第二章食品脫水

第二章食品脫水第1頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品的屬性衛(wèi)生和安全性營(yíng)養(yǎng)和易消化性外觀風(fēng)味方便性耐貯藏性第2頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品安全的內(nèi)容微生物導(dǎo)致的食源性疾病食物中存在的天然毒素殘留：環(huán)境污染物、殺蟲(chóng)劑、獸藥營(yíng)養(yǎng)物：人造食品食品添加劑第3頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月美國(guó)食品供應(yīng)監(jiān)控機(jī)構(gòu)CDC（衛(wèi)生部疾病控制和預(yù)防中心）職責(zé)之一：監(jiān)管食源性疾病EPA（國(guó)家環(huán)保局）職責(zé)之一：規(guī)范殺蟲(chóng)劑的使用；制訂用水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)FDA（衛(wèi)生部食品與藥物管理局）職責(zé)：保證食品（肉禽蛋除外）安全；檢查食品加工廠；檢查進(jìn)口食品；制訂食品標(biāo)準(zhǔn)USDA（農(nóng)業(yè)部）職責(zé)：強(qiáng)制推行肉禽蛋生產(chǎn)體系規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；開(kāi)展?fàn)I養(yǎng)學(xué)研究；對(duì)公眾進(jìn)行營(yíng)養(yǎng)學(xué)教育WHO/FAO（國(guó)際機(jī)構(gòu)）職責(zé)之一：研究出臺(tái)限制殺蟲(chóng)劑使用的標(biāo)準(zhǔn)第4頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏技術(shù)的歷史沿革腌制保藏技術(shù)公元前3000年到前1200年，猶太人、中國(guó)人、希臘人低溫保藏和煙熏保藏技術(shù)公元前1000年，古羅馬人干藏技術(shù)

2000年前，西方人、中國(guó)人罐藏技術(shù)

《北山酒經(jīng)》記載第5頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

食品保藏技術(shù)的現(xiàn)代發(fā)展

1809年，法國(guó)人NicolasAppert發(fā)明罐藏食品被認(rèn)為是現(xiàn)代食品保藏技術(shù)的開(kāi)端1883年，現(xiàn)代食品冷凍技術(shù)1908年，化學(xué)品保藏技術(shù)1918年，氣調(diào)冷藏技術(shù)1943年，食品輻照保藏技術(shù)第6頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏技術(shù)發(fā)展的特點(diǎn)不平衡性1．不同食品保藏技術(shù)之間：如罐藏技術(shù)／低溫保藏技術(shù)2．同種保藏技術(shù)中不同技術(shù)手段之間：如罐藏法中不同包裝材料之間；干藏法中不同的干燥技術(shù)之間；等等新型食品保藏技術(shù)能適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)需要，提供高質(zhì)量食品，具有合理的生產(chǎn)成本

第7頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏原理的性質(zhì)

是專(zhuān)門(mén)研究食品腐敗變質(zhì)的原因及食品保藏方法的原理和基本工藝，解釋各種食品腐敗變質(zhì)現(xiàn)象的機(jī)理并提出合理的、科學(xué)的防止措施，從而為食品的保藏加工提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)基礎(chǔ)的學(xué)科。第8頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏原理變質(zhì)的概念包括品質(zhì)下降、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、安全性和審美感覺(jué)的下降。第9頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品的腐敗變質(zhì)的特征和程度取決于兩類(lèi)因素：非微生物因素和微生物因素食品的腐敗變質(zhì)的因素：

微生物因素微生物在食品中的活動(dòng)引起多種變化第10頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月非微生物因素包括：糖的損失、含氮物質(zhì)的含量與組分的變化、維生素的氧化和損失、脂肪的氧化、水分的變化等。這些變化會(huì)導(dǎo)致口感、色澤、風(fēng)味和產(chǎn)品一致性的不同，導(dǎo)致不能被消費(fèi)者接受。第11頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏的目的和類(lèi)型維持食品最低生命活動(dòng)的保藏方法如：冷藏法、氣調(diào)法抑制變質(zhì)因素的活動(dòng)達(dá)到食品保藏目的的方法如：冷凍、干藏、腌制、熏制、化學(xué)保藏、改性氣體包裝保藏運(yùn)用發(fā)酵原理的食品保藏方法利用無(wú)菌原理的保藏方法如：罐藏、輻照保藏、無(wú)菌包裝

第12頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏的原則若短時(shí)間保藏，有兩個(gè)原則

（1）盡可能延長(zhǎng)活體生命（2）如果必須終止生命，應(yīng)該馬上洗凈，然后把溫度降下來(lái)第13頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月加熱

殺滅微生物

巴氏殺菌

滅菌冷凍保藏

抑制微生物干藏

抑制微生物高滲透（1）控制微生物長(zhǎng)時(shí)間保藏

則需控制多種因素第14頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月煙熏氣調(diào)化學(xué)保藏輻射生物方法第15頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（2）

控制酶和其它因素控制微生物的方法很多也能控制酶反應(yīng)及生化反應(yīng)，但不一定能完全覆蓋比如：冷藏可以抑制微生物但不能抑制酶。加熱、輻射、干藏也類(lèi)似

（3）其他影響因素包括昆蟲(chóng)、水分、氧、光可以通過(guò)包裝來(lái)解決。第16頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品保藏技術(shù)食品化學(xué)保藏食品輻照保藏食品低溫保藏食品腌制與煙熏保藏食品干制保藏食品罐藏第17頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第二章食品的脫水

Dehydration第18頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)容提要

食品干燥的基本原理食品的干燥方法與技術(shù)食品在干燥過(guò)程中發(fā)生的變化干燥產(chǎn)品的包裝與貯藏第19頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月概述干燥：幾乎完全地除去食品中的水分，使水分含量在15%以下，而且食品的其他性質(zhì)在此過(guò)程中幾乎沒(méi)有或者極小地發(fā)生變化的干燥方法。食品干藏：脫水干制品在其水分被降低到足以防止腐敗變質(zhì)的程度后，并始終保持低水分可進(jìn)行長(zhǎng)期保藏食品的一種方法。干燥和干藏的概念第20頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月干燥的目的延長(zhǎng)貯藏期

經(jīng)干燥的食品，其水分活性較低，有利于在室溫條件下長(zhǎng)期保藏，以延長(zhǎng)食品的市場(chǎng)供給，平衡產(chǎn)銷(xiāo)高峰;

如大豆、花生米經(jīng)過(guò)適當(dāng)干燥脫水，有利于脫殼(去外衣)，便于后加工，提高制品品質(zhì)；促使尚未完全成熟的原料在干燥過(guò)程進(jìn)一步成熟;用于某些食品加工過(guò)程以改善加工品質(zhì)第21頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月便于商品流通干制食品常常是救急、救災(zāi)和戰(zhàn)備用的重要質(zhì)。干制食品重量減輕、容積縮小，可顯著節(jié)省包裝、儲(chǔ)藏和運(yùn)輸費(fèi)用，便于攜帶和儲(chǔ)運(yùn)第22頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月食品干燥（制）過(guò)程控制

達(dá)到一定的水分要求保持或改善食品品質(zhì)控制條件和方法以獲得最低能耗第23頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)食品干藏原理引起食品腐敗變質(zhì)的因素：微生物酶化學(xué)反應(yīng)他們均需要利用食品中的水。水的可利用度（availabilityofwater)與水在食品中的存在狀態(tài)有關(guān)系。第24頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、食品中水分存在的形式水與溶質(zhì)的相互作用根據(jù)食品中水與非水物質(zhì)之間的相互關(guān)系，可以把食品中的水分作不同的類(lèi)型

第25頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1結(jié)合水或被束縛水（boundwater)

結(jié)合水也稱(chēng)束縛水、固定水，是指不易流動(dòng)、不易結(jié)冰（即使在-40℃下），不能作為外加溶質(zhì)的溶劑的水，是被化學(xué)或物理的結(jié)合力所固定的水分?；瘜W(xué)結(jié)合水

物理結(jié)合水

第26頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月化學(xué)結(jié)合水Constitutionalwater在-40℃下不結(jié)冰無(wú)溶解溶質(zhì)的能力與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)為0不能被微生物利用一般情況下干燥時(shí)不能也不需要去除通常是食品干制品含水量的極限標(biāo)準(zhǔn)

按定量比固定地和物質(zhì)結(jié)合的水分，它們的結(jié)合最穩(wěn)定，脫水干制不易去除。第27頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月物理結(jié)合水吸附結(jié)合水結(jié)構(gòu)結(jié)合水滲透壓結(jié)合水不按照正確定量比和物質(zhì)結(jié)合的水分。第28頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月自由水或游離水

Bulk-phasewater/freewater

能結(jié)冰，但冰點(diǎn)有所下降溶解溶質(zhì)的能力強(qiáng)，干燥時(shí)易被除去與純水分子平均運(yùn)動(dòng)接近很適于微生物生長(zhǎng)和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，易引起Food的腐敗變質(zhì)，但與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。是指食品或原料組織細(xì)胞中易流動(dòng)、易結(jié)冰、可作為溶劑的水分。食品脫水干制時(shí)蒸發(fā)掉的水分主要是自由水水分和部分滲透結(jié)合水分。第29頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、水分活度

Wateractivity(Aw)1、水分活度的定義:水分活度是指食品中水的逸度與該溫度下純水的逸度的比值,可用下式表示:Aw：水分活度；f：樣品中水的逸度f(wàn)0：同溫純水的逸度第30頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水分活度是指食品中水的蒸汽壓與該溫度下純水的飽和蒸汽壓的比值,可用下式表示:Aw：水分活度；p：樣品中水的蒸氣分壓p0：同溫純水蒸氣壓；

水分逃逸的趨勢(shì)通?？梢越频赜盟恼羝麎簛?lái)表示，在低壓或室溫時(shí)，f/f0和P/P0之差非常小（<1%），故用P/P0來(lái)定義Aw是合理的。第31頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水活性與環(huán)境平衡相對(duì)濕度(equilibriumrelativehumidity,ERH

%)和拉烏爾（Raoult）定律的關(guān)系如下：

ERH：樣品周?chē)h(huán)境的平衡相對(duì)濕度N：溶劑（水）的mol分?jǐn)?shù)

第32頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月n1：稀溶液中水的mol數(shù)；n2：稀溶液中溶質(zhì)的mol數(shù)N：溶劑（水）的mol分?jǐn)?shù)

由于Aw

=P/Po=ERH/100=N=n1/(n1+n2)第33頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月注意事項(xiàng)水分活度的物理意義是表征生物組織和食品中能參與各種生理作用的水分含量與總含水量的定量關(guān)系.應(yīng)用aw=ERH/100時(shí)必須注意:①aw是樣品的內(nèi)在品質(zhì),而ERH是與樣品中的水蒸氣平衡時(shí)的大氣性質(zhì)。②僅當(dāng)食品與其環(huán)境達(dá)到平衡時(shí)才能應(yīng)用。第34頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月只有當(dāng)溶質(zhì)是非電解質(zhì)且濃度小于1mol/L的稀溶液時(shí),其水分活度才可以按

Aw=n1/(n1+n2)計(jì)算:

溶質(zhì)＊aw

理想溶液0.9823※

丙三醇0.9816

蔗糖0.9806

氯化鈉0.967

氯化鈣0.945＊

:1千克水(約55.51mol)溶解1mol溶質(zhì)※：aw=0.9823=55.51/(55.51+1)第35頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2、影響水分活度大小的因素

水分活度大小取決于：水存在的量溫度水中溶質(zhì)的濃度食品成分水與非水部分結(jié)合的強(qiáng)度第36頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月表2-2常見(jiàn)食品中水分含量與水分活度的關(guān)系P26第37頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月水分活度與溫度的關(guān)系

(temperaturedependence)Clausius—Clapeyron方程精確表示了水分活度與絕對(duì)溫度（T）之間的關(guān)系：

dlnAw/d(1/T)=-△H/R

式中R為氣體常數(shù)，△H為樣品中水分的等量?jī)粑綗帷?/p>

整理此式可得：lnAw=-kΔH/R(1/T)

式中：此處的ΔH可用純水的汽化潛熱表示，是常數(shù)，其值為40537.2J/mol；K的直觀意義是在達(dá)到同樣水蒸氣壓時(shí)，食品的溫度比純水溫度高出的比值，本質(zhì)反映了食品中非水成分對(duì)水活性的影響。食品中非水成分越多并且與水的結(jié)合能力越強(qiáng)，k值越大，相同溫度時(shí)aw值越??；反之亦然。第38頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月在恒定的水分含量條件下，lnAw對(duì)-1/T作圖是一條直線

圖：對(duì)于不同水分含量的天然馬鈴薯淀粉相對(duì)水蒸氣壓和溫度的關(guān)系第39頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第40頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月比較高于和低于凍結(jié)溫度下的Aw時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)重要差別:

①在凍結(jié)溫度以上,Aw是樣品組分與溫度的函數(shù),且前者是主要因素,在凍結(jié)溫度以下,Aw與樣品組分無(wú)關(guān),只取決于溫度,不能根據(jù)Aw預(yù)測(cè)受溶質(zhì)影響的冰點(diǎn)以下發(fā)生的過(guò)程,如擴(kuò)散控制過(guò)程,催化反應(yīng)等.②凍結(jié)溫度以上和以下Aw對(duì)食品穩(wěn)的影響是不同的.第41頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3、水分吸附等溫線(MSI)

MoistureSorptionIsotherms概念吸附解吸ERH平衡水分MSI在恒定溫度下，食品的水分含量（每單位質(zhì)量干物質(zhì)中水的質(zhì)量）對(duì)相對(duì)濕度（Aw）作圖所得到的曲線。第42頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第43頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月信息特點(diǎn)測(cè)定方法第44頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第45頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MSI中的分區(qū):

第46頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月MSI上不同區(qū)水分特性

I區(qū)II區(qū)III區(qū)Aw0-0.20.2-0.85＞0.85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)正常溶劑能力無(wú)輕微-適度正常水分狀態(tài)單分子層水多分子層水體相水微生物利用不可利用部分可利用可利用第47頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滯后現(xiàn)象Hysteresis

定義:采用吸附(resorption)的方法繪制的MSI和按解吸(desorption)的方法繪制的MSI并不互相重疊的現(xiàn)象稱(chēng)為滯后現(xiàn)象.

第48頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

第49頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月高糖、高果膠食品得滯后環(huán)

第50頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因解吸過(guò)程中一些水分與非水溶液成分作用而無(wú)法放出水分.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)).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.第51頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

MSI的實(shí)際意義

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.據(jù)MSI可預(yù)測(cè)含水量對(duì)食品穩(wěn)定性的影響.從MSI還可看出食品中非水組分與水結(jié)合能力的強(qiáng)弱.第52頁(yè)，課件共59頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月微生物經(jīng)細(xì)胞壁從外界攝取營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)并向外界排泄代謝產(chǎn)物時(shí)都需要水作為溶劑或媒介質(zhì)，水為微生物生長(zhǎng)活動(dòng)必需的物質(zhì)。細(xì)菌、酵母在水分含量較高的食品中生長(zhǎng)芽孢發(fā)芽需要大量水分；霉菌在水分降到12%的食品中仍生長(zhǎng)；三水分活度與食