水的定义、特点与影响因素

第一章 绪论食品化学：是一门研究食品（包括食品原料）的组成，特性以及其产生的化学变化的科学。l 食品加工和保藏过程中重要的可变因素有 温度， 时间， 温度变化的速度， 产品的成分， pH， 气相的成分 和 水分活度。 其中 温度 也许是最重要的。第二章 水l 水为什么是食品体系中最重要的部分？1 水在食品中的存在形式是食品加工与保藏的基础。2 水是一种良好的溶剂3 水可支持必须的生物化学反应，可作为反应剂和反应介质。4 以物理方法截留的水，使组织具有一定的形态，硬度和弹性5 食品的水分含量与其易腐性之间存在一定关系l 结合水的定义及特点定义：存在于溶质或其他非水组分相邻处，具有与同一体系中体相水显著不同的那部分水。特点：1.与体系水相比，结合水具有被阻碍的流动性。 2.高水分食品中，结合水占总水量的一小部分。 3.低温下（-40度或更低）不能冻结。 4.不能作为外加溶质的溶剂。l 水分活度定义：1.根据热力学平衡定律，a w=f/fof表示溶剂的逸度 ，fo表示纯溶剂的逸度.2.溶液是理想溶液，热力学平衡条件下，a w =P/Po水分活度是指食品上方的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值 3.食品体系不符合上述条件，一般使用相对蒸汽压RVP表示。RVP= P/P0= %ERH/100ERH百分平衡相对湿度 注意：1）RVP是样品内在性质，ERH是与样品平衡的大气性质。2）仅当样品与它的环境达到平衡时等式成立。测定意义：1. 水分活度说明水与各种非水成分的缔合的强度。参与强缔合的水比弱缔合的水在较低程度上支持降解的活力。2. 水分活度比水分含量能较好的预示食品的稳定性，安全性和其他性质。测定方法：冰点测定法；水分活度仪法；扩散法与温度的关系：1. 在一定温度范围，Aw与1/T呈负相关关系2. 取决于产品种类，10温度导致0.030.2的RVP变化。当食品中水分含量增加时，温度对水分活度的影响程度也提高。3. 在冰点以上的温度时，水分活度是食品组成和温度的函数，并以食品的组成为主。在冰点以下时，水分活度只与温度有关。l 水分吸着等温线(MSI)定义：在一定温度下，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系。即在等温条件下，以食品含水量为纵坐标，以Aw为横坐标作图，所得曲线称为水分的吸着等温线意义 ：在浓缩、干燥过程样品脱水的难易程度与Aw有关配制食品混合必须避免水分在配料之间的转移测定包装材料的阻湿性的必要性必须测定什么样的水分含量能够抑制微生物生长需要预测食品的化学和物理稳定性与水分含量的关系MSI形状：大多数食品的等温吸湿线都成 S形，含有大量糖及可溶性小分子但不富含高聚物的水果、糖果以及咖啡提取物的等温吸湿线呈 J形影响MSI形状的因素：试样的成分，试样的物理结构，试样的预处理，温度和制作等温线的方法。各区特点：I) 区的水的性质：存在于区的水是最强烈地吸附和最少流动的，通过水离子或水偶极相互作用与可接近的极性部位缔合，在-40不能冻结，不能起到溶解溶质的作用，它的量不足以产生对固体的增塑效应，可看作固体的一部分。II) 区和边界：相当于食品的BET单层含水量。BET单层含水量：可理解为在干物质的可接近的高极性基团上形成一个单层所需的近似水量。III) 区的水的性质：主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合 ；流动性比体相水稍差 ；大部分在-40不冻结，对溶质产生显著的增塑作用，导致固体基质的初步肿胀。IV) 区和区边界：对高分子可形成一个水化壳。V) 区的水的性质：区的体相水是被物理截留或自由的， 宏观流动受到阻碍，具有与稀盐溶液中的水类似的性质，占总水分的95%以上,可以冻结，可作溶剂溶解其他物质，利于化学反应和微生物生长。 在一定的水分含量时，Aw随温度上升而增大。因此，MSI的图形也随温度的上升向高Aw方向迁移l 滞后现象定义：对于食品体系，将水加入一个干燥试样而得到的回吸等温线不一定和解吸等温线重叠。样品的水分回湿等温线和解吸等温线不完全一致的现象称为滞后现象。影响因素：食品的性质与温度，除去水分和加入水分时食品发生的物理变化，解吸速度，解吸过程中水分除去的程度l 水分活度对食品稳定性的影响用Aw比用含水量能更好地反应食品的稳定性，水分活度主要影响食品中微生物的生长，化学反应速率，酶水解，美拉德反应，赖氨酸损失，叶绿素损失，维生素B1损失，干燥和半干燥食品的质构。1. Aw 对微生物生长有更为密切的关系。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。低于0.6时，绝大多数的微生物是无法生长的。降低水分活度可以降低食品的化学反应速度，抑制微生物的生长繁殖，提高食品的稳定性.2. 反应速度与水分活度的关系：2545范围内，所有反应在解吸过程中首次出现最低反应速度在区和边界处，除氧化反应外所有反应的水分活度进一步降低时仍保持最低反应速度。3. Aw对脂质氧化作用：在水分活度较低时，食品中的水与氢过氧化物结合而妨碍了它们的分解，阻止了氧化进程。当水分活度大于 0.4，水分活度的增加增大了食物中氧的溶解度，促使大分子肿胀后暴露更多催化部位，加速了氧化，而当水分活度大于 0.8催化剂被稀释，降低了效率，阻碍了氧化。4. 水分活度对美拉德反应的影响：水分在一定范围内时，非酶褐变随水分活度增加而增加。Aw在0.60.7时最容易发生，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。5. 酶促反应与食物水分活度的关系：水分活度对酶促反应的影响是两个方面，一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。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。6. 水分活度对食品质构的影响：（1）Aw从0.20.3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0.350.5可保持干燥食品理想性质（2）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（3）通过食品的包装创造适宜的小环境，尽可能达到不同食品