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1、现代食品冷藏技术中提倡速冻，这是因为速冻形成的冰晶细小，呈针状，冻结时间短且微生物活动受到更大限制，从而保证了食品品质。 3.2 食品中水的存在状态 理解食品中水的存在状态是掌握水在食品中的作用及各种与水相关的加工技术的关键。而水在食品中的存在状态说到底是水在食品中和各类食品物质之间的关系及水的存在量。 3.2.1 水与溶质的相互作用 3.2.1.1 与离子或离子基团的相互作用 当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团的盐类物质时，这些物质由于在水中可以溶解而且解离出带电荷的离子，因而可以固定相当数量的水。例如食品中的食盐和水之间的作用：,由于离子带有完整的电荷，因此它们和水分子之间的极性作用
2、比水分子之间的氢键连接还要强，如Na+与水分子之间的结合能力大约是水分子间氢键连接力的4倍。正是由于自由离子和水分子之间的强的相互作用，导致破坏原先水分子之间的缔合关系，使一部分水固定在了离子的表面。 随着离子种类的变化及所带电荷的不同，与水之间的相互作用也有所差别。大致可以分作两类： 能阻碍水分子之间网状结构的形成，其溶液的流动性比水大，此类离子如：K+、Rb+、Cs+、N+H4、Cl-、Br-、I-、NO-3、BrO-3等； 有助于水分子网状结构的形成，水溶液的流动性小于水，此类离子一般为离子半径小、电场强度大或多价离子，如：Li+、Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+
3、、OH-等。 3.2.1.2 与具有氢键键合能力的中性分子或基团的相互作用 许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等，这些极性基团均可与水分子通过氢键相互结合。因此通常在这些物质的表面总有一定数量的被结合、被相对固定的水。 不同的极性基团与水的结合能力有所差别。一般情况下，氨基、羧基,等在生理条件下可以呈解离状态的极性基团均与水有较强的结合，而羟基、酰胺基等非解离基团与水之间的结合较弱。 带有极性基团的有机物质由于和水能够通过氢键相互结合，因此对纯水的正常结构都有一定程度的破坏，而且也可降低冰点。 带极性基团的食品分子不但可以
4、通过氢键结合并固定水分子在自己的表面，而且通过静电引力还可吸引一些水分子处于结合水的外围，这些水称为临近水：,尽管结合或附着在分子上的水分子数量并不多，但其作用和性质常常非常重要。它们常是一些酶保持活性结构并能发挥作用的重要因素；也常是食品保持正常结构的重要因素。 3.2.1.3 与非极性物质的相互作用,非极性的分子通常包括烃类、脂类、甾萜类等，通过化学的手段也可在一些含极性基团的分子（如蛋白质等）中引入非极性部分（基团）。当水中存在非极性物质，即疏水性物质时，由于它们与水分子产生斥力，可以导致疏水分子附近的水分子之间的氢键键合增强。由于在这些不相容的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构，使得熵
5、下降，此过程称为疏水水合作用。由于疏水水合在热力学上是不利的，因此水倾向于尽可能地减少与存在的非极性实体靠近。如果存在两个分离的非极性实体，那么不相容的水环境将促使它们相互靠近并缔合，从而减少水-非极性实体界面面积，此过程是疏水水合的部分逆转，被称为“疏水相互作用”。 疏水基团还有两种特殊的性质，即能和水形成笼形水合物及能和蛋白质产生疏水相互作用。 笼形水合物是像冰一样的包合物，水通过氢键形成类似于笼的结构，通过物理方式将非极性物质截留在笼中；水称为“主人”，而被截留的疏水物质称为“客人”。笼形水合物一般由2074个水分子形成，具体多少视客人的几何尺寸而定；而客人通常是一些低分子量的化合物，如
6、烃类、稀有气体、短链的胺类、卤代烃、二氧化碳等。 笼形水合物的结构与冰相似，同样具有一定的稳定性。已证明生物物质中天然存在的类似晶体的笼形水合物结构，它们很可能对蛋白质等生物,大分子的构象、反应性和稳定性有影响。这种结构在海水脱盐、溶液浓缩和防止氧化等方面可能具有应用前景。 前边尽管将蛋白质划在了带极性基团的分子类型中，这是因为大多数蛋白质分子，特别是球形蛋白质分子大多数极性基团处于表面且朝向水，而非极性基团处于内部而形成疏水区域。但实际上仍有一部分非极性基团朝外，这些朝外的非极性基团与水之间产生疏水的相互作用并产生一定的力，对于保持蛋白质的活性构象也具有一定的作用。 3.2.2 食品中水的存
7、在状态 根据食品中水与非水物质之间的相互关系，可以把食品中的水分作不同的类型（如下页图）。 结合水也称束缚水、固定水，自由水也称体相水。这二者之间很难作截然的划分，其主要的区别在于： a.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，如100g蛋白质大约可结合50g 的水，100g淀粉的持水能力在3040g； b.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,c.结合水不易结冰，由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织在冰冻后细胞结构往往被体相水的冰晶所破坏，解冻后组织不同程度的崩溃； d.结合水不能作
8、为可溶性成分的溶剂，也就是说丧失了溶剂能力； e.体相水可被微生物所利用，结合水则不能。 3.3 水分活度与吸湿等温曲线 不同种类的食品即使水分含量相同，其腐败变质的难易程度也有明显的差异。食品的品质和贮藏性能与水分活度有密切的关系。 3.3.1 水分活度的定义及测定方法 一、定义：一定温度下样品水分蒸气压与纯水蒸气压的比值； 用公式表示即为：aw=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) 其中：aw：水份活度； p：样品中水的蒸气分压 p0：同温纯水蒸气压； ERH：样品周围空气不与样品换湿时的平均相对湿度； N：稀溶液中溶质的mol分数； n1：稀溶液中水的mol数； n2：稀溶液中溶质的mol数。,
