2.4水分活度与食品的稳定性
食品化学简答题
1、试论述水分活度与食品的稳定性的关系？（1）Aw与微生物：a、发育所必需的最低水分活度，细菌：0.90～1.0，霉菌：0.80，酵母菌：0.87～0.90 b、所有微生物均不能生长Aw﹤0.6（2）Aw与酶作用：大部分酶失活：Aw﹤0.85；脂肪氧化酶：Aw=0.1-0.3，仍有活力（3）Aw与化学反应速度：降低Aw可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性维生素的分解，但是Aw过低则会加速脂肪的氧化酸败。
（4）Aw与食品质构：a、干燥食品理想性质不损失Aw<0.35-0.50；b、干燥食品性质完全丧失Aw>=0.6；c、防止高含水量食品失水变硬。
2、说明Aw=n1/n1+n2公式的含义及用途。
N溶剂的摩尔分数，n1溶剂的摩尔数，n2溶质的摩尔数，Aw与食品组成有关对理想溶液及非电解质稀溶液（M﹤1）通过测量食品的冰点下降，可直接导出食品中其作用的溶质的量n2n2=GΔTf/(1000Kf)其中，G：样品中溶剂的克数,△T f:冰点下降℃数K f:水的摩尔冰点降低常数（1.86）3、水具有那些异常的物理性质？这些性质与食品贮藏与加工的关系。
异常高的熔点（0℃）、沸点（100℃）、特别大的热容、相变热（熔化、蒸发、升华焓）水具有较大的热传导值、密度较低（1 g/cm3）、冻结时异常膨胀、有特别大的表面张力、介电常数4、你如何理解美拉德反应及其与食品加工与贮藏的关系。
答：①对食品色泽的影响。
美拉德反应中的呈色成分种类繁多且十分复杂,这些成分赋予了食品不同的色泽,因加工方法、温度等的不同，美拉德反应会产生从浅黄色、金黄色、浅褐色、红棕色直至深棕黑色等色泽。
②对食品风味的影响。
美拉德反应产物中主要的风味物质有含氧杂环呋喃类、含氮杂环的吡嗪类、含硫杂环的噻吩和噻唑类,同时还包括硫化氢和氨类物质,其中有些能使食品具有迷人的香味,有些则是人们在食品加工和存贮过程中不希望看到的。
食品中的水分活度与食品安全性有何关系？
食品中的水分活度与食品安全性有何关系？作者：张月华水分活度与食品的稳定性Water activity and food stability 水活性、食品稳定性和吸着等温线之间的关系a. 微生物生长与aw的关系；b. 酶水解与aw的关系；c. 氧化反应（非酶）与aw的关系；d. 麦拉德褐变与aw的关系；e. 各种反应的速度与aw的关系；f. 含水量与aw的关系。
从以上可知，除非酶氧化在Aw≤0.3时有较高反应外，其他反应均是Aw愈小速度愈小。
也就是说，有利于食品的稳定性。
食品水分与微生物生命活动的关系不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是：大多数细菌为0.99~0.94，大多数霉菌为0.94~0.80，大多数耐盐细菌为0.75，耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.65~0.60。
在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物就无法生长。
食品水分与食品化学变化的关系·降低食品的aw，可以延缓褐变，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。
·但aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败，又能引起非酶褐变。
要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量，·最好将aw保持在结合水范围内。
这样，使化学变化难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。
在食品的化学反应，其最大反应速度一般发生在具有中等水分含量的食品中（0.7~0.9aw），这是人们不期望的。
而最小反应速度一般首先出现在aw 0.2~0.3，当进一步降低aw时，除了氧化反应外，其他反应速度全都保持在最小值。
这时的水分含量是单层水分含量。
因此用食品的单分子层水的值可以准确地预测干燥产品最大稳定性时的含水量，这具有很大的实用意义。
熏煮香肠火腿制品的基本生产流程包括：选料→修整→配料→腌制→熏烤→蒸煮→冷却→包装。
而其他的肉制品包括腌腊肉制品、酱卤肉制品、熏烧烤肉制品、发酵肉制品等也均经过选料、配料、腌制、包装几个相同的过程。
而其中腌制、晾晒等过程就起到了降低肉制品中水分活度的作用。
食品化学复习提纲
食品化学复习提纲第二章水分1.食品中水分的转移(P37-39)：(1)食品中水分的位转移(2)食品中水分的相转移：包括水分蒸发，水蒸汽的凝结。
2.食品中的水，水分与食品稳定性的关系(P29-39)：(1)水分活度与食品的稳定性：水分活度与微生物生命活动的关系，水分活度与食品劣变化学反应的关系，降低水分活度提高食品稳定性的机理。
(2)冷冻与食品稳定性：冻藏时冰对食品稳定性的影响，玻璃化温度与食品稳定性。
(3)水分转移与食品稳定性：食品中水分的位转移，食品中水分的相转移。
3.水分活度(P23-29)：水分活度是指食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值。
水分活度是指食品中水分存在的状态，即水分与食品结合程度（游离程度）。
水分活度值越高，结合程度越低；水分活度值越低，结合程度越高(百度). 水分活度与温度的关系(P24-26);水分活度与水分含量的关系(P26-29)；水分活度与冰点(P25-26)：在比较冰点以上和冰点以下的Aw值时，应注意到有3个重要的区别。
第一：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种类和数量的影响，只与温度有关。
第二，在冰点以上和以下温度时，就食品稳定性而言，Aw的意义是不一样的。
第三，在冰点以下的Aw数据不能被用于预示冰点以上的相同食品的Aw，这是因为冰点以下的Aw值与样品的组成无关，而仅与温度有关。
等温线的滞后现象(P28)4.自由水与结合水，各自的特点(P21-22)：自由水又称为体相水或游离水，是指食品中除了结合水以外的那部分水，它又可分为3类：不移动水或滞化水，毛细管水和自由流动水。
其特点是：流动性强.易蒸发.加压可析离，是可以参与物质代谢过程的水。
结合水或称为束缚水或固定水，通常是指存在于或其他非水组分附近的，与溶质分子之间通过化学键结合的那一部分水，具有与同一体系中体相水显著不同的性质，如呈现低的流动性，在-40摄氏度不结冰，不能作为所加入溶质的溶剂，在氢核磁共振(HNMR)中使氢的谱线变宽。
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。
食品化学 2水分
食 品 中 水 分 的 存 在 形 式
1、结合水
化合水，又称组成水
是指与非水物质结合得最牢固并构成非水 物质整体的那些水。
在-40℃下不结冰 无溶解溶质的能力 与纯水比较分子平均运动为0
不能被微生物利用
食 品 中 水 分 的 存 在 形 式
邻近水（单分子层水） 是指处在非水组分亲水性最强的基团周围的 第一层位置，与离子或离子基团缔合的水。
这些离子大多为负离子和大的正离子 如：K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-I-,NO3-,BrO3,IO3-，ClO4-等。 结果：粘度变小，流动性增加
离子对水的净结构的影响
水 与 离 子 基 团 的 相 互 作 用
②净结构形成效应：溶液比纯水具有较低的流动性。
一些离子有助于水形成网状结构 这些离子大多是电场强度大，离子半径小的离子。 如：Li+, Na+, Ca2+, Ba2+,Mg2+, Al3+，F,OH-
结晶大分子的亲水基团间的距离是与纯水中最邻近两 个氧原子间的距离相等。
如果在水合大分子中这种间隔占优势，这将会促进第一 层水和第二层水之间相互形成氢键。
在生物大分子的 两个部位或两个大 分子之间可形成由 几个水分子所构成 的“水桥”。
木瓜蛋白酶中的三分子水桥
水 与 非 极 性 物 质 的 相 互 作 用
结果：粘度增加，流动性变小
水与具有形成氢键能力的中性基团（亲水性溶 质）的相互作用 水能与某些基团， 例如羟基、氨基、 羰基、酰氨基和亚 氨基等极性基团， 发生氢键键合。
共价键 H2O-离子 H2O-H2O H2O-亲水性溶质 键的强度
水分活度与食品储藏稳定的关系
水分活度与食品储藏稳定的关系卞 科(郑州粮食学院粮油储藏系,郑州450052)摘要 对水分活度与食品保藏稳定性的关系进行了探讨。
讨论了水分活度对微生物生长、食品中油脂的氧化、酶活力、食品的质构、食品中蛋白质和维生素的影响。
同时也指出了水分活度应用的局限性,为食品特别是配方食品的开发提供参考。
关键词 水分活度;食品稳定性;储藏中图分类号 T S 201几千前以前,人们就意识到天然高水分食物可以通过干燥来延长其储藏寿命。
最早是把食物在阳光下凉晒以除去水分,以后又有烟熏、盐腌、糖渍等食品保存方法。
这些朴素的食物保存方法都是建立在经验的基础上。
即降低食物的水分含量就能延长其储藏寿命,水分含量越低,食物的储藏寿命就越长。
直到19世纪中末期人们才认识到食品的水分含量与食品腐败变质之间有直接关系[1～2]。
这个简单关系的发现使得食品储藏、食品加工、食品干燥及食品包装等方面取得了许多有重大意义的进展,尽管这种关系是简单的、不完善的、在实践中有时甚至会出现较大的偏差[3]。
在以后的研究中人们又发现食物在干燥过程中所产生的水气压逐渐减小,也就是说越干燥的食物,水气压就越小,于是科学家们推测水气压与食品的储藏稳定性之间可能存在着某种关系。
在大量研究的基础上逐步认识到,衡量食品储藏稳定性时,水在食品中的“状态”可能比其在食品中的含量更重要[4],因为冰冻状态下(尽管含水量很高)储藏的食品比常温下储存的食品要稳定得多。
事实上,早在1924年,H .W alter 在他的研究报告中就指出生物材料的有效保藏方法是脱水,其水分含量应降到产生85%以下的相对水汽压。
然而遗憾的是W alter 的研究没有深入下去,形成一个完整的理论。
50年代初科学家们发现,尽管一般来说水分含量与食品的储藏稳定性之间存在着某些关系,但并没有必然关系,也就是说虽然有的食品含水量较高,但储藏寿命却较长(较稳定),而另一些食品尽管含水量低,储藏寿命却较短(不稳定)。
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：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
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。
7.对维生素的影响水分活性对食品中维生素的影响研究的最多的是维生素c。在低aw下，维生素c比较稳定，随着模拟系统和食品中水分的增加，维生素c的降解迅速增快。其
复习上次课内容
1.什么是水分活度？它与食品含水量有什么关系？
2.等温吸湿曲线有什么意义？
3.等温吸湿曲线可分为几个区域？各区域有什么意义？
4.什么是滞后现象？
授课内容
备注
<教学过程>
第五节水分活度与食品的稳定性
在大多数情况下，食品的稳定性与水活性之间有着密切的联系。
一、水分活度对微生物生长繁殖的影响
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。（
<课堂后记>：
讲解、提问、总结
10min
讲解、提问、总结40min
补充内容：讲解、思考
20min
总结及布置作业：
10min
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
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2%在以下,则不发生
蛋白质变性。
3．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
学
科
食品化学
第二章第五节
授课
日期
水分活度与食品的稳定性
课时
2
班级
授课方式
讲授、提问、讨论、总结、练习
教学目的
1.理解水分活度对微生物生长繁殖的影响。
2.理解水分活度对食品化学变化的影响。
重点难点
水分活度对微生物生长繁殖、食品化学变化的影响
教具准备
说明
教学内容<课程引入、教学过程、布置作业>
<课程引入>：（10min，回顾、提问）
他维生素的稳定性也有同样的变化规律，温度对反应速率常数影响很大。降低维生素c
的贮藏水分活性和降低温度同样重要，将维生素C包埋或先添加到油相中防止其与水接
触也是防止维生素C降解的有效方法。
三、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
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