《烹饪化学》第二章 水.ppt

第二章水 学习目标 1 了解食物中水的存在形式 结构和性质2 掌握水分活度的意义及其应用3 掌握水分在烹饪过程中的变化及控制 第二章水 第一节水的概述第二节水分活度第三节烹饪加工中水分的变化及控制 第一节水的概述 水是一切生命活动所必需的物质 没有水就没有生命 水是人体中含量最多的成分 约占人体的三分之二以上 在生物体内具有重要的生理功能 含水量的高低和水分的存在状态 不仅对原料的品质 如新鲜度 硬度 脆度 光滑度等 起着重要的作用 而且对原料的营养价值和保藏能力有很大的影响 具体情况可参见表2 1 表2 1自然含水量对烹饪原料的影响 一 水的结构和重要性质 一 水的结构1 水分子的组成 H2O2 水分子的结构 O sp3杂化 四面体结构 H O H键角104 50键长0 096nm 水分子的结构图 在四面体构型中水分子的氢键 二 水的物理性质 水的物性在烹饪加工中的意义 1 密度4 最大 水结冰体积增大9 导致水果蔬菜或动物肌肉细胞组织被破坏 解冻后会导致汁液流失 组织溃烂 滋味改变 温度 0 4 密度 克 立方厘米 图2 4不同温度下水的密度曲线图 与压力有关 压力增大 沸点升高 沸点 在水的饱和蒸气压达到外界压力时 则沸腾 此时温度即是沸点 饱和蒸气 饱和温度 饱和蒸汽压饱和蒸气压随温度的升高而增加 液态物质的温度升高到它的沸点时 其饱和蒸气压与外界压力相等 应用 减压脱水 高压蒸煮 2 沸点 3 热学性质 比热 汽化热 熔化热 由于水的沸点高 热容量大 导热能力强 用水作介质烹饪食物时 加工温度可以很高且容易维持在一定的温度范围 这样既可使食物原料中的腐败菌和病原菌被杀灭 满足食用卫生的要求 又可使烹饪原料中的蛋白质适度变性 结缔组织软化 淀粉糊化 植物纤维组织软化 利于食物的咀嚼及其中营养成分的消化和吸收 水具有大的相变热 汽化热 熔化热 潜热大 有利的一面是在加工中可利用热蒸汽进行杀菌及烹饪加工 不利的一面是在冷冻食品时需要消耗大量能量才能达到目的 4 介电常数 水的介电常数非常大 在20 时为80 36 所以水具有很强的溶解能力 1 极性化合物的溶解 烹饪原材料中的盐 味精及一些矿物质可以在水中以离子形式存在 2 非极性化合物的溶解 非离子极性化合物如糖 如蔗糖 醇 如料酒 醛 酸 如食醋 等有机物亦可与水形成氢键溶于水中 3 高分子化合物的 溶解 烹饪材料中的大分子物质如淀粉 果胶 蛋白质 脂肪等也能在适当的条件下分散在水中形成乳浊液或胶体溶液 供加工各种烹饪食品 如利用淀粉进行勾芡处理 用鱼或肉熬制各种浓汤 三 水的化学性质 水的化学性质非常活泼 它可以和许多活泼的金属及金属氧化物发生化学反应 也能和许多非金属及非金属氧化物发生化学反应 在烹调过程中 三大热能营养素 碳水化合物 脂类 蛋白质 会发生不同程度的水解反应 这非常有利于人体对食物的消化吸收 二 烹饪原料中的水分 一 水在生物体内的分布在烹饪原料中 生物体占有相当大的比重 而水是生物体最基本的组成成分 大多数生物体的含水量为60 80 水在生物体中的分布是不均匀的 动物 肌肉 脏器 血液中的含水量最高 为70 80 皮肤次之 为60 70 骨骼的含水量最低 为12 15 植物 不同品种之间 同种植物不同的组织 器官之间 同种植物不同的成熟度之间 在水分含量上都存在着较大的差异 一般来说 叶菜类较根茎类含水量要高的多 营养器官 如植物的叶 茎 根 含水较高通常为70 90 繁殖器官 如植物的种子 含水量较低 通常为12 15 表2 3常见食物的含水量单位 质量分数 二 烹饪原料中水分的存在状态 水分在烹饪原料中存在两种不同的状态 即 结合水体相水 1 结合水 1 结合水的种类 构成水是指与烹饪原料中其它亲水基团结合最紧密的那部分水 并与非水物质构成一个整体 邻近水是指亲水物质的强亲水基团周围缔合的单层水分子膜 它与非水成分主要依靠水 离子 水 偶极强氢键缔合作用结合在一起 多层水 是指单分子水化膜外围绕亲水基团形成的另外几层水 主要依靠水 水氢键缔合在一起 虽然多层水亲水基团的结合强度不如邻近水 但由于它们与亲水物质靠得足够近 以致于性质也大大不同于纯水的性质 微毛细管水 是指存在于一些细胞中的微毛细管水 毛细管半径小于0 1 m 由于受微毛细管的物理限制作用 被强烈束缚 也属于结合水的范畴 食品原料 H2O H2O H2O H2O 邻近水 多层水 构成水 2 结合水的含量 一般来说 烹饪原料中结合水的量与其非水成分极性基团的数量有比较固定的关系 据测定 1g蛋白质可结合0 3 0 5g的水 1g淀粉能结合0 3 0 4g水 3 结合水的性质 A 冰点低于0 甚至在 40 时不结冰 B 不易流失 即使用压榨的方法也不能将其除去 C 不易蒸发除去 沸点高于100 1atm D 不参与化学和生物化学反应 也不被微生物利用 又称不可利用水 E 不再具有溶剂的性质 4 结合水的作用 虽然烹饪原料中结合水的含量不高 但对烹饪食品的质构 风味起着很大作用 尤其是单分子层水膜的作用更大 当这部分水被强行与食品分离时 食品的风味 质量往往会发生很大改变 2 体相水 1 体相水的种类截留水 是指被物理作用截留在细胞 大分子凝胶骨架中的水 特点 即使烹饪原料有相当严重的机械损伤 被截留的水也不会从中流出 游离水 是指在烹饪原料中可以自由流动的那部分水 截留水 游离水 2 体相水的含量烹饪原料中的水绝大部分都属截留水 牛乳及汤类中的大部分水属于游离水 3 体相水的性质A 干燥时易流失 B 0 或略低于0 结冰 C 具有良好的化学和生物化学反应 活性 D 具有溶剂的性质 E 可被微生物利用 4 体相水的作用截留水的量反映着烹饪原料的持水能力 因此这部分水对某些烹饪产品 如灌肠 鱼丸 肉饼 果蔬 的质量有直接的影响 当烹饪原料的毛细管半径大于1 m时 毛细管截留水很容易被挤压出来 由于生鲜烹饪原料的毛细管半径大都在10 100 m之间 所以加工很容易造成其汁液的流失 如经过冷冻处理的烹饪原料 特别是那些含水量较高的原料 由于结冰后冰的体积较水增大 冰晶会对烹饪原料产生一定的膨压 使组织受到一定的破坏 解冻后组织不能复原 就容易造成汁液的流失 烹饪原料的持水能力降低 直接影响烹饪产品的质量 返回 第二节水分活度 一 水分活度的定义含水量相同的烹饪原料 储藏期却有很大差异 这是因为烹饪原料中的水存在状态不同 在烹饪原料腐败变质中所起的作用亦截然不同 所以说用烹饪原料的含水量作指标判断其安定性并不可靠 在此情况下提出了水分活度的概念 水分活度是这样一个指标 它可有效反映烹饪原料中的水与各种化学 生物化学反应 微生物生长发育的关系 反映烹饪原料的物性 从而用来评价烹饪原料的安定性 一 水分活度的定义 水分活度也称水分活性 通常用AW表示 是指在一定条件下 在一密闭容器中 烹饪原料中水分的饱和蒸气分压 p 与同条件下纯水的饱和蒸气压 p0 的比值 二 水分活度的表示方法 A 水分活度的定义可用下式表示AW P P0对于纯水来说 因P P0 故Aw 1 由于烹饪原料中还溶有小分子盐类及有机物 因此其饱和蒸汽压要下降 所以 烹饪原料的Aw永远小于1 纯水 P P0Aw 1溶液 P P0Aw 1浓度越大 P越小 AW越小 表2 4不同烹饪原料的水分活度 B 根据拉乌尔定律 P P0X AW X 式中 X为溶液中溶剂的摩尔分数 n1为溶液中溶剂的量 n2为溶液中溶质的量 这说明烹饪原料的水分活度与其组成有关 烹饪原料中的含水量越大 水分活度越大 烹饪原料中的非水物质 亲水物质 越多 结合水越多 烹饪原料的水分活度越小 C 当烹饪原料中的水分和周围环境相平衡时 水分活度也可用平衡时环境的相对湿度 ERH 来表示 AW ERH 这意味着流通环境的相对湿度对食品的水分活度有较大的影响 即当食品的水分活度乘以100 其值比环境的相对湿度低的情况下 食品在流通过程中吸湿 梅雨季节的高湿度下干燥食品极易吸湿 发霉就是这个道理 相反 高水分活度食品在低湿度下放置 水分活度也会下降 因此 为了维持适当的水分活度 必须用各种包装材料抑制水分变化 二 水分活度的意义和应用 在一定的水分活度下 烹饪原料及其产品不容易发生劣变 而在一定的水分活度之上 烹饪原料及其产品容易发生劣变 因此 为了使原料的贮藏期相对较长 我们应当采取一定的措施 来调节和控制烹饪过程中的水分活度 一 水分活度的意义 1 能有效控制微生物的生长繁殖重要的食物中毒菌生长的最低水分活度在0 86 0 97之间 特别是致死率高的肉毒杆菌的生长最低水分活度是0 93 0 97 所以 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在0 94以下 表2 4各种微生物生长最低的水分活度 2 影响酶的活性当AW 0 85时 导致烹饪原料败坏的大部分酶失活 如酚氧化酶和过氧化物酶 维生素C氧化酶 淀粉酶等 然而 即使在0 1 0 3这样的低水分活度下 脂肪氧化酶仍能保持较强活力 此外酶反应速度与酶与食品间是否相互接触有关 当酶和食品相互接触时 反应速度较快 当相互隔离时 反应速度较慢 3 影响化学反应速度 水分活度与化学反应的关系 AW 0 7 0 9食品变质受化学变化的影响在0 7 0 9这个水分活度范围内 食品的一些重要化学反应 如脂类的氧化 美拉德反应 维生素的分解等的反应速率都达到最大 这时 食品变质受化学变化的影响增大 Aw 0 9食品变质主要受微生物和酶作用的影响 当食品的含水量进一步增大到Aw 0 9时 食品中的各种化学反应速度大都呈下降趋势 这或是由于水是这些反应的产物 增加水分含量将造成产物的抑制作用 或是由于水产生的稀释效应减慢了反应速度 这时 食品变质主要受微生物和酶作用的影响 4 影响食品的质构当水分活度从单层值时的水分活度 Aw 0 2 0 3 增加到0 65时 大多数半干或干燥食品的硬度及粘着性增加 水分活度为0 4 0 5时 肉干的硬度及耐嚼性最大 增加水分含量 肉干的硬度及耐嚼性都降低 要保持住干燥食品的理想性质 水分活度不能超过0 3 0 5 对含水量较高的食品 蛋糕 面包等 为避免失水变硬 需要保持有相当高的水分活度 有些研究认为 将一些食品 如火腿 牛肉 蛋奶冻 豌豆 的水分活度从0 70提高到0 99时 能获得更令人满意的食物质构 二 水分活度的控制及应用 控制水分活度的目的 是为了保持烹饪原料适宜的食用特性或延长它的贮藏期 方法 A利用浓缩或脱水干燥法除去原料中的水分 降低水分活度 对季节性强 不宜存放的原料进行储藏 B选用合适的包装材料 保持水分活度 以获得适宜的食用特性 第三节烹饪加工中水分的变化及控制 烹饪原料中的水分有结合水与体相水两种 其中结合水相对来说比较稳定 不能作为溶剂 也不能被微生物利用 而体相水则不然 会随着条件的改变而发生变化 如烹饪原料在不同的环境条件下加工贮藏 水分会蒸发散失 可以被微生物利用 与食品腐败变质有关 这些变化对烹饪原料及菜肴的风味 质量有很大的影响 一 水分在烹饪中的作用 水在菜看烹调过程中发挥着重要的作用 主要体现在以下几个方面 一 漂洗作用 二 溶解作用 三 分散作用 三 浸润作用 四 传热作用 二 食物原料在烹调中水分的变化与控制 一 水分变化对原料品质的影响对于食物的新鲜度 硬度 脆度 粘度 韧度 和表面的光滑度等都具有很大的影响 如