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。
水分活度对食品中主要的化学变化的影响
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。
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。
食品化学教案4
1．水分活度对食品稳定性的影响表现在那些方面？
2．食品干燥的方法有哪些？
15分钟
15分钟
20分钟
10分钟
10分钟
5分钟
教案（尾页）
作业：
水在食品中的存在状态及各种状态水的特性
课后记（本人体会，学生掌握情况分析）
3．水分活度对食品化学变化的影响
当aw小于0.2时，除了氧化反应外，其它反应处于最小值
当aw=0.7～0.9时，美拉德褐变反应、脂类氧化、维生素Bl降解、叶绿素损失、微生物繁殖和酶反应均显示出最大速率。
4．水分活度对食品质构的影响
水分活度影响干燥和半干燥食品的质地。例如，欲保持饼干、膨化玉米花和油炸马铃薯片的脆性，防止砂糖、奶粉和速溶咖啡结块，以及硬糖果、蜜饯等粘结，均应保持适当低的aw值。干燥物质不致造成需宜特性损失的允许最大aw为0.35~0.5范围。
举出食品加工中实例，帮助学生学习与理解，课堂纪律较好，教学达到目标。
审
阅
记
录
教研室主任（签字）
刘锡敏
2013年1月18日
教务处（签章）
年月日
反
馈
意
见
二降低食品水分含量的方法
1．自然干燥：充分利用自然界的能量出去食品中水分。
2．热风干燥：在认为的控制下除去食品中的水分
3．真空干燥：调解适当温度和湿度，使食品中水极易转化为气态溢出，达到在较低温度下迅速干燥食品的目的。
4．喷雾干燥：将稀的液态食品经过预先浓缩后，以加压喷头将其喷成微细的雾状与热风同时进入干燥室，在向下降落过程中迅速得以干燥。
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。
2.4水分活度与食品的稳定性
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。
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。
<小结>：
1.水分活度的定义及水分活度与食品含水量的关系。
2.等温吸湿曲线的定义和意义。
3.等温吸湿曲线的区域划分和各区域意义。
4.滞后现象
<布置作业>：P15:5，9，10。补充：等温吸湿曲线三个区域的水分有什么特征？
各种微生物对水分活度范围的敏感性：细菌>酵母菌>霉菌
一般情况下：Aw<0.90，细菌不生长；Aw<0.87，大多数酵母菌受到抑制；
Aw<0.80，大多数霉菌不生长。
二、水分活度对食品化学变化的影响
1．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。ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
淀粉糊化——淀粉在常温下不溶于水，但当水温至53℃以上时，淀粉的物理性能发生明显变化。淀粉在高温下溶胀、分裂形成均匀糊状溶液的特性，称为淀粉的糊化对脂肪氧化酸败的影响
2．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
。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。
食品中与水相关的食品学问题及相关技术原理
淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。老化是淀粉颗粒 结构、淀粉链空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及成面团作用变差 的过程。在含水量大30～60%时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速 度变慢；当含水量降至10～15%时，淀粉中的水主要为结合水，不会发生老 化。
脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸败过程的化学本质 是空气氧的自动氧化。脂类的氧化反应与水分含量之间的关系为：在Ⅰ区， 氧化反应的速度随着水分增加而降低；在Ⅱ区，氧化反应速度随着水分的 增加而加快；在Ⅲ区，氧化反应速度随着水分增加又呈下降趋势。其原因 是在非常干燥的样品中加入水会明显干扰氧化，本质是水与脂肪自由基氧 化中形成的氢过氧化合物通过氢键结合，降低了氢过氧化合物分解的活性， 从而降低了脂肪氧化反应的速度；从没有水开始，随着水量的增加，保护 作用增强，因此氧化速度有一个降低的过程；除了水对氢过氧化物的保护 作用外，水与金属的结合还可使金属离子对脂肪氧化反应的催化作用降低。 当含水量超过Ⅰ、Ⅱ区交界时，较大量的水通过溶解作用可以有效地增加 氧的含量，还可使脂肪分子通过溶胀而更加暴露；当含水量到达Ⅲ区时， 大量的水降低了反应物和催化剂的浓度，氧化速度又有所降低。
0.95～0.91 0.91～0.87 0.87～0.80
大多数霉菌、金黄色葡萄球菌、大多 数酵母菌属
大多数嗜盐细菌、产真菌毒素的曲霉 嗜旱霉菌、二孢酵母 耐渗透压酵母、少数霉菌 微生物不增殖
0.80～0.75 0.75～0.65 0.65～0.6 小于0.5
由上表可以看出：a.不同种类的微生物其正常生长繁殖所需要的水分 活度不同，由此可以正确推断影响不同含水量食品质量的主要微生物；b. 表中每一个水分活度区间的下限为相应微生物正常生长的水分活度阈值， 即在此水分活度以下，该类微生物不能正常生长。 不同种类的微生物其存活和生长与水分活度有关系，同一种类微生物 在不同的生长阶段也要求不同的水分活度。一般讲，细菌形成芽孢时比繁 殖时所需的水分活度要高；产毒微生物在产生毒素时所需的水分活度高于 不产毒时所需的水分活度。 由以上讨论可以得出结论，当食品的水分活度降低到一定的限度以下 时，就会抑制要求水分活度阈值高于此值的微生物的生长、繁殖或产生毒 素，使食品加工和贮藏得以顺利进行。当然发酵技术中要求所用微生物能 正常快速增殖，此时则要给予合适的、必要高的水分活度；另外，利用水 分活度控制食品质量或加工工艺时还要考虑pH、营养成分、氧气等因素对 于微生物的影响。 3.4.3 水分活度与食品化学变化的关系 食品中的水分活度与食品中所发生的化学变化的种类和速度有密切的 关系；而食品中的化学变化是依赖于各类食品成分而发生的。以各类食品 成分为线索，其化学变化与水分活度关系的一般规律总结如下：
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。
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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。