水分活度对食品中主要的化学变化的影响
水分活度与食品保藏
水分活度的测量方法包括干燥法、吸 湿法、渗透压法等，其中干燥法是最 常用的方法。
水分活度对食品稳定性的影响
水分活度影响食品的化学和物理性质，如水分含量、溶质浓度、渗透压等， 进而影响食品的稳定性。
在低水分活度下，食品中的水分含量较低，食品的稳定性较好，可以延长 保质期。
在高水分活度下，食品中的水分含量较高，食品的稳定性较差，容易发生 霉变、发酵等变质现象。
研究同时测量多个参数的方法， 如温度、湿度和气体成分，以提 高水分活度测量的准确性和可靠 性。
利用水分活度改善食品保藏效果的研究
新型保藏技术
食品加工工艺改进
优化食品加工工艺，如干燥、热处理和腌制，以降 低水分活度并提高食品的保藏效果。
研究利用新型保藏技术，如气调包装、真空 包装和辐射处理，以降低水分活度并延长食 品保质期。
新型防腐剂
研究新型防腐剂，如天然防腐剂和纳米防腐 剂，以降低水分活度并抑制食品腐败。
提高食品保藏过程中的水分活度控制精度的方法研究来自01实时监测与控制
研究实时监测和控制食品水分活 度的技术，以确保食品在保藏过 程中的水分活度稳定。
02
模型预测与优化
03
智能化控制系统
建立食品水分活度的数学模型， 预测和控制食品的水分活度，以 提高保藏效果。
色香味
水分活度也影响食品的颜色、香气和味道。在低水分活度下，食品中的化学反应减缓，有助于保持食品原有的色 香味。
03
水分活度在食品加工中的 应用
水分活度与食品干燥
水分活度与食品干燥过程密切相关，通过控制 水分活度可以调节食品的干燥速度和干燥程度， 从而影响食品的品质和保质期。
在食品干燥过程中，降低水分活度可以减缓食 品中微生物的生长速度，提高食品的保存性。
第一讲水对食品品质的影响解析
第一讲
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
2.2.3 水、冰的物理特性及与食品质量关系 水是一种特殊的溶剂，其物理性质和热行为
有与其它溶剂显著不同的方面：
a.水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热 容和相变热均比质量和组成相近的分子高得 多。如甲烷的b.p：-162℃ ，m.p：-183℃ ， 而水在0.1MPa下b.p：100℃ ，m.p：0℃ ；这 些特性将对食品加工中的冷冻和干燥过程产 生很大的影响；
SP3
O
H H 104.50
1.84D
2.2.2 水分子的缔合与水的三态
由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别， 导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态：
O
H
H
O
H
HO
H
H
第一讲
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此每 个水分子的可以通过氢键结合4个水分子。
会
更
精
彩
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研究生 课程
《高 级 食 品 化 学》
主 讲 人：刘延奇 所在单位：食品与生物工程学院 日 期：2011.06.01
第 第一讲 水 分
一 讲
2.1 概述 2.2 水、冰的结构
水
2.3 水与非水组分之间的相互作用
2.4 水分活度
分
2.5 水与食品的稳定性
第一讲
水 与 溶 质 的 相 互 作 用
2.3.1.3 与非极性物质的相互作用 非极性的分子通常包括烃类、脂类、甾萜类等，
通过化学的手段也可在一些含极性基团的分子 （如蛋白质等）中引入非极性部分（基团）。当 水中存在非极性物质，即疏水性物质时，由于它 们与水分子产生斥力，可以导致疏水分子附近的 水分子之间的氢键键合增强。由于在这些不相容 的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构，使得 熵下降，此过程称为疏水水合作用。
食品化学问答题
问答题1、水分活度与食品稳定性的关系。
答：一般来说，水分活度越低，食品质量越稳定。
其原因是：水分主要是化学结合水；微生物活动受到限制。
水分活度对食品品质的影响表现在以下方面：（1）、淀粉老化：淀粉发生老化后，会使食品失去松软性，同时也会影响淀粉的影响。
影响淀粉老化的主要因素是温度，但水分活度对其影响也很重要。
食品在水分活度较高的情况下，淀粉老化速度最快；降低水分活度，淀粉老化速度就下降，若含水量降至10%—15%，淀粉就不会发生老化。
（２）、脂肪酸败：食品中的水可以影响脂肪的氧化和其他自由基反应，而且影响非常复杂。
水分活度为0.3-0.4 时，脂肪氧化速度最慢。
（３）、蛋白质变性：蛋白质在湿热的情况下更易发生变性。
因此低水分活度可以抑制蛋白质的变性。
（４）、酶促褐变：酶促褐变的催化剂是酶，改变酶的作用条件，降低酶的活力就可以抑制酶促反映的进行。
低水分活度可以抑制酶促反应的进行。
（５）、非酶褐变：美拉德反应在中等至高水分活的下反应速度最快，因此，低水分活度可以抑制非酶褐变的发生（６）、水溶性色素：花青素溶于水不稳定，水分活度增加，花青素分解速度加快，从而影响食品的色泽。
２、影响脂类氧化速度的因素有哪些？答：脂肪酸的组成，游离氨基酸与相应的酰基甘油，氧浓度，温度，表面积，水分，分子定向，物理状态，乳化，分子迁移率与玻璃化转变，助氧剂，辐射能，抗氧化剂。
３、影响蛋白质水和能力的因素有哪些？答：（1）、pH 值：在等电点，蛋白质之间的相互作用增大，蛋白质与水之间作用减小，水和能力下降。
（2）、盐：低浓度时，水合盐离子与蛋白质带电基团微弱结合，水和性增强；高浓度时，盐离子与水结合，水合力下降，（3）、温度：温度升高，氢键被破坏，水合力下降。
（4）、蛋白质浓度及氨基酸组成：蛋白质浓度增大水合能力增大，带电的氨基酸数目愈多，水合能力愈大。
４、请简要回答蛋白质适当热处理的意义。
答：蛋白质适当热处理可以使蛋白质部分变性，从而改进他们的消化率和必须氨基酸的生物有效性。
水分活度在食品加工中的意义
水分活度在食品加工中的意义
1 水分活度在食品加工中的重要性
随着社会的发展，人们的生活水平越来越高，人们对食品的安全
性和质量要求也比以往更高，水分活度是食品加工很重要的一个指标，它可以帮助从全球范围内获取食品，为销售和加工提供一个经济和安
全的方式。
2 水分活度的重要意义
水分活度是指食品中在常温下克服静水压力而析出的水分，其中
有一种叫做形态水，这种水分可以在析出过程中被抽出，它和组织中
其他分子一起形成一个环境，水分活度对保护食品的质量和安全性十
分关键。
3水分活度的作用
水分活度的检测可以帮助判断食品的新鲜程度和保质期，水分活
度越低，食品质量越好，保质期越长，保持低水分活度的这种情况也
可以有效地保护现成的食品免受空气中水分的影响。
此外，对水分活
度的控制也有助于防止食品中细菌繁殖，从而保证食品的安全性。
4结论
水分活度在食品加工中具有十分重要的作用，它可以在不损害食
品质量的情况下保护食品的新鲜度，保证食品的安全性和质量，行业
更大的发展离不开对水分活度的正确把握。
食品水分活度的检测对品质的影响,与保藏稳定性的关系
食品水分活度的检测对品质的影响，与保藏稳定性的关系一、水分活度影响着食品的色、香、味和组织结构等品质。
食品中的各种化学、生物化学变化对水分活度都有一定的要求。
例如：酶促褐变反应对于食品的质量有着重要意义，它是由于酚氧化酶催化酚类物质形成黑色素所引起的。
随着水分活度的减少。
酚氧化酶的活性逐步降低；同样，食品内的绝大多数酶，如淀粉酶、过氧化物酶等，在水分活度低于0.85的环境中，催化活性便明显地减弱，但脂酶除外，它在水分活度Aw为0.3甚至0.1时还可保留活性。
非酶促褐变反应---美拉德反应也与水分活度有着密切的关系，当水分活度在0.6~0.7之间时，反应达到最大值；维生素B1的降解在中高水分活度条件下也表现出了最高的反应速度。
另外，水分活度对脂肪的非酶氧化反应也有较复杂的影响。
这些例子都说明了水分活度值对食品品质有着重要的影响。
二、水分活度影响着食品的保藏稳定性。
微生物的生长繁殖是导致食品腐败变质的重要因素。
而它们的生长繁殖与水分活度有密不可分的关系。
在各类微生物中，细菌对水分活度的要求最高，Aw0.9时才能生长；其次是酵母菌，Aw的阈值是0.87；再次是霉菌。
大多数霉菌在Aw为0.8时就开始繁殖。
在食品中，微生物赖以生存的水分主要是自由水，食品内白由水含量越高，水分活度越大，从而使食品更容易受微生物的污染，保藏稳定性也就越差。
利用食品的水分活度原理，控制其中的水分活度，就可以提高产品质量、延长食品的保藏期。
例如：为了保持饼干、爆米花和薯片的脆性，为了避免颗粒蔗糖、乳粉和速溶咖啡的结块，必须使这些产品的水分活度保持在适当低的条件下；水果软糖中的琼脂、主食面包中添加的乳化剂、糕点生产中添加的甘油等不仅调整了食品的水分活度，而且也改善了食品的质构、口感并延长了保质期。
虽然在食物冻结后不能用水分活度来预测食物的安全性，但在未冻结时，食物的安全性确实与食物的水分活度有着密切的关系。
水分活度是确定贮藏期限的一个重要因素。
《食品加工工艺学》复习资料
《⾷品加⼯⼯艺学》复习资料⼤学《⾷品加⼯⼯艺学》课程复习资料超全总复习⼀⼀、名词解释1.⽔分活度⾷品中⽔分逸出的程度，可以近似地⽤⾷品中⽔的蒸汽分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。
2.升华前沿冷冻⼲燥过程中出现的⾷品的冻结层和⼲燥层之间的界⾯，称为升华前沿3.导湿温性指⾷品在⼲制过程中，由于受热不均匀，存在温度梯度促使⽔分从⾼温处向低温处转移的现象。
4.均湿处理晒⼲或者烘⼲的⼲制品由于翻动或者厚薄不均以及不同的批次之间会造成制品中⽔分含量的不均匀⼀致(内部也不均匀),这时需要将他们放在密闭室内或者容器内短暂贮藏,使⽔分在平制品内部及⼲制品之间重新扩散相分布,从达到均匀⼀致的要求,被称之为均湿处理5.瘪塌温度在冷冻⼲燥的⼆级⼲燥阶段需要注意热量补加不能太快，以避免⾷品温度上升快，使原先形成的固态状框架结构失去刚性变为易流动的液态，从⽽导致⾷品的固态框架结构瘪塌，⼲制品瘪塌时的温度即为瘪塌温度6.导湿性⾷品⾼⽔分区⽔分⼦就会向低⽔分区转移或扩散。
这种由于⽔分梯度使得⾷品⽔分从⾼⽔分向低⽔分处转移或扩散的现象，称导湿性。
7.⼲制品的复⽔性新鲜⾷品⼲制后能重新吸回⽔分的程度。
8.⽔分活度⾷品表⾯测定的蒸汽压与相同温度下纯⽔的饱和蒸汽压之⽐。
9.⼲藏原理⼲藏原理就是将⾷品中的⽔分活度降到⼀定程度,使⾷品能在⼀定的保质期内不受微⽣物作⽤⽽腐败,同时能维持⼀定的质构不变即控制⽣化反应及其它反应。
⼆、填空题1.合理选⽤⼲燥条件的原则：①使⼲制时间最短②热能和电能的消耗量最低③⼲制品的质量最⾼。
2.在⼲燥操作中，要提⾼⼲燥速率，可对⾷品作如下处理：①升温②加快空⽓流速③降低空⽓相对湿度。
3.⾷品的质量因素包括①物理因素（外观因素、质构因素、风味因素）；②营养因素；③卫⽣因素；④耐储藏性。
四个⽅⾯。
4.⽔分活度⼤⼩取决于①⽔存在的量②温度③⽔中溶质的浓度④⾷品成分⑤⽔与⾮⽔部分结合程度的强度5.⾷品加⼯与保藏的四⼤类途径，第⼀类运⽤⽆菌原理①、如②辐射技术；第⼆类③抑制微⽣物活动、如④冷藏技术；第三类⑤利⽤发酵原理、如⑥发酵技术；第四类⑦维持⾷品最低⽣命活动、如⑧⽓调保藏技术。
食品化学-问答题
食品化学-问答题问答题：一、水1、水的存在形式？☆水分为结合水和自由水。
结合水（又名：束缚水、固定水）根据结合的牢固程度分为化合水、邻近水、多层水；自由水（又名：体相水、游离水）包括：滞化水、毛细管水、自由流动水。
2、结合水与自由水之间的区别？☆①结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系；②结合水的蒸汽压比自由水低；③结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40℃以上可以结冰；④自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。
结合水则不能；⑤结合水对食品风味起重要作用。
3、结合水、自由水各有哪些特点？自由水特点：1.能结冰，但冰点略微下降；2.溶解溶质的能力强，干燥时易被除去；3.与纯水分子平均运动接近；4.很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起食品的腐败变质，但与食品风味及功能性紧密相关。
结合水特点：1.是在样品在一个温度和相对湿度下的平衡水分含量；2.结合水的转动受限；3.在低温下不结冰；4.无溶解溶质能力；5.与纯水比较分子平均运动为0；6.不能被微生物利用；7.用一般干燥剂不能除去；8.处在溶质和其他非水物质临近位置。
4、水分活度与环境平衡相对湿度之间的关系？☆食品的水分活度在数值上等于环境相对平很湿度除以100。
5、水分活度与温度的关系？（冰点以下和冰点以上）☆在比较冰点以上和冰点以下的水分活度值时，应注意到有3个重要区别。
①在冰点以上温度时，水分活度是食品组成和温度的函数，并以食品的组成为主；在冰点以下温度时，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水组分的种类和数量的影响，只与温度有关。
（为此，食品中任何一个受非水组分影响的物理、化学和生物化学变化，在食品冻结后，就不能再根据水分活度的大小进行准却得预测。
于是，在冰点以下的AW值作为物理、化学和生物化学变化指标的价值远比在冰点以上的AW值来得低。
水分活度与食品的质构的关系
水分活度与食品的质构的关系食品的品质除了与它本身的组织结构和成分有关外，水是影响其品质的最主要因素之一。
食品中水的含量、含水量多，就显得鲜嫩多汁，一旦失去一部分水分，组织细胞内的压力降低，蔬菜就会枯蔫、皱缩和失重，水果表面干瘪，其食用价值就会大大下降。
水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大的影响。
水分活度为0.4～0.5燥食品的理想性质，水分活度不能超过0.3～0.5。
对含水量较高的食品（蛋糕、面包等），为避免失水变硬，需要保持相当高的水分活度。
（沈秀华）食物中的碳水化合物学习要求掌握：焦糖化反应和美拉德反应的定义及其在食品加工过程中的意义，单糖的氧化还原反应。
熟悉：碳水化合物的分类、低聚糖的种类与结构。
了解：碳水化合物的生理功能，淀粉的老化和糊化反应。
碳水化合物（carbohydrate）又称糖类，是多羟基醛或多羟基酮及其衍生物的总称。
碳水化合物是自然界分布最广、数量最多的一类有机化合物，为人类提供了主要的膳食能量，此外碳水化合物还具有节约蛋白质和抗生酮的作用。
碳水化合物在食物中的重要性表现在以下几个方面：①重要的能量来源；②单糖和低聚糖是重要的甜味剂；③与食品中其他成分反应产生色泽和香味；④具有高黏度、凝胶能力与稳定作用。
一、碳水化合物的种类及化学性质根据碳水化合物能否水解和水解后生成的物质，可将它们分为单糖、双糖、寡糖和多糖四大类。
单糖是指不能再被水解的糖单位。
单糖是构成各种寡糖和多糖的基本构成单位，每分子可含有3～9个碳原子。
在食品中常见的有葡萄糖（glucose）和果糖（frucose）。
葡萄糖有D型和L型，人体只能代谢D型葡萄糖而不能利用L型，所以有人用L型葡萄糖做甜味剂，可达到增加食品的甜味而又不增加热能摄入的目的。
果糖主要存在于水果和蜂蜜中，人工制作的玉米糖浆中含果糖达40%～90%，是饮料、糖果生产的重要原料。
糖醇是单糖的重要衍生物，常见有山梨醇、甘露醇、木糖醇等。
由于这些糖醇类物质在体内消化、吸收的速度慢，提供能量较葡萄糖少，已被广泛用于食品加工中。
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水分活度对食品中主要的化学变化的影响
答：水分活度是指食品在密闭容器内测得的水蒸气压力（P）与同温度下测得的纯水蒸气压力(Po)之比.
Aw = P/Po
水分活度物理意义：表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。
一、水分活度对食品化学变化的影响主要由以下几个方面：
（1）对脂肪氧化酸败的影响
低水分活度, 氧化速度随水分增加而降低, 到水分活度接近等温线区域I、Ⅱ边界时进一步加水使氧化速度增加，直到水分活度接近区域Ⅱ与区域Ⅲ的边界，如果再进一步加水又引起氧化速度降低。
Aw=0-0.35范围,随Aw增加，反应速度降低的原因:水与脂类氧化生成以氢键结合的氢过氧化物,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行。
这部分水与金属离子形成水合物,降低其催化性
Aw=0.35-0.8范围,Aw增加,反应速度增加的原因：①水中溶解氧增加②大分子物质溶胀，活性位点暴露加速脂类氧化③催化剂和氧的流动性增加。
Aw＞0.8时,Aw增加,反应速度增加很缓慢的原因：催化剂和反应物被稀释。
（2）对淀粉老化的影响
含水量30%-60%,淀粉老化速度最快，,降低含水量，淀粉老化速度减慢，含水量10%-15%，结合水, 淀粉不发生老化。
（3）对蛋白质变性的影响
水能使多孔蛋白质膨润, 暴露可能被氧化的基团, 氧就很容易转移到反应位置。
水分活度增大，加速蛋白质氧化, 破坏保持蛋白质高级结构的次级键, 导致蛋白质变性。
水分含量4%, 蛋白质变性缓慢进行水分含量4%在以下, 则不发生蛋白质变性。
（4）对酶促褐变的影响
在低水分活度下（Aw 0.25-0.3)，一些酶不会产生变化。
这是因为低水分活度下不允许酶和反应物重新反应。
（5）对非酶褐变的影响
食品水分活度在一定范围内, 非酶褐变随水分活度的增大而加速，Aw0.6-0.7,褐变最严重。
随水分活度下降,非酶褐变受到抑制；降低到0.2以下,褐变难以发生。
如果水分活度大于褐变高峰Aw值,由于溶质浓度下降导致褐变速度减慢。
一般情况, 浓缩液态、中湿食品位于非酶褐变最适水分含量范围。
（6）对水溶性色素分解的影响
葡萄、杏、草莓等水果色素是水溶性花青素, 溶于水不稳定的,1-2周后其特有的色泽消失。
花青素在干制品中十分稳定, 数年贮藏轻微分解一般而言, Aw 增大,水溶性色素分
解速度加快。
二、低水分活度抑制食品化学变化机理：
（1）大多数化学反应必须水溶液进行, 降低食品水分活度, 食品中结合水比例增加, 自由水比例减少, 结合水不能作为反应物溶剂, 所以降低水分活度, 使食品中许多可能发生的化学反应、酶促反应受到抑制。
（2）很多化学反应属于离子反应, 反应发生条件是反应物首先必须进行离子化或水化作用, 发生离子化或水化作用的条件必须有足够的自由水才能进行。
（3）很多化学、生物化学反应、都必须有水分子参加才能进行(如水解反应）。
降低水分活度, 减少参加反应自由水数量, 反应物(水)浓度下降, 化学反应速度变慢。
（4）许多以酶为催化剂的酶促反应, 水除了起一种反应物作用, 还能作为底物向酶扩散的输送介质,并且通过水化促使酶和底物活化。
综上, 降低食品的水分活度, 可延缓酶促、非酶褐的进行, 减少食品营养成的破坏, 防止水溶性色素的分解。
水分活度过低, 则加速脂肪氧化酸败, 引起非酶褐变。
食品化学反应的最大反应速度一般发生在具有中等水分含量(Aw0.7-0.9)的食品中。
要使食品具有最高稳定性, 最好将水分活度保持在结合水范围。
既使化学变化难以发生, 同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。