第二章水分与矿物质

1、第二章水分与矿物质第一节水分一、水的作用人体所必须的六大营养元素包括：糖类，脂类，蛋白质，维生素，矿物质和 水。虽然这些都是活生物体的生存所必须的，但水是食品中最重要的成分之一（1水是构成人体的重要成分，是调节人体各种生理活动的重要物质（2作为代谢所需的营养成分和产生的废物的输送介质（3血液系统内运输（一）水在生物体内的功能稳定生物大分子的构象，使之表现出特异的生物活性；作为体内通用的介质，使各类生物化学反应得以顺利进行；作为营养物质或代谢废物的载体，把它们输送到生物体的各有关部位；由于水的热容量大，用来调节温度、平衡温度；对体内各运动部位起润滑作用。（二）水在食品中的重要作用水是食品的重要组

2、成成分，是研究食品加工工艺考虑的重要因素；水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生 极大的影响；水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品 的贮藏特性。水是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质直接影响到食品的品质 和加工工艺。(三) 人体与水以及食物与人体内水的关系人体内的水分是处于不断的运动和变化正常情况下，每人每日需要从食物中获取1.52.7L的水以汗、尿、呼吸等形式排出，以维持体内水的平衡二、水的结构和性质水的热稳定性很强，但在通电的条件下会离解为氢和氧，具有很大的内聚力和 表面张力，并能产生较明显的毛细现象和吸附现象。熔点：OC (2

3、73.15k沸点：100C (373.15k(标准大气压比热：4.184J/( kg.K )水的存在状态品水存形 食中的在式r前严的水特点不自由沛加 与非水物质没先系毛汨管水定义由毗胞ixrv爭毛成的毛细蒼上所系留的水广仃水定义，与非水物质呈髦密结合狀态的水I特点：非水物质必费的组分.40厦韶结协. 无落拥能力.不龜戒魁卞旳赳用；定义t处于非水物质外弟，与非水轲质 厂结台才&邻近水呈缔合状态的水；I特点f -40«不结冰F无将剂能力*不能被懺生物利用：定义：坯于邻近水外围的，与邻近水以氢 *多层水键或愕扱力结合的水；I特点：有一定厚度I多层）40度基本不结<冰*帶剂能力

4、下降.可被®s；特占物湮及比学性烦与滞it?K幻同定义以游离态存在的特点可正常潍/K,县有询响2勺f做生物可也用（一结合水概念：指食品中的非水成分与水通过氢键结合的水。通常是指存在 于溶质或其他非水组分附近的那部分水，它与同一体系中的体系水比较，分子的运动减小，并 且使水的其他性质明显改变。（二自由水概念：自由水是指存在于组织、细胞和细胞间隙中容易结冰的水（毛 细管水：动植物体内天然形成的毛细管是由亲水物质构成的，毛细管内径很细，毛 细管有较强的束缚水的能力，把保留在毛细管的水称为毛细管水，属于自由水）结合水和自由水主要的区别:（1结合水的量与食品中所含极性物质的量有比较固定的关系;

5、（2结合水对食品品质和风味有较大的影响，当结合水被强行与食品分离时， 食品质量、风味就会改变；（3结合水不易结冰。植物的种子和微生物的抱子得以在很低的温度下保持其 生命力；（4结合水不能作为可溶性成分的溶剂，也就是说丧失了溶剂能力；同时，不 能被微生物所利用四、水分活度（一）水分活度的定义1、定义：水分活度Aw是指食品样品中水蒸气压p与同一温度下纯水的饱和 蒸汽压p0之比：Aw= p/pO （Aw值的范围为：01）（ p 某种食品在密闭容器中达到 平衡状态时的水蒸汽分压；P0在同一温度下纯水的饱和蒸汽压）物理学意义：一个食物样品中水蒸气分压 p与同温度下纯水的饱和蒸汽分压 pO之比。也可以理解

6、为一个物质所含有的自由状态的水分子数与如果是纯水在此 同等条件下同等温度与有限空间内的自由状态的水分子数的比值2、水分活度的大小纯水Aw = 1，溶液Aw v 1，结合水增多，Aw下降a. 水分活度反映了食品中的水分存在形式和被微生物利用的程度b. 水分活度是食品的内在性质，它决定于食品的内部结构和组成3、水分活度的测定方法（1）密闭容器达到表观平衡后测定压力或相对湿度；（2）根据冰点下降测定RVP ；（3根据干、湿球温度计，查表读 RVP,测定精确性为±）.02水分活度与食品的稳定性1、水分活度对微生物生长繁殖的影响：食品中各种微生物的生长发育是由其水分活度而不是由其含水量决定的。

7、食品 的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率细菌对水分活度最敏感Aw < 0.90时，细菌不能生长；酵母菌次之Aw < 0.80时，大多数霉菌不生长Aw > 0.91时，微生物变质以细菌为主Aw < 0.91时，可抑制一般细菌的生长在食品原料中加入食盐、糖后，水分活度下降，一般细菌不能生长，但一种嗜 盐菌却能生长，就会造成食品的腐败。有效抑制方法是在 10C以下的低温中贮 藏，以抑制这种嗜盐菌的生长。2、水分活度对酶促反应的影响：水分活度Aw < 0.85时，导致食品原料腐败的大部分酶会失去活性，一些生物 化学反应就不能进行。酶的反应速率还与酶

8、能否与食品相互接触有关。当酶与食品相互接 触时，反应速率较快；当酶与食品相互隔离时，反应速率较慢。发面贮存3、水分活度对食品化学变化的影响:食品中存在着氧化，褐变等化学变化。食品中化学反应的速率与水分活度的关 系是随着食品的组成、物理状态及其结构而改变的，也受大气组成（特别是氧的浓度、温度等因素的影响4、水分活度对脂肪氧化酸败的影响：水分活度增加，脂肪氧化酸败增多。Aw为0.3 0.4时速率较慢；Aw > 0.4时，氧在水中的溶解度增加，并使含脂食品膨胀，暴露了更多的易氧化部位。若再 增加水分活度，又稀释了反应体系，反应速率开始降低5、色素的稳定与水分活度：Aw增加，花青素分解增加6水分

9、活度对食品质构的影响：Aw从0.2 0.3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0.35 0.5可保持干 燥食品理想性质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通过食品的包装创造适宜的小环境，尽可能达到不同食品对水分活度的要求浓缩与脱水过程的主要目的是减少食品的水分含量，同时增加溶质的浓度，从 而减少腐败变质降低水分含量的方法概念：食品干燥是指将食品中的水不断蒸发、不断扩散出去，而使食品水分含 量降低 方法：自然干燥；热风干燥；真空干燥；喷雾干燥；冷冻

10、干燥（三）水分的吸湿等温线 Moisture Sorption lsotherms（MSI1、定义在恒定温度下，食品水分含量（每克干物质中水的质量）与 Aw的关 系曲线。MSI的实际意义：（1）由于水的转移程度与Aw有关，从MSI图可以看出食品脱水的难易程 度，也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移。（2）据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。（3）从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱。2、MSI上不同区水分特性区I区II区ni区Aw0-0.20,2-0,85>085含水量1-6.56.5-27.5>27.5冷冻能力不能冻结不能冻结正常.溶剂能力轻微-适

11、度.正常;水分状态单分子层水多分子层水微生物利用不可利用部分可利用可利用3、MSI与温度的关系水分含量一定：T 1； Aw TAw 一定：T 1水分含量J4、滞后现象定义：采用向干燥样品中添加水（回吸作用resorption ）的方法绘制水分吸着等温线和按解吸（desorption过程绘制的等温线并不相互重叠的现象称为滞后现象滞后现象产生的原因：（1 ）解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分（2）不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压（要抽出需P内P外，要填满则需P外P内（3）解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸 相同水分含量时处于较高的aw（四）水分活度与食品的稳定性1、对脂肪氧化酸败的影响在Aw = 0-0.33范围内，随Aw 1,反应速度J勺原因1、水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合，保护氢过氧化物的分解，阻 止氧化进行。2、这部分水能与金属离子形成水合物，降低了其催化性。在Aw = 0.33-0.73范围内，随Aw 1,反应速度伯勺原因1、水中溶解氧增加2、大分子物质肿胀，活性位点暴露，加速脂类氧化3、催化剂和氧的流动性增加 当Aw>0.73时，随AwT,反应速度增加很缓慢 的原因：催化剂和反应物被稀释 2、对淀粉老化的影响 食品在较高Aw的(30% 60%)的情况下，淀粉老化速度最快；如果降