第一章第一节水

1、主主 讲讲: : 张金海张金海第一章第一章 食品营养成分的基本组成及加工特性食品营养成分的基本组成及加工特性第一节第一节 水分水分第二节第二节 矿物质矿物质第三节第三节 糖类糖类第四节第四节 油脂油脂第五节第五节 蛋白质蛋白质第六节第六节 维生素维生素教学方法：水的基本性质联系其对食品加工的教学方法：水的基本性质联系其对食品加工的 影响；影响； 水分活度的定义以形象化说明加以解水分活度的定义以形象化说明加以解 释释.作业布置：教材作业布置：教材P78习题（习题（2、3、4、5）教学过程：教学过程：90分钟分钟第一节第一节 水分水分（一）水的结构：（一）水的结构：一、水的基本性质一、水的基本性质

2、 水分子的缔合水分子的缔合 水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态：态：OHH104.501.84DSP31.1.密度的变化密度的变化-速冻食品的体积与包装速冻食品的体积与包装2.2.沸点与熔点沸点与熔点-加热浓缩与冷却冻结（溶质加热浓缩与冷却冻结（溶质的影响）、过冷与晶核的形成的影响）、过冷与晶核的形成3.3.比热大比热大-（与氢键有关）保温（与氢键有关）保温4.4.介电常数大介电常数大-促进电解质的电离促进电解质的电离5.5.溶剂作用溶剂作用-离子型化合物和非离子型化合离子型化合物和非离子型化合物（氢键）物（氢键）（二）水的基本性质：（二）水的基本性

3、质：1.自由水和结合水：自由水和结合水： 自由水（游离水）：借助毛细管作用力存自由水（游离水）：借助毛细管作用力存在于细胞间隙、细胞液中以及制成食品的结在于细胞间隙、细胞液中以及制成食品的结构组织中。构组织中。 性质：具有普通水的性质，可被微生物利性质：具有普通水的性质，可被微生物利用、直接影响食品的保藏性。用、直接影响食品的保藏性。食品中存在不同形式的水分，就实用价值而言，普食品中存在不同形式的水分，就实用价值而言，普遍将食品中的水分分为自由水和结合水。遍将食品中的水分分为自由水和结合水。二、食品中水分的性质二、食品中水分的性质 结合水（束缚水）：是指与食品中一些化合物的活性结合水（束缚水）

4、：是指与食品中一些化合物的活性基团以氢键等形式结合的水。与蛋白质、淀粉、果胶物基团以氢键等形式结合的水。与蛋白质、淀粉、果胶物质、纤维素等成分结合。质、纤维素等成分结合。 单分子层结合水：与氨基、羧基（蛋白质、果胶物质）单分子层结合水：与氨基、羧基（蛋白质、果胶物质）结合的水，氢键作用力大，结合较牢固；结合的水，氢键作用力大，结合较牢固； 多分子层结合水（半结合水）：与酰胺基（蛋白质）、多分子层结合水（半结合水）：与酰胺基（蛋白质）、羟基（淀粉、果胶物质、纤维素）结合的水，氢键弱，羟基（淀粉、果胶物质、纤维素）结合的水，氢键弱，不牢固。不牢固。自由水和结合水的区别：自由水和结合水的区别：（1）

5、结合水的量与有机大分子极性基团的数量有比）结合水的量与有机大分子极性基团的数量有比较固定的比例关系。据测定，每较固定的比例关系。据测定，每100 g蛋白质可结合的蛋白质可结合的水分平均高达水分平均高达50g、每、每100g淀粉的持水能力在淀粉的持水能力在3040g之间。之间。（2）结合水的沸点高于普通水）结合水的沸点高于普通水一般加热手段不能将其从食品分离出来；使其不易结一般加热手段不能将其从食品分离出来；使其不易结冰，甚至环境温度低于冰，甚至环境温度低于-20 时还不结冰，冰点可下时还不结冰，冰点可下降至降至-40 ，由于这一性质，使含水量很低的植物的，由于这一性质，使含水量很低的植物的种子

6、和微生物的孢子（几乎只含结合水）能在很低的种子和微生物的孢子（几乎只含结合水）能在很低的温度下保持生命力，而多汁的果蔬、肉类等组织，因温度下保持生命力，而多汁的果蔬、肉类等组织，因含大量的自由水，在冰冻时细胞结构易被冰晶破坏，含大量的自由水，在冰冻时细胞结构易被冰晶破坏，解冻时组织容易崩溃。解冻时组织容易崩溃。而结合水的冰点低于普通水而结合水的冰点低于普通水（3）结合水不起溶剂的作用，也不能被微生物利）结合水不起溶剂的作用，也不能被微生物利用；一般加热操作不易去除结合水，所以在食品用；一般加热操作不易去除结合水，所以在食品干燥操作中只有很少一部分的结合水被去除。干燥操作中只有很少一部分的结合水

7、被去除。（4）结合水对食品的风味起着重大的作用。不易去除）结合水对食品的风味起着重大的作用。不易去除的结合水如果被强行与食品分离时，往往使食品的风的结合水如果被强行与食品分离时，往往使食品的风味质量造成很大的改变。味质量造成很大的改变。 注意注意:自由水和结合水的相对性；两者合称为食品中自由水和结合水的相对性；两者合称为食品中的含水量，可以干基表示或湿基表示，通常以质量分的含水量，可以干基表示或湿基表示，通常以质量分数来表示。数来表示。2.平衡水分平衡水分 与环境有关。与环境有关。 在一定温度和湿度条件下，与一定状态的空气相平衡在一定温度和湿度条件下，与一定状态的空气相平衡的食品中的水分含量，

8、即为食品的平衡水分。的食品中的水分含量，即为食品的平衡水分。 特点：食品中水分蒸汽压与空气的水分蒸汽压相等。特点：食品中水分蒸汽压与空气的水分蒸汽压相等。三、水分活度三、水分活度1.概念：概念： 水分活度可用水分活度可用AW表示，其定义为：食品中水的表示，其定义为：食品中水的蒸气压蒸气压P与同温下纯水的饱和蒸气压与同温下纯水的饱和蒸气压P0之比。当食之比。当食品与空气平衡时，食品的水分活度与空气的相对品与空气平衡时，食品的水分活度与空气的相对湿度相等。湿度相等。含水量与水分活度的关系。含水量与水分活度的关系。 食品的含水量与水分活度之间的关系可用曲线表食品的含水量与水分活度之间的关系可用曲线表

9、示，当食品的含水量很低时（低含水量区），水分示，当食品的含水量很低时（低含水量区），水分含量的微小变化即可引起水分活度极大的变动；当含量的微小变化即可引起水分活度极大的变动；当水分活度大于水分活度大于0.8时，即使含水量急剧变化，水分时，即使含水量急剧变化，水分活度的变化也不大。低含水量区的曲线为常用的等活度的变化也不大。低含水量区的曲线为常用的等温吸湿曲线。温吸湿曲线。 2.等温吸湿曲线：等温吸湿曲线：分区分区一般的一般的MSI均可分为均可分为三个区，如图所示：三个区，如图所示：区：水与溶质结合区：水与溶质结合得最牢固得最牢固,是食品中最是食品中最不容易移动的水。一不容易移动的水。一般把般把

10、区和区和区交界区交界处的水分含量称为食处的水分含量称为食品的品的“单层单层”水分含水分含量，根据具体对象确量，根据具体对象确定其单层值，对于食定其单层值，对于食品的有效保存是非常品的有效保存是非常重要的。重要的。 由于滞后现象的存在，由于滞后现象的存在，由解吸制得的食品必需由解吸制得的食品必需保持更低的水分活度才保持更低的水分活度才能与由回吸制得的食品能与由回吸制得的食品保持相同的稳定性。保持相同的稳定性。 所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸所谓滞后现象即向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的水分吸附等温线和由样品中取出一作用）后绘制的水分吸附等温线和由样品中取出一些水（解吸作用）绘制

11、的水分吸附等温线并不完全些水（解吸作用）绘制的水分吸附等温线并不完全重合，这种不重合性称为滞后现象，可用下图表示。重合，这种不重合性称为滞后现象，可用下图表示。滞后现象滞后现象对同一食品，在任何指定的水分含量，食品的对同一食品，在任何指定的水分含量，食品的Aw随温度的提高而提高。随温度的提高而提高。 3、水分吸附等温线与温度的关系、水分吸附等温线与温度的关系 区：当食品中的水分含量相当于区：当食品中的水分含量相当于区和区和区的边界时，水将引起溶解过程，它还起了区的边界时，水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用并且促使固体基质开始肿胀。溶增塑剂的作用并且促使固体基质开始肿胀。溶解过程的开始将促使

12、反应物质流动，因此加速解过程的开始将促使反应物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。了大多数的食品化学反应。区和区和区的水通常占高水分食品原料中区的水通常占高水分食品原料中5以下的水分。以下的水分。区：自由水区，这部分水是食品中与非水物质区：自由水区，这部分水是食品中与非水物质结合最不牢固、最容易流动的水，也称为体相水。结合最不牢固、最容易流动的水，也称为体相水。通常占高水分食品总水分的通常占高水分食品总水分的95以上。食品中结以上。食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定起着重要合得最不牢固的那部分水对食品的稳定起着重要的作用。的作用。曲线构成：曲线构成：3个区域：个区域：A区域：低水分

13、区，区域：低水分区，AW =00.25，相当于含水量在，相当于含水量在00.07 g/g干物质，单分子层结合水。干物质，单分子层结合水。B区域：区域： AW =0.250.80之间，相当于含水量在之间，相当于含水量在0.070.14g/g干物质干物质,这部分水为多分子层结合水或称准结合这部分水为多分子层结合水或称准结合水。水。C区域：为高湿度区区域：为高湿度区, AW =0.80.99之间，含水量可至之间，含水量可至0.140.33 g/g干物质干物质,高可达高可达20 g/g干物质。干物质。从上述分区可以看出，从上述分区可以看出，AW =0.8自由水和结合水之间的自由水和结合水之间的一个临界

14、值。一个临界值。四、水分活度与食品的稳定性四、水分活度与食品的稳定性1水分活度与微生物生命活动的关系水分活度与微生物生命活动的关系 食品中涉及的微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌，食品中涉及的微生物主要有细菌、酵母菌和霉菌，许多微生物的生命活动会直接引起食品的腐败变质。许多微生物的生命活动会直接引起食品的腐败变质。不同微生物的生长繁殖都要求有一定的最低限度的不同微生物的生长繁殖都要求有一定的最低限度的水分活度值。如果食品的水分活度值低于这一数值，水分活度值。如果食品的水分活度值低于这一数值，微生物的生长繁殖就会受到抑制（表微生物的生长繁殖就会受到抑制（表1-2）。）。 通常通常 细菌：细菌：AW

15、0.9时不能生长；酵母菌：在时不能生长；酵母菌：在AW 0.87时受到抑制；霉菌：时受到抑制；霉菌：AW 0.80时不能生长。时不能生长。 微生物和生长是导致食品腐败变质的一个重要方面，微生物和生长是导致食品腐败变质的一个重要方面，在食品中发生的化学反应和酶促反应也是引起食品品在食品中发生的化学反应和酶促反应也是引起食品品质变化的重要原因。降低水分活度，也可以控制在食质变化的重要原因。降低水分活度，也可以控制在食品中发生的化学变化，从而稳定食品的质量。品中发生的化学变化，从而稳定食品的质量。 水作为介质及反应物，其活度会影响生化反应的速水作为介质及反应物，其活度会影响生化反应的速度；在酶促反应

16、中，水分活度还可影响酶的活性。当度；在酶促反应中，水分活度还可影响酶的活性。当水分活度低于水分活度低于0.8时，大多数酶的活力受到抑制；当时，大多数酶的活力受到抑制；当AW =0.250.30之间时，食品中的淀粉酶、多酚氧化之间时，食品中的淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶的活性会受到强烈的抑制甚至丧失。酶和过氧化物酶的活性会受到强烈的抑制甚至丧失。 2水分活度与食品中化学变化的关系水分活度与食品中化学变化的关系 降低食品的水分活度，可以延缓酶促褐变和非降低食品的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少食品中营养成分的破坏，酶褐变的进行，减少食品中营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但水

17、分活度过低，则防止水溶性色素的分解。但水分活度过低，则会加速脂肪的氧化酸败。会加速脂肪的氧化酸败。五、食品加工中水分的变化五、食品加工中水分的变化食品加工中水分的变化与环境条件有关。食品加工中水分的变化与环境条件有关。主要过程：储藏：影响货架期主要过程：储藏：影响货架期加工：有目的地使水分减少加工：有目的地使水分减少1.干制（干燥、脱水）干制（干燥、脱水）含义：一般由固形物料成固体制品。含义：一般由固形物料成固体制品。分类：自然法分类：自然法 人工法（脱水）：常压、加压、真空人工法（脱水）：常压、加压、真空 水分经由内部扩散而表面蒸发气化。经干制食品水分经由内部扩散而表面蒸发气化。经干制食品的自由水降低，水分活度降低。的自由水降低，水分活度降低。见教材P152.浓缩浓缩含义：液态物料中去除一部分水含义：液态物