水分活度公式
食品化学必考点难题解析(第二章水分)
第二章主要考点题型解析一、名词解释1、结合水：又称为束缚水，是指存在于食品中的与非水成分通过氢键结合的水，是食品中与非水成分结合的最牢固的水。
2、自由水：是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。
3、毛细管水：指食品中由于天然形成的毛细管而保留的水分，是存在于生物体细胞间隙的水。
毛细管的直径越小，持水能力越强。
4、水分活度：水分活度表示食品中十分可以被微生物所利用的程度，在物理化学上水分活度是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值，可以用公式aw=P/P0,也可以用相对平衡湿度表示aw=ERH/100。
5、“滞后”现象：一种食物一般有两条等温吸湿线，一条是吸附等温吸湿线，是食品在吸湿时的等温吸湿线，另一条是解吸等温吸湿线，是食品在干燥时的等温吸湿线，往往这两条曲线是不重合的，把这种现象称为“滞后”现象。
6、食品的等温吸湿线：是指在恒定温度下表示食品水分活度与含水量关系的曲线。
7、单分子层水：指与食品中非水成分的强极性基团如：羧基-、氨基+、羟基等直接以氢键结合的第一个水分子层。
在食品中的水分中它与非水成分之间的结合能力最强，很难蒸发，与纯水相比其蒸发焓大为增加，它不能被微生物所利用。
三、问答题1、什么是水分活度？食物冰点以上和冰点以下的水分活度之间有何区别与联系？答：水分活度表示食品中十分可以被微生物所利用的程度，在物理化学上水分活度是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值，可以用公式aw=P/P0,也可以用相对平衡湿度表示aw=ERH/100。
食品在冻结点上下水分活度的比较： a 冰点以上，食物的水分活度是食物组成和食品温度的函数，并且主要与食品的组成有关；而在冰点以下，水分活度与食物的组成没有关系，而仅与食物的温度有关。
b 冰点上下食物的水分活度的大小与食物的理化特性的关系不同。
如在-15℃时，水分活度为0.80，微生物不会生长，化学反应缓慢，在20℃时，水分活度为0.80 时，化学反应快速进行，且微生物能较快的生长。
水分活度与水分含量关系说明
水分活度与水分含量关系说明1．概念2．水分含量概念就不多说。
根据现代食品科学研究指出：用水分活性（Water Activity－Aw）指导生产和贮藏具有重要的实践意义，因为水分活度既能反映食品中水分存在状态，又能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。
因此，近年来国外的食品水分多不用百分比表示，而改用水分活性或平衡相对湿度（Equilibrium Relative Humidity ERH）表示。
水分活性的定义：在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即：Aw=P/P0=ERH/100P为食品中水的蒸汽分压，P0为纯水的蒸汽压。
纯水的P与P0是一致的，所以纯水Aw值为1。
而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存（以结合水的形式存在），它的蒸汽压P总是小于纯水的蒸汽压P0，所以食品的Aw均小于1。
测定食品的水分活度时，可采用水分活度测定仪。
其工作原理是把被测食品置于密封的空间内，在保持恒温的条件下，使食品与周围空气的蒸汽压达到平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。
同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的，所以可以应用上述水分活度定义的公式，计算出被测食品的水分活度。
由此可见，测定食品水分活度的方法实际上就是利用空气与食品的充分接触，达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡，把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。
因此在数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。
例如面粉、大米的Aw为0.65，用平衡相对湿度值表示则为65%，在平衡相对湿度的条件下贮藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。
在ERH65%条件下贮藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。
这个含水量不仅符合产品质量标准的要求，而且也能达到安全贮藏。
必须指出，食品的水分活度与空气的平衡相对湿度是两个不同的概念，前者表示食品中的水分被束缚的程度，后者表示空气被水蒸气饱和的程度。
水分活度测定方法
水分活度测定方法水分活度是指水分在特定条件下对溶质产生影响的能力。
在食品、药品、化妆品等行业中，水分活度的测定是非常重要的，因为水分活度的大小直接关系到产品的质量和稳定性。
本文将介绍几种常用的水分活度测定方法。
一、质量法质量法是一种简单直接的测定水分活度的方法。
它的原理是通过测定样品在某一温度下的质量变化来确定水分活度。
具体操作步骤如下：1. 取一定质量的样品，称为m1；2. 将样品在一定温度下干燥一段时间，直至质量不再变化，称为m2；3. 计算水分活度的公式为aw = (m1 - m2) / m1，其中aw为水分活度。
二、渗透法渗透法是一种常用的测定水分活度的方法。
它的原理是通过测定溶液在半透膜上的渗透压来推算水分活度。
具体操作步骤如下：1. 准备一个半透膜和一个渗透液，将渗透液放在半透膜的一侧；2. 将待测样品放在渗透液的另一侧；3. 观察渗透液的变化，根据渗透液的渗透压变化来推算水分活度。
三、电导法电导法是一种利用电导率测定水分活度的方法。
它的原理是根据水分对电导率的影响来判断水分活度的大小。
具体操作步骤如下：1. 准备一个电导仪和一定量的待测样品；2. 将待测样品放在电导仪中，测量其电导率；3. 根据电导率的大小来判断水分活度的大小。
四、红外法红外法是一种非常常用的测定水分活度的方法。
它的原理是利用红外光的吸收能力来检测水分的存在。
具体操作步骤如下：1. 准备一台红外仪和待测样品；2. 将待测样品放在红外仪中，测量其吸收红外光的能力；3. 根据吸收红外光的能力来判断水分活度的大小。
以上是几种常用的水分活度测定方法。
不同的方法适用于不同的实际情况，选择合适的方法可以更准确地测定水分活度。
在实际应用中，我们可以根据需要选择合适的方法，并结合其他因素综合考虑，以获得准确可靠的测定结果。
通过水分活度的测定，可以帮助我们更好地控制产品的质量，提高产品的稳定性和安全性。
水分活度公式
水分活度公式(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1■CAL■本页仅作为文档封面，使用请直接删除水分活度与水分含量关系说明1. 概念水分含量概念就不多说。
根据现代食品科学研究指出：用水分活性（WaterActivity—AQ指导生产和贮藏具有重要的实践意义，因为水分活度既能反映食品中水分存在状态，乂能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。
因此，近年来国外的食品水分多不用白分比表示，而改用水分活性或平衡相对湿度（Equilibrium Relative Humidity ERH）表示。
水分活性的定义：在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即：人p ERHA = ------- = ---------” P. 100P为食品中水的蒸汽分压，Po为纯水的蒸汽压。
纯水的P与Po是一致的，所以纯水Aw值为1。
而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存（以结合水的形式存在），它的蒸汽压P总是小于纯水的蒸汽压Po,所以食品的Aw均小于lo测定食品的水分活度时，可采用水分活度测定仪（记得我曾经在坛内专门有个这个方法介绍）。
其工作原理是把被测食品置于密封的空间内，在保持恒温的条件下，使食品与周圉空气的蒸汽压达到平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。
同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的，所以可以应用上述水分活度定义的公式，计算出被测食品的水分活度。
由此可见，测定食品水分活度的方法实际上就是利用空气与食品的充分接触，达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡，把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。
因此在数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。
例如面粉、大米的Aw为，用平衡相对湿度值表示则为65%,在平衡相对湿度的条件下贮藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。
在ERH65%条件下贮藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。
水分活度的定义
一、水分活度定义：
水分活度（Aw，Water Activity）也称水活度或水活性，是在相同温度下样品中水的蒸气压（P）与纯水蒸汽压（Po）的比值。
样品的水分活度也等于在一个密闭的仓内，当蒸气和温度达到平衡时，围绕在样品周围的空气的相对湿度（ERH）。
空气的相对湿度是空气的蒸气压和饱和蒸汽压的比值。
二、水分活度的作用：
水分活度决定了微生物在食品中的萌发的时间、生长速率及死亡率。
不同的微生物在医药、饲料、粮食食品中繁殖时对水分活度的要求不同。
细菌对水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。
三、水分活度仪：
水分活度仪采用7寸高分辨率的液晶大屏幕，全程触控式操作模式，自带存储数据功能（GYW-4水分活度仪）可以设置测试模式，校准模式、实时展现样品中的数据变化，同时实时展现样品的测试曲线变化，而且整个测试过程中全自动完成，分析完毕后，仪器屏幕自动锁定最终的数据，提示并报警。
无需人员看护、维护实验过程。
专用的微型打印机在实验结束后，实时打印出检测的有效数据，以便长久保存。
解释水分活度
解释水分活度
水分活度是指在特定条件下，水分分子对于溶质分子的吸附和解吸作用能力。
它是衡量水分在食品、制药、化妆品等领域中活性和可用性的重要指标。
水分活度可以通过以下公式计算得出：水分活度（aw）=水分蒸汽压（P）/饱和水蒸汽压（Po）。
水分活度的取值范围在0到1之间，其中0表示无水分存在，1表示纯水。
一般来说，当水分活度小于0.6时，微生物的生长受到抑制，食品的保质期相对较长；当水分活度大于0.6时，微生物的生长速度加快，食品容易腐败变质。
水分活度对于食品的质量和安全具有重要影响。
在食品加工和储存过程中，控制水分活度可以有效地延长食品的保质期，并防止微生物的生长和繁殖。
同时，水分活度还与食品的口感、质地、颜色等相关，适当调节水分活度可以改善食品的口感和品质。
在制药和化妆品领域，水分活度的控制也非常重要。
过高的水分活度可能导致产品的稳定性降低，容易变质或失去活性。
因此，在生产过程中需要严格控制水分活度，以确保产品的质量和安全性。
总之，水分活度是衡量水分在各个领域中活性和可用性的指标，对于食品、制药、化妆品等行业具有重要的意义。
通过合理控制水分活度，可以延长产品的保质期，改善产品的口感和品质，确保产品的稳定性和安全性。
水分活度公式
水分活度公式(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One 1■CAL■本页仅作为文档封面，使用请直接删除水分活度与水分含量关系说明1. 概念水分含量概念就不多说。
根据现代食品科学研究指出：用水分活性（WaterActivity—AQ指导生产和贮藏具有重要的实践意义，因为水分活度既能反映食品中水分存在状态，乂能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。
因此，近年来国外的食品水分多不用白分比表示，而改用水分活性或平衡相对湿度（Equilibrium Relative Humidity ERH）表示。
水分活性的定义：在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即：人p ERHA = ------- = ---------” P. 100P为食品中水的蒸汽分压，Po为纯水的蒸汽压。
纯水的P与Po是一致的，所以纯水Aw值为1。
而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存（以结合水的形式存在），它的蒸汽压P总是小于纯水的蒸汽压Po,所以食品的Aw均小于lo测定食品的水分活度时，可采用水分活度测定仪（记得我曾经在坛内专门有个这个方法介绍）。
其工作原理是把被测食品置于密封的空间内，在保持恒温的条件下，使食品与周圉空气的蒸汽压达到平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。
同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的，所以可以应用上述水分活度定义的公式，计算出被测食品的水分活度。
由此可见，测定食品水分活度的方法实际上就是利用空气与食品的充分接触，达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡，把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。
因此在数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。
例如面粉、大米的Aw为，用平衡相对湿度值表示则为65%,在平衡相对湿度的条件下贮藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。
在ERH65%条件下贮藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。
食品化学水2全解
温度系数
初始的水分活度为0.5时，在2～40℃的温度范 围内，湿度系数是0.0034℃。 研究结果表明，高碳水化合物食品或高蛋白 质食品的aw的温度系数(温度范围5～50℃，起始 的aw为0.5)范围为0.003～0.02℃。
对于不同的产品，温度改变10℃，则aw的变化 从0.03～0.2。于是，温度变化对水分活度的影响 能改变密封在袋内或罐内的食品的稳定性。
六、水分吸湿等温线 Moisture Sorption Isotherms
定义： 在恒定的温度下，食品的水分含量(用 单位干物质质量中水的质量表示，g水／g 干物质)与它的水分活度之间的关系图称 为吸附等温线（简称MSI）。
高含水量食品的吸湿等温线
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
MSI的实际意义���
A:1 千克水(约 55.51mol)溶解 1mol 溶质
水分活度的测定方法 Measurement methods of Aw
1、 冰点测定法 先测样品的冰点降低和含水量,据下两 式计算aw，其误差很小（＜0.001 aw/℃） aw=n1/(n1+n2) n2=G△Tt / (1000.Kt) G—溶剂克数 △Tt—冰点降低(℃) Kt—水的摩尔冰点降低常数(1.86)
对于食品体系，滞后现象增加了复杂性,即不能 从回吸等温线来预测解吸等温线。
等温线的滞后现象
冷冻干燥苹果片的吸着滞后现象
冷冻干燥熟猪肉的吸着滞后现象
冷冻干燥大米的吸着滞后现象
滞后现象产生的原因���
•解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用 而无法放出水分。 •不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满 或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内＞ P外, 要填满则需P外＞P内)。 •解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧 密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时 处于较高的aw。
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水分活度与水分含量关系说明
1．概念
水分含量概念就不多说。
根据现代食品科学研究指出：用水分活性（Water Activity －A w ）指导生产和贮藏具有重要的实践意义，因为水分活度既能反映食品中水分存在状态，又能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。
因此，近年来国外的食品水分多不用百分比表示，而改用水分活性或平衡相对湿度（Equilibrium Relative Humidity ERH ）表示。
水分活性的定义：在一温度下，溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值，即：
100
ERH p p A o w ==
P 为食品中水的蒸汽分压，P 0为纯水的蒸汽压。
纯水的P 与P 0是一致的，所以纯水A w 值为1。
而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存（以结合水的形式存在），它的蒸汽压P 总是小于纯水的蒸汽压P 0，所以食品的A w 均小于1。
测定食品的水分活度时，可采用水分活度测定仪（记得我曾经在坛内专门有个这个方法介绍）。
其工作原理是把被测食品置于密封的空间内，在保持恒温的条件下，使食品与周围空气的蒸汽压达到平衡，这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。
同时，在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的，所以可以应用上述水分活度定义的公式，
计算出被测食品的水分活度。
由此可见，测定食品水分活度的方法实际
上就是利用空气与食品的充分接触，达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡，把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。
因此在
数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。
例如面粉、大米的A
w 为，用平衡相对湿度值表示则为65%，在平衡相对湿度的条件下贮藏食品，其水分含量即是它的平衡水分。
在ERH65%条件下贮藏面粉、大米，其平衡水分在14%左右。
这个含水量不仅符合产品质量标准的要求，而且也能达到安全贮藏。
必须指出，食品的水分活度与空气的平衡相对湿度是两个不同的概念，前者表示食品中的水分被束缚的程度，后者表示空气被水蒸气饱和的程度。
因此，用水分活度来指导食品的生产和贮藏，具有更科学和直接的指导作用。
拉布萨（T．P．Labuza）在总结食品的稳定性和A
之间的相对关系时，
w
阐明了食品水分和间存在有内在的相互关系。
并可用等温吸湿曲线（Water sorption isothermal Curve）来表示。
在一定的温度下，食品由于吸湿或放湿，所得到的水分活度与含水量之间关系的曲线称为等温吸湿曲线（图1-1）。
从这个曲线可以看出食品中水分存在的几种状态。
如果把这个曲线分为三个区段，A
在0～之间为A区段，水分牢固地与食
w
品中某些成分结在～之间为B在
图1－1 食品等温吸湿曲线
这个区段内中的水分是单层分子
结合水；A
w 区段，在这个区段中，
水分虽然也与食品中某些成分结
合，但其结合力较弱，在这个区段
中的水分是多层分子结合水，即半
结合水；A
w
在～之间为C区段，这
区段中的水分是以毛细管凝集而
存在，即自由水。
从曲线还可以
看出，当食品中水分在很低的情况
下，水分含量只要稍有增加，就可
合在一起，结合力最强，以引起食
品水分活度有较大
的增加。
同样当食品中含水量高达90%以上时，其水分活度几乎接近1，近似纯水的水分活度。
由此可见，食品的水分活度与其含水量之间存在着一定的关系。
而水分活度值的大小又决定于食品中水分的结合状态，同一种食品如果含水量相同，其水分活度可能有差别，除了与水分的结合状态有关外，还随着温度的升高而增加。
2．食品的吸附特性
食品的典型吸附等温线是反S型的，并可近似地由数字关系式表达（见表1-1）。
前已达及，食品中部分水分是牢固地结合在特殊晶格位置上（这些
晶格位置包括多糖的羟基、羰基和蛋白质的氨基等）。
在这些晶格位置上，水能被氢、离子一偶极子或被其他一些基团牢牢地结合。
表1－1 描述食品－水吸附等温线的一些方程 表中符号：a 为水分活度，m 为干基含水量，C 为常教，n 为指数。
测定这种吸附作用的最有效的方法是利用BET （Brunauer －Emmet －Teller ）等温线方程，它是以下述简化假设为基础的。
a
c m c c m a m a 111
1)1(-+
=-
式中，a 为水分活度；m 为干基含水量；m 1为单层值；C 为常数。
利用上方程可作图（见图1-2），可用吸附数据来确定单层值m 1和常数C 。
此方程式对作为“单层值”（monolayer value ）的估算是非常有用的。
即可当作牢固地吸附在特殊晶格位置上的水的当量值。
图1-2 确定食品中水的单层值的BET 曲线
在此图中，以
)
1(a m a
-为纵坐
标，以a 为横坐标，故此直线的截距为1/m 1C ，斜率为c
m c 11-。
由上述方程式在25℃时桔子晶脱水的BET 曲线图可得：
c
m 11
＝
m 1C ＝
89.01
1=-c
m c 由此可得，C ＝×＋1＝ 于是
m
＝＝1.1g水/g固体1。