1、第二章 水Chapter 2 Water一、食品中的水分含量及功能二、 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系三、水分活度四、水对食品的影响五、分子流动性与食品稳定性一、食品中的水分含量及功能（一） 水分含量一般生物体及食品中水分含量为397%某些食品的水分含量见表21。表21 某些食品的水分含量食品 水分含量 ( % )白菜，菠菜 9095猪肉 5360新鲜蛋 74奶 88冰淇淋 65大米 12面包 35饼干 38奶油 1520水果 75-95（二）水的功能1、 水在生物体内的功能稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性体内化学介质，使生物化学反应顺利进行营养物质，代谢载体热容量大，调节体温
2、润滑作用2、 食品功能组成成分显示色、香、味、形、质构特征分散蛋白质、淀粉、形成溶胶影响鲜度、硬度影响加工，起浸透、膨胀作用影响储藏性二、食品中的水分状态及与溶质间的相互关系 （一） 水分状态1、 结合水（束缚水，bound water ，化学结合水）可分为单分子层水（monolayer water），多分子层水（multilayer water）作用力：配位键，氢键，部分离子键特点：在-40以上不结 冰，不能作 为外来溶质的溶 剂,与纯水比较分子平均运动大大减少,不能被微生物利用。2、 自由水（ free water）（体相水，游离水，吸湿水）可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由
3、水作用力：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；毛细管力特点： 可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微生物利用。11（二）水与溶质间的关系1、水与离子和离子基团的相互作用作用力：极性结合，偶极离子相互作用阻碍水分子的流动的能力大于其它溶质；水离子键的强度大于水水氢键；破坏水的正常结构,阻止水在0时结冰，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有关。2、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、羰基、 酰基、亚氨基等形成氢键；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；大分子内或大分子间产生“水桥”3、水与非极性
4、物质的相互作用笼形水合物的形成：由于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键键合力 熵值s 2074个水分子将“客体”包在其中，形成“笼形水合物”。作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用 三、 水分活度Water activity（一) 概念问题：(1)含水 18%的果脯与含水18%的小麦比较，哪种耐储藏？(2)含水量 标准：大豆、油菜籽 9%，玉米 14%水分活度食品中水分逸出的程度 ，可以用食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。Aw = f（溶液中水的逸度）/fo(纯水的逸度）P（食品中水的蒸汽压）/Po （纯水饱和蒸汽压因
5、为纯水的水分活度=1,所以溶液的水分活度 0.7 v降低（因为H2O稀释了反应物浓度)3、Aw 与脂肪氧化酸败影响复杂：Aw 0.4 Aw V （H2O溶解O2，溶胀后催化部位暴露，氧化V）Aw 0.8 Aw V (稀释浓度)4、Aw与水溶性色素分解，维生素分解Aw V分解 总之，水分应该保持在结合水范围内，使反应难以发生，稳定，并保持食品的质构。（二）结冰对食品稳定性影响食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，冰的体积增加9%由于浓缩效应，未冻结的pH 、粘度、离子 强度、氧化 还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓缩综合效应，V ）加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌红蛋白
6、褐变 蛋白质变性 S氧化反应（VC、脂肪、VA、VE 、-胡萝卜素）酶催化反应（糖原损失、乳酸，高能磷酸盐降解）（三） 水对食品质构的影响水%、Aw对干、半干、中湿食品 质构有影响低Aw： 饼干 脆性油炸土豆片 脆性硬糖 防粘固体饮料 防结块中湿： 软糖 防变硬蛋糕 防变硬面包 防变硬冷冻方式对质构的影响速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大干燥方法对质构的影响空气干燥 质构破坏冷冻干燥 相似质构 如脱水蔬菜高温脱水 质构破坏（四）降低Aw的方法在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变条件下，降低Aw值。吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团（ 羟基，羰基，氨基， 亚氨基，酰基等），即有
7、可与水形成结合水的亲水性物质。如：多元醇：丙三醇、 丙二醇、 糖无机盐 ： 磷酸盐（水分保持剂）、食盐动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶五、分子流 动性与食品稳定性Molecular mobility and food stability1、分子流动性（Mm）：是分子的旋转移动和平 转移动性的总度量。决定食品 Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。 玻璃态（glass state）：是聚合物的一种状态,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。玻璃化温度（gl
8、ass transition temperature,Tg）：非晶态食品从玻璃态到橡胶态（具有柔软、弹性的固态）的转变称玻璃化转变，此时的温度称玻璃化温度。无定形（Amorphous）：是物质的一种非平衡，非结晶态。2、状态图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（p34图219）食品存在无定形区食品的物理变化和化学变化的速度由分子流动性所决定分子流动性与温度有相依性大多数食品具有玻璃化温度溶质类型影响玻璃化温度3、大分子缠结（Macromoleculer entanglement）：指大的聚合物以随机的方式相互作用，没有形成化学键，有或没有氢键。大分子的缠结对食品性质的
9、影响：EN对于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凝胶的形成。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，减缓冷冻食品的结晶速度。4、食品中水分的转移有两种：位转移、相转移食品水分化学势: =(T,P）(纯水）+ RTlnAw（1）位转移水分在同一食品的不同部位或不同食品之间产生位转移。温差引起：如TATB,则 A B , 水A水BAw不同引起：如Aw1Aw2，则1 2 ,水1水2（蛋糕+饼干）， 则：水蛋糕水饼干13%水的淀粉+2%水脱水蔬菜，脱水蔬菜的水
10、升高到8%，发生非酶褐变。=(T,P）(纯水）+ RTlnAw（2）相转移相转移与环境（空气）湿度有关水分蒸发食品 环 境， 水食品 蒸发水环境，食品干燥水分凝结空气中的水蒸气在食品表面凝结形成液体水的现象。食品 环境， 水食品 水环境 食品表面是亲水性物质食品被凝结水润湿，再吸附，而变湿，稳定性 如糕点，糖果。 食品表面是憎水性物质凝结水收缩成小水珠，如蛋和水果表面有蜡质层。5、Aw和Mm方法研究食品稳定性的比较二者相互补充，非相互竞争Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作为溶剂的能力；Mm法主要注重食品的微观黏(nian)（Microviscosity）和化学组分的扩散能力。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Aw方法的水平。
