第二章水分

可以进入水分子簇内似冰结构的空隙中。因此，
液态水的密度比冰大。
第二节 食品中水的类型（Types）
划分依据：水在食品中所处状态的不同以及与非
水组分结合强弱的不同。
一、截留水（Capture water）或自由水 （Free water）
食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的 网络所截留的水。主要存在于富水的细胞中或
结果：生成体积大的冰晶体，分布在细胞
间隙。由于水结冰后体积膨胀，对食品 材料的组织结构造成机械损伤。解冻后 食品不能恢复到冻前的状态，组织软化、
汁液流出、风味减弱。
注意：温度的波动会改变冰体的结构。温度
上升时，首先融化的是细小的冰晶；再次
冷却时则是大的冰晶的生长。故温度波动
的后果是：形成较大的冰晶。
（二）水分子的缔合 （P10图1-2）

每个水分子都有2个H键供体和受体部位，
众多的水分子便通过H键缔合成三维取向的 立体结构

每个水分子最多能与其他4个水分子H键，
形成四面体结构
（三）冰的结构（P11图1-3）
水利用其自身的每个分子都能通过H键与相
邻4个分子缔合的能力。在00C以下时，生成 结构相当开阔的冰的晶体
Aw值测定图解
mg
20 10 0 0 -10 -20 A D 0.5 B 1 aw C
示例说明。设食 品在A点表示样 品与氯化镁饱和 溶液达到平衡后 重量减少10mg。 B点为氯化钠饱 和溶液达到平衡 后 样 品 增 加 6.5mg，C点表示 样品与饱和溶液 达到平衡后增重 15mg，连结三点， 线段与横坐标相 交与D点，即可 求得样品的水分 活度。
（思考或讨论）
降低食品Aw为何可以提高食品的稳定性？
第四节 吸湿等温线 （Moisture Sorption Isotherm, MSI）
一、吸湿等温线（P21图1-12）
（一）概念
在温度不变下，以食品中的水分（主要是 自由水）含量为纵坐标，以Aw为横坐标所描绘 的曲线。在制作时，恒温下将水逐步渗透到干 制的食品中，测定不同吸湿阶段的Aw。
第二章 水分 （Water或Moisture）
[目的要求]
1、了解食品中水的类型；
2、掌握Aw及其与食品稳定性的关系； 3、了解MSI分区及与食品中水分类型的对应关系； 4、掌握水结冰的过程并解释速冻和缓冻对食品质量 属性的影响 。
[重点难点] 重点：食品的冻结保藏； 难点：吸湿等温线。 [基本内容] 1、食品中水的类型； 2、水分活度及其与食品稳定性的关系； 3、吸湿等温线；
（四）Aw与food的质构
除化学反应和微生物外，Aw也影响
干燥食品和半干食品的质构。例如： 1、饼干、爆米花和马铃薯片必须在较低的Aw 下才能保持松脆。 2、颗粒状蔗糖、乳粉和速溶咖啡，为防止结
块也需要较低的Aw。
三、降低Aw的方法
1、脱水：干制食品； 2、加入亲水性物质：糖或盐（使自由水转变 为束缚水，从而降低Aw）。
二、MSI分区（P19图1-10）
I.
Aw在0～0.25。食品中的水与非水组分
紧密结合的单分子层水、水合离子的内
层水和直径<0.1μm的毛细管水。 II. Aw在0.25～0.8。食品中的水除 I中的水 外，还有非水组分周围的多分子层水以 及直径<1μm的毛细管水。
III. Aw在0.8以上。除II中水外，还有直径
冰晶的最小单位是冰晶胞。每个晶胞中含4
个水分子
冰有11种结构，在常压和00C时，只有普通
正六方晶系是稳定的。大多数冷冻食品中的 冰晶体是高度有序的六方形结构。
（四）液态水的结构
液态水中的水分子通过氢键缔合形成水分 子簇。此水分子簇具有与冰晶类似的结构，但 有些氢键已断裂或被扭曲。随着温度的升高， 液态水中出现了越来越多单个的水分子，它们
卡氏库伦水分测定仪
2-5min显示测定结果，可用 于生产现场控制；精确度 高达0.0003AW,数据可以传 输到打印机或计算机上。 价额：85000元人民币
扩散法（康威皿法）
原理
• 样品在康威氏（Conway）微量扩散皿的 密封和恒温条件下，分别在Aw较高和较 低的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据 样品质量的增加（即在较高Aw标准溶液 中平衡后）和减少（即在较低Aw标准溶 液中平衡后）的量，求出样品的Aw值。
（二）冻结对生化反应的影响 1、有益方面：酶活性降低，反应速度减慢。 2、不利方面： （1）加速某些反应发生。 （2）冻结后体积膨胀，导致E、S及激活剂 在细胞内位臵改变（错位），引发某些酶 促反应的发生。
思考题
1、名词解释：Aw、ERH、过冷、异相成 核、吸湿等温线、解吸等温线、滞后 环、滞后现象
第四节 食品的冻结保藏 （Freezing preservation of foods）
一、水结冰的过程
（一）晶核形成过程
一部分水分子结合成小的冰的晶核。
（二）冰晶生长过程
众多的水分子按冰的晶体结构的要求，顺序 地结合到晶核上，使之成长为大的晶体。
特别注意
1、由于无晶核的存在，液体水温度降到冰
酶促反应需在酶的作用下进行。酶的催
化活性取决于酶分子的构象，而酶分子的构象
与其存在的环境有密切的关系。
为何会影响？？
1、有在以水为介质的环境中，用来维持不变 分子活性构象的各种作用力特别是非极性侧 链间的疏水作用力才能充分的发挥作用。
2、水的存在有利于E和S分子在food内的移动，
使之充分靠拢。
（三）Aw与非酶促反应 （P23图1-14）
二、冻结保藏食品的机理
（一）冻结对微生物活动的影响 1、低温对微生物的影响
食品冻结后（-180C以下）微生物被
抑制，甚至死亡。低温抑菌（冻结保藏
食品特征）；酵母和霉菌较耐低温。
2、渗透压改变对微生物的影响 食品冻结后，可被微生物利用的水 大量减少，使未结冰的溶液浓度急剧增 大，渗透压随之增大，对微生物的活动 产生抑制作用。
凝胶块中，属自由水。
1、可作为溶剂，-400C下可结冰；
2、与食品的风味、硬度和韧性有关。
二、束缚水（结合水）(Bound water)
食品中与各非水组分以氢键结合的水，与非 水组分结合最为牢固。不能作为溶剂，-400C下 不能结冰。
单分子层水（Monolayer water）
与非水组分中强极性基团（-COOH、-NH2等）
1、Maillard反应 当Aw在0.6-0.7时,反应达最大值。当Aw>0.7时， Maillard反应速度降低。其原因为水的加入稀 释了反应物浓度。 2、脂肪非酶氧化反应 反应在Aw很低时开始。随Aw增大，反应速度降 低至Aw=0.4左右；此后，随Aw增大，反应速 度加快。当Aw=0.7-0.8（Max）后又降低。
三、毛细管水（Capillary water）
存在于动植物体内天然毛细管中的水。
毛细管内为何能保留这部分水？
• 动植物体内天然形成的毛细管是由亲水 物质构成的，毛细管内径很细，毛细管 有较强的束缚水的能力，把保留Leabharlann 毛细 管的水称为毛细管水，属于自由水。
第三节 Aw与食品稳定性（Stability）
Aw是食品的内在的性质，与食品组成、 结构有关；而ERH与食品平衡时大气的 性质有关。
二、Aw的测定
1、相对湿度传感器测定法（Aw测定仪）
2、相对湿度平衡室法（康威皿法） 3、冰点测定法
便携式水份活测定仪
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2、食品中水划分的依据、类型及特点
3、Aw与食品稳定性的关系
4、如何降低Aw？为何Aw降低后可提高
食品的稳定性？
思考题
5、吸湿等温线
6、水结冰的过程及冻结对食品质量的影响
7、食品冻结保藏的机理
8、如何运用本章所学的知识来选择合理的
食品包装？
9、水和冰结构的区别
直接以氢键结合的第一个水分子层中的水。
1、与非水组分结合最牢固，蒸发能力很弱；
2、不能被微生物利用，不能作为介质。
多分子层水（Multilayer
water）
强极性基团单分子层外的水分子层中的水以 及与非水组分中弱极性基团（如蛋白质分子中的 酰氨基，巯基；淀粉、纤维素、果胶分子中的羟 基以及单分子层以外的几层水）靠水分子的弱极 性键，水分子之间的氢键结合，称为多分子层结 合水。 1、被束缚的程度弱于单分子层水，但与非水 组分间的结合仍牢固； 2、蒸发的能力也较弱。但干燥食品吸收了这 部分水后，非水组分开始膨胀 。
（二）解吸等温线
将高水分食品逐步脱水干燥，在测定了不 同脱水阶段的Aw后绘制的等温线。
（三）滞后现象（Hysteresis） 同一食品MSI与解吸等温线并不完全重合， 这种现象称为滞后现象。二者间不重合处(吸 湿曲线与解吸曲线之间的狭长细孔的环)称为 滞后环或滞后回线（Hysteresis loop）。
附近而不会回升。当稳定在E点后，晶核
形成的速度大于晶体生长的速度，继续
冷冻大量晶核生成。
结果：生成大量细小的冰晶，均匀地分
布在细胞内外，对组织结构基本无破坏 作用。食品解冻后可恢复到冻前的生鲜 状态。
2、缓冻：温度下降到A后，也生成大量晶