第一章-食品中的水分

1、食品化学第一章 食品中的水分 【知识目标【知识目标】 1.了解水和溶质间的相互作用。 2.掌握水和冰的结构及其在食品中的性质。 3.了解食品中水与食品质构的关系。 4.掌握水分活度与食品稳定性的关系。 5.理解等温吸湿曲线的意义。 【技能目标【技能目标】 1.在理解水对食品鲜嫩、色泽、风味等质构的具体影响基础上，能够根据不同原料选择适宜的加工方法。 2.能够根据水分活度值与食品稳定性的关系，选择合适的食品保藏方法。第一节 概述 一、食品中水的含量 动植物性食品都含有水，食物的含水量一般都比较高（60%90%），水是食物各种组分中数量最多的组分。 食品的含水量与其风味及腐败和发霉等现象有极大关系

2、，食品中水分含量的变化也常引起食品的物理性质变化 。 二、食品中水的结构二、食品中水的结构v水分子具有极性：因为水分子呈V字形，O-H 键是极性键，所以水分子有极性。v缔合态的水以不同的形式存在：水分子中O的电负性较大，故水分子间可以通过氢键而呈缔合状态；水分子间可以不同数目和不同形式结合，还可以以静电力相互结合，因此缔合态的水在空间有不同的存在形式。v水的存在状态与水分子间的缔合程度有关：气态时，水分子间的缔合程度很小，可看作以自由的形式存在；液态时，几乎没有游离的水分子，故水的沸点高；结冰的状态下，水分子之间的缔合数是4，每个水分子都固定在相应的晶格里，所以水的熔点高。 三、食品中冰的结构

3、 冰点为0；在冰的晶体结构中，每个水分子和另外4个水分子相互缔合；冰的晶体结构有4种类型：六方形、不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶，其中六方形是最常见的结晶形式。 过冷温度 低共熔点 四、食品中水和冰的物理性质 1.水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容和相变热均比质量和组成相近的分子高得多。 2.水的密度较低，水在冻结时表现出异常的膨胀行为，体积反而增加。 3.水的热导率较大，冰的热导率是水同温度下的4倍。 4.冰的热扩散速度是水的9倍。 五、食品中水的存在状态 1.1.水与溶质的相互作用水与溶质的相互作用 （1）与离子或离子基团的相互作用 作用力：极性结合，偶极离子相互作用 阻碍水分子

4、的流动的能力大于其它溶质；水离子键的强度大于水水氢键；破坏水的正常结构,阻止水在0时结冰，对冰的形成造成一种阻力；改变水的结构的能力与离子的极化力有关。 （2）与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用 水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键； 作用力小于水与离子间作用力；流动性小；对水的网状结构影响小；阻碍水结冰； 大分子内或大分子间产生“水桥” （3）与非极性物质的相互作用 笼形水合物的形成：由于非极性基团与水分子产生斥力，使疏水基团附近的水分子间氢键键合力， 熵值s，2074个水分子将“客体”包在其中，形成“笼形水合物”。 作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用疏水水合

5、疏水相互作用 2. 2.食品中的水分状态食品中的水分状态 （1）结合水可分为单分子层水，多分子层水 作用力：配位键，氢键，部分离子键 特点：在-40以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂,与纯水比较分子平均运动大大减少,不能被微生物利用。 （2）自由水可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水） 作用力：物理方式截留，生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；毛细管力 特点： 可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微生物利用。第二节 水和食品品质 一、水对食品一、水对食品“嫩嫩”的影响的影响 含水量的多少是许多食品原料及其成品鲜嫩的重要标志 ，食物的含水量多，则质感鲜嫩；含水量少，则

6、质感柴老。 二、水对食品的色泽和风味的影响二、水对食品的色泽和风味的影响 水分对食品的色泽具有很重要的影响。如果食品含水量不足，就会显得干瘪皱缩，色彩暗淡；反之，就会显得饱满光润，新鲜悦目。 水对食品色泽的影响既有化学方面的，也有物理方面的。 食品的含水量与其味感也有密切关系，因为呈味物质只有溶解在水中，最终才能产生味感。 第三节 食品中水含量的表示方法 一、水分活度 1. 1. 概念概念 问题：(1)含水18%的果脯与含水18%的小麦比较，哪种耐储藏？ (2)含水量标准：大豆、油菜籽9%，玉米14% 水分活度：食品中水分逸出的程度 ，可以用食品中水的蒸气压与同温度下纯水饱和蒸气压之比表示，也

7、可以用平衡相对湿度表示。 Aw = P（食品中水的蒸气压）/Po（纯水饱和蒸气压） 因为纯水的水分活度=1,所以溶液的水分活度1 2.2.水分活度与食品含水量的关系水分活度与食品含水量的关系 水分活度反映了食品中水分与其它非水组分的结合程度。结合程度越高，则水分活度值越低；反之，则水分活度值越高。同种食品中，水分含量越高则水分活度值越大，不同种食品即使水分含量相同水分活度往往也不同。 二、等温吸湿曲线（MSI） 1 1、概念及意义、概念及意义 概念：在等温条件下，以食品含水量为纵坐标，以Aw为横坐标作图，所得曲线称为吸湿等温线。不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚能力不一样，有不同的

8、吸湿等温线，但大多为型，也有些为J形 。 意义：吸湿等温线表示了食品的Aw与含水量对应关系，除去水（浓缩、干燥）的难易程度与Aw有关，配制食品混合应注意水在配料间的转移，测定包装材料的阻湿性质，测定一定水分含量与微生物生长的关系，预测食品稳定性与水分含量的关系。不同温度下马铃薯的等温吸湿曲线 2.2.吸湿等温线中的分区吸湿等温线中的分区 为了说明吸湿等温线内在含义，并与水的存在状态紧密联系，可以将其分为、区。 区 Aw=00.25 约00.07g水/g干物质； 作用力：H2O离子，H2O偶极，配位键； 属单分子层水（含水合离子内层水），不能作溶剂，-40以上不结冰，与腐败无关。区 Aw=0.2

9、50.8（加区，0.45g H2O /g干物质）； 作用力：氢键： H2OH2O H2O溶质； 属多分子层水，加上区约占高水食品的5%，不作溶剂，-40以 上不结冰，但接近0.8（Aw）的食品，可能有变质现象。 区 新增的水为自由水，（截留+流动）多者可达20g H2O /g干物质，可结冰，可作溶剂 。 划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化。 3. 3.滞后现象滞后现象 （1）概念 向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的等温吸湿曲线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的等温吸湿曲线并不完全重合，显示吸湿等温线滞后环，这种不重合性称为滞后现象 。 （2）产生滞后现象的原因 解吸过程中一些水分

10、与非水物质相互作用导致释放速率减缓； 物料不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需要不同的蒸汽压； 解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水量时处于较高的水分活度。 第四节 水分活度与食品稳定性的关系 一、水分活度与微生物的生长繁殖关系 二、水分活度与酶促反应的关系 三、水分活度与非酶促化学反应的关系Aw 与非酶促反应 2.Aw 与脂肪氧化酸败 影响复杂：Aw 0.4 Aw V （H2O溶解O2，溶胀后催化部位暴露，氧化V） Aw 0.8 Aw V (稀释浓度) 3.Aw与水溶性色素分解，维生素分解 Aw V分解 四、水分活度与食品质构的关系 水%、Aw对干、半干、中湿食品质构有影响 低Aw： 饼干 脆性 油炸土豆片 脆性 硬糖 防粘 固体饮料 防结块 中湿：软糖 防变硬 蛋糕 防变硬 面包 防变硬 冷冻方式对质构的影响 速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大 干燥方法对质构的影响 空气干燥 质构破坏 冷冻干燥 相似质构