食品化學(xué)_水分

1、食品化學(xué)食品化學(xué)第一章第一章 水分水分水和冰的結(jié)構(gòu)水和冰的結(jié)構(gòu)水和溶質(zhì)的相互作用水和溶質(zhì)的相互作用食品中水的存在狀態(tài)食品中水的存在狀態(tài)水分活度與食品穩(wěn)定性水分活度與食品穩(wěn)定性等溫吸濕曲線及其應(yīng)用等溫吸濕曲線及其應(yīng)用1 食品中的水食品中的水p食品中水的含量、分布和存在狀態(tài)對(duì)食品中水的含量、分布和存在狀態(tài)對(duì)食品的外觀、質(zhì)地、風(fēng)味和保藏性關(guān)食品的外觀、質(zhì)地、風(fēng)味和保藏性關(guān)系極其密切。系極其密切。p水具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、高介電常數(shù)、水具有高熔點(diǎn)、高沸點(diǎn)、高介電常數(shù)、高熱容量、高相變熱等特點(diǎn)，對(duì)于食高熱容量、高相變熱等特點(diǎn)，對(duì)于食品加工烹調(diào)過程具有重要影響。品加工烹調(diào)過程具有重要影響。水分含量與食品特性

2、水分含量與食品特性 1 1p蔬菜含水量在蔬菜含水量在90%以上。以上。水分含量與食品特性水分含量與食品特性 2 2p水果含水量在水果含水量在80%以上。以上。水分含量與食品特性水分含量與食品特性 3 3p肉類含水量在肉類含水量在70%左右。左右。水分含量與食品特性水分含量與食品特性 4 4p面包和饅頭含面包和饅頭含水量在水量在40%左左右。右。水分含量與食品特性水分含量與食品特性 5 5p米和面含水量米和面含水量在在12%左右。左右。水分含量與食品特性水分含量與食品特性 6 6p餅干、糖果、餅干、糖果、奶粉等食品的奶粉等食品的含水量在含水量在8%以下。以下。2 水和冰的分子結(jié)構(gòu)水和冰的分子結(jié)構(gòu)

3、p水分子的電子結(jié)構(gòu)水分子的電子結(jié)構(gòu)n氧原子電子結(jié)構(gòu)：氧原子電子結(jié)構(gòu)：1S22S22Px22Py12Pz1n兩個(gè)共價(jià)鍵和兩個(gè)孤對(duì)電子兩個(gè)共價(jià)鍵和兩個(gè)孤對(duì)電子n四個(gè)四個(gè)sp3雜化軌道雜化軌道p水分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)水分子的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)nsp3雜化軌道頂點(diǎn)連線呈現(xiàn)假想的四面體結(jié)構(gòu)雜化軌道頂點(diǎn)連線呈現(xiàn)假想的四面體結(jié)構(gòu)n部分的離子性質(zhì)部分的離子性質(zhì)n可以通過分子間氫鍵形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以通過分子間氫鍵形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖：水分子的電子云和共價(jià)鍵圖：水分子的電子云和共價(jià)鍵p水分子是一個(gè)極性分子，其共價(jià)鍵具有部分的離水分子是一個(gè)極性分子，其共價(jià)鍵具有部分的離子性質(zhì)，分子具有較大偶極矩。子性質(zhì)，分子具有較大偶極矩。圖：水

4、分子的氫鍵圖：水分子的氫鍵p水分子四面體氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成。氫鍵鍵能為水分子四面體氫鍵網(wǎng)絡(luò)的形成。氫鍵鍵能為25kJ/mol。水分子的氫鍵水分子的氫鍵pOH鍵中的氫原子帶有部分正電性，而氧原鍵中的氫原子帶有部分正電性，而氧原子的孤對(duì)電子帶有部分負(fù)電性，形成偶極分子的孤對(duì)電子帶有部分負(fù)電性，形成偶極分子，偶極矩為子，偶極矩為1.84D。p每個(gè)水分子可以和每個(gè)水分子可以和4個(gè)其他水分子形成氫鍵，個(gè)其他水分子形成氫鍵，氫鍵向四面伸展，可以形成立體的連續(xù)氫鍵氫鍵向四面伸展，可以形成立體的連續(xù)氫鍵結(jié)構(gòu)，也就是水分子的締合作用。結(jié)構(gòu)，也就是水分子的締合作用。p因此，水分子不是自由的，而是水的動(dòng)態(tài)連因此，水分子

5、不是自由的，而是水的動(dòng)態(tài)連續(xù)結(jié)構(gòu)中受束縛的一員。續(xù)結(jié)構(gòu)中受束縛的一員。水分子的特性與氫鍵水分子的特性與氫鍵p與分子量類似的化合物相比，水分子之間的與分子量類似的化合物相比，水分子之間的引力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他小分子。引力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他小分子。n水的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱、氣化熱等異常高水的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱、氣化熱等異常高n水和其他基團(tuán)以氫鍵相互作用從而有良好的溶劑性質(zhì)水和其他基團(tuán)以氫鍵相互作用從而有良好的溶劑性質(zhì)n水的介電常數(shù)高水的介電常數(shù)高n水的表面張力大水的表面張力大 p在在0時(shí)，冰中水分子配位數(shù)為時(shí)，冰中水分子配位數(shù)為4。溫度上升則配。溫度上升則配位數(shù)增加；然而水分子間的距離隨著溫度升高而位數(shù)增加；

6、然而水分子間的距離隨著溫度升高而加大。在加大。在3.98 時(shí)，密度達(dá)到最大值。時(shí)，密度達(dá)到最大值。冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)p水結(jié)冰之后，分子之間以氫鍵連接形成剛性水結(jié)冰之后，分子之間以氫鍵連接形成剛性結(jié)構(gòu)。由于分子之間的距離大于液態(tài)水，冰結(jié)構(gòu)。由于分子之間的距離大于液態(tài)水，冰的密度比水低，引而結(jié)冰后體積增大。的密度比水低，引而結(jié)冰后體積增大。p冰有多種晶型，在一般情況下形成正六方形冰有多種晶型，在一般情況下形成正六方形對(duì)稱結(jié)構(gòu)冰晶。對(duì)稱結(jié)構(gòu)冰晶。p水首先冷卻成為過冷狀態(tài)，然后圍繞晶核結(jié)水首先冷卻成為過冷狀態(tài)，然后圍繞晶核結(jié)冰，冰晶不斷長大?？焖賰鼋Y(jié)可以形成較多冰，冰晶不斷長大?？焖賰鼋Y(jié)可以形成較多晶核

7、和較小冰晶，有利保持食品品質(zhì)。晶核和較小冰晶，有利保持食品品質(zhì)。圖：冰的氫鍵結(jié)構(gòu)圖：冰的氫鍵結(jié)構(gòu)p圖為冰的晶胞。其中圖為冰的晶胞。其中配位數(shù)為配位數(shù)為4，兩個(gè)氧原，兩個(gè)氧原子之間的距離為子之間的距離為0.276nm。p冰在不同溫度和壓力冰在不同溫度和壓力下有下有10種晶體結(jié)構(gòu)，種晶體結(jié)構(gòu)，此為第一種。此為第一種。3 水和溶質(zhì)的相互作用水和溶質(zhì)的相互作用p純水以氫鍵結(jié)合成連續(xù)結(jié)構(gòu)，而如果在水中純水以氫鍵結(jié)合成連續(xù)結(jié)構(gòu)，而如果在水中加入其他物質(zhì)，水的原有結(jié)構(gòu)將受到打擾，加入其他物質(zhì)，水的原有結(jié)構(gòu)將受到打擾，發(fā)生水發(fā)生水-溶質(zhì)相互作用。溶質(zhì)相互作用。p其中包括幾種情況：其中包括幾種情況：n離子與水的

8、相互作用離子與水的相互作用n親水極性化合物與水的相互作用親水極性化合物與水的相互作用n疏水物質(zhì)與水的相互作用疏水物質(zhì)與水的相互作用水與離子和離子基團(tuán)的相互作用水與離子和離子基團(tuán)的相互作用p水具有偶極，可以和離子發(fā)生水合作用。由水具有偶極，可以和離子發(fā)生水合作用。由于離子和水分子的結(jié)合能力高于氫鍵鍵能，于離子和水分子的結(jié)合能力高于氫鍵鍵能，水分子優(yōu)先與離子結(jié)合。水分子優(yōu)先與離子結(jié)合。p在所產(chǎn)生的離子水合物當(dāng)中，水分子被嚴(yán)密在所產(chǎn)生的離子水合物當(dāng)中，水分子被嚴(yán)密地控制在離子周圍，失去自由移動(dòng)的能力。地控制在離子周圍，失去自由移動(dòng)的能力。p離子水合物當(dāng)中的水不能結(jié)冰，不能蒸發(fā)，離子水合物當(dāng)中的水不能

9、結(jié)冰，不能蒸發(fā)，不能成為溶劑，表現(xiàn)和固體一樣。不能成為溶劑，表現(xiàn)和固體一樣。圖：水與離子化合物的相互作用圖：水與離子化合物的相互作用p水與離子化水與離子化合物通過離合物通過離子子-偶極作偶極作用結(jié)合。用結(jié)合。 水與極性基團(tuán)的相互作用水與極性基團(tuán)的相互作用p蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維等具有極性基團(tuán)的蛋白質(zhì)、淀粉、膳食纖維等具有極性基團(tuán)的物質(zhì)都可以與水通過氫鍵而結(jié)合。物質(zhì)都可以與水通過氫鍵而結(jié)合。p不同極性基團(tuán)與水的結(jié)合能力不同，其中未不同極性基團(tuán)與水的結(jié)合能力不同，其中未解離解離-NH2和和-COOH結(jié)合力最強(qiáng)，結(jié)合力最強(qiáng)，-OH和和 -CONH等基團(tuán)結(jié)合力稍遜。等基團(tuán)結(jié)合力稍遜。p這些物質(zhì)周圍以氫

10、鍵結(jié)合的水稱為這些物質(zhì)周圍以氫鍵結(jié)合的水稱為“臨近臨近水水”，對(duì)維持大分子構(gòu)象十分重要。其第一，對(duì)維持大分子構(gòu)象十分重要。其第一層水分子也失去了自由移動(dòng)的能力。層水分子也失去了自由移動(dòng)的能力。表：一些單糖和雙糖結(jié)合水的能力表：一些單糖和雙糖結(jié)合水的能力p單糖結(jié)合水單糖結(jié)合水量一般為量一般為0.20.4mg/g干重干重糖種類糖種類mol/OHml/g木糖木糖0.580.28阿拉伯糖阿拉伯糖0.890.42果糖果糖0.760.38葡萄糖葡萄糖0.700.35蔗糖蔗糖0.480.20麥芽糖麥芽糖0.630.22表：一些氨基酸結(jié)合水的能力表：一些氨基酸結(jié)合水的能力p氨基酸結(jié)合水量一般為氨基酸結(jié)合水量一

11、般為0.30.4mg/g干重干重氨基酸氨基酸解離態(tài)解離態(tài)mol/殘基殘基氨基酸氨基酸解離態(tài)解離態(tài)mol/殘基殘基AspCOOH2LysNH24.5COO6NH34.5GluCOOH2Val1COO7.5Ala1.5TyrOH3Ser2O7.5Pro3Phe0ProOH4水與非極性基團(tuán)的相互作用水與非極性基團(tuán)的相互作用p脂肪酸、非極性氨基酸等物質(zhì)中的非極性基脂肪酸、非極性氨基酸等物質(zhì)中的非極性基團(tuán)與水分子產(chǎn)生排斥作用，可增強(qiáng)周圍水分團(tuán)與水分子產(chǎn)生排斥作用，可增強(qiáng)周圍水分子之間的氫鍵結(jié)合力，稱為子之間的氫鍵結(jié)合力，稱為“疏水水合作疏水水合作用用”。一些疏水小分子的進(jìn)入可形成。一些疏水小分子的進(jìn)入可

12、形成“籠狀籠狀水合物水合物”。p非極性物質(zhì)之間傾向于彼此結(jié)合以減少與水非極性物質(zhì)之間傾向于彼此結(jié)合以減少與水的接觸表面，稱為的接觸表面，稱為“疏水相互作用疏水相互作用”。它是。它是維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的重要力量之一。維持蛋白質(zhì)三級(jí)結(jié)構(gòu)的重要力量之一。4 水在食品當(dāng)中的存在狀態(tài)水在食品當(dāng)中的存在狀態(tài)p1 化合水或結(jié)構(gòu)水化合水或結(jié)構(gòu)水(constitutional water) 為結(jié)合最牢固的水為結(jié)合最牢固的水p2 吸附水或臨近水吸附水或臨近水(vicinal water) 包括單包括單層水和多層水，為吸附水層水和多層水，為吸附水p3 體相水體相水(bulk phase water)p前兩者為束縛水

13、或稱結(jié)合水前兩者為束縛水或稱結(jié)合水(bond water)，后者為自由水后者為自由水(free water)。自由水與束縛水的性質(zhì)差異自由水與束縛水的性質(zhì)差異p束縛水束縛水/結(jié)合水與自由水的不同：結(jié)合水與自由水的不同：n不易蒸發(fā)不易蒸發(fā)n不易凍結(jié)不易凍結(jié)n不能作為溶劑不能作為溶劑n不能參與化學(xué)反應(yīng)不能參與化學(xué)反應(yīng)n不能為微生物所利用不能為微生物所利用p自由水則具有上述的各種能力。自由水則具有上述的各種能力。 5 水分活度水分活度p水分活度的由來水分活度的由來p水分活度的定義水分活度的定義p水分活度的意義水分活度的意義p水分活度與溫度水分活度與溫度水分活度的由來水分活度的由來 1 1p溶質(zhì)溶解后

14、，水分子圍在溶質(zhì)分子周圍，體溶質(zhì)溶解后，水分子圍在溶質(zhì)分子周圍，體系的自由能降低。水分子不象以前一樣容易系的自由能降低。水分子不象以前一樣容易逸失到空氣中，溶液的蒸汽壓降低，冰點(diǎn)降逸失到空氣中，溶液的蒸汽壓降低，冰點(diǎn)降低，沸點(diǎn)升高。溶液濃度和蒸汽壓降低之間低，沸點(diǎn)升高。溶液濃度和蒸汽壓降低之間的關(guān)系如拉烏爾定律的關(guān)系如拉烏爾定律(Raoults Law)：p (p0-p)/p0 =n1/(n1+n2) (1)p1kg水含水含55.51mole，1mole理想溶質(zhì)溶在理想溶質(zhì)溶在1kg水中將使蒸汽壓降低水中將使蒸汽壓降低0.0177，或，或1.77。 水分活度的由來水分活度的由來 2 2p(p0

15、-p)/p0 =n1/(n1+n2) (1)p1- P/P0 =n1/(n1+n2) (2)p- P/P0 = - n2/(n1+n2) (3)pP/P0 = n2/(n1+n2) (4)水分活度的由來水分活度的由來 3 3p(1)式簡化最終得到式簡化最終得到p/p0 = n2/(n1+n2)p其中，其中，n1代表溶劑的摩爾數(shù)，代表溶劑的摩爾數(shù)，n2代表溶質(zhì)代表溶質(zhì)的摩爾數(shù)。的摩爾數(shù)。p可以看出，對(duì)于可以看出，對(duì)于1mol的溶液，蒸汽壓為純的溶液，蒸汽壓為純水蒸汽壓的水蒸汽壓的55.51/(1+55.51)98.23。 水分活度的定義水分活度的定義p水分活度水分活度Aw定義為定義為Aw = p

16、/p0p那么那么1mol溶質(zhì)的蒸氣壓相當(dāng)于純水蒸氣壓的溶質(zhì)的蒸氣壓相當(dāng)于純水蒸氣壓的98.23；如果處在水分平衡狀態(tài)下，平衡相對(duì)；如果處在水分平衡狀態(tài)下，平衡相對(duì)濕度也應(yīng)當(dāng)是濕度也應(yīng)當(dāng)是98.23。p水分活度水分活度(water activity)即某含水體系中的即某含水體系中的水蒸汽壓和相同溫度下純水蒸氣壓的比值。水蒸汽壓和相同溫度下純水蒸氣壓的比值。這個(gè)這個(gè)定義反映了水溶液中溶劑和溶質(zhì)粒子數(shù)與蒸氣壓定義反映了水溶液中溶劑和溶質(zhì)粒子數(shù)與蒸氣壓下降之間的本質(zhì)關(guān)系。它是微生物生長、酶活性下降之間的本質(zhì)關(guān)系。它是微生物生長、酶活性和化學(xué)反應(yīng)與水分之間相關(guān)性的最佳表達(dá)方式。和化學(xué)反應(yīng)與水分之間相關(guān)性

17、的最佳表達(dá)方式。 水分活度的測定水分活度的測定p由于食品中的水溶液體系多非理想溶液，因由于食品中的水溶液體系多非理想溶液，因而食品中的水分活度并不能通過以上簡單計(jì)而食品中的水分活度并不能通過以上簡單計(jì)算而得出，需要進(jìn)行蒸氣壓的實(shí)際測定。算而得出，需要進(jìn)行蒸氣壓的實(shí)際測定。p測定水分活度可以采用冰點(diǎn)降低法、相對(duì)濕測定水分活度可以采用冰點(diǎn)降低法、相對(duì)濕度傳感器法和恒定相對(duì)濕度平衡室法。通常度傳感器法和恒定相對(duì)濕度平衡室法。通常用水分活度計(jì)測定。（詳見課本用水分活度計(jì)測定。（詳見課本23頁）頁）水分活度與溫度水分活度與溫度 1p水分活度的數(shù)值隨溫度而改變。水分活度的數(shù)值隨溫度而改變。Aw與與T之之間

18、的關(guān)系可以用以下方程式表示：間的關(guān)系可以用以下方程式表示：dlnAw/d(1/T) = -H/Rp其中其中R、H均為常數(shù)，用均為常數(shù)，用k代之可導(dǎo)出代之可導(dǎo)出lnAw = -kH/R(1/T)p用該式作圖，則冰點(diǎn)以上，用該式作圖，則冰點(diǎn)以上，lnAw與絕對(duì)溫與絕對(duì)溫度倒數(shù)呈直線關(guān)系。度倒數(shù)呈直線關(guān)系。水分活度與溫度水分活度與溫度 2p在冰點(diǎn)以上，水分活度與食品中的化學(xué)成在冰點(diǎn)以上，水分活度與食品中的化學(xué)成分有關(guān)，而冰點(diǎn)以下與此無關(guān)。因此，用分有關(guān)，而冰點(diǎn)以下與此無關(guān)。因此，用水分活度大小來預(yù)測食品的性質(zhì)，只有在水分活度大小來預(yù)測食品的性質(zhì)，只有在冰點(diǎn)以上有效，在結(jié)冰之后則無效。冰點(diǎn)以上有效，在

19、結(jié)冰之后則無效。6 等溫吸濕曲線等溫吸濕曲線p等溫吸濕曲線的定義等溫吸濕曲線的定義p等溫吸濕曲線的分區(qū)等溫吸濕曲線的分區(qū)p等溫吸濕曲線與水的存在形式等溫吸濕曲線與水的存在形式p等溫吸濕曲線的滯后效應(yīng)等溫吸濕曲線的滯后效應(yīng)等溫吸濕曲線的定義等溫吸濕曲線的定義p在一定溫度下使食品吸濕或者干燥，測定其在一定溫度下使食品吸濕或者干燥，測定其含水量與水分活度之間的關(guān)系，作出圖形，含水量與水分活度之間的關(guān)系，作出圖形，稱為等溫吸濕曲線，也稱吸濕等溫線稱為等溫吸濕曲線，也稱吸濕等溫線(water sorption isotherm)。p含水量含水量Wd：食品中水的重量：食品中水的重量/完全干燥重完全干燥重p

20、水分水分Ww ：食品中水的重量：食品中水的重量/食品總重食品總重Wd = Ww(1-Ww)圖：一個(gè)典型的等溫吸濕曲線圖：一個(gè)典型的等溫吸濕曲線p通常低水分食品可通常低水分食品可以作出倒以作出倒S形的等形的等溫吸濕曲線。溫吸濕曲線。p橫軸為水分活度，橫軸為水分活度，縱軸為含水量?？v軸為含水量。等溫吸濕曲線的分區(qū)等溫吸濕曲線的分區(qū)p曲線可以劃分為三個(gè)曲線可以劃分為三個(gè)區(qū)域：區(qū)域：pI區(qū)：以化合水為主區(qū)：以化合水為主pI、II交界：臨近水或交界：臨近水或單層吸附水單層吸附水pII區(qū)：多層水、少量區(qū)：多層水、少量毛細(xì)管水毛細(xì)管水pIII區(qū)：體相水區(qū)：體相水等溫吸濕曲線與水的存在狀態(tài)等溫吸濕曲線與水的存

21、在狀態(tài) 1pI 區(qū)：水分子和食品成分中的離子基團(tuán)通過區(qū)：水分子和食品成分中的離子基團(tuán)通過離子離子-偶極相互作用牢固結(jié)合。偶極相互作用牢固結(jié)合。Aw在在00.25之間，相當(dāng)于之間，相當(dāng)于00.07g/g干重干重pI、II交界：相當(dāng)于單分子層吸附水，即水交界：相當(dāng)于單分子層吸附水，即水吸附在干物質(zhì)的親水基團(tuán)周圍形成單層吸附在干物質(zhì)的親水基團(tuán)周圍形成單層pII區(qū)：區(qū)：Aw在在0.20.85之間，即水在干物之間，即水在干物質(zhì)的親水基團(tuán)周圍形成多層吸附，相當(dāng)于質(zhì)的親水基團(tuán)周圍形成多層吸附，相當(dāng)于0.070.33g/g干重干重等溫吸濕曲線與水的存在狀態(tài)等溫吸濕曲線與水的存在狀態(tài) 2pII區(qū)也包括了小部分毛

22、細(xì)管水。右邊部分區(qū)也包括了小部分毛細(xì)管水。右邊部分開始了溶解過程，使得反應(yīng)物可以相遇發(fā)生開始了溶解過程，使得反應(yīng)物可以相遇發(fā)生作用。因此反應(yīng)速度提高。作用。因此反應(yīng)速度提高。pIII區(qū)：區(qū)：Aw在在0.80.99之間，所含水分之間，所含水分僅僅是因?yàn)槲锢碓虮唤亓粲谑称樊?dāng)中，但僅僅是因?yàn)槲锢碓虮唤亓粲谑称樊?dāng)中，但仍然屬于自由水。這部分水可作為溶劑、可仍然屬于自由水。這部分水可作為溶劑、可蒸發(fā)、可結(jié)冰，可被微生物和酶反應(yīng)利用。蒸發(fā)、可結(jié)冰，可被微生物和酶反應(yīng)利用。表：食品中水的存在狀態(tài)總結(jié)表：食品中水的存在狀態(tài)總結(jié)p請(qǐng)注意各類存在狀態(tài)水的名稱、歸類和束縛力。請(qǐng)注意各類存在狀態(tài)水的名稱、歸類和束

23、縛力。狀態(tài)狀態(tài)歸類歸類束縛力束縛力比例比例%位置位置化合水化合水結(jié)合水結(jié)合水離子離子-偶極偶極0.03I區(qū)左端區(qū)左端臨近水臨近水結(jié)合水結(jié)合水偶極偶極-偶極偶極0.5 0.4I區(qū)右端區(qū)右端多層水多層水結(jié)合水結(jié)合水偶極偶極-偶極偶極3.0 2.0II區(qū)區(qū)滯化水滯化水自由水自由水生物膜生物膜-III區(qū)區(qū)毛細(xì)水毛細(xì)水自由水自由水毛細(xì)管毛細(xì)管-III區(qū)區(qū)流動(dòng)水流動(dòng)水自由水自由水無無-III區(qū)區(qū)圖：不同食品的等溫吸濕曲線圖：不同食品的等溫吸濕曲線p等溫吸濕曲線因食品等溫吸濕曲線因食品不同而性狀各異。但不同而性狀各異。但只有低水分食品才看只有低水分食品才看得出曲線的形狀。得出曲線的形狀。圖：不同溫度的等溫吸

24、濕曲線圖：不同溫度的等溫吸濕曲線p因?yàn)樗只疃入S著因?yàn)樗只疃入S著溫度而變化，等溫溫度而變化，等溫吸濕曲線也隨溫度吸濕曲線也隨溫度變化。變化。等溫吸濕曲線中的滯后效應(yīng)等溫吸濕曲線中的滯后效應(yīng)p等溫吸濕曲線可以用兩種方法繪制：等溫吸濕曲線可以用兩種方法繪制：n向絕對(duì)干燥的物料中加入水分向絕對(duì)干燥的物料中加入水分回吸回吸n把含水分食品逐漸干燥直到水分為零把含水分食品逐漸干燥直到水分為零解吸解吸p對(duì)于同一種食品，這兩種方法所得到的曲線對(duì)于同一種食品，這兩種方法所得到的曲線總是有所差異，稱為總是有所差異，稱為“滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象”。其中，。其中，在同樣含水量下，解吸曲線的水分活度較低在同樣含水量下，解吸

25、曲線的水分活度較低p應(yīng)用：由解吸過程制備的食品需要保持更低應(yīng)用：由解吸過程制備的食品需要保持更低的的Aw值才能維持同樣的穩(wěn)定性。值才能維持同樣的穩(wěn)定性。7 水分活度與食品保藏性和品質(zhì)水分活度與食品保藏性和品質(zhì)p水分活度與微生物的繁殖水分活度與微生物的繁殖p水分活度與酶促反應(yīng)水分活度與酶促反應(yīng)p水分活度與非酶反應(yīng)水分活度與非酶反應(yīng)p水分活度與脂肪氧化水分活度與脂肪氧化p水分活度與食品儲(chǔ)藏水分活度與食品儲(chǔ)藏p冰凍對(duì)食品保藏性的雙重影響冰凍對(duì)食品保藏性的雙重影響水分活度與微生物的繁殖水分活度與微生物的繁殖p細(xì)菌繁殖活動(dòng)所需的細(xì)菌繁殖活動(dòng)所需的Aw 一般細(xì)菌為一般細(xì)菌為0.940.99，酵母菌，酵母菌

26、0.88左右，霉菌左右，霉菌0.80左右。嗜鹽左右。嗜鹽細(xì)菌為細(xì)菌為0.75左右，耐干燥霉菌和高滲酵母為左右，耐干燥霉菌和高滲酵母為0.650.60。p新鮮食品原料中，水分活度高達(dá)新鮮食品原料中，水分活度高達(dá)0.99，故而極易，故而極易腐敗，包括果蔬、魚肉、奶等。腐敗，包括果蔬、魚肉、奶等。p水分活性降到水分活性降到0.75左右后，能生存的微生物種類左右后，能生存的微生物種類受到很大限制，產(chǎn)毒能力喪失。受到很大限制，產(chǎn)毒能力喪失。0.70以下，總的以下，總的說來食品可以長期保存。說來食品可以長期保存。 詳細(xì)信息見課本詳細(xì)信息見課本31頁表頁表圖：水分活度與微生物和酶反應(yīng)圖：水分活度與微生物和酶

27、反應(yīng)p微生物在高水分活度下繁殖能力強(qiáng)。酶反應(yīng)也微生物在高水分活度下繁殖能力強(qiáng)。酶反應(yīng)也隨著水分活度上升加快速度。隨著水分活度上升加快速度。高中低水分活度食品高中低水分活度食品p水分活度在水分活度在0.6以下的以下的食品一般可以長期保存，食品一般可以長期保存，為長貨架期食品。為長貨架期食品。p水分活度在水分活度在0.60.9之之間為中等水分活度食品間為中等水分活度食品可以在常溫下保存數(shù)日可以在常溫下保存數(shù)日至兩周。至兩周。p水分活度水分活度0.9以上的食以上的食品通常需要低溫保存。品通常需要低溫保存。酶促反應(yīng)與水分活性酶促反應(yīng)與水分活性p酶反應(yīng)需要水提供反應(yīng)介質(zhì)，有時(shí)水本身就酶反應(yīng)需要水提供反應(yīng)

28、介質(zhì)，有時(shí)水本身就是反應(yīng)物。因此，酶反應(yīng)依賴于是反應(yīng)物。因此，酶反應(yīng)依賴于Aw。p食品的水分活性如果在食品的水分活性如果在0.3以下，酶活動(dòng)基以下，酶活動(dòng)基本停止本停止,酶促褐變反應(yīng)也停止；但脂肪氧合酶促褐變反應(yīng)也停止；但脂肪氧合酶是例外。酶是例外。水分活度與非酶反應(yīng)水分活度與非酶反應(yīng)p非酶化學(xué)反應(yīng)在水分活度非酶化學(xué)反應(yīng)在水分活度0.60.9之間速之間速率最大。率最大。0.3以下和以下和0.9以上速度很低。這以上速度很低。這是因?yàn)樗只疃冗^高使得溶質(zhì)稀釋，而水分是因?yàn)樗只疃冗^高使得溶質(zhì)稀釋，而水分活度過低導(dǎo)致分子移動(dòng)性下降?；疃冗^低導(dǎo)致分子移動(dòng)性下降。p重要的非酶反應(yīng)包括羰氨褐變等。它們?cè)谥?/p>

29、重要的非酶反應(yīng)包括羰氨褐變等。它們?cè)谥兴只疃仁称樊?dāng)中較易發(fā)生。水分活度食品當(dāng)中較易發(fā)生。水分活度與脂肪氧化水分活度與脂肪氧化p在水分活度低于單層水時(shí)，在水分活度低于單層水時(shí)，Aw升高使脂肪升高使脂肪氧化速度降低。原因是及少量水可以保護(hù)過氧化速度降低。原因是及少量水可以保護(hù)過氧化物的分解，并減少與氧氣的接觸。氧化物的分解，并減少與氧氣的接觸。p在多層水，水分活性的增加使氧化速度提高。在多層水，水分活性的增加使氧化速度提高。原因是水增加溶氧量和催化劑移動(dòng)性。原因是水增加溶氧量和催化劑移動(dòng)性。p在高水分活度下，水分的增加也使脂肪氧化在高水分活度下，水分的增加也使脂肪氧化速度降低，主要是由于水的稀釋

30、作用。速度降低，主要是由于水的稀釋作用。 圖：各種反應(yīng)和水分活度的關(guān)系圖：各種反應(yīng)和水分活度的關(guān)系p脂肪氧化和水分活度的關(guān)系是一個(gè)凹形曲線，脂肪氧化和水分活度的關(guān)系是一個(gè)凹形曲線，非酶褐變反應(yīng)則是一個(gè)凸形曲線。非酶褐變反應(yīng)則是一個(gè)凸形曲線。單層水是最穩(wěn)定的狀態(tài)單層水是最穩(wěn)定的狀態(tài)p總的來說，降低總的來說，降低Aw可以延緩酶促反應(yīng)和非可以延緩酶促反應(yīng)和非酶反應(yīng)的發(fā)生，減少營養(yǎng)成分降解，保持風(fēng)酶反應(yīng)的發(fā)生，減少營養(yǎng)成分降解，保持風(fēng)味和色澤。但味和色澤。但Aw過低也導(dǎo)致氧化酸敗。過低也導(dǎo)致氧化酸敗。p食品若要長期保存，以單層水狀態(tài)下為最佳。食品若要長期保存，以單層水狀態(tài)下為最佳。此時(shí)酶反應(yīng)、非酶褐變

31、、營養(yǎng)素分解和脂肪此時(shí)酶反應(yīng)、非酶褐變、營養(yǎng)素分解和脂肪氧化速度都達(dá)到最低。氧化速度都達(dá)到最低。降低水分活度保藏食品的原理降低水分活度保藏食品的原理p降低自由水比例，可以降低自由水比例，可以n減少反應(yīng)物的溶解和移動(dòng)，從而降低反應(yīng)速度。減少反應(yīng)物的溶解和移動(dòng)，從而降低反應(yīng)速度。n減少離子水合作用，從而減少金屬催化作用。減少離子水合作用，從而減少金屬催化作用。n控制水作為反應(yīng)物的反應(yīng)。控制水作為反應(yīng)物的反應(yīng)。n抑制酶和底物的活化；抑制酶和底物的活化；p降低自由水?dāng)?shù)量，還可以抑制微生物的繁殖降低自由水?dāng)?shù)量，還可以抑制微生物的繁殖和產(chǎn)毒。和產(chǎn)毒。冷凍對(duì)食品保藏性的雙重影響冷凍對(duì)食品保藏性的雙重影響p在

32、冰凍之后，水分活度不再是預(yù)測微生物在冰凍之后，水分活度不再是預(yù)測微生物生長和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的最佳指標(biāo)。生長和化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的最佳指標(biāo)。p冰點(diǎn)以下儲(chǔ)存時(shí)，食品中的自由水分結(jié)冰，冰點(diǎn)以下儲(chǔ)存時(shí)，食品中的自由水分結(jié)冰，使剩余溶液的冰點(diǎn)下降、濃度增高。使剩余溶液的冰點(diǎn)下降、濃度增高。p可能造成離子強(qiáng)度、可能造成離子強(qiáng)度、pH值、氧化還原電位值、氧化還原電位等改變，從而促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。等改變，從而促進(jìn)許多化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。淺凍與深凍淺凍與深凍p溫度降低延長食品的保存期間，主要原因是溫度降低延長食品的保存期間，主要原因是n化學(xué)反應(yīng)的速度降低化學(xué)反應(yīng)的速度降低n微生物的生長受到抑制微生物的生長受到抑制p淺凍時(shí)食品劣變速度可能加快淺凍時(shí)食品劣變速度可能加快n風(fēng)味損失風(fēng)味損失n維生素等營養(yǎng)物質(zhì)分解維生素等營養(yǎng)物質(zhì)分解n脂肪氧化在水活性低時(shí)加速脂肪氧化在水活性低時(shí)加速p18以下冷凍可較好保持食品質(zhì)量，但以下冷凍可較好保持食品質(zhì)量，但脂肪氧化仍然可能發(fā)生。脂肪氧化仍然可能發(fā)生。本章思考題本章思考題 1p為什么說水是一種有組織的連續(xù)結(jié)構(gòu)？為什么說水是一種有組織的連續(xù)結(jié)構(gòu)？p水和各種溶質(zhì)有什么樣的相互作用？主要作水和各種溶質(zhì)有什么樣的相互作用？主要作用力是什么？對(duì)