第二章水分與礦物質(zhì)

1、第二章水分與礦物質(zhì)第一節(jié)水分一、水的作用人體所必須的六大營(yíng)養(yǎng)元素包括：糖類，脂類，蛋白質(zhì)，維生素，礦物質(zhì)和 水。雖然這些都是活生物體的生存所必須的，但水是食品中最重要的成分之一（1水是構(gòu)成人體的重要成分，是調(diào)節(jié)人體各種生理活動(dòng)的重要物質(zhì)（2作為代謝所需的營(yíng)養(yǎng)成分和產(chǎn)生的廢物的輸送介質(zhì)（3血液系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)輸（一）水在生物體內(nèi)的功能穩(wěn)定生物大分子的構(gòu)象，使之表現(xiàn)出特異的生物活性；作為體內(nèi)通用的介質(zhì)，使各類生物化學(xué)反應(yīng)得以順利進(jìn)行；作為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)或代謝廢物的載體，把它們輸送到生物體的各有關(guān)部位；由于水的熱容量大，用來(lái)調(diào)節(jié)溫度、平衡溫度；對(duì)體內(nèi)各運(yùn)動(dòng)部位起潤(rùn)滑作用。（二）水在食品中的重要作用水是食品的重要組

2、成成分，是研究食品加工工藝考慮的重要因素；水分含量、分布和狀態(tài)對(duì)于食品的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、新鮮程度會(huì)產(chǎn)生 極大的影響；水是引起食品化學(xué)變化及微生物作用的重要原因，直接關(guān)系到食品 的貯藏特性。水是食品生產(chǎn)中的重要原料之一，食品加工用水的水質(zhì)直接影響到食品的品質(zhì) 和加工工藝。(三) 人體與水以及食物與人體內(nèi)水的關(guān)系人體內(nèi)的水分是處于不斷的運(yùn)動(dòng)和變化正常情況下，每人每日需要從食物中獲取1.52.7L的水以汗、尿、呼吸等形式排出，以維持體內(nèi)水的平衡二、水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)水的熱穩(wěn)定性很強(qiáng)，但在通電的條件下會(huì)離解為氫和氧，具有很大的內(nèi)聚力和 表面張力，并能產(chǎn)生較明顯的毛細(xì)現(xiàn)象和吸附現(xiàn)象。熔點(diǎn)：OC (2

3、73.15k沸點(diǎn)：100C (373.15k(標(biāo)準(zhǔn)大氣壓比熱：4.184J/( kg.K )水的存在狀態(tài)品水存形 食中的在式r前嚴(yán)的水特點(diǎn)不自由沛加 與非水物質(zhì)沒(méi)先系毛汨管水定義由毗胞ixrv爭(zhēng)毛成的毛細(xì)蒼上所系留的水廣仃水定義，與非水物質(zhì)呈髦密結(jié)合狀態(tài)的水I特點(diǎn)：非水物質(zhì)必費(fèi)的組分.40廈韶結(jié)協(xié). 無(wú)落擁能力.不龜戒魁卞旳赳用；定義t處于非水物質(zhì)外弟，與非水軻質(zhì) 廠結(jié)臺(tái)才&鄰近水呈締合狀態(tài)的水；I特點(diǎn)f -40«不結(jié)冰F無(wú)將劑能力*不能被懺生物利用：定義：坯于鄰近水外圍的，與鄰近水以氫 *多層水鍵或愕扱力結(jié)合的水；I特點(diǎn)：有一定厚度I多層）40度基本不結(jié)<冰*帶劑能力

4、下降.可被®s；特占物湮及比學(xué)性煩與滯it?K幻同定義以游離態(tài)存在的特點(diǎn)可正常濰/K,縣有詢響2勺f做生物可也用（一結(jié)合水概念：指食品中的非水成分與水通過(guò)氫鍵結(jié)合的水。通常是指存在 于溶質(zhì)或其他非水組分附近的那部分水，它與同一體系中的體系水比較，分子的運(yùn)動(dòng)減小，并 且使水的其他性質(zhì)明顯改變。（二自由水概念：自由水是指存在于組織、細(xì)胞和細(xì)胞間隙中容易結(jié)冰的水（毛 細(xì)管水：動(dòng)植物體內(nèi)天然形成的毛細(xì)管是由親水物質(zhì)構(gòu)成的，毛細(xì)管內(nèi)徑很細(xì)，毛 細(xì)管有較強(qiáng)的束縛水的能力，把保留在毛細(xì)管的水稱為毛細(xì)管水，屬于自由水）結(jié)合水和自由水主要的區(qū)別:（1結(jié)合水的量與食品中所含極性物質(zhì)的量有比較固定的關(guān)系;

5、（2結(jié)合水對(duì)食品品質(zhì)和風(fēng)味有較大的影響，當(dāng)結(jié)合水被強(qiáng)行與食品分離時(shí)， 食品質(zhì)量、風(fēng)味就會(huì)改變；（3結(jié)合水不易結(jié)冰。植物的種子和微生物的抱子得以在很低的溫度下保持其 生命力；（4結(jié)合水不能作為可溶性成分的溶劑，也就是說(shuō)喪失了溶劑能力；同時(shí)，不 能被微生物所利用四、水分活度（一）水分活度的定義1、定義：水分活度Aw是指食品樣品中水蒸氣壓p與同一溫度下純水的飽和 蒸汽壓p0之比：Aw= p/pO （Aw值的范圍為：01）（ p 某種食品在密閉容器中達(dá)到 平衡狀態(tài)時(shí)的水蒸汽分壓；P0在同一溫度下純水的飽和蒸汽壓）物理學(xué)意義：一個(gè)食物樣品中水蒸氣分壓 p與同溫度下純水的飽和蒸汽分壓 pO之比。也可以理解

6、為一個(gè)物質(zhì)所含有的自由狀態(tài)的水分子數(shù)與如果是純水在此 同等條件下同等溫度與有限空間內(nèi)的自由狀態(tài)的水分子數(shù)的比值2、水分活度的大小純水Aw = 1，溶液Aw v 1，結(jié)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. 水分活度是食品的內(nèi)在性質(zhì)，它決定于食品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成3、水分活度的測(cè)定方法（1）密閉容器達(dá)到表觀平衡后測(cè)定壓力或相對(duì)濕度；（2）根據(jù)冰點(diǎn)下降測(cè)定RVP ；（3根據(jù)干、濕球溫度計(jì)，查表讀 RVP,測(cè)定精確性為±）.02水分活度與食品的穩(wěn)定性1、水分活度對(duì)微生物生長(zhǎng)繁殖的影響：食品中各種微生物的生長(zhǎng)發(fā)育是由其水分活度而不是由其含水量決定的。

7、食品 的水分活度決定了微生物在食品中萌發(fā)的時(shí)間、生長(zhǎng)速率及死亡率細(xì)菌對(duì)水分活度最敏感Aw < 0.90時(shí)，細(xì)菌不能生長(zhǎng)；酵母菌次之Aw < 0.80時(shí)，大多數(shù)霉菌不生長(zhǎng)Aw > 0.91時(shí)，微生物變質(zhì)以細(xì)菌為主Aw < 0.91時(shí)，可抑制一般細(xì)菌的生長(zhǎng)在食品原料中加入食鹽、糖后，水分活度下降，一般細(xì)菌不能生長(zhǎng)，但一種嗜 鹽菌卻能生長(zhǎng)，就會(huì)造成食品的腐敗。有效抑制方法是在 10C以下的低溫中貯 藏，以抑制這種嗜鹽菌的生長(zhǎng)。2、水分活度對(duì)酶促反應(yīng)的影響：水分活度Aw < 0.85時(shí)，導(dǎo)致食品原料腐敗的大部分酶會(huì)失去活性，一些生物 化學(xué)反應(yīng)就不能進(jìn)行。酶的反應(yīng)速率還與酶

8、能否與食品相互接觸有關(guān)。當(dāng)酶與食品相互接 觸時(shí)，反應(yīng)速率較快；當(dāng)酶與食品相互隔離時(shí)，反應(yīng)速率較慢。發(fā)面貯存3、水分活度對(duì)食品化學(xué)變化的影響:食品中存在著氧化，褐變等化學(xué)變化。食品中化學(xué)反應(yīng)的速率與水分活度的關(guān) 系是隨著食品的組成、物理狀態(tài)及其結(jié)構(gòu)而改變的，也受大氣組成（特別是氧的濃度、溫度等因素的影響4、水分活度對(duì)脂肪氧化酸敗的影響：水分活度增加，脂肪氧化酸敗增多。Aw為0.3 0.4時(shí)速率較慢；Aw > 0.4時(shí)，氧在水中的溶解度增加，并使含脂食品膨脹，暴露了更多的易氧化部位。若再 增加水分活度，又稀釋了反應(yīng)體系，反應(yīng)速率開(kāi)始降低5、色素的穩(wěn)定與水分活度：Aw增加，花青素分解增加6水分

9、活度對(duì)食品質(zhì)構(gòu)的影響：Aw從0.2 0.3增加到0.65時(shí)，大多數(shù)半干或干燥食品的硬度及黏性增加，各 種脆性食品，必須在較低的Aw下，才能保持其酥脆。Aw控制在0.35 0.5可保持干 燥食品理想性質(zhì)對(duì)于含水較多的食品，如凍布丁、蛋糕、面包等，它們的 Aw大于周?chē)諝獾?相對(duì)濕度，保存時(shí)需要防止水分蒸發(fā)通過(guò)食品的包裝創(chuàng)造適宜的小環(huán)境，盡可能達(dá)到不同食品對(duì)水分活度的要求濃縮與脫水過(guò)程的主要目的是減少食品的水分含量，同時(shí)增加溶質(zhì)的濃度，從 而減少腐敗變質(zhì)降低水分含量的方法概念：食品干燥是指將食品中的水不斷蒸發(fā)、不斷擴(kuò)散出去，而使食品水分含 量降低 方法：自然干燥；熱風(fēng)干燥；真空干燥；噴霧干燥；冷凍

10、干燥（三）水分的吸濕等溫線 Moisture Sorption lsotherms（MSI1、定義在恒定溫度下，食品水分含量（每克干物質(zhì)中水的質(zhì)量）與 Aw的關(guān) 系曲線。MSI的實(shí)際意義：（1）由于水的轉(zhuǎn)移程度與Aw有關(guān)，從MSI圖可以看出食品脫水的難易程 度，也可以看出如何組合食品才能避免水分在不同物料間的轉(zhuǎn)移。（2）據(jù)MSI可預(yù)測(cè)含水量對(duì)食品穩(wěn)定性的影響。（3）從MSI還可看出食品中非水組分與水結(jié)合能力的強(qiáng)弱。2、MSI上不同區(qū)水分特性區(qū)I區(qū)II區(qū)ni區(qū)Aw0-0.20,2-0,85>085含水量1-6.56.5-27.5>27.5冷凍能力不能凍結(jié)不能凍結(jié)正常.溶劑能力輕微-適

11、度.正常;水分狀態(tài)單分子層水多分子層水微生物利用不可利用部分可利用可利用3、MSI與溫度的關(guān)系水分含量一定：T 1； Aw TAw 一定：T 1水分含量J4、滯后現(xiàn)象定義：采用向干燥樣品中添加水（回吸作用resorption ）的方法繪制水分吸著等溫線和按解吸（desorption過(guò)程繪制的等溫線并不相互重疊的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因：（1 ）解吸過(guò)程中一些水分與非水溶液成分作用而無(wú)法放出水分（2）不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象的部位，欲填滿或抽空水分需不同的蒸汽壓（要抽出需P內(nèi)P外，要填滿則需P外P內(nèi)（3）解吸作用時(shí)，因組織改變，當(dāng)再吸水時(shí)無(wú)法緊密結(jié)合水，由此可導(dǎo)致回吸 相同水分含量時(shí)處于較高的aw（四）水分活度與食品的穩(wěn)定性1、對(duì)脂肪氧化酸敗的影響在Aw = 0-0.33范圍內(nèi)，隨Aw 1,反應(yīng)速度J勺原因1、水與脂類氧化生成的氫過(guò)氧化物以氫鍵結(jié)合，保護(hù)氫過(guò)氧化物的分解，阻 止氧化進(jìn)行。2、這部分水能與金屬離子形成水合物，降低了其催化性。在Aw = 0.33-0.73范圍內(nèi)，隨Aw 1,反應(yīng)速度伯勺原因1、水中溶解氧增加2、大分子物質(zhì)腫脹，活性位點(diǎn)暴露，加速脂類氧化3、催化劑和氧的流動(dòng)性增加 當(dāng)Aw>0.73時(shí)，隨AwT,反應(yīng)速度增加很緩慢 的原因：催化劑和反應(yīng)物被稀釋 2、對(duì)淀粉老化的影響 食品在較高Aw的(30% 60%)的情況下，淀粉老化速度最快；如果降