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1、第二章第二章 水水Chapter 2 Waterw一、食品中的水分含量及功能一、食品中的水分含量及功能w二、二、 食品中的水分状态及食品中的水分状态及 与溶质间的相互关系与溶质间的相互关系w三、水分活度三、水分活度w四、水对食品的影响四、水对食品的影响w五、分子流动性与食品稳定性五、分子流动性与食品稳定性一、一、食品中的水分含量及功能n n（一）（一）（一）（一） 水分含量水分含量水分含量水分含量n n一般生物体及食品中水分含量为一般生物体及食品中水分含量为一般生物体及食品中水分含量为一般生物体及食品中水分含量为3 3 3 397%97%97%97%n n某些食品的水分含量见表某些食品的水分含
2、量见表某些食品的水分含量见表某些食品的水分含量见表21212121。n n表表表表21 21 21 21 某些食品的水分含量某些食品的水分含量某些食品的水分含量某些食品的水分含量n n食品食品食品食品 水分含量水分含量水分含量水分含量 ( % )( % )( % )( % )n n白菜，菠菜白菜，菠菜白菜，菠菜白菜，菠菜 9095909590959095n n猪肉猪肉猪肉猪肉 5360536053605360n n新鲜蛋新鲜蛋新鲜蛋新鲜蛋 74747474n n奶奶奶奶 88888888n n冰淇淋冰淇淋冰淇淋冰淇淋 65656565n n大米大米大米大米 12121212n n面包面包面包面
3、包 35353535n n饼干饼干饼干饼干 38383838n n奶油奶油奶油奶油 1520152015201520n n水果水果水果水果 75-9575-9575-9575-95n n（二）水的功能（二）水的功能n n1 1 1 1、 水在生物体内的功能水在生物体内的功能水在生物体内的功能水在生物体内的功能n n稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性n n体内化学介质，使生物化学反应顺利进行体内化学介质，使生物化学反应顺利进行体内化学介质，使生物化学反应顺利进行体
4、内化学介质，使生物化学反应顺利进行n n营养物质，代谢载体营养物质，代谢载体营养物质，代谢载体营养物质，代谢载体n n热容量大，调节体温热容量大，调节体温热容量大，调节体温热容量大，调节体温n n润滑作用润滑作用润滑作用润滑作用n n2 2 2 2、 食品功能食品功能食品功能食品功能n n组成成分组成成分组成成分组成成分n n显示色、香、味、形、质构特征显示色、香、味、形、质构特征显示色、香、味、形、质构特征显示色、香、味、形、质构特征n n分散蛋白质、淀粉、形成溶胶分散蛋白质、淀粉、形成溶胶分散蛋白质、淀粉、形成溶胶分散蛋白质、淀粉、形成溶胶n n影响鲜度、硬度影响鲜度、硬度影响鲜度、硬度影
5、响鲜度、硬度n n影响加工，起浸透、膨胀作用影响加工，起浸透、膨胀作用影响加工，起浸透、膨胀作用影响加工，起浸透、膨胀作用n n影响储藏性影响储藏性影响储藏性影响储藏性二、食品中的水分状态及 与溶质间的相互关系 n n（一）（一）（一）（一） 水分状态水分状态水分状态水分状态n n1 1 1 1、 结合水结合水结合水结合水（束缚水，（束缚水，（束缚水，（束缚水，bound waterbound waterbound waterbound water，化学结合水），化学结合水），化学结合水），化学结合水）n n可分为单分子层水（可分为单分子层水（可分为单分子层水（可分为单分子层水（monolay
6、er watermonolayer watermonolayer watermonolayer water），多分子层水），多分子层水），多分子层水），多分子层水（multilayer watermultilayer watermultilayer watermultilayer water）n n作用力：配位键，氢键，部分离子键作用力：配位键，氢键，部分离子键作用力：配位键，氢键，部分离子键作用力：配位键，氢键，部分离子键n n特点：在特点：在特点：在特点：在-40-40-40-40以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂以上不结
7、冰，不能作为外来溶质的溶剂, , , ,与纯水与纯水与纯水与纯水比较分子平均运动大大减少比较分子平均运动大大减少比较分子平均运动大大减少比较分子平均运动大大减少, , , ,不能被微生物利用。不能被微生物利用。不能被微生物利用。不能被微生物利用。n n2 2 2 2、 自由水自由水自由水自由水（ free waterfree waterfree waterfree water）（体相水，游离水，吸湿水）（体相水，游离水，吸湿水）（体相水，游离水，吸湿水）（体相水，游离水，吸湿水）n n可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水）可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水）可分为
8、滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水）可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水）n n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；毛细管力所截留；毛细管力所截留；毛细管力所截留；毛细管力n n特点：特点：特点：特点： 可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量
9、；可被微生物利用。生物利用。生物利用。生物利用。（二）水与溶质间的关系（二）水与溶质间的关系1 1 1 1、 水与离子和离子基团的相互作用水与离子和离子基团的相互作用水与离子和离子基团的相互作用水与离子和离子基团的相互作用 作用力：极性结合，偶极作用力：极性结合，偶极作用力：极性结合，偶极作用力：极性结合，偶极离子相离子相离子相离子相互作用互作用互作用互作用 阻碍水分子的流动的能力大于其它阻碍水分子的流动的能力大于其它阻碍水分子的流动的能力大于其它阻碍水分子的流动的能力大于其它溶质；溶质；溶质；溶质； 水水水水离子键的强度大于水离子键的强度大于水离子键的强度大于水离子键的强度大于水水氢键；水氢
10、键；水氢键；水氢键； 破坏水的正常结构破坏水的正常结构破坏水的正常结构破坏水的正常结构, , , ,阻止水在阻止水在阻止水在阻止水在0000时时时时结冰，对冰的形成造成一种阻力；结冰，对冰的形成造成一种阻力；结冰，对冰的形成造成一种阻力；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改变水的结构的能力与离子的极化力改变水的结构的能力与离子的极化力改变水的结构的能力与离子的极化力有关。有关。有关。有关。 2 2 2 2、水与可形成氢键的中性基团的相互作用、水与可形成氢键的中性基团的相互作用、水与可形成氢键的中性基团的相互作用、水与可形成氢键的中性基团的相互作用 水可以与羟基、氨基
11、、羰基、酰基、亚氨水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键；基等形成氢键；基等形成氢键；基等形成氢键； 作用力小于水与离子间作用力；流动性小；作用力小于水与离子间作用力；流动性小；作用力小于水与离子间作用力；流动性小；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；对水的网状结构影响小；阻碍水结冰；对水的网状结构影响小；阻碍水结冰；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大分子内或大分子间产生大分子内或大分子间产生大分子内或大分子间产生“水桥水桥水桥水桥” 3 3、水与非极性
12、物质的相互作用、水与非极性物质的相互作用n n 笼形水合物的形成：由于笼形水合物的形成：由于非极性基团与水分子产生斥力，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使疏水基团附近的水分子间氢键键合力键键合力 熵值熵值s 20s 207474个个水分子将水分子将“客体客体”包在其中，包在其中，形成形成“笼形水合物笼形水合物”。n n 作用力：范德华力、少量作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作静电力、疏水基团间的缔合作用用 三、三、 水分活度水分活度 Water activityWater activityn n（一（一（一（一) ) ) ) 概念概念概念概念问题：问题：问题
13、：问题：(1)(1)(1)(1)含水含水含水含水18%18%18%18%的果脯与含水的果脯与含水的果脯与含水的果脯与含水18%18%18%18%的小麦比较，哪的小麦比较，哪的小麦比较，哪的小麦比较，哪种耐储藏？种耐储藏？种耐储藏？种耐储藏？ (2)(2)(2)(2)含水量标准：大豆、油菜籽含水量标准：大豆、油菜籽含水量标准：大豆、油菜籽含水量标准：大豆、油菜籽9%9%9%9%，玉米，玉米，玉米，玉米14%14%14%14%n n 水分活度水分活度水分活度水分活度食品中水分逸出的程度食品中水分逸出的程度食品中水分逸出的程度食品中水分逸出的程度 ，可以用食，可以用食，可以用食，可以用食品中水的蒸汽
14、压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示，也可以用平衡相对湿度表示。示，也可以用平衡相对湿度表示。示，也可以用平衡相对湿度表示。示，也可以用平衡相对湿度表示。n nAw = fAw = fAw = fAw = f（溶液中水的逸度）（溶液中水的逸度）（溶液中水的逸度）（溶液中水的逸度）/ / / /fofofofo( ( ( (纯水的逸度）纯水的逸度）纯水的逸度）纯水的逸度）n n P P P P（食品中水的蒸汽压）（食品中水的蒸汽压）（食品中水的蒸汽压）（食品中水的蒸汽
15、压）/Po/Po/Po/Po（纯水饱和蒸汽（纯水饱和蒸汽（纯水饱和蒸汽（纯水饱和蒸汽压）压）压）压）n n因为纯水的水分活度因为纯水的水分活度因为纯水的水分活度因为纯水的水分活度=1,=1,=1,=1,所以溶液的水分活度所以溶液的水分活度所以溶液的水分活度所以溶液的水分活度1111n n由拉乌尔定理由拉乌尔定理由拉乌尔定理由拉乌尔定理 （理想稀溶液）（理想稀溶液）（理想稀溶液）（理想稀溶液） n n P = PP = PP = PP = P0 0 0 0 X X X X1 1 1 1 (X (X (X (X1 1 1 1溶剂摩尔分数溶剂摩尔分数溶剂摩尔分数溶剂摩尔分数) ) ) )n n （
16、P/PP/PP/PP/P0 0 0 0 = X = X = X = X1 1 1 1 ) ) ) )n n Aw = P/P Aw = P/P Aw = P/P Aw = P/P0 0 0 0 = n = n = n = n1 1 1 1 /( n /( n /( n /( n1 1 1 1 + n + n + n + n2 2 2 2) ) ) )n n （n n n n1 1 1 1 、 n n n n2 2 2 2 - - - - 溶剂、溶质摩尔分数）溶剂、溶质摩尔分数）溶剂、溶质摩尔分数）溶剂、溶质摩尔分数）n n例如：例如：例如：例如：2mol2mol2mol2mol蔗糖溶于蔗糖溶于
17、蔗糖溶于蔗糖溶于1000g H1000g H1000g H1000g H2 2 2 2O O O O中中中中 n n 1000/18.016 = 55.5 (mol)1000/18.016 = 55.5 (mol)1000/18.016 = 55.5 (mol)1000/18.016 = 55.5 (mol)n n Aw = n Aw = n Aw = n Aw = n1 1 1 1 /( n /( n /( n /( n1 1 1 1+n+n+n+n2 2 2 2 )= 55.5/(55.5+2) )= 55.5/(55.5+2) )= 55.5/(55.5+2) )= 55.5/(55.5
18、+2)n n =0.9652 = 96.52% =0.9652 = 96.52% =0.9652 = 96.52% =0.9652 = 96.52%n n所以，所以，所以，所以，AwAwAwAw可以用平衡相对湿度可以用平衡相对湿度可以用平衡相对湿度可以用平衡相对湿度ERHERHERHERH表示表示表示表示n n (equilibrium relative humidity)(equilibrium relative humidity)(equilibrium relative humidity)(equilibrium relative humidity)n n 即即即即 Aw = P/P0
19、= ERH/100Aw = P/P0 = ERH/100Aw = P/P0 = ERH/100Aw = P/P0 = ERH/100只有当溶质是非电解质且浓度小于只有当溶质是非电解质且浓度小于只有当溶质是非电解质且浓度小于只有当溶质是非电解质且浓度小于1mol/L1mol/L1mol/L1mol/L的的的的稀溶液时稀溶液时稀溶液时稀溶液时, , , ,其水分活度才可以按其水分活度才可以按其水分活度才可以按其水分活度才可以按 Aw =nAw =nAw =nAw =n1 1 1 1/(n/(n/(n/(n1 1 1 1+n+n+n+n2 2 2 2) ) ) )计算计算计算计算: : : : 溶质
20、溶质溶质溶质B AwB AwB AwB Aw 理想溶液理想溶液理想溶液理想溶液 0.9823=55.51/(55.51+1)0.9823=55.51/(55.51+1)0.9823=55.51/(55.51+1)0.9823=55.51/(55.51+1) 丙三醇丙三醇丙三醇丙三醇 0.98160.98160.98160.9816 蔗糖蔗糖蔗糖蔗糖 0.98060.98060.98060.9806 氯化钠氯化钠氯化钠氯化钠 0.9670.9670.9670.967 氯化钙氯化钙氯化钙氯化钙 0.9450.9450.9450.945 B:1 B:1 B:1 B:1千克水千克水千克水千克水( (
21、( (约约约约55.51mol)55.51mol)55.51mol)55.51mol)溶解溶解溶解溶解1mol1mol1mol1mol溶质溶质溶质溶质n n（二）（二）（二）（二）AwAwAwAw与温度的关系与温度的关系与温度的关系与温度的关系n n1 1 1 1、 AwAwAwAw随着温度的变化而变化随着温度的变化而变化随着温度的变化而变化随着温度的变化而变化n n Clasius-ClapeyronClasius-ClapeyronClasius-ClapeyronClasius-Clapeyron方程方程方程方程 n n d d d d lnAw/dlnAw/dlnAw/dlnAw/d
22、(1/T)= -H/R (1/T)= -H/R (1/T)= -H/R (1/T)= -H/Rn n 图图图图2-42-42-42-4（P23P23P23P23图图图图2-142-142-142-14）可以看出）可以看出）可以看出）可以看出: : : :n n 含水量相等时，温度越高，含水量相等时，温度越高，含水量相等时，温度越高，含水量相等时，温度越高，AwAwAwAw越大。越大。越大。越大。n n2 2 2 2、 低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，AwAwAwAw与温度的关系与温度的关系与温度的关系与温度的关系n nAw= Aw= Aw= Aw= PffPffPffPff（部
23、分冻结食品中过冷水蒸气分压）（部分冻结食品中过冷水蒸气分压）（部分冻结食品中过冷水蒸气分压）（部分冻结食品中过冷水蒸气分压）（scwscwscwscw, , , ,纯过冷水蒸气压）纯过冷水蒸气压）纯过冷水蒸气压）纯过冷水蒸气压）iceiceiceice（纯冰蒸气压）（纯冰蒸气压）（纯冰蒸气压）（纯冰蒸气压）（scwscwscwscw）n n图图图图2-52-52-52-5（P23P23P23P23图图图图15151515）复杂食品在冰点以上和冰）复杂食品在冰点以上和冰）复杂食品在冰点以上和冰）复杂食品在冰点以上和冰点以下时点以下时点以下时点以下时AwAwAwAw和温度的关系和温度的关系和温度的
24、关系和温度的关系n n(1)(1)(1)(1)低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，AwAwAwAw与成线性关系与成线性关系与成线性关系与成线性关系n n(2)(2)(2)(2)冰点时，出现折断冰点时，出现折断冰点时，出现折断冰点时，出现折断n n(3)(3)(3)(3)温度对温度对温度对温度对AwAwAwAw的影响远大于冰点以上（陡些）的影响远大于冰点以上（陡些）的影响远大于冰点以上（陡些）的影响远大于冰点以上（陡些） 3 3、 结论结论 高于冰点时，高于冰点时，高于冰点时，高于冰点时，AwAwAwAw与食品组成及有关，其与食品组成及有关，其与食品组成及有关，其与食品组成及有关，其
25、中食品组成是主要因素，当组成水中食品组成是主要因素，当组成水中食品组成是主要因素，当组成水中食品组成是主要因素，当组成水同，上升，则同，上升，则同，上升，则同，上升，则AwAwAwAw上升。上升。上升。上升。 低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，低于冰点时，AwAwAwAw与食品组成无关，仅与温与食品组成无关，仅与温与食品组成无关，仅与温与食品组成无关，仅与温度有关。度有关。度有关。度有关。 冰点以上或以下，冰点以上或以下，冰点以上或以下，冰点以上或以下，AwAwAwAw对食品稳定性影响是对食品稳定性影响是对食品稳定性影响是对食品稳定性影响是不同的。不同的。不同的。不同的。 例：例：例：例：-
26、 - - -， AwAwAwAw0.86 0.86 0.86 0.86 微生物不繁殖微生物不繁殖微生物不繁殖微生物不繁殖 ， AwAwAwAw0.860.860.860.86微生物繁殖微生物繁殖微生物繁殖微生物繁殖（三）（三） 吸湿等温线（吸湿等温线（MSI)MSI) Moisture Sorption Isotherms 1 1、概念及意义、概念及意义在等温条件下，以食品含水量为纵坐标，以在等温条件下，以食品含水量为纵坐标，以AwAw为横坐为横坐标作图，所得曲线称为吸湿等温线。标作图，所得曲线称为吸湿等温线。图图2-62-6，2-72-7（P24P24图图16,2-1716,2-17）吸湿性
27、食品的吸湿等温）吸湿性食品的吸湿等温线线 不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚能力不一样，有不同的吸湿等温线，但都为型。能力不一样，有不同的吸湿等温线，但都为型。 图图8 8（P25P25图图1 1）各种食品和生物物质的回）各种食品和生物物质的回吸等温线吸等温线 意义：吸湿等温线表示了食品的意义：吸湿等温线表示了食品的AwAw与含水量对应关系，与含水量对应关系，除去水（浓缩、干燥）的难易程度与除去水（浓缩、干燥）的难易程度与AwAw有关，配制食品混有关，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，合应注意水在配料间的转移，
28、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。与水分含量的关系。因为升高，因为升高，因为升高，因为升高，AwAwAwAw升高，升高，升高，升高，对同一食品，升高，对同一食品，升高，对同一食品，升高，对同一食品，升高，形状近似不变，曲线形状近似不变，曲线形状近似不变，曲线形状近似不变，曲线位置向下方移动位置向下方移动位置向下方移动位置向下方移动图图图图不同温度下不同温度下不同温度下不同温度下马铃薯的吸湿等温线马铃薯的吸湿等温线马铃薯的吸湿等温线马铃薯的吸湿等温线2 2、吸湿等温线与温度的关系、吸湿等温
29、线与温度的关系 3 3、吸湿等温线的滞后现象、吸湿等温线的滞后现象 测定水加入测定水加入测定水加入测定水加入干燥食品的吸湿（吸附）等温线；干燥食品的吸湿（吸附）等温线；干燥食品的吸湿（吸附）等温线；干燥食品的吸湿（吸附）等温线；测定高水分食品测定高水分食品测定高水分食品测定高水分食品脱水的解吸等温线；二线不完全重脱水的解吸等温线；二线不完全重脱水的解吸等温线；二线不完全重脱水的解吸等温线；二线不完全重合，显示吸湿等温线滞后环。这一吸湿（吸附）等温合，显示吸湿等温线滞后环。这一吸湿（吸附）等温合，显示吸湿等温线滞后环。这一吸湿（吸附）等温合，显示吸湿等温线滞后环。这一吸湿（吸附）等温线与解吸等温
30、线不完全重合的现象称为吸湿等温线的线与解吸等温线不完全重合的现象称为吸湿等温线的线与解吸等温线不完全重合的现象称为吸湿等温线的线与解吸等温线不完全重合的现象称为吸湿等温线的滞后现象。滞后现象。滞后现象。滞后现象。 在在在在AwAwAwAw同，对应的水分含量，吸湿同，对应的水分含量，吸湿同，对应的水分含量，吸湿同，对应的水分含量，吸湿 解吸解吸解吸解吸 说明：说明：说明：说明：吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有使食品使食品使食品使食品“复原复原复原
31、复原”。 问题：在问题：在问题：在问题：在130130130130烘箱中烘烤烘箱中烘烤烘箱中烘烤烘箱中烘烤60606060分钟，结果如何？分钟，结果如何？分钟，结果如何？分钟，结果如何？ 食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，滞后环不同。滞后环不同。滞后环不同。滞后环不同。n滞后现象产生的原因滞后现象产生的原因n n 解吸过程中一些水分与非水溶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液成分作用而无法放出水分. .n 不规则形状产生毛细管现象
32、的不规则形状产生毛细管现象的部位部位, ,欲填满或抽空水分需不同的蒸欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压汽压( (要抽出需要抽出需P P内内P P外外, ,要填满则要填满则需需P P外外 P P内内).).n 解吸作用时解吸作用时, ,因组织改变因组织改变, ,当再当再吸水时无法紧密结合水吸水时无法紧密结合水, ,由此可导致由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的回吸相同水分含量时处于较高的aw.aw.4 4 4 4、 吸湿等温线分区吸湿等温线分区吸湿等温线分区吸湿等温线分区为了说明吸湿等温线内在含义，并与水的存在状态紧为了说明吸湿等温线内在含义，并与水的存在状态紧为了说明吸湿等温线内在含义，并与水的
33、存在状态紧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，可以将其分为密联系，可以将其分为密联系，可以将其分为密联系，可以将其分为、区。区。区。区。区：区：区：区： Aw=0Aw=0Aw=0Aw=00.25 0.25 0.25 0.25 约约约约0 0 0 00.07g0.07g0.07g0.07g水水水水/g/g/g/g干物质干物质干物质干物质 作用力：作用力：作用力：作用力：H H H H2 2 2 2O O O O离子，离子，离子，离子，H H H H2 2 2 2O O O O偶极，配位键偶极，配位键偶极，配位键偶极，配位键 属单分子层水（含水合离子内层水）属单分子层水（含水合离
34、子内层水）属单分子层水（含水合离子内层水）属单分子层水（含水合离子内层水） 不能作溶剂，不能作溶剂，不能作溶剂，不能作溶剂，-40-40-40-40以上不结冰，与腐败无关以上不结冰，与腐败无关以上不结冰，与腐败无关以上不结冰，与腐败无关区：区：区：区：Aw=0.25Aw=0.25Aw=0.25Aw=0.250.80.80.80.8（加（加（加（加区，区，区，区，0.45gH0.45gH0.45gH0.45gH2 2 2 2O/gO/gO/gO/g干）干）干）干） 作用力：氢键：作用力：氢键：作用力：氢键：作用力：氢键：H H H H2 2 2 2O O O OH H H H2 2 2 2O O
35、 O O H H H H2 2 2 2O O O O溶质溶质溶质溶质 属多分子层水，加上属多分子层水，加上属多分子层水，加上属多分子层水，加上区约占高水食品的区约占高水食品的区约占高水食品的区约占高水食品的5%5%5%5%，不作，不作，不作，不作溶剂，溶剂，溶剂，溶剂，-40-40-40-40以上不结冰，但接近以上不结冰，但接近以上不结冰，但接近以上不结冰，但接近0.80.80.80.8（AwAwAwAw）的食品，）的食品，）的食品，）的食品，可能有变质现象。可能有变质现象。可能有变质现象。可能有变质现象。区：新增的水为自由水，区：新增的水为自由水，区：新增的水为自由水，区：新增的水为自由水，
36、 （截留（截留（截留（截留+ + + +流动）多者可达流动）多者可达流动）多者可达流动）多者可达20g H20g H20g H20g H2 2 2 2O/gO/gO/gO/g干物质干物质干物质干物质 可结冰，可作溶剂可结冰，可作溶剂可结冰，可作溶剂可结冰，可作溶剂 划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化 5 5、吸湿等温方程式、吸湿等温方程式 因为计算单分子层水值具有实际意义，可准确预测因为计算单分子层水值具有实际意义，可准确预测因为计算单分子层水值具有实际意义，可准确预测因为计算单分子层
37、水值具有实际意义，可准确预测干燥产品最大稳定性时的含水量。干燥产品最大稳定性时的含水量。干燥产品最大稳定性时的含水量。干燥产品最大稳定性时的含水量。 据热力学、动力学、统计学、经修改的吸湿等温线据热力学、动力学、统计学、经修改的吸湿等温线据热力学、动力学、统计学、经修改的吸湿等温线据热力学、动力学、统计学、经修改的吸湿等温线方程式如下（方程式如下（方程式如下（方程式如下（BETBETBETBET等温式：等温式：等温式：等温式：P 28P 28P 28P 28，2-72-72-72-7式）式）式）式） 图图图图2-122-122-122-12（P29P29P29P29图图图图2 2 2 2232
38、32323）天然马铃薯淀粉的）天然马铃薯淀粉的）天然马铃薯淀粉的）天然马铃薯淀粉的BETBETBETBET图图图图（回吸数据，（回吸数据，（回吸数据，（回吸数据，20202020） a=3/0.281=10.7 b=0.6a=3/0.281=10.7 b=0.6a=3/0.281=10.7 b=0.6a=3/0.281=10.7 b=0.6 所以，所以，所以，所以，m1=1/(10.7+0.6) = 0.88g H2O/gm1=1/(10.7+0.6) = 0.88g H2O/gm1=1/(10.7+0.6) = 0.88g H2O/gm1=1/(10.7+0.6) = 0.88g H2O/g
39、干物质）干物质）干物质）干物质）m1m1m1m1 = 0.088/1.088 = 8.09% AW=0.2( = 0.088/1.088 = 8.09% AW=0.2( = 0.088/1.088 = 8.09% AW=0.2( = 0.088/1.088 = 8.09% AW=0.2(相当于相当于相当于相当于) ) ) ) 由于水分活度影响食品的质量，由于水分活度影响食品的质量，由于水分活度影响食品的质量，由于水分活度影响食品的质量，食品在存放过程中，通过包食品在存放过程中，通过包食品在存放过程中，通过包食品在存放过程中，通过包装创造一个适宜的环境。装创造一个适宜的环境。装创造一个适宜的环境
40、。装创造一个适宜的环境。 吸湿性食品吸湿性食品吸湿性食品吸湿性食品 吸湿等温线较陡，吸湿等温线较陡，吸湿等温线较陡，吸湿等温线较陡，为保为保为保为保AwAwAwAw限定值，限定值，限定值，限定值， 需密需密需密需密封包装，如速溶咖啡，封包装，如速溶咖啡，封包装，如速溶咖啡，封包装，如速溶咖啡，AwAwAwAw（限）（限）（限）（限）0.5(0.5(0.5(ERH/100)ERH/100)ERH/100)ERH/100时，食品失水，时，食品失水，时，食品失水，时，食品失水，如胶凝食品，（防止失水）如胶凝食品，（防止失水）如胶凝食品，（防止失水）如胶凝食品，（防止失水）包装应保护防止失水。包装应保
41、护防止失水。包装应保护防止失水。包装应保护防止失水。 无吸湿性食品一般包装，如蔗糖无吸湿性食品一般包装，如蔗糖无吸湿性食品一般包装，如蔗糖无吸湿性食品一般包装，如蔗糖 混成食品，注意混成食品，注意混成食品，注意混成食品，注意AwAwAwAw的变化。的变化。的变化。的变化。 例如：脱水蔬菜例如：脱水蔬菜例如：脱水蔬菜例如：脱水蔬菜2% 2% 2% 2% 与与与与 淀粉淀粉淀粉淀粉13%13%13%13%混混混混合，脱水蔬菜升高合，脱水蔬菜升高合，脱水蔬菜升高合，脱水蔬菜升高8%8%8%8%，发生，发生，发生，发生非酶褐变非酶褐变非酶褐变非酶褐变。6 6、吸湿等温线与食品包装吸湿等温线与食品包装
42、四、水对食品的影响四、水对食品的影响（一）（一）（一）（一） AwAwAwAw与食品的稳定性与食品的稳定性与食品的稳定性与食品的稳定性 1 1 1 1、AwAwAwAw与微生物生长与微生物生长与微生物生长与微生物生长微生物的生长繁殖需要水，适宜的微生物的生长繁殖需要水，适宜的微生物的生长繁殖需要水，适宜的微生物的生长繁殖需要水，适宜的AwAwAwAw一般情况如下，一般情况如下，一般情况如下，一般情况如下，Aw 0.90 Aw 0.90 Aw 0.90 Aw 0.90 大多数细菌大多数细菌大多数细菌大多数细菌0.87 0.87 0.87 0.87 大多酵母大多酵母大多酵母大多酵母0.80 0.8
43、0 0.80 0.80 大多霉菌大多霉菌大多霉菌大多霉菌0.80.80.80.80.6 0.6 0.6 0.6 耐盐、干、渗透耐盐、干、渗透耐盐、干、渗透耐盐、干、渗透 压细菌、酵母、霉菌压细菌、酵母、霉菌压细菌、酵母、霉菌压细菌、酵母、霉菌0.50 0.50 0.50 0.50 任何微生物均不生长繁殖任何微生物均不生长繁殖任何微生物均不生长繁殖任何微生物均不生长繁殖n n水可作为介质，活化底物和酶水可作为介质，活化底物和酶水可作为介质，活化底物和酶水可作为介质，活化底物和酶n nAw 0.8 Aw 0.8 Aw 0.8 Aw 0.8 大多数酶活力受到抑制大多数酶活力受到抑制大多数酶活力受到抑
44、制大多数酶活力受到抑制n nAw= 0.25Aw= 0.25Aw= 0.25Aw= 0.250.3 0.3 0.3 0.3 淀粉酶、多酚氧化酶、过淀粉酶、多酚氧化酶、过淀粉酶、多酚氧化酶、过淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶抑制或丧失活力氧化物酶抑制或丧失活力氧化物酶抑制或丧失活力氧化物酶抑制或丧失活力n n而脂肪酶在而脂肪酶在而脂肪酶在而脂肪酶在Aw=0.1Aw=0.1Aw=0.1Aw=0.10.50.50.50.5仍保持其活性，如肉仍保持其活性，如肉仍保持其活性，如肉仍保持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与
45、氧作脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作用）用）用）用） 2.4.1.3 Aw2.4.1.3 Aw2.4.1.3 Aw2.4.1.3 Aw与非酶褐变与非酶褐变与非酶褐变与非酶褐变 n nAw 0.7Aw 0.7Aw 0.7Aw 0.7 Aw 0.7 Aw 0.7 Aw 0.7 v v v v降低（因为降低（因为降低（因为降低（因为H H H H2 2 2 2O O O O稀释了反应稀释了反应稀释了反应稀释了反应物浓度。物浓度。物浓度。物浓度。 2、AwAw与酶促反应与酶促反应n n 3 3、Aw Aw 与脂肪氧化酸败与脂肪氧化酸败n n影响复杂：影响复杂：影响复杂：影响复杂：Aw 0.4 A
46、w V ( Aw 0.4 Aw V ( Aw 0.4 Aw V ( Aw 0.4 Aw V Aw 0.4 Aw V Aw 0.4 Aw V Aw 0.4 Aw V （H H H H2 2 2 2O O O O溶解溶解溶解溶解O O O O2 2 2 2，溶，溶，溶，溶胀后催化部位暴露，氧化胀后催化部位暴露，氧化胀后催化部位暴露，氧化胀后催化部位暴露，氧化VVVV）n nAw 0.8 Aw V (Aw 0.8 Aw V (Aw 0.8 Aw V (Aw 0.8 Aw V (稀释浓度稀释浓度稀释浓度稀释浓度) ) ) )4 4 4 4、AwAwAwAw与水溶性色素分解，维生素分解与水溶性色素分解，
47、维生素分解与水溶性色素分解，维生素分解与水溶性色素分解，维生素分解n n Aw VAw VAw VAw V分解分解分解分解 食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，冰的体积增加冰的体积增加冰的体积增加冰的体积增加9%9%9%9% 由于浓缩效应，未冻结的由于浓缩效应，未冻结的由于浓缩效应，未冻结的由于浓缩效应，未冻结的pHpHpHpH、粘度、离子强度、氧、粘度、离子强度、氧、粘度、离子强度、氧、粘度、离子强度、氧化还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓
48、缩综化还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓缩综化还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓缩综化还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓缩综合效应，合效应，合效应，合效应，V V V V ） 加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌红蛋白褐变红蛋白褐变红蛋白褐变红蛋白褐变 蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性蛋白质变性 SSSS 氧化反应（氧化反应（氧化反应（氧化反应（V V V VC C C C、脂肪、脂肪、脂肪、脂肪、V V V VA A A A、V V V
49、VE E E E、-胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素胡萝卜素） 酶催化反应（糖原损失、乳酸酶催化反应（糖原损失、乳酸酶催化反应（糖原损失、乳酸酶催化反应（糖原损失、乳酸，高能磷酸盐降解，高能磷酸盐降解，高能磷酸盐降解，高能磷酸盐降解）（二）结冰对食品稳定性影响（二）结冰对食品稳定性影响n n 水水水水% % % %、AwAwAwAw对干、半干、中湿食品质构有影响对干、半干、中湿食品质构有影响对干、半干、中湿食品质构有影响对干、半干、中湿食品质构有影响n n低低低低AwAwAwAw： 饼干饼干饼干饼干 脆性脆性脆性脆性n n 油炸土豆片油炸土豆片油炸土豆片油炸土豆片 脆性脆性脆性脆性n n 硬糖硬糖硬糖
50、硬糖 防粘防粘防粘防粘n n 固体饮料固体饮料固体饮料固体饮料 防结块防结块防结块防结块n n中湿：中湿：中湿：中湿： 软糖软糖软糖软糖 防变硬防变硬防变硬防变硬n n 蛋糕蛋糕蛋糕蛋糕 防变硬防变硬防变硬防变硬n n 面包面包面包面包 防变硬防变硬防变硬防变硬n n冷冻方式对质构的影响冷冻方式对质构的影响冷冻方式对质构的影响冷冻方式对质构的影响n n 速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大n n干燥方法对质构的影响干燥方法对质构的影响干燥方法对质构的影响干燥方法对质构的影响n n
51、 空气干燥空气干燥空气干燥空气干燥 质构破坏质构破坏质构破坏质构破坏n n 冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥冷冻干燥 相似质构相似质构相似质构相似质构 如脱水蔬菜如脱水蔬菜如脱水蔬菜如脱水蔬菜n n 高温脱水高温脱水高温脱水高温脱水 质构破坏质构破坏质构破坏质构破坏（三） 水对食品质构的影响水对食品质构的影响 在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变条件下，降低条件下，降低条件下，降低条件下，降低AwAwAwAw值。值。值。值。 吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形吸湿剂应该
52、含离子、离子基团或含可形吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团（成氢键的中性基团（成氢键的中性基团（成氢键的中性基团（ 羟基，羰基，氨基，羟基，羰基，氨基，羟基，羰基，氨基，羟基，羰基，氨基，亚氨基，酰基等），即有可与水形成结合亚氨基，酰基等），即有可与水形成结合亚氨基，酰基等），即有可与水形成结合亚氨基，酰基等），即有可与水形成结合水的亲水性物质。水的亲水性物质。水的亲水性物质。水的亲水性物质。如：多元醇：丙三醇、如：多元醇：丙三醇、如：多元醇：丙三醇、如：多元醇：丙三醇、 丙二醇、丙二醇、丙二醇、丙二醇、 糖糖糖糖 无机盐无机盐无机盐无机盐 ： 磷酸盐磷酸盐磷酸盐磷酸盐 （水分
53、保持剂）、（水分保持剂）、（水分保持剂）、（水分保持剂）、 食盐食盐食盐食盐 动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶黄原胶黄原胶黄原胶（四）降低（四）降低AwAw的方法的方法五、分子流动性与食品稳定性五、分子流动性与食品稳定性 Molecular mobility and food stabilityMolecular mobility and food stabilityn n 1 1 1 1、分子流动性（、分子流动性（、分子流动性（、分子流动性（MmMmMmMm）：是分子的旋转移动和平转
54、移动）：是分子的旋转移动和平转移动）：是分子的旋转移动和平转移动）：是分子的旋转移动和平转移动性的总度量。决定食品性的总度量。决定食品性的总度量。决定食品性的总度量。决定食品MmMmMmMm值的主要因素是水和食品中占支值的主要因素是水和食品中占支值的主要因素是水和食品中占支值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。配地位的非水成分。配地位的非水成分。配地位的非水成分。 n n 玻璃态（玻璃态（玻璃态（玻璃态（glass stateglass stateglass stateglass state）：是聚合物的一种状态）：是聚合物的一种状态）：是聚合物的一种状态）：是聚合物的一种状态, ,
55、, ,它既象它既象它既象它既象固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近似有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允似有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允似有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允似有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允许小尺寸的运动，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。许小尺寸的运动，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。许小尺寸的运动，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。许小尺寸的运动
56、，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。n n 玻璃化温度（玻璃化温度（玻璃化温度（玻璃化温度（glass transition glass transition glass transition glass transition temperature,Tgtemperature,Tgtemperature,Tgtemperature,Tg）：）：）：）： 非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变，此时非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变，此时非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变，此时非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变，此时的温度称玻璃化温度。的温度称玻璃化温度。
57、的温度称玻璃化温度。的温度称玻璃化温度。n n 无定形（无定形（无定形（无定形（AmorphousAmorphousAmorphousAmorphous）：是物质的一种非平衡，非结晶）：是物质的一种非平衡，非结晶）：是物质的一种非平衡，非结晶）：是物质的一种非平衡，非结晶态。态。态。态。n n 2 2 2 2、状态图、状态图、状态图、状态图描述分子流动性与食品稳描述分子流动性与食品稳描述分子流动性与食品稳描述分子流动性与食品稳定性关系，包括平衡和非平衡状态数据的图定性关系，包括平衡和非平衡状态数据的图定性关系，包括平衡和非平衡状态数据的图定性关系，包括平衡和非平衡状态数据的图（p32p32p3
58、2p32图图图图2 2 2 224,224,224,224,225252525）n n 食品存在无定形区食品存在无定形区食品存在无定形区食品存在无定形区p30p30p30p30表表表表2 2 2 26 6 6 6n n 食品的物理变化和化学变化的速度由分食品的物理变化和化学变化的速度由分食品的物理变化和化学变化的速度由分食品的物理变化和化学变化的速度由分子流动性所决定子流动性所决定子流动性所决定子流动性所决定n n 分子流动性与温度有相依性分子流动性与温度有相依性分子流动性与温度有相依性分子流动性与温度有相依性p34p34p34p34，2 2 2 29 9 9 9n n 大多数食品具有玻璃化温
59、度大多数食品具有玻璃化温度大多数食品具有玻璃化温度大多数食品具有玻璃化温度p34p34p34p34，2 2 2 28 8 8 8n n 溶质类型影响玻璃化温度溶质类型影响玻璃化温度溶质类型影响玻璃化温度溶质类型影响玻璃化温度n n3 3 3 3、大分子缠结（、大分子缠结（、大分子缠结（、大分子缠结（MacromoleculerMacromoleculerMacromoleculerMacromoleculer entanglemententanglemententanglemententanglement）：指大的聚合物以随机的）：指大的聚合物以随机的）：指大的聚合物以随机的）：指大的聚合物以
60、随机的方式相互作用，没有形成化学键，有或没方式相互作用，没有形成化学键，有或没方式相互作用，没有形成化学键，有或没方式相互作用，没有形成化学键，有或没有氢键。有氢键。有氢键。有氢键。n n大分子的缠结对食品性质的影响：大分子的缠结对食品性质的影响：大分子的缠结对食品性质的影响：大分子的缠结对食品性质的影响：ENENENEN对于对于对于对于冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶解度、功能性乃至生物活性都将产生不同解度、功能性乃至生物活性都将产生不同解度、功能性乃至生物活性都将产生不同解度、功
61、能性乃至生物活性都将产生不同程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进凝胶的形成。凝胶的形成。凝胶的形成。凝胶的形成。n n分子的缠结能影响食品的性质（因为阻碍分子的缠结能影响食品的性质（因为阻碍分子的缠结能影响食品的性质（因为阻碍分子的缠结能影响食品的性质（因为阻碍水分的迁移，有助于保持谷物食品的脆性，水分的迁移，有助于保持谷物食品的脆性，水分的迁移
62、，有助于保持谷物食品的脆性，水分的迁移，有助于保持谷物食品的脆性，减缓冷冻食品的结晶速度减缓冷冻食品的结晶速度减缓冷冻食品的结晶速度减缓冷冻食品的结晶速度n n4 4 4 4、AwAwAwAw和和和和MmMmMmMm方法研究食品稳定性的比较方法研究食品稳定性的比较方法研究食品稳定性的比较方法研究食品稳定性的比较n n二者相互补充，非相互竞争二者相互补充，非相互竞争二者相互补充，非相互竞争二者相互补充，非相互竞争n nAwAwAwAw法主要注重食品中水的有效性，如法主要注重食品中水的有效性，如法主要注重食品中水的有效性，如法主要注重食品中水的有效性，如水作为溶剂的能力；水作为溶剂的能力；水作为溶
63、剂的能力；水作为溶剂的能力；n nMmMmMmMm法主要注重食品的微观黏法主要注重食品的微观黏法主要注重食品的微观黏法主要注重食品的微观黏( ( ( (niannianniannian) ) ) )（MicroviscosityMicroviscosityMicroviscosityMicroviscosity）和化学组）和化学组）和化学组）和化学组分的扩散能力。分的扩散能力。分的扩散能力。分的扩散能力。n n目前，测定分子流动性有困难，在实目前，测定分子流动性有困难，在实目前，测定分子流动性有困难，在实目前，测定分子流动性有困难，在实际应用上不能达到或超过际应用上不能达到或超过际应用上不能达到或超过际应用上不能达到或超过AwAwAwAw方法的水方法的水方法的水方法的水平。平。平。平。
