《水分活度的概及其與食品穩(wěn)定性的關(guān)系 食品伙伴網(wǎng)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《水分活度的概及其與食品穩(wěn)定性的關(guān)系 食品伙伴網(wǎng)（109頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、Chapter 2 水水Water概述概述IntroductionIntroduction基本要求：基本要求：使學(xué)生理解水與冰的結(jié)構(gòu)及在食品中的性質(zhì)；使學(xué)生理解水與冰的結(jié)構(gòu)及在食品中的性質(zhì)；理解水與離子、離子基團(tuán)，具有氫鍵鍵合能力理解水與離子、離子基團(tuán)，具有氫鍵鍵合能力的中性基團(tuán)和非極性物質(zhì)間的相互作用；的中性基團(tuán)和非極性物質(zhì)間的相互作用；理解水分活度的定義和吸濕等溫線；理解水分活度的定義和吸濕等溫線；掌握水分活度對(duì)溫度的相依性，水分活度與食掌握水分活度對(duì)溫度的相依性，水分活度與食品的穩(wěn)定性的關(guān)系；品的穩(wěn)定性的關(guān)系；了解在冰點(diǎn)溫度以下，冰與食品質(zhì)量的關(guān)系及了解在冰點(diǎn)溫度以下，冰與食品質(zhì)量的關(guān)系

2、及其在儲(chǔ)藏和加工中的運(yùn)用。其在儲(chǔ)藏和加工中的運(yùn)用。重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)難點(diǎn)：水分活度的概及其與食品穩(wěn)定性的關(guān)系。水分活度的概及其與食品穩(wěn)定性的關(guān)系。生命之源生命之源組成機(jī)體，維持生命活組成機(jī)體，維持生命活動(dòng)、調(diào)節(jié)代謝動(dòng)、調(diào)節(jié)代謝戰(zhàn)爭(zhēng)之源戰(zhàn)爭(zhēng)之源“下一場(chǎng)世界大戰(zhàn)將是下一場(chǎng)世界大戰(zhàn)將是對(duì)水資源的爭(zhēng)奪對(duì)水資源的爭(zhēng)奪”水是食品中非常重要的水是食品中非常重要的一種成分，也是構(gòu)成大一種成分，也是構(gòu)成大多數(shù)食品的主要組成；多數(shù)食品的主要組成；水對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、外觀、水對(duì)食品的結(jié)構(gòu)、外觀、外表、質(zhì)地、風(fēng)味以及外表、質(zhì)地、風(fēng)味以及對(duì)腐敗的敏感性有著很對(duì)腐敗的敏感性有著很大的影響。大的影響。人及動(dòng)物體的機(jī)體中：人及動(dòng)物體

3、的機(jī)體中：水的含量水的含量:約占約占6060，有機(jī)物有機(jī)物:約占約占3030，礦物質(zhì)礦物質(zhì):約占約占 5 5。食品中水的含量食品中水的含量食品中水的功能食品中水的功能 水在食品工藝學(xué)方面的功能水在食品工藝學(xué)方面的功能 水在食品生物學(xué)方面的功能水在食品生物學(xué)方面的功能2.1 水和冰的物理特性水和冰的物理特性2.2 水和冰的結(jié)構(gòu)水和冰的結(jié)構(gòu)2.3 食品中水的存在形式食品中水的存在形式2.4 2.4 水分活度與吸著等溫線水分活度與吸著等溫線 水分子的結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu) 分子的締合分子的締合冰的結(jié)構(gòu)（自學(xué)，見參考書）冰的結(jié)構(gòu)（自學(xué)，見參考書）冰形成分子運(yùn)動(dòng)學(xué)過程冰形成分子運(yùn)動(dòng)學(xué)過程 水的結(jié)構(gòu)水的結(jié)構(gòu)液態(tài)

4、水分子的結(jié)構(gòu)特征液態(tài)水分子的結(jié)構(gòu)特征水與溶質(zhì)相互作用水與溶質(zhì)相互作用水與離子基團(tuán)的相互作用水與離子基團(tuán)的相互作用水與有氫鍵鍵合能力中性基團(tuán)的相互作用水與有氫鍵鍵合能力中性基團(tuán)的相互作用 水與非極性物質(zhì)的相互作用水與非極性物質(zhì)的相互作用一、水分活度的定義一、水分活度的定義二、水分活度的測(cè)定方法二、水分活度的測(cè)定方法三、水分活度與溫度的關(guān)系三、水分活度與溫度的關(guān)系四、水分吸濕等溫線四、水分吸濕等溫線五、滯后現(xiàn)象五、滯后現(xiàn)象六六 、水分活度與食品的穩(wěn)定性、水分活度與食品的穩(wěn)定性七、低于結(jié)冰溫度時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的影響七、低于結(jié)冰溫度時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的影響八、分子的移動(dòng)性與食品的穩(wěn)定性八、分子的移動(dòng)性與

5、食品的穩(wěn)定性九、九、awaw和和MmMm方法研究食品穩(wěn)定性的比較方法研究食品穩(wěn)定性的比較食品中水的含量食品中水的含量 各種食品都有顯示其品質(zhì)的特征各種食品都有顯示其品質(zhì)的特征含水量，如含水量，如:果蔬：果蔬：75%-95%；肉類：肉類：50%-80%；面包：面包：35%-45%；谷物：谷物：10%-15%；魚類：魚類：70-80。水在食品工藝學(xué)方面的功能：水在食品工藝學(xué)方面的功能：a 從食品理化性質(zhì)上講，水在食品中起著溶解、分從食品理化性質(zhì)上講，水在食品中起著溶解、分散蛋白質(zhì)、淀粉等說溶性成分的作用，使它們形成散蛋白質(zhì)、淀粉等說溶性成分的作用，使它們形成溶液或凝膠。溶液或凝膠。b 從食品質(zhì)地方

6、面講，水對(duì)食品的鮮度、硬度、流從食品質(zhì)地方面講，水對(duì)食品的鮮度、硬度、流動(dòng)性、呈味、耐貯性和加工適應(yīng)性都具有重要的影動(dòng)性、呈味、耐貯性和加工適應(yīng)性都具有重要的影響。響。c 從食品安全性講，水是微生物繁殖的必需條件。從食品安全性講，水是微生物繁殖的必需條件。d 從食品工藝的角度講，水起著膨潤、浸透、均勻從食品工藝的角度講，水起著膨潤、浸透、均勻化等功能?；裙δ?。食品中水的功能食品中水的功能水在食品生物學(xué)方面的功能水在食品生物學(xué)方面的功能a 水是體內(nèi)化學(xué)作用的介質(zhì)，亦是化學(xué)反應(yīng)的反水是體內(nèi)化學(xué)作用的介質(zhì)，亦是化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物，是組織或細(xì)胞所需養(yǎng)分和代謝物應(yīng)物和產(chǎn)物，是組織或細(xì)胞所需養(yǎng)分和代

7、謝物質(zhì)以及排泄物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的載體。質(zhì)以及排泄物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的載體。b 水的比熱大，是體溫良好的穩(wěn)定劑。水的比熱大，是體溫良好的穩(wěn)定劑。c 水是構(gòu)成集體的重要成分。水是構(gòu)成集體的重要成分。d 水可對(duì)體內(nèi)的機(jī)械摩擦產(chǎn)生潤滑，減少損傷。水可對(duì)體內(nèi)的機(jī)械摩擦產(chǎn)生潤滑，減少損傷。返回返回2.1 水和冰的物理特性水和冰的物理特性水水是唯一的以三種物理狀態(tài)廣泛存在的物質(zhì)是唯一的以三種物理狀態(tài)廣泛存在的物質(zhì)水與元素周期表中鄰近氧的某些元素的氫化物水與元素周期表中鄰近氧的某些元素的氫化物比較（比較（CH4、NH3、HF、H2S）：）：表面張力、介電常數(shù)、熱容及相變熱等異常高表面張力、介電常數(shù)、熱容及相變熱等異常高Why？

8、水分子間存在三維氫鍵締合水分子間存在三維氫鍵締合與冰比較（密度、熱擴(kuò)散率等）：與冰比較（密度、熱擴(kuò)散率等）：水密度大，結(jié)冰后體積增大，在冷凍工藝中應(yīng)當(dāng)水密度大，結(jié)冰后體積增大，在冷凍工藝中應(yīng)當(dāng)注意，冰對(duì)食品的組織結(jié)構(gòu)造成的機(jī)械損傷。注意，冰對(duì)食品的組織結(jié)構(gòu)造成的機(jī)械損傷。例如：例如：一般的食物在凍結(jié)后解凍往往有大量的一般的食物在凍結(jié)后解凍往往有大量的汁液流出，汁液流出，其主要原因其主要原因是凍結(jié)后冰的體積比相同是凍結(jié)后冰的體積比相同質(zhì)量的水的體積增大質(zhì)量的水的體積增大9%9%，因而破壞了組織結(jié)構(gòu)，因而破壞了組織結(jié)構(gòu)。Why?凍結(jié)比解凍快？凍結(jié)比解凍快？u冰的導(dǎo)熱系數(shù)在冰的導(dǎo)熱系數(shù)在0時(shí)近似為同

9、溫度下水的導(dǎo)時(shí)近似為同溫度下水的導(dǎo)熱系數(shù)的熱系數(shù)的4 倍，冰的熱擴(kuò)散系數(shù)約為水的倍，冰的熱擴(kuò)散系數(shù)約為水的5 倍，倍，說明在同一環(huán)境中，冰比水能更快的改變自身說明在同一環(huán)境中，冰比水能更快的改變自身的溫度。的溫度。u水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)上較大的差異，水和冰的導(dǎo)熱系數(shù)和熱擴(kuò)散系數(shù)上較大的差異，就導(dǎo)致了在相同溫度下組織材料凍結(jié)的速度比就導(dǎo)致了在相同溫度下組織材料凍結(jié)的速度比解凍的速度快很多。解凍的速度快很多。固態(tài)固態(tài)液態(tài)液態(tài)汽態(tài)汽態(tài)返回返回食品的低共熔點(diǎn)在食品的低共熔點(diǎn)在-55-65之間，而我國的冷之間，而我國的冷藏食品的溫度常為藏食品的溫度常為-18，因此，凍藏食品的，因此，凍藏食品的水

10、分實(shí)際上并未完全凝結(jié)固化。水分實(shí)際上并未完全凝結(jié)固化。盡管如此，在這種溫度下絕大部分水已凍結(jié)了，盡管如此，在這種溫度下絕大部分水已凍結(jié)了，并且是在并且是在-1-4之間完成了大部分冰的形成過之間完成了大部分冰的形成過程。程。返回返回2.2 水和冰的結(jié)構(gòu)水和冰的結(jié)構(gòu)Structure of water and ice為什么有異常的水和冰物理特性為什么有異常的水和冰物理特性Why？水分子的結(jié)構(gòu)水分子的結(jié)構(gòu)單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)特征單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)特征水的異常性質(zhì)可以推測(cè)水分子間存在強(qiáng)烈的吸引力水的異常性質(zhì)可以推測(cè)水分子間存在強(qiáng)烈的吸引力以及水和冰具有不尋常結(jié)構(gòu)以及水和冰具有不尋常結(jié)構(gòu)。H2O分子的四面體結(jié)

11、構(gòu)有對(duì)稱型分子的四面體結(jié)構(gòu)有對(duì)稱型H-O共價(jià)鍵有離子性共價(jià)鍵有離子性氧的另外兩對(duì)孤對(duì)電子有靜電力氧的另外兩對(duì)孤對(duì)電子有靜電力H-O鍵具有電負(fù)性鍵具有電負(fù)性單個(gè)水分子的鍵角為單個(gè)水分子的鍵角為_，接近正四面體的，接近正四面體的角度角度_，O-H核間距核間距_，氫和氧的范德華，氫和氧的范德華半徑分別為半徑分別為0.12nm和和0.14nm。返回返回 分子的締合分子的締合1)水分子水分子HOH中的氫、氫原子呈中的氫、氫原子呈V 字形排序，字形排序，形成共價(jià)鍵。形成共價(jià)鍵。H-O鍵間電荷的非對(duì)稱分布使鍵間電荷的非對(duì)稱分布使H-O鍵具有極性鍵具有極性,這種極性使分子之間產(chǎn)生引力。這種極性使分子之間產(chǎn)生引

12、力。2）氫鍵氫鍵作用作用分子中的電荷是非對(duì)稱分布的，產(chǎn)生的分子偶分子中的電荷是非對(duì)稱分布的，產(chǎn)生的分子偶極矩為極矩為1.84 D(庫庫.米米)。氫原子幾乎成為裸露的氫原子幾乎成為裸露的帶正電荷的質(zhì)子后，這個(gè)半徑很小且?guī)д姾蓭д姾傻馁|(zhì)子后，這個(gè)半徑很小且?guī)д姾傻馁|(zhì)子。能夠和帶相對(duì)負(fù)電荷的另一水分子中的質(zhì)子。能夠和帶相對(duì)負(fù)電荷的另一水分子中的氧原子之間產(chǎn)生靜電引力，這種作用力產(chǎn)生的氧原子之間產(chǎn)生靜電引力，這種作用力產(chǎn)生的能量一般在的能量一般在2-40kJmol的范圍，比化學(xué)鍵弱，的范圍，比化學(xué)鍵弱，但比純分子間力強(qiáng)，稱之為氫鍵。但比純分子間力強(qiáng)，稱之為氫鍵。3)水分子在三維空間水分子在三維空

13、間形成多重氫鍵鍵合形成多重氫鍵鍵合每個(gè)水每個(gè)水分子具有分子具有相等數(shù)目的氫鍵給體和受體相等數(shù)目的氫鍵給體和受體，能夠在三，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。每個(gè)水分子最多能夠與每個(gè)水分子最多能夠與_個(gè)水分子通過個(gè)水分子通過_結(jié)合，每個(gè)水分子在結(jié)合，每個(gè)水分子在_維空間有相等數(shù)目的氫維空間有相等數(shù)目的氫鍵給體和受體。鍵給體和受體。水分子締合的原因：水分子締合的原因：H-O鍵間電荷的非對(duì)稱分布使鍵間電荷的非對(duì)稱分布使H-O鍵具有鍵具有極性，這種極性使分子之間產(chǎn)生引力。極性，這種極性使分子之間產(chǎn)生引力。由于每個(gè)水分子具有數(shù)目相等的氫鍵供體由于每個(gè)水分子具有數(shù)目相等的氫鍵供體和受

14、體，因此可以在三維空間形成多重氫鍵。和受體，因此可以在三維空間形成多重氫鍵。靜電效應(yīng)。靜電效應(yīng)。返回返回純冰純冰 冰有冰有11種結(jié)晶類型，普種結(jié)晶類型，普通冰的結(jié)晶屬于六方晶通冰的結(jié)晶屬于六方晶系的系的雙六方雙錐體型雙六方雙錐體型，另外，還有另外，還有9種種同質(zhì)多晶同質(zhì)多晶和和1種種無定型結(jié)構(gòu)無定型結(jié)構(gòu)，在常，在常壓和壓和0下，這下，這11種結(jié)構(gòu)種結(jié)構(gòu)只是只是六方冰六方冰結(jié)晶才是穩(wěn)結(jié)晶才是穩(wěn)定的形式。定的形式。冰的結(jié)構(gòu)（自學(xué)，見參考書）冰的結(jié)構(gòu)（自學(xué)，見參考書）冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)六方冰晶形成的條件：六方冰晶形成的條件：在最適度的低溫冷卻劑中緩慢冷凍在最適度的低溫冷卻劑中緩慢冷凍溶質(zhì)的性質(zhì)及濃度均

15、不嚴(yán)重干擾水分子的移。溶質(zhì)的性質(zhì)及濃度均不嚴(yán)重干擾水分子的移。按冷凍速度和對(duì)稱要素分，冰可分為四大類：按冷凍速度和對(duì)稱要素分，冰可分為四大類：六方型冰晶六方型冰晶不規(guī)則樹枝狀結(jié)晶不規(guī)則樹枝狀結(jié)晶粗糙的球狀結(jié)晶粗糙的球狀結(jié)晶易消失的球狀結(jié)晶及各種中間體易消失的球狀結(jié)晶及各種中間體溶質(zhì)存在時(shí)溶質(zhì)存在時(shí)返回返回冰形成分子運(yùn)動(dòng)學(xué)過程冰形成分子運(yùn)動(dòng)學(xué)過程研究了過冷水（研究了過冷水（230K）體系中冰的形成）體系中冰的形成（Masakazu Matsumoto,NATURE/VOL 16/28,03,2002）四個(gè)階段：四個(gè)階段：-靜態(tài)化學(xué)勢(shì)能相對(duì)穩(wěn)定期靜態(tài)化學(xué)勢(shì)能相對(duì)穩(wěn)定期(t=256-290 ns);

16、-短暫的化學(xué)勢(shì)能快速衰減期短暫的化學(xué)勢(shì)能快速衰減期(t=290-320ns)；-短暫的化學(xué)勢(shì)能快速增加期短暫的化學(xué)勢(shì)能快速增加期(t=320-360ns)；-終止期，化學(xué)勢(shì)能雖有降低終止期，化學(xué)勢(shì)能雖有降低但相對(duì)恒定，冰結(jié)構(gòu)完全形成但相對(duì)恒定，冰結(jié)構(gòu)完全形成(t 360ns)。返回返回 水的結(jié)構(gòu)水的結(jié)構(gòu) 目前提出的目前提出的3類水的結(jié)構(gòu)模型類水的結(jié)構(gòu)模型:混合模型：混合模型：混合模型強(qiáng)調(diào)了分子間氫鍵的概混合模型強(qiáng)調(diào)了分子間氫鍵的概念，念，認(rèn)為分子間氫鍵短暫地濃集于成簇的水認(rèn)為分子間氫鍵短暫地濃集于成簇的水分子之間，成簇的水分子與其它更密集的水分分子之間，成簇的水分子與其它更密集的水分子處于動(dòng)態(tài)

17、平衡。子處于動(dòng)態(tài)平衡。連續(xù)模型：連續(xù)模型：分子間氫鍵均勻地分布于整個(gè)水分子間氫鍵均勻地分布于整個(gè)水樣水分子的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡。樣水分子的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)成動(dòng)態(tài)平衡。填隙式模型：填隙式模型：水保留在似冰狀或籠狀結(jié)構(gòu)中，水保留在似冰狀或籠狀結(jié)構(gòu)中，個(gè)別的水分子填充在籠狀結(jié)構(gòu)的縫隙中。個(gè)別的水分子填充在籠狀結(jié)構(gòu)的縫隙中。返回返回液態(tài)水分子的結(jié)構(gòu)特征液態(tài)水分子的結(jié)構(gòu)特征n水是呈四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；水是呈四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)；n水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的；水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的；n水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度。水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度。溫度（溫度（）配位數(shù)配位數(shù)分子間距分子間距nm040.276

18、1.54.40.290834.90.305返回返回2.3 食品中水的存在形式食品中水的存在形式 體相水體相水 結(jié)合水結(jié)合水自由水自由水截留水截留水化合水化合水鄰近水鄰近水多層水多層水食品中的水不是單獨(dú)存在的，它會(huì)與食品中的食品中的水不是單獨(dú)存在的，它會(huì)與食品中的其他成分發(fā)生化學(xué)或物理作用，因而改變了水其他成分發(fā)生化學(xué)或物理作用，因而改變了水的性質(zhì)。按照食品中的水與其他成分之間相互的性質(zhì)。按照食品中的水與其他成分之間相互作用強(qiáng)弱可將食品中的水分成：作用強(qiáng)弱可將食品中的水分成：水水Constitutional water:在在-40下不結(jié)冰下不結(jié)冰 無溶解溶質(zhì)的能力無溶解溶質(zhì)的能力 與純水比較分子

19、平均運(yùn)動(dòng)為與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)為0 不能被微生物利用不能被微生物利用Vicinal water:在在-40下不結(jié)冰下不結(jié)冰 無溶解溶質(zhì)的能力無溶解溶質(zhì)的能力 與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少 不能被微生物利用不能被微生物利用 此種水很穩(wěn)定，不易引起此種水很穩(wěn)定，不易引起Food的腐敗變質(zhì)。的腐敗變質(zhì)。Multilayer water:大多數(shù)多層水在大多數(shù)多層水在-40下不結(jié)冰，其余可結(jié)下不結(jié)冰，其余可結(jié) 冰，冰，但冰點(diǎn)大大降低。但冰點(diǎn)大大降低。有一定溶解溶質(zhì)的能力有一定溶解溶質(zhì)的能力 與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大降低與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大降低 不能被微生物利用不

20、能被微生物利用Bulk-phase water:能結(jié)冰，但冰點(diǎn)有所下降能結(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與純水分子平均運(yùn)動(dòng)接近很適于微生物生長 和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，易引起和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，易引起Food的腐敗變質(zhì)，的腐敗變質(zhì)，但與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。但與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。結(jié)合水（結(jié)合水（bound water）：）：又稱為束縛水又稱為束縛水 不是一種不是一種均一的和易于識(shí)別的實(shí)體。均一的和易于識(shí)別的實(shí)體。在文獻(xiàn)中的一些定義：在文獻(xiàn)中的一些定義：1）在低溫下不能凍結(jié)；）在低溫下不能凍結(jié)；

21、2）不能作為所加入的溶質(zhì)的溶劑；）不能作為所加入的溶質(zhì)的溶劑；3）在質(zhì)子核磁共振中產(chǎn)生寬線；）在質(zhì)子核磁共振中產(chǎn)生寬線；4）從沉降速度、粘度、或擴(kuò)散等實(shí)驗(yàn)證明，結(jié)合）從沉降速度、粘度、或擴(kuò)散等實(shí)驗(yàn)證明，結(jié)合水和大分子一起運(yùn)動(dòng)；水和大分子一起運(yùn)動(dòng)；5）結(jié)合水存在于溶質(zhì)及其他非水物質(zhì)的附近處，）結(jié)合水存在于溶質(zhì)及其他非水物質(zhì)的附近處，它的性質(zhì)顯著地不同于同一體系中它的性質(zhì)顯著地不同于同一體系中“體相體相”水水（bulk water）的性質(zhì)）的性質(zhì)結(jié)合水定義結(jié)合水定義：存在于溶質(zhì)及其他非水組分臨近存在于溶質(zhì)及其他非水組分臨近的水，與同一體系中的水，與同一體系中“體相體相”水相比，它們呈水相比，它們呈

22、現(xiàn)出低的流動(dòng)性和其他顯著不同的性質(zhì)，這些現(xiàn)出低的流動(dòng)性和其他顯著不同的性質(zhì)，這些水在水在-40下不結(jié)冰。下不結(jié)冰。注意問題：注意問題：表觀結(jié)合水含量隨測(cè)定方法而異；表觀結(jié)合水含量隨測(cè)定方法而異；結(jié)合水的實(shí)際數(shù)量隨產(chǎn)品而異；例如：結(jié)合水的實(shí)際數(shù)量隨產(chǎn)品而異；例如：在復(fù)雜體系中存在不同結(jié)合程度的水；水分子在復(fù)雜體系中存在不同結(jié)合程度的水；水分子和食品體系中其他分子的結(jié)合方式將隨總的水和食品體系中其他分子的結(jié)合方式將隨總的水分含量而改變；分含量而改變；不應(yīng)該將結(jié)合水看作為完全地被固定，或者說不應(yīng)該將結(jié)合水看作為完全地被固定，或者說結(jié)合水中相當(dāng)一部分位移的速度并非等于結(jié)合水中相當(dāng)一部分位移的速度并非等

23、于0。食品中的水分成結(jié)合水、毛細(xì)管水和自由水。食品中的水分成結(jié)合水、毛細(xì)管水和自由水。結(jié)合水：結(jié)合水：又稱為束縛水，是指存在于食品中的與又稱為束縛水，是指存在于食品中的與非水成分通過氫鍵結(jié)合的水，是食品中與非水非水成分通過氫鍵結(jié)合的水，是食品中與非水成分結(jié)合的最牢固的水。成分結(jié)合的最牢固的水。自由水自由水(Free water):是指食品中與非水成分有較是指食品中與非水成分有較弱作用或基本沒有作用的水。水分子可以自由弱作用或基本沒有作用的水。水分子可以自由運(yùn)動(dòng)，但在宏觀上它是被束縛的。運(yùn)動(dòng)，但在宏觀上它是被束縛的。毛細(xì)管水：毛細(xì)管水：指食品中由于天然形成的毛細(xì)管而保指食品中由于天然形成的毛細(xì)管

24、而保留的水分，是存在于生物體細(xì)胞間隙的水。毛留的水分，是存在于生物體細(xì)胞間隙的水。毛細(xì)管的直徑越小，持水能力越強(qiáng)，當(dāng)毛細(xì)管直細(xì)管的直徑越小，持水能力越強(qiáng)，當(dāng)毛細(xì)管直徑小于徑小于0.1m 時(shí)，毛細(xì)管水實(shí)際上已經(jīng)成為結(jié)時(shí)，毛細(xì)管水實(shí)際上已經(jīng)成為結(jié)合水，而當(dāng)毛細(xì)管直徑大于合水，而當(dāng)毛細(xì)管直徑大于0.1m 則為自由水，則為自由水，大部分毛細(xì)管水為自由水。大部分毛細(xì)管水為自由水。結(jié)合水與自由水的區(qū)別結(jié)合水與自由水的區(qū)別：結(jié)合水在食品中不能作：結(jié)合水在食品中不能作為溶劑，在為溶劑，在-40時(shí)不結(jié)冰，而自由水可以作時(shí)不結(jié)冰，而自由水可以作為溶劑，在為溶劑，在-40會(huì)結(jié)冰。會(huì)結(jié)冰。食品中的結(jié)合水的產(chǎn)生除毛細(xì)管

25、作用外，大多數(shù)食品中的結(jié)合水的產(chǎn)生除毛細(xì)管作用外，大多數(shù)結(jié)合水是由于食品中的水分與食品中的蛋白質(zhì)、結(jié)合水是由于食品中的水分與食品中的蛋白質(zhì)、淀粉、果膠等物質(zhì)的羧基、羰基、氨基、亞氨淀粉、果膠等物質(zhì)的羧基、羰基、氨基、亞氨基、羥基、巰基等親水性基團(tuán)或水中的無機(jī)離基、羥基、巰基等親水性基團(tuán)或水中的無機(jī)離子的鍵合或偶極作用產(chǎn)生的。子的鍵合或偶極作用產(chǎn)生的。根據(jù)與食品中非水組分之間的作用力的強(qiáng)弱可將根據(jù)與食品中非水組分之間的作用力的強(qiáng)弱可將結(jié)合水分成結(jié)合水分成單分子層水和多分子層水。單分子層水和多分子層水。單分子層水單分子層水：指與食品中非水成分的強(qiáng)極性基團(tuán)：指與食品中非水成分的強(qiáng)極性基團(tuán)如：羧基、氨

26、基、羥基等直接以氫鍵結(jié)合的第一如：羧基、氨基、羥基等直接以氫鍵結(jié)合的第一個(gè)水分子層。在食品中的水分中它與非水成分之個(gè)水分子層。在食品中的水分中它與非水成分之間的結(jié)合能力最強(qiáng)，很難蒸發(fā)，與純水相比其蒸間的結(jié)合能力最強(qiáng)，很難蒸發(fā)，與純水相比其蒸發(fā)焓大為增加，它不能被微生物所利用。發(fā)焓大為增加，它不能被微生物所利用。一般說來，食品干燥后安全貯藏的水分含量要求一般說來，食品干燥后安全貯藏的水分含量要求即為該食品的單分子層水。即為該食品的單分子層水。若得到干燥后食品的水分含量就可以計(jì)算食品的若得到干燥后食品的水分含量就可以計(jì)算食品的單分子層水含量。單分子層水含量。多分子層水多分子層水：是指單分子層水之外

27、：是指單分子層水之外的幾個(gè)水分子的幾個(gè)水分子層包含的水。層包含的水。細(xì)胞與凝膠中水的部分主要是細(xì)胞與凝膠中水的部分主要是截留水截留水。持水容量（能力）（持水容量（能力）（water holding capacity,WHC）：）：描述一個(gè)大分子形成的骨架描述一個(gè)大分子形成的骨架截留大量水以防止它滲出的能力。基質(zhì)分子截截留大量水以防止它滲出的能力。基質(zhì)分子截留大量水的能力。留大量水的能力。1.截留的大部分水在食品干燥時(shí)可以被除去；截留的大部分水在食品干燥時(shí)可以被除去；2.在冷凍時(shí)可以被凍住。在冷凍時(shí)可以被凍住。持水力的損害而造成食品質(zhì)量下降的例子：凝持水力的損害而造成食品質(zhì)量下降的例子：凝膠食品

28、脫水收縮，食品解凍時(shí)滲水。膠食品脫水收縮，食品解凍時(shí)滲水。水與溶質(zhì)相互作用水與溶質(zhì)相互作用Water-solute interactions水與溶質(zhì)相互作用的分類水與溶質(zhì)相互作用的分類種類種類實(shí)例實(shí)例 相互作用強(qiáng)弱相互作用強(qiáng)弱(與與H2O-H2O氫鍵比較氫鍵比較)偶極偶極-離子離子H2O-游離離子游離離子 較強(qiáng)較強(qiáng) H2O-有機(jī)分子帶基團(tuán)有機(jī)分子帶基團(tuán)偶極偶極-偶極偶極H2O-PR-NH，H2O-PR-CO 近乎相等近乎相等 H2O-側(cè)鏈側(cè)鏈OH疏水水合疏水水合H2O-+RR（水合）（水合）G0 疏水相互作用疏水相互作用 R(水合水合)+R(水合水合)R(水水合合)+H2O G0.85含水量含

29、水量%1-6.56.5-27.537.5冷凍能力冷凍能力不能凍結(jié)不能凍結(jié)不能凍結(jié)不能凍結(jié)正常正常溶劑能力溶劑能力無無輕度、適度輕度、適度正常正常水分狀態(tài)水分狀態(tài)單分子層水單分子層水多分子層水多分子層水體相水體相水微生物利用微生物利用不可利用不可利用部分可利用部分可利用可利用可利用在在區(qū)中，曲線較為平緩，即水分活度隨水分含區(qū)中，曲線較為平緩，即水分活度隨水分含量增加快速增加；量增加快速增加；在在區(qū)中，曲線較陡，即水分活度隨水分含量增區(qū)中，曲線較陡，即水分活度隨水分含量增加很多而無顯著變化。加很多而無顯著變化。原因：原因：aw=P/P0（相對(duì)濕度與體相水、構(gòu)成水、（相對(duì)濕度與體相水、構(gòu)成水、鄰近水

30、、多層水的飽和蒸氣壓有關(guān)，且體相水鄰近水、多層水的飽和蒸氣壓有關(guān)，且體相水飽和蒸氣壓影響最大，而增加少量體相水，對(duì)飽和蒸氣壓影響最大，而增加少量體相水，對(duì)平衡無影響）平衡無影響）在在區(qū)中，增加的水占第二層、第三層，與食品區(qū)中，增加的水占第二層、第三層，與食品作用甚微，易對(duì)蒸氣壓起作用。作用甚微，易對(duì)蒸氣壓起作用。返回返回定義定義:采用采用回吸回吸(resorption(resorption)的方法繪制的的方法繪制的MSIMSI和按解吸和按解吸(desorption(desorption)的方法繪制的的方法繪制的MSIMSI并不互相重并不互相重疊的現(xiàn)象稱為疊的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。滯后現(xiàn)象。五、滯后

31、現(xiàn)象五、滯后現(xiàn)象 解吸過程中一些水分與非水溶液成分作用而解吸過程中一些水分與非水溶液成分作用而 無法放出水分。無法放出水分。不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象的部位不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象的部位,欲填滿或欲填滿或抽空水分需不同的蒸汽壓（要抽出需抽空水分需不同的蒸汽壓（要抽出需P內(nèi)內(nèi)P外外,要填滿則需要填滿則需P外外 P內(nèi)內(nèi)）。）。解吸作用時(shí)，因組織改變，當(dāng)再吸水時(shí)無法解吸作用時(shí)，因組織改變，當(dāng)再吸水時(shí)無法緊緊 密結(jié)合水，由此可導(dǎo)致回吸相同水分含量時(shí)密結(jié)合水，由此可導(dǎo)致回吸相同水分含量時(shí)處于較高的處于較高的aw。滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因返回返回六六、水分活度與食品的穩(wěn)定性、水分活度與食品的穩(wěn)定

32、性Water activity and food stability水分活度與食品的穩(wěn)定性水分活度與食品的穩(wěn)定性水活性與食品的穩(wěn)定性水活性與食品的穩(wěn)定性1.活度與微生物的生長繁殖關(guān)系活度與微生物的生長繁殖關(guān)系 2.水分活度與酶作用的關(guān)系水分活度與酶作用的關(guān)系 3.水分活度與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系水分活度與化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系 1.水分活度與微生物的生長繁殖關(guān)系水分活度與微生物的生長繁殖關(guān)系 各類微生物生長都需要一定的水分活度，只有各類微生物生長都需要一定的水分活度，只有食物的水分活度大于某一臨界值時(shí)，特定的微食物的水分活度大于某一臨界值時(shí)，特定的微生物才能生長。一般說來，細(xì)菌為生物才能生長。一般說來，細(xì)菌為

33、aw0.9，酵，酵母為母為aw0.87，霉菌為，霉菌為aw0.8。一些耐滲透壓。一些耐滲透壓微生物除外。微生物除外。2 2水分活度與酶作用的關(guān)系水分活度與酶作用的關(guān)系水分活度對(duì)酶促反應(yīng)的影響是兩個(gè)方面的綜水分活度對(duì)酶促反應(yīng)的影響是兩個(gè)方面的綜合，一方面影響酶促反應(yīng)的底物的可移動(dòng)性，合，一方面影響酶促反應(yīng)的底物的可移動(dòng)性，另一方面影響酶的構(gòu)象。另一方面影響酶的構(gòu)象。食品體系中大多數(shù)的酶類物質(zhì)在水分活度小食品體系中大多數(shù)的酶類物質(zhì)在水分活度小于于0.85 時(shí)，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚時(shí)，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，

34、如酯酶在水分活度為如酯酶在水分活度為0.3 甚至甚至0.1 時(shí)也能引起時(shí)也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。甘油三酯或甘油二酯的水解。在在aw=0-0.35范圍內(nèi)，隨范圍內(nèi)，隨aw，反應(yīng)速度，反應(yīng)速度的原因的原因：水與脂類氧化生成的氫過氧化物以氫鍵結(jié)合，水與脂類氧化生成的氫過氧化物以氫鍵結(jié)合，保護(hù)氫過氧化物的分解，阻止氧化進(jìn)行。保護(hù)氫過氧化物的分解，阻止氧化進(jìn)行。這部分水能與金屬離子形成水合物，降低了這部分水能與金屬離子形成水合物，降低了其催化性。其催化性。3 3水分活度與非酶反應(yīng)的關(guān)系水分活度與非酶反應(yīng)的關(guān)系 脂質(zhì)氧化作用脂質(zhì)氧化作用 在在aw=0.35-0.8范圍內(nèi)，隨范圍內(nèi)，隨aw，反應(yīng)速

35、度，反應(yīng)速度的原的原因：因：水中溶解氧增加；水中溶解氧增加；大分子物質(zhì)腫脹大分子物質(zhì)腫脹,活性位點(diǎn)暴露加速脂類氧化；活性位點(diǎn)暴露加速脂類氧化；催化劑和氧的流動(dòng)性增加。催化劑和氧的流動(dòng)性增加。當(dāng)當(dāng)aw0.8時(shí)，隨時(shí)，隨aw，反應(yīng)速度增加很緩慢的原，反應(yīng)速度增加很緩慢的原因：催化劑和反應(yīng)物被稀釋。因：催化劑和反應(yīng)物被稀釋。Maillard 反應(yīng)反應(yīng)：水分活度大于：水分活度大于0.7 時(shí)底物被稀釋。時(shí)底物被稀釋。水解反應(yīng)：水解反應(yīng)：水分是水解反應(yīng)的反應(yīng)物，所以隨著水分是水解反應(yīng)的反應(yīng)物，所以隨著水分活度的增大，水解反應(yīng)的速度不斷增大。水分活度的增大，水解反應(yīng)的速度不斷增大。必須注意到，在圖必須注意到

36、，在圖2-24(a)，(d)和和(e)中分別代表中分別代表Maillard反應(yīng)，維生素反應(yīng)，維生素B1分解、以及微生物生分解、以及微生物生長等曲線長等曲線,在在aw值達(dá)到中等至較高的數(shù)值時(shí)，值達(dá)到中等至較高的數(shù)值時(shí)，都呈現(xiàn)出最大速度。都呈現(xiàn)出最大速度。在中等至高水分含量食品中，當(dāng)水分活度增加時(shí)，在中等至高水分含量食品中，當(dāng)水分活度增加時(shí)，有時(shí)反應(yīng)速度下降，對(duì)于這一點(diǎn)。有時(shí)反應(yīng)速度下降，對(duì)于這一點(diǎn)。已提出兩種可能的解釋：已提出兩種可能的解釋：(1)水是這些反應(yīng)中的一種產(chǎn)物，增加水分的水是這些反應(yīng)中的一種產(chǎn)物，增加水分的含量能造成產(chǎn)物的抑制作用。含量能造成產(chǎn)物的抑制作用。(2)當(dāng)樣品中水分含量對(duì)溶

37、質(zhì)的溶解度、大分當(dāng)樣品中水分含量對(duì)溶質(zhì)的溶解度、大分于的表面的可接近性以及流動(dòng)性不再成為限制于的表面的可接近性以及流動(dòng)性不再成為限制因素時(shí)，進(jìn)一步加入水將稀釋增加速度的成分，因素時(shí)，進(jìn)一步加入水將稀釋增加速度的成分，并減慢反應(yīng)速度。并減慢反應(yīng)速度。對(duì)于圖對(duì)于圖2-24中的化學(xué)反應(yīng)，其最大反應(yīng)速度一般中的化學(xué)反應(yīng)，其最大反應(yīng)速度一般發(fā)生在具有中等水分含量的食品中發(fā)生在具有中等水分含量的食品中(0.70.90aw)，對(duì)食品的穩(wěn)定性顯然是不利的。，對(duì)食品的穩(wěn)定性顯然是不利的。在圖在圖2-24中的化學(xué)反應(yīng)，最小的反應(yīng)速度一般首中的化學(xué)反應(yīng)，最小的反應(yīng)速度一般首先出現(xiàn)在先出現(xiàn)在(解吸解吸)等溫線的區(qū)域工

38、與等溫線的區(qū)域工與之間的邊界之間的邊界(aw為為0.20.3)；當(dāng)；當(dāng)aw進(jìn)一步降低時(shí)，除了氧化進(jìn)一步降低時(shí)，除了氧化反應(yīng)外，全都保持在最小值。相應(yīng)于首先出現(xiàn)反應(yīng)外，全都保持在最小值。相應(yīng)于首先出現(xiàn)最小值最小值(解吸解吸)的水分含量稱為單層水分含量。的水分含量稱為單層水分含量。由于根據(jù)食品的單層值能對(duì)一種干燥產(chǎn)品最大穩(wěn)由于根據(jù)食品的單層值能對(duì)一種干燥產(chǎn)品最大穩(wěn)定性的水分含量作出很好的初步估計(jì)，所以，定性的水分含量作出很好的初步估計(jì)，所以，了解這個(gè)數(shù)值具有特別重要的實(shí)際意義了解這個(gè)數(shù)值具有特別重要的實(shí)際意義。如果能得到吸附等溫線的低水分含量端的數(shù)據(jù)，如果能得到吸附等溫線的低水分含量端的數(shù)據(jù)，那么

39、就比較容易測(cè)定某食品的單層值。那么就比較容易測(cè)定某食品的單層值。aw/m(1-aw)=1/m1c+(c-1)aw/m1c式中：式中：aw-水分活度，水分活度，m-水分含量，水分含量，m1-單分子層水含單分子層水含量，量，c-常數(shù)。常數(shù)。(Later)例如某一食品在某一溫度下當(dāng)水分活度為例如某一食品在某一溫度下當(dāng)水分活度為0.04，含水量為含水量為0.0405；當(dāng)水分活度為；當(dāng)水分活度為0.32，含，含水量為水量為0.117；求該食品的單分子層水含量。；求該食品的單分子層水含量。(m1=0.0889g/g)。返回返回Protein denature increasing water conten

40、t often increases the rate of oxidation of protein.Protein denature occur slowly at low water contents(0.4%)Protein denature does not occur when water content below 0.2%Starch stalingStarch staling occur rapidly in water content of 30%-60%.Starch staling does not occur when water content decrease to

41、 10%-15%.Enzymatic Changes Several enzymatic changes do not occur at low aw(0.25-0.3)Diffusional limitations Low molecular mobility does not allow enzyme and substrate rearrangementsNon-Enzymatic Browning Non-enzymatic browning(Maillard reaction,caramellisation)reactions may occur in most low and in

42、termediate moisture foods.Non-enzymatic browning is exremely low or does not occur at low aw(0.2)Slow molecular motions Production of water in the reaction may enhance browning.The rate of the reaction increases rapidly above acritical water activity the rate is highest at intermediate aw(0.6-0.7)at

43、 high water contents,reactants are diluted and the rate of the reaction decreases The rate of browning often increases as a result of water released by crystallization of amorphous sugars,e.g.,lactose in dairy powdersFlavour Retention Retention of flavour and aroma is relatively high at low water ac

44、tivities Volatile compounds must diffuse to the surface.Diffusion is dependent on temperature and water content.Volatile compounds often become nocapsulated in food matrices at low water activities Loss of volatiles,flavours and aroma may result from structural changes and crystallization of compone

45、nt compounds as encapsulated compounds are released.Changes in Structure and Texture Structural transformations often occur above a critical water activity Typical changes in structure include collapse of physical structure,stickiness and caking of powders,and loss of crispness.返回返回七、低于結(jié)冰溫度時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的

46、影響七、低于結(jié)冰溫度時(shí)冰對(duì)食品穩(wěn)定性的影響 冷凍法冷凍法是保藏大多數(shù)食品最理想的方法，其主是保藏大多數(shù)食品最理想的方法，其主要作用在于利用低溫，而不是冰要作用在于利用低溫，而不是冰。食品中水結(jié)冰時(shí)，將出現(xiàn)兩個(gè)非常不利的后果，食品中水結(jié)冰時(shí)，將出現(xiàn)兩個(gè)非常不利的后果，即冷凍濃縮效應(yīng)和水結(jié)冰后其體積比結(jié)冰前增即冷凍濃縮效應(yīng)和水結(jié)冰后其體積比結(jié)冰前增加加9。1.1.凍藏對(duì)食品產(chǎn)生凍害凍藏對(duì)食品產(chǎn)生凍害 水轉(zhuǎn)變成冰時(shí)體積增加水轉(zhuǎn)變成冰時(shí)體積增加9 9，對(duì)細(xì)胞起機(jī)械破，對(duì)細(xì)胞起機(jī)械破壞作用。解凍后細(xì)胞汁液外流，失去了原有的壞作用。解凍后細(xì)胞汁液外流，失去了原有的品質(zhì)。凍害不很嚴(yán)重的原料，細(xì)胞破壞程度不品

47、質(zhì)。凍害不很嚴(yán)重的原料，細(xì)胞破壞程度不大，但解凍速率太快大，但解凍速率太快(如加熱、放在熱水中融如加熱、放在熱水中融化等化等)，使融化的水來不及向細(xì)胞內(nèi)滲透而流，使融化的水來不及向細(xì)胞內(nèi)滲透而流失，也會(huì)降低其品質(zhì)。失，也會(huì)降低其品質(zhì)。2.2.凍藏對(duì)食品中成分產(chǎn)生變化凍藏對(duì)食品中成分產(chǎn)生變化 食品凍結(jié)后，由于溶質(zhì)的冷凍濃縮效應(yīng)，未凍食品凍結(jié)后，由于溶質(zhì)的冷凍濃縮效應(yīng)，未凍結(jié)相的結(jié)相的pHpH值、離子強(qiáng)度、粘度、表面張力等特值、離子強(qiáng)度、粘度、表面張力等特性發(fā)生變化，這些變化對(duì)食品成分造成危害。性發(fā)生變化，這些變化對(duì)食品成分造成危害。如如pHpH值降低導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性及持水能力下降，值降低導(dǎo)致蛋白質(zhì)

48、變性及持水能力下降，使解凍后汁液流失；凍結(jié)導(dǎo)致體相水結(jié)冰、水使解凍后汁液流失；凍結(jié)導(dǎo)致體相水結(jié)冰、水分活度降低，油脂氧化速率相對(duì)提高。分活度降低，油脂氧化速率相對(duì)提高。在冷凍貯藏過程中冰結(jié)晶大小、數(shù)量、形狀的改在冷凍貯藏過程中冰結(jié)晶大小、數(shù)量、形狀的改變也會(huì)導(dǎo)致食品劣變，而且可能是冷凍食品品質(zhì)變也會(huì)導(dǎo)致食品劣變，而且可能是冷凍食品品質(zhì)劣變最重要的原因。劣變最重要的原因。由于貯藏過程中溫度出現(xiàn)波動(dòng)，溫度升高，已凍由于貯藏過程中溫度出現(xiàn)波動(dòng)，溫度升高，已凍結(jié)的冰融化，再次降低后，原先未凍結(jié)的水或先結(jié)的冰融化，再次降低后，原先未凍結(jié)的水或先前小冰晶融化出來的水會(huì)擴(kuò)散并附著在較大的冰前小冰晶融化出來的

49、水會(huì)擴(kuò)散并附著在較大的冰晶表面，造成再結(jié)晶的冰晶體積增大，這樣對(duì)組晶表面，造成再結(jié)晶的冰晶體積增大，這樣對(duì)組織結(jié)構(gòu)的破壞性很大。所以在低溫冷凍貯藏食品織結(jié)構(gòu)的破壞性很大。所以在低溫冷凍貯藏食品時(shí)，溫度的穩(wěn)定控制就顯得相當(dāng)重要時(shí)，溫度的穩(wěn)定控制就顯得相當(dāng)重要。除以上情況外還應(yīng)當(dāng)注意，冷凍食品中仍含有除以上情況外還應(yīng)當(dāng)注意，冷凍食品中仍含有相當(dāng)多的未凍結(jié)水，它們可作為食品中各種劣相當(dāng)多的未凍結(jié)水，它們可作為食品中各種劣變反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)。這樣，即使是在冷凍條件變反應(yīng)的反應(yīng)介質(zhì)。這樣，即使是在冷凍條件下，食品仍然發(fā)生著各種化學(xué)和生化變化。冷下，食品仍然發(fā)生著各種化學(xué)和生化變化。冷凍對(duì)反應(yīng)速率有兩個(gè)相反

50、的影響，即凍對(duì)反應(yīng)速率有兩個(gè)相反的影響，即降低溫度降低溫度使反應(yīng)變得非常緩慢，而冷凍所產(chǎn)生的濃縮效使反應(yīng)變得非常緩慢，而冷凍所產(chǎn)生的濃縮效應(yīng)有時(shí)卻又導(dǎo)致反應(yīng)速率的增大應(yīng)有時(shí)卻又導(dǎo)致反應(yīng)速率的增大。近年來在低溫冷凍食品中，往往用玻璃化溫度近年來在低溫冷凍食品中，往往用玻璃化溫度作為評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性的指標(biāo)作為評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性的指標(biāo)。返回返回1.幾個(gè)概念（幾個(gè)概念（Several definition)玻璃玻璃 態(tài)（態(tài)（glass state）：）：是是聚合物的一種狀態(tài)，它聚合物的一種狀態(tài)，它既象固體一樣有一定的形狀，又象液體一樣分既象固體一樣有一定的形狀，又象液體一樣分子間排列只是近視有序，是非晶態(tài)或無定

51、形態(tài)。子間排列只是近視有序，是非晶態(tài)或無定形態(tài)。處于此狀態(tài)的聚合物只允許小尺寸的運(yùn)動(dòng)，其處于此狀態(tài)的聚合物只允許小尺寸的運(yùn)動(dòng)，其形變很小，類于玻璃，因此稱玻璃態(tài)。形變很小，類于玻璃，因此稱玻璃態(tài)。玻璃化溫度（玻璃化溫度（glass transition temperature,Tg）：）：非晶態(tài)食品從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變稱玻璃化非晶態(tài)食品從玻璃態(tài)到橡膠態(tài)的轉(zhuǎn)變稱玻璃化轉(zhuǎn)變，此時(shí)的溫度稱玻璃化溫度。轉(zhuǎn)變，此時(shí)的溫度稱玻璃化溫度。八、分子的移動(dòng)性與食品的穩(wěn)定性八、分子的移動(dòng)性與食品的穩(wěn)定性 MolecularMolecular mobility and food stabilitymobility

52、 and food stability（自學(xué)）（自學(xué)）無定形（無定形（Amorphous）：）：是物質(zhì)的一種非平衡，是物質(zhì)的一種非平衡，非結(jié)晶態(tài)。非結(jié)晶態(tài)。分子流動(dòng)性分子流動(dòng)性（Mm）：）：是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)移動(dòng)性的總度量。移動(dòng)性的總度量。決定食品決定食品Mm值的主要因素值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。是水和食品中占支配地位的非水成分。大分子纏結(jié)大分子纏結(jié)（Macromoleculer entanglement）：）：指大的聚合物以隨機(jī)的方式相互作用，沒有形指大的聚合物以隨機(jī)的方式相互作用，沒有形成化學(xué)鍵，有或沒有氫鍵。成化學(xué)鍵，有或沒有氫鍵。返回返回九

53、、九、aw和和Mm方法研究食品穩(wěn)定性的比較方法研究食品穩(wěn)定性的比較u 二者相互補(bǔ)充，非相互競(jìng)爭(zhēng)二者相互補(bǔ)充，非相互競(jìng)爭(zhēng)u awaw法主要注重食品中水的有效性，如水作為溶法主要注重食品中水的有效性，如水作為溶劑的能力；劑的能力；u MmMm法主要注重食品的微觀黏度法主要注重食品的微觀黏度 （MicroviscosityMicroviscosity）和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力。）和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力。思考題思考題1.等溫吸濕線定義、三個(gè)區(qū)域含義等溫吸濕線定義、三個(gè)區(qū)域含義2.吸著等溫線意義吸著等溫線意義3.滯后現(xiàn)象定義，滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因滯后現(xiàn)象定義，滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因4.aw對(duì)食品的穩(wěn)定性有哪些影響對(duì)

54、食品的穩(wěn)定性有哪些影響 5.不同不同aw對(duì)反應(yīng)速度的影響如何對(duì)反應(yīng)速度的影響如何返回返回本章小結(jié)1.水分子的結(jié)構(gòu)特征：水分子的結(jié)構(gòu)特征：A.A.水是呈四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)水是呈四面體的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)B.B.水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的C.C.水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度2.水分子的締合：水分子的締合：由于每個(gè)水分子具有相等數(shù)目的氫鍵由于每個(gè)水分子具有相等數(shù)目的氫鍵給體和受體，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)給體和受體，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)3.冰是由水分子有序排列形成的結(jié)晶，有冰是由水分子有序排列形成的結(jié)晶，有1111種種晶型，其中六方冰晶是

55、最穩(wěn)定的。晶型，其中六方冰晶是最穩(wěn)定的。4.4.水的結(jié)構(gòu)模型：水的結(jié)構(gòu)模型：混合模型混合模型連續(xù)結(jié)構(gòu)模型連續(xù)結(jié)構(gòu)模型填隙結(jié)構(gòu)模型填隙結(jié)構(gòu)模型5.5.化合水化合水：與非水組分緊密結(jié)合并作為食：與非水組分緊密結(jié)合并作為食品組分的那部分水。品組分的那部分水。特點(diǎn)：特點(diǎn)：在在-40-40下不結(jié)冰。下不結(jié)冰。無溶解溶質(zhì)的能力。無溶解溶質(zhì)的能力。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)為與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)為0 0。不能被微生物利用。不能被微生物利用。6.鄰近水：鄰近水：與非水組的特異親水部位通過水與非水組的特異親水部位通過水-離子和水離子和水-偶偶極產(chǎn)生強(qiáng)烈相互作用的水。極產(chǎn)生強(qiáng)烈相互作用的水。特點(diǎn)：特點(diǎn)：在在-40下

56、不結(jié)冰。下不結(jié)冰。無溶解溶質(zhì)的能力。無溶解溶質(zhì)的能力。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少。不能被微生物利用。此種水很穩(wěn)定，不易引起不能被微生物利用。此種水很穩(wěn)定，不易引起Food的的腐敗變質(zhì)。腐敗變質(zhì)。7.多層水：多層水：占據(jù)第一層鄰近水剩余位置和圍繞非水組分親占據(jù)第一層鄰近水剩余位置和圍繞非水組分親水基團(tuán)形成的另外幾層水。水基團(tuán)形成的另外幾層水。特點(diǎn)：特點(diǎn)：大多數(shù)多層水在大多數(shù)多層水在-40下不結(jié)冰，其余可結(jié)冰，下不結(jié)冰，其余可結(jié)冰，但冰點(diǎn)大大降低。但冰點(diǎn)大大降低。有一定溶解溶質(zhì)的能力有一定溶解溶質(zhì)的能力與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大降低。與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大降

57、低。不能被微生物利用。不能被微生物利用。8.體相水：體相水：距離非水組分位置最遠(yuǎn)，水距離非水組分位置最遠(yuǎn)，水-水氫鍵最多。它與水氫鍵最多。它與稀鹽水溶液中水的性質(zhì)相似。特點(diǎn)：稀鹽水溶液中水的性質(zhì)相似。特點(diǎn)：能結(jié)冰，但冰點(diǎn)有能結(jié)冰，但冰點(diǎn)有所下降。所下降。溶解溶質(zhì)的能力強(qiáng)，干燥時(shí)易被除去。溶解溶質(zhì)的能力強(qiáng)，干燥時(shí)易被除去。與純與純水分子平均運(yùn)動(dòng)接近。水分子平均運(yùn)動(dòng)接近。很適于微生物生長和大多數(shù)化學(xué)很適于微生物生長和大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)，易引起反應(yīng)，易引起Food的腐敗變質(zhì)，但與食品的風(fēng)味及功能性的腐敗變質(zhì)，但與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。緊密相關(guān)。9.水與溶質(zhì)的相互作用：水與溶質(zhì)的相互作用：與離子基團(tuán)

58、、極性基團(tuán)、非極性與離子基團(tuán)、極性基團(tuán)、非極性基團(tuán)，兩親分子的相互作用?；鶊F(tuán)，兩親分子的相互作用。10.水活性的定義：水活性的定義：指某種食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)指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；與同一溫度下純水的飽和蒸汽壓之比。時(shí)的水蒸汽分壓；與同一溫度下純水的飽和蒸汽壓之比。11.在恒溫條件下，以食品的含水量（用每單位干物質(zhì)質(zhì)量在恒溫條件下，以食品的含水量（用每單位干物質(zhì)質(zhì)量中水的質(zhì)量表示）對(duì)水活性繪圖形成的曲線，稱為水分中水的質(zhì)量表示）對(duì)水活性繪圖形成的曲線，稱為水分吸吸著等溫線著等溫線（moisture sorption isotherms,MSI）。）。12.滯后

59、現(xiàn)象：滯后現(xiàn)象：采用向干燥樣品中添加水（回吸作用）的方采用向干燥樣品中添加水（回吸作用）的方法繪制水分吸著等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相法繪制水分吸著等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相互重疊，這種不重疊性稱為滯后現(xiàn)象互重疊，這種不重疊性稱為滯后現(xiàn)象(hysteresis)。13.水分活度的測(cè)定方法：水分活度的測(cè)定方法：冰點(diǎn)測(cè)定法冰點(diǎn)測(cè)定法;相對(duì)相對(duì)濕度傳感器測(cè)定法濕度傳感器測(cè)定法;恒定相對(duì)濕度平衡法恒定相對(duì)濕度平衡法14.水分含量的測(cè)定方法：水分含量的測(cè)定方法：干燥法；卡爾干燥法；卡爾.費(fèi)休法；蒸餾法；費(fèi)休法；蒸餾法；近紅外法；核磁共振法近紅外法；核磁共振法15.分子流動(dòng)性（分子流動(dòng)性

60、（Mm）：）：是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)移動(dòng)性是分子的旋轉(zhuǎn)移動(dòng)和平轉(zhuǎn)移動(dòng)性的總度量。決定食品的總度量。決定食品Mm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。16.Aw和和Mm方法研究食品穩(wěn)定性的比較：方法研究食品穩(wěn)定性的比較：二者相互補(bǔ)充，二者相互補(bǔ)充，非相互競(jìng)爭(zhēng)，非相互競(jìng)爭(zhēng)，Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作法主要注重食品中水的有效性，如水作為溶劑的能力；為溶劑的能力；Mm法主要注重食品的微觀黏度法主要注重食品的微觀黏度（Microviscosity）和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力。）和化學(xué)組分的擴(kuò)散能力。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞水和冰的結(jié)構(gòu)：水和冰的結(jié)構(gòu)：Str

61、ucture of water and ice化合水：化合水：Constitutional water鄰近水：鄰近水：Vicinal water多層水：多層水：Multilayer water體相水：體相水：Bulk-phase water水分活度：水分活度：Water activity吸著等溫線：吸著等溫線：Moisture Sorption Isotherms疏水水合：疏水水合：Hydrophobic hydration疏水相互作用：疏水相互作用：Hydrophobic interaction籠形水合物：籠形水合物：Clathrate hydrates滯后現(xiàn)象：滯后現(xiàn)象：Hysteresi

62、s分子的移動(dòng)性：分子的移動(dòng)性：Molecular mobility狀態(tài)圖：狀態(tài)圖：State diagrams玻璃化溫度：玻璃化溫度：glass transition temperature本章思考題本章思考題如何理解液態(tài)水既是流動(dòng)的，又是固定的。如何理解液態(tài)水既是流動(dòng)的，又是固定的。食品中水的存在狀態(tài)有哪些？各有何特點(diǎn)？食品中水的存在狀態(tài)有哪些？各有何特點(diǎn)？食品的含水量和水分活度有何區(qū)別？食品的含水量和水分活度有何區(qū)別？什么是吸著等溫線？各區(qū)有何特點(diǎn)？什么是吸著等溫線？各區(qū)有何特點(diǎn)？水與溶質(zhì)作用有哪幾種類型？每類有何特點(diǎn)？水與溶質(zhì)作用有哪幾種類型？每類有何特點(diǎn)？為什么說不能用冰點(diǎn)以下食品為什么說不能用冰點(diǎn)以下食品aw預(yù)測(cè)冰點(diǎn)以上預(yù)測(cè)冰點(diǎn)以上aw的性質(zhì)？的性質(zhì)？aw對(duì)對(duì)food穩(wěn)定性有哪些影響？穩(wěn)定性有哪些影響？試述水分活度與脂肪氧化的關(guān)系如何？試述水分活度與脂肪氧化的關(guān)系如何？試述內(nèi)插法測(cè)定水分活度的原理及其注意點(diǎn)。試述內(nèi)插法測(cè)定水分活度的原理及其注意點(diǎn)。為什么冷凍食品不能反復(fù)解凍為什么冷凍食品不能反復(fù)解凍-冷凍？冷凍？