《結(jié)合水和自由水》PPT課件

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1、第二章水引言結(jié)合水與自由水水分活度降低水分含量的方法江蘇食品職業(yè)技術(shù)學(xué)院食品工程系第二章水2.1引言人體所必須的六大營(yíng)養(yǎng)元素包括：糖類(lèi)，脂類(lèi)，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。食品品種不同，含水量差別很大。(1)含水量影響到食品的貯藏性能和消費(fèi)者的接受程度；(2)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)；(3)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)；(4)血液系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)輸；(5)為生化反應(yīng)提供了一個(gè)適宜的環(huán)境。2.2結(jié)合水和自由水一、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

2、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。單分子層結(jié)合水：以離子形式存在的一些強(qiáng)極性基團(tuán)，可以通過(guò)氫鍵與水結(jié)合，好象在非水組織的外層覆蓋一層水膜，按照這種方式結(jié)合形成的第一層水，叫單分子層結(jié)合水。特點(diǎn)：氫鍵鍵能大，結(jié)合牢固，蒸發(fā)時(shí)比純水吸收較多的熱量，蒸發(fā)能力弱。一般情況下，單分子層結(jié)合水不易失去，可看成食品的一部分。多分子層結(jié)合水：水與非水成分中的弱極性基團(tuán)，如蛋白質(zhì)分子中的酰氨基，巰基；淀粉、纖維素、果膠分子中的羥基以及單分子層以外的幾層水，它們靠水分子的弱極性鍵，水分子之

3、間的氫鍵結(jié)合，稱(chēng)為多分子層結(jié)合水。結(jié)合水的特點(diǎn)：－40℃以上不能結(jié)冰。結(jié)合水不能作溶劑，不能被微生物所利用。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(chēng)為毛細(xì)管水，屬于自由水。自由水的特點(diǎn)：具有全部水的性質(zhì)。在－40℃以上可以結(jié)冰；在食品內(nèi)可以作為溶劑；可以以液體形式移動(dòng)，在氣候干燥時(shí)也可以以蒸汽形式逸出，使食品中含水量降低；在潮濕的環(huán)境中食品容易吸收一定量的水分冒失含水量增加；微生物可以利用自由水繁殖，各種化學(xué)反應(yīng)

4、也可以在其中進(jìn)行。2.3水分活度水分活度的定義：1957年Scott研究提出水分活度的概念食品的含水量：指在一定溫度、濕度等外界條件下，處于平衡狀態(tài)時(shí)食品的水分含量。(單位gH2O/g干物質(zhì))水分活度的概念：Aw＝p/p0Aw:水分活度；p:一定溫度下食中水蒸氣分壓p0:同溫度下純水的飽和蒸汽分壓物理學(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p0之比。也可以理解為一個(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。水分活度的大小：純水Aw＝1，溶液Aw﹤1，結(jié)合水↑Aw↓a.水分活度反

5、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。2.4水分活度與食品的穩(wěn)定性水分活度對(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。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﹤0.87時(shí)大多數(shù)酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差，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

6、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10℃以下的低溫中貯藏，以抑制這種嗜鹽菌的生長(zhǎng)。毒菌生長(zhǎng)的最低水分活度在0.86－0.97。在真空包裝的水產(chǎn)和畜產(chǎn)加工制品，流通標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定其水分活度要保持在0.94以下。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。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，食品采用熱處理的方法可

7、以避免微生物腐敗的危險(xiǎn)，但化學(xué)腐敗仍然不可避免。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。水分活度對(duì)脂肪氧化酸敗的影響：水分活度↑，脂肪氧化酸敗↑。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。水分活度對(duì)美拉德反應(yīng)的影響：Aw在0.6－0.7時(shí)最容易發(fā)生，水分在一定范圍內(nèi)時(shí)，非酶褐變隨水分活度增加而增加。Aw降到0.2以下，褐變難以進(jìn)行。Aw大于褐變的高峰

8、值，則因溶質(zhì)受到稀釋而速度減慢。色素的