。而冷凍食品中水的分壓等于相同溫度下冰的蒸汽壓，冰的蒸汽壓與食品的樣品水的分壓等于相同溫度下冰的蒸汽壓，冰的蒸汽壓與食品的樣品組成無(wú)關(guān)，因此，在冰點(diǎn)以下，水分活度與樣品組成無(wú)關(guān)。組成無(wú)關(guān)，因此，在

34、冰點(diǎn)以下，水分活度與樣品組成無(wú)關(guān)。=-k HlnAwR(1/T)=pwp0picep0H ：冰的升華熱：冰的升華熱常壓下，冰的升華熱約為常壓下，冰的升華熱約為2822千焦千焦/千克千克 水的汽化潛熱水的汽化潛熱2260千焦千焦/千克千克 pw：部分凍結(jié)食品中水的分壓；：部分凍結(jié)食品中水的分壓；p0：純過冷水的蒸汽壓；：純過冷水的蒸汽壓；pice：純冰的蒸汽壓：純冰的蒸汽壓v在比較冰點(diǎn)以上或冰點(diǎn)以下的水分活度值時(shí)應(yīng)該注意到以下在比較冰點(diǎn)以上或冰點(diǎn)以下的水分活度值時(shí)應(yīng)該注意到以下三個(gè)重要的區(qū)別三個(gè)重要的區(qū)別:v第一，在冰點(diǎn)以上，水分活度是樣品組成和溫度的函數(shù)；而第一，在冰點(diǎn)以上，水分活度是樣品組成

35、和溫度的函數(shù)；而在冰點(diǎn)以下時(shí)，水分活度與樣品的組成無(wú)關(guān)，僅與溫度有關(guān)。在冰點(diǎn)以下時(shí)，水分活度與樣品的組成無(wú)關(guān)，僅與溫度有關(guān)。v第二，冰點(diǎn)以上和以下時(shí)，就食品而言，水分活度的意義是不一樣的。第二，冰點(diǎn)以上和以下時(shí)，就食品而言，水分活度的意義是不一樣的。例如：在水分活度為例如：在水分活度為0.86的的-15的食品中，微生物不再生長(zhǎng)，其它化學(xué)的食品中，微生物不再生長(zhǎng)，其它化學(xué)反應(yīng)的速度也很慢；但在同樣的水分活度而溫度是反應(yīng)的速度也很慢；但在同樣的水分活度而溫度是20情況下，一些化情況下，一些化學(xué)反應(yīng)將快速進(jìn)行，一些微生物也將中等速度生長(zhǎng)。學(xué)反應(yīng)將快速進(jìn)行，一些微生物也將中等速度生長(zhǎng)。v第三，冰點(diǎn)以下

36、的第三，冰點(diǎn)以下的Aw數(shù)據(jù)不能用來(lái)預(yù)示冰點(diǎn)以上的相同食品的數(shù)據(jù)不能用來(lái)預(yù)示冰點(diǎn)以上的相同食品的Aw，因?yàn)楸c(diǎn)以下的因?yàn)楸c(diǎn)以下的Aw值與樣品組成無(wú)關(guān)。值與樣品組成無(wú)關(guān)。2.4.3水分活度與水分含量的關(guān)系水分活度與水分含量的關(guān)系一、水分的吸附等溫曲線一、水分的吸附等溫曲線定義：在恒定溫度下，食品的水含量（以定義：在恒定溫度下，食品的水含量（以g水水/g干物質(zhì)表示）對(duì)其水分活度繪干物質(zhì)表示）對(duì)其水分活度繪圖形成的曲線，稱為水分的吸附等溫線（圖形成的曲線，稱為水分的吸附等溫線（MSI）。）。MSI對(duì)于了解以下信息意義重大：對(duì)于了解以下信息意義重大： 在濃縮和干燥過程中樣品脫水的難易程度與相對(duì)蒸氣壓在

37、濃縮和干燥過程中樣品脫水的難易程度與相對(duì)蒸氣壓RVP的關(guān)系。的關(guān)系。 如何組合食品才能防止水分在組合食品的配料之間轉(zhuǎn)移。如何組合食品才能防止水分在組合食品的配料之間轉(zhuǎn)移。測(cè)定包裝材料的阻濕性。測(cè)定包裝材料的阻濕性。 預(yù)測(cè)含水量與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系。預(yù)測(cè)含水量與微生物生長(zhǎng)的關(guān)系。 預(yù)測(cè)食品的化學(xué)和物理穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系。預(yù)測(cè)食品的化學(xué)和物理穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系。 看出不同食品中非水組分與水結(jié)合的強(qiáng)弱?？闯霾煌称分蟹撬M分與水結(jié)合的強(qiáng)弱。1在高含水食品中（含水量超過干物質(zhì)），在高含水食品中（含水量超過干物質(zhì)），Aw接近接近1.0；當(dāng)含水量低；當(dāng)含水量低于干物重時(shí)，于干物重時(shí)， Aw0.91，

38、水分活度降至，水分活度降至0.91以下以下時(shí)，可以抑制一般細(xì)菌的生長(zhǎng)；時(shí)，可以抑制一般細(xì)菌的生長(zhǎng)； 水分活水分活度在度在0.80.9時(shí)，食品中的微生物腐敗主時(shí)，食品中的微生物腐敗主要是由酵母菌和霉菌引起的；研究表明，要是由酵母菌和霉菌引起的；研究表明，重要的食品中有害微生物生長(zhǎng)的最低水重要的食品中有害微生物生長(zhǎng)的最低水分活度是分活度是0.860.97。 低于低于0.60時(shí)，絕大多數(shù)微生物無(wú)法生長(zhǎng)。時(shí)，絕大多數(shù)微生物無(wú)法生長(zhǎng)。 b. 微生物在不同的生長(zhǎng)階段，所需的微生物在不同的生長(zhǎng)階段，所需的Aw閾值閾值也不同。一般講，細(xì)菌形成芽孢時(shí)比繁殖時(shí)要也不同。一般講，細(xì)菌形成芽孢時(shí)比繁殖時(shí)要高；產(chǎn)毒微生

39、物在產(chǎn)生毒素時(shí)所需的高；產(chǎn)毒微生物在產(chǎn)生毒素時(shí)所需的Aw閾值閾值高于不產(chǎn)毒時(shí)所需的高于不產(chǎn)毒時(shí)所需的Aw閾值。閾值。據(jù)上所述，當(dāng)食品的水分活度降低到一定的限度以下時(shí)，據(jù)上所述，當(dāng)食品的水分活度降低到一定的限度以下時(shí)，就會(huì)抑制要求水分活度閾值高于此值的微生物的生長(zhǎng)、就會(huì)抑制要求水分活度閾值高于此值的微生物的生長(zhǎng)、繁殖或產(chǎn)生毒素，使食品加工和貯藏得以順利進(jìn)行。繁殖或產(chǎn)生毒素，使食品加工和貯藏得以順利進(jìn)行。而發(fā)酵技術(shù)中要求所用微生物能正常快速增殖，則要給而發(fā)酵技術(shù)中要求所用微生物能正?？焖僭鲋?，則要給予微生物合適的、必要高的水分活度。予微生物合適的、必要高的水分活度。2.5.1.2 水分活度與食品化

40、學(xué)變化的關(guān)系水分活度與食品化學(xué)變化的關(guān)系v食品中的水分活度與食品中所發(fā)生的化學(xué)變食品中的水分活度與食品中所發(fā)生的化學(xué)變化的種類和速度有密切的關(guān)系；化的種類和速度有密切的關(guān)系；v而食品中的化學(xué)變化是依賴于各類食品成分而食品中的化學(xué)變化是依賴于各類食品成分而發(fā)生的。以各類食品成分為線索，其化學(xué)而發(fā)生的。以各類食品成分為線索，其化學(xué)變化與水分活度關(guān)系的一般規(guī)律總結(jié)如下：變化與水分活度關(guān)系的一般規(guī)律總結(jié)如下：v脂類：影響脂肪品質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)主要為酸敗，而酸敗過程的化學(xué)本質(zhì)是空氣氧脂類：影響脂肪品質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)主要為酸敗，而酸敗過程的化學(xué)本質(zhì)是空氣氧的自動(dòng)氧化。脂類的氧化反應(yīng)與水分含量之間的關(guān)系為：在的自動(dòng)

41、氧化。脂類的氧化反應(yīng)與水分含量之間的關(guān)系為：在區(qū)，氧化反應(yīng)的區(qū)，氧化反應(yīng)的速度隨著水分增加而降低，因?yàn)樵诜浅８稍锏臉悠分屑尤胨?，水與脂肪自由基速度隨著水分增加而降低，因?yàn)樵诜浅８稍锏臉悠分屑尤胨c脂肪自由基氧化中形成的氫過氧化合物通過氫鍵結(jié)合，降低了氫過氧化合物分解的活性，氧化中形成的氫過氧化合物通過氫鍵結(jié)合，降低了氫過氧化合物分解的活性，從而降低了脂肪氧化反應(yīng)的速度，此外，水與金屬的結(jié)合還可使金屬離子對(duì)脂從而降低了脂肪氧化反應(yīng)的速度，此外，水與金屬的結(jié)合還可使金屬離子對(duì)脂肪氧化反應(yīng)的催化作用降低；當(dāng)含水量超過肪氧化反應(yīng)的催化作用降低；當(dāng)含水量超過、區(qū)交界時(shí)，較大量的水通過區(qū)交界時(shí)，較大量

42、的水通過溶解作用可以有效地增加氧的含量，還可使脂肪分子通過溶脹而更加暴露，因溶解作用可以有效地增加氧的含量，還可使脂肪分子通過溶脹而更加暴露，因而，氧化速度加快而，氧化速度加快 ；在；在III區(qū)，此時(shí)，大量的水降低了反應(yīng)物和催化劑的濃度，區(qū)，此時(shí)，大量的水降低了反應(yīng)物和催化劑的濃度，氧化速度又有所降低。氧化速度又有所降低。awv脂類氧化脂類氧化awv褐變反應(yīng)是影響食品質(zhì)量和外觀特性的重要的化學(xué)反應(yīng)，包括酶促褐變反應(yīng)是影響食品質(zhì)量和外觀特性的重要的化學(xué)反應(yīng)，包括酶促褐變和非酶褐變兩類。褐變和非酶褐變兩類。a. 酶促褐變是在酶作用下，食品中的酚類化合物發(fā)生特殊的氧化反酶促褐變是在酶作用下，食品中的

43、酚類化合物發(fā)生特殊的氧化反應(yīng)使食品顏色變劣的過程。當(dāng)食品中的水分活度在應(yīng)使食品顏色變劣的過程。當(dāng)食品中的水分活度在0.250.30之之間時(shí)，酶促褐變可被有效防止。間時(shí)，酶促褐變可被有效防止。b. 非酶褐變指食品通過一些非酶氧化而導(dǎo)致食品變色的反應(yīng)。非酶褐變指食品通過一些非酶氧化而導(dǎo)致食品變色的反應(yīng)。 也與水分活度有密切的關(guān)系，當(dāng)食品中的水分活度也與水分活度有密切的關(guān)系，當(dāng)食品中的水分活度在在0.60.7之間時(shí)，非酶褐變最為嚴(yán)重；水分活度之間時(shí)，非酶褐變最為嚴(yán)重；水分活度下降，褐變速度減慢，在下降，褐變速度減慢，在0.2以下時(shí)，褐變難以發(fā)生。以下時(shí)，褐變難以發(fā)生。但當(dāng)水分活度超過褐變高峰要求的值

44、時(shí)，其褐變速但當(dāng)水分活度超過褐變高峰要求的值時(shí)，其褐變速度又由于體系中溶質(zhì)的減少而下降。度又由于體系中溶質(zhì)的減少而下降。Awvv水溶性色素：一般而言，當(dāng)食品中的水分活度增大時(shí)，水溶性色水溶性色素：一般而言，當(dāng)食品中的水分活度增大時(shí)，水溶性色素（如葉綠素）分解的速度就會(huì)加快。素（如葉綠素）分解的速度就會(huì)加快。v總之，降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進(jìn)總之，降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進(jìn)行，減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性色素的分解。但水分活度太行，減少營(yíng)養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性色素的分解。但水分活度太低，反而會(huì)加速脂肪的氧化酸敗。要使食品具有最高的穩(wěn)定性，最

45、低，反而會(huì)加速脂肪的氧化酸敗。要使食品具有最高的穩(wěn)定性，最好將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學(xué)變化難以發(fā)好將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學(xué)變化難以發(fā)生，同時(shí)又不會(huì)使食品喪失吸水性和復(fù)原性。生，同時(shí)又不會(huì)使食品喪失吸水性和復(fù)原性。Awv降低水分活度能抑制食品的化學(xué)變化和微生物的生長(zhǎng)繁殖，降低水分活度能抑制食品的化學(xué)變化和微生物的生長(zhǎng)繁殖，穩(wěn)定食品質(zhì)量，主要是因?yàn)椋悍€(wěn)定食品質(zhì)量，主要是因?yàn)椋核只疃冉档褪称分畜w相水含量降低以水為介質(zhì)的反應(yīng)難以發(fā)生離子型反應(yīng)的速度降低水參加的反應(yīng)速度降低水影響酶的活性及酶促反應(yīng)中底物的輸送食品中微生物的生長(zhǎng)繁殖都要求有一定最低限度的Aw食品

46、化學(xué)反應(yīng)的最大速度一般發(fā)生在具有中等水分含量的食品中（食品化學(xué)反應(yīng)的最大速度一般發(fā)生在具有中等水分含量的食品中（Aw為為0.70.9），而最小反應(yīng)速度一般出現(xiàn)在等溫線的區(qū)間），而最小反應(yīng)速度一般出現(xiàn)在等溫線的區(qū)間I與與II之間的邊界之間的邊界（Aw為為0.20.3），這時(shí)的水分含量是單分子層水分含量。），這時(shí)的水分含量是單分子層水分含量。2.5.1.3 降低水分活度提高食品穩(wěn)定性的機(jī)理降低水分活度提高食品穩(wěn)定性的機(jī)理水分活度除影響化學(xué)反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)外，還影響水分活度除影響化學(xué)反應(yīng)和微生物生長(zhǎng)外，還影響干燥和半干燥食品的質(zhì)地。如，欲保持餅干、爆米花干燥和半干燥食品的質(zhì)地。如，欲保持餅干、爆米花

47、等食品的脆性，防止砂糖、奶粉的結(jié)塊，以及硬糖塊、等食品的脆性，防止砂糖、奶粉的結(jié)塊，以及硬糖塊、蜜餞等粘結(jié)，均應(yīng)保持適當(dāng)?shù)偷乃只疃?。蜜餞等粘結(jié)，均應(yīng)保持適當(dāng)?shù)偷乃只疃?。要保持干燥食品的理想品質(zhì)，要保持干燥食品的理想品質(zhì)，Aw值不能超過值不能超過0.350.5，但，但隨食品產(chǎn)品的不同而有所變化。隨食品產(chǎn)品的不同而有所變化。對(duì)于軟質(zhì)構(gòu)的食品（含水量高的食品），為了避免失水對(duì)于軟質(zhì)構(gòu)的食品（含水量高的食品），為了避免失水變硬，要保持相當(dāng)高的水分活度。變硬，要保持相當(dāng)高的水分活度。2.5.2 冷凍與食品穩(wěn)定性冷凍與食品穩(wěn)定性v冷凍是保藏大多數(shù)食品的好方法，這是因?yàn)樵诘蜏氐臈l件下，冷凍是保藏大多數(shù)食

48、品的好方法，這是因?yàn)樵诘蜏氐臈l件下，微生物的繁殖被抑制、一些化學(xué)反應(yīng)的速度常數(shù)降低，提高微生物的繁殖被抑制、一些化學(xué)反應(yīng)的速度常數(shù)降低，提高了大多數(shù)食品的穩(wěn)定性。了大多數(shù)食品的穩(wěn)定性。v但對(duì)于具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的食品和食品凝膠，將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)非常不利但對(duì)于具有細(xì)胞結(jié)構(gòu)的食品和食品凝膠，將會(huì)出現(xiàn)兩個(gè)非常不利的后果：的后果：水轉(zhuǎn)化成冰后，體積增加水轉(zhuǎn)化成冰后，體積增加9%，于是產(chǎn)生局部壓力，使具有，于是產(chǎn)生局部壓力，使具有細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的食品受到機(jī)械性損傷，造成解凍后汁液流失，細(xì)胞組織結(jié)構(gòu)的食品受到機(jī)械性損傷，造成解凍后汁液流失，或使細(xì)胞內(nèi)的酶與細(xì)胞外的底物接觸，導(dǎo)致不良反應(yīng)發(fā)生?；蚴辜?xì)胞內(nèi)的酶與細(xì)胞外的底

49、物接觸，導(dǎo)致不良反應(yīng)發(fā)生。2.5.2.1 凍藏時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的影響凍藏時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的影響冷凍濃縮效應(yīng)。主要由于在凍藏溫度下，食品中仍然存冷凍濃縮效應(yīng)。主要由于在凍藏溫度下，食品中仍然存在非凍結(jié)相，其中非水組分的濃度提高，引起食品體系在非凍結(jié)相，其中非水組分的濃度提高，引起食品體系理化性質(zhì)發(fā)生變化，如理化性質(zhì)發(fā)生變化，如pH值、離子強(qiáng)度、黏度、表面和值、離子強(qiáng)度、黏度、表面和界面張力及氧化還原電位等發(fā)生明顯的改變，為一些界面張力及氧化還原電位等發(fā)生明顯的改變，為一些反應(yīng)創(chuàng)造了合適的反應(yīng)條件。此外，還將形成低共熔混反應(yīng)創(chuàng)造了合適的反應(yīng)條件。此外，還將形成低共熔混合物，溶液中有氧和二氧化碳逸出，水的結(jié)構(gòu)和水與溶合物，溶液中有氧和二氧化碳逸出，水的結(jié)構(gòu)和水與溶質(zhì)之間的相互作用改變，大分子更緊密聚集，相互作用質(zhì)之間的相互作用改變，大分子更緊密聚集，相互作用可能性增大。可能性增大。v因此，冷凍給食品體系化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)的影因此，冷凍給食品體系化學(xué)反應(yīng)帶來(lái)的影響有相反的兩方面影響：響有相反的兩方面影響：降低溫度，減慢了反應(yīng)速度；降低溫度，減慢了反應(yīng)速度；降低溫度，自由水的含量降低，溶質(zhì)濃度降低溫度，自由水的含量降低，溶質(zhì)濃度增加，加快了反應(yīng)速度。增加，加快了反應(yīng)速度。v在食品凍藏過程中，冰結(jié)晶大小、數(shù)量、形狀的改變?cè)?/p>