第四章 干制及浓缩食品加工工艺-1-3节

Aw = ——
f0
水分逃逸的趋势通常可以近似地用水的蒸汽
压来表示，在常压（低压）或室温时，f/f0 和P/P0之差非常小（<1%），故用P/P0来定 义AW是合理的。
(1) 定义 Aw = P/P0 其中 P：食品中水的蒸汽分压；
P0：纯水的蒸汽压（相同温度下纯水 的饱和蒸汽压）。
P/P0 = RH= Aw
结合水（或被束缚水） Immobilized water
是指不易流动、有结合力固定、不易结 冰（－40℃），不能作为溶剂；
游离水和结合水可用水分子的逃逸趋
势（逸度）来反映，
我们把食品中水的逸度与纯水的逸度
之比称为水分活度 AW（water activity)
1. 水分活度
f —— 食品中水的逸度 —— 纯水的逸度
水分活度对褐变反应的影响
0.2
0.4 Aw
0.6
0.8
3 食品中水分含量（M）与 水分活度Aw之间的关系
食品中水分含量（M）与水分活度之间的关系曲线 称为该食品的吸附等温线
(1)水分吸附等温线，BET吸附等温线，S形,
第一转折点前(水分含量< 5%),单分子层吸附水( I 单层水分); 第一转折点与第二转折点之间,多分子层吸附水( II多层水分); 第二转折点之后,在食品内部的毛细管内或间隙内凝结的游离 水( III自由水或体相水)
0.2
0.4
Aw
0.6
0.8
Aw在0.4左右时，氧化反应较低，这部分水被认为能结合氢过氧化物，干扰 了它们的分解，于是阻碍了氧化的进行。另外这部分水能同催化氧化的金属 离子发生水化作用，从而显著地降低了金属离子的催化效率。当水分超过0.4 时，氧化速度增加。认为加入的水增加了氧的溶解度和使大分子溶胀，暴露 更多的催化部位，从而加速了氧化。
2. 水分活度对食品保藏性的影响
（1）水分活度和微生物生长活动的关系 （2）水分活度对酶活力的影响 （3）水分活度对化学反应的影响
（1）水分活度和微生物生长活动的关系
大多数新鲜食品的水分活 度在0.98以上，适合各种微 生物生长（易腐食品）。大 多数重要的食品腐败细菌所 需的最低aw都在0.9以上， 肉毒杆菌在低于0.95就不能 生长。只有当水分活度降到 0.75以下，食品的腐败变质 才显著减慢；若将水分降到 0.65，能生长的微生物极少。 一般认为，水分活度降到 0.7以下物料才能在室温下 进行较长时间的贮存。
干燥后达到的最终平衡水分（一般在5%以 内）；这也是干制食品的吸湿区；
III自由水层区，物料处于潮湿状态，高水
分含量，是脱水干制区
(2) 温度对水分吸附等温线的影响
同一原料随着温度的升高吸附等温曲线向水
分活度增加的方向抬升； 图2-4 (p28) 相同水分含量，水分活度随温度增高而增大 相同水分活度，水分含量随温度降低增大。
1.2 脱水加工的类型


依据脱水的程度,脱水加工可以分为两种类型:
产品是液态，其中水分含量较高>15% ——
浓缩(concentration)。
如浓缩果汁40~70%
产品是固体，最终水分含量低<15% ——干
燥(drying) 。
如桔子粉,奶粉,粉状咖啡
•依据食品脱水的原理
食品脱水加工类型:
（Ⅰ）单分子层水， 不能被冰冻，不能干 燥除去。水被牢固地 吸附着，它通过水离子或水-偶极相互 作用被吸附到食品可 接近的极性部位如多 糖的羟基、羰基、 NH2，氢键，当所有 的部位都被吸附水所 占有时，此时的水分 含量被称为单层水分 含量， -40℃不能冻 结，占总水量的极小 部分。
（Ⅱ）多层水，主要 通过水-水和水-溶质 氢键同相邻分子缔合， 为可溶性组分的溶液， 大部分多层水在-40℃ 不被冻结，I+II的水 占5%以下
0.8
1.0
Aw<0.65霉菌被抑制，在0.9左右霉菌生长最 旺盛。
（2）水分活度对酶活力的影响
0.2
0.4
Aw
0.6
0.8
呈倒S型，开始随水分活度增大上升迅速，到0.3左右后 变得比较平缓，当水分活度上升到0.6以后，随水分活度 的增大而迅速提高。Aw<0.15才能抑制酶活性
（3）水分活度对氧化反应的影响
低；但时间长、受气候条件影响；
人工干制，不受气候条件限制，操作易于控
制，干制时间显著缩短，产品质量显著提高； 但需要专用设备，能耗大，干制费用大；
人工干制技术仍在发展，高效节能
在现代食品工业中干燥（或干制）不仅是一
种食品加工方法，并已发展成为食品加工中 的一种重要保藏方法
在果蔬、肉类、水产、乳品、粮食、淀粉、
(2) 水分活度大小的影响因素
影响水分活度的因素主要有食品种类、 水分含量、食品中溶质种类和浓度及温度： 取决于水存在的量； 温度； 水中溶质的种类和浓度； 食品成分或物化特性； 水与非水部分结合的强度 见表2-2 (P26)



表2-2 常见食品中水分含量与水分活度的关系
Food Ice 0℃ Ice -10℃ Ice -20℃ Ice -50℃ Fresh meat Bread Marmalade Wheat flour Raisin Macaroni Boiled sweets Biscuuits Dried milk Potato crisps Moisture content (%) 100 100 100 100 70 40 35 14.5 27 10 3.0 5.0 3.5 1.5 Water activity 1.00 0.91 0.82 0.62 0.985 0.96 0.86 0.72 0.60 0.45 0.30 0.20 0.11 0.08
质的情况是明显不同的.
如鲜肉与咸肉、鲜菜与咸菜水分含量相差 不多（一般在80%左右），但保藏状况却不 同，
这就存在一个食品中水能否被微生物、酶或
化学反应所利用的问题；
水是否被利用与水在食品中的存在状态有关。
食品中水分存在的形式
游离水（或自由水）Free water
是指组织细胞中易流动、容易结冰，也 能溶解溶质的这部分水。
（Ⅲ）自由水或体相水，是食 品中结合的最弱，流动性最大 的水，主要是在细胞体系或凝 胶中被毛细管液面表面张力或 被物理性截留的水，这种水很 易通过干燥除去或易结冰，可 作为溶剂，容易被酶和微生物 利用，食品容易腐败，通常占 95%以上；
吸附等温线的加工意义
I单水分子层区和II多水分子层区是食品被
食品中水分活度与微生物生长关系（表）
范围 aw 1.0~0.95 在此范围内的最低水分活度一般所 能抑制的微生物 假单胞菌、大肠杆菌变形杆菌、志 贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些 酵母 沙门氏杆菌属、 溶副血红蛋白弧菌、 肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、 酵母（红酵母、毕赤氏酵母） 许多酵母（假丝酵母、球拟酵母、 汉逊酵母） 、小球菌 大多数霉菌（产生毒素的青霉菌） 、 金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 （拜耳酵母） SPP、 德巴利氏酵母菌 嗜旱霉菌（谢瓦曲霉、白曲霉、 Wallemia Sebi） 、二孢酵母 耐渗透压酵母（鲁酵母） 、少数霉菌 （刺孢曲霉、二孢红曲霉） 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 微生物不增值 在此水分活度范围的食品 极易腐败变质（新鲜）食品、罐头水果、蔬菜、肉、 鱼以及牛乳；熟香肠和面包；含有约 40%（w/w）蔗 糖或 7%氯化钠的食品 一些干酪（英国切达、瑞士、法国明斯达、意大利菠 萝伏洛） 、腌制肉（火腿） 、一些水果汁浓缩物；含有 55%（w/w）蔗糖或 12%氯化钠的食品 发酵香肠（萨拉米） 、松蛋糕、干的干酪、人造奶油、 含 65%（w/w）蔗糖（饱和）或 15%氯化钠的食品 大多数浓缩水果汁、甜炼乳、巧克力糖浆、槭糖浆和 水果糖浆、面粉、米、含有 15~17%水分的豆类食物、 水果蛋糕、家庭自制火腿、微晶糖膏、重油蛋糕 果酱、加柑橘皮丝的果冻、杏仁酥糖、糖渍水果、一 些棉花糖 含有约 10%水分的燕麦片、颗粒牛扎糖、砂性软糖、 棉花糖、果冻、糖蜜、粗蔗糖、一些果干、坚果 含约 15~20%水分的果干、一些太妃糖与焦糖；蜂蜜 含约 12%水分的酱、含约 10%水分的调味料 含约 5%水分的全蛋粉 含约 3~5%水分的曲奇饼、脆饼干、面包硬皮等 含约 2~3%水分的全脂奶粉、 含约 5%水分的脱水蔬菜、 含约 5%水分的玉米片、家庭自制的曲奇饼、脆饼干
0.95~0.91
0.91~0.87 0.87~0.80
0.80~0.75 0.75~0.65 0.65~0.60 0.5 0.4 0.3 0.2
水分活度对细菌生长及毒素的产生的影响
Aw<0.85微生物生长受抑制。水分活度较 高的情况下微生物繁殖迅速，
水分活度对霉菌生长的影响
0.2
0.4
Aw
0.6
（RH, relative humidity 相对湿度 %）
测定相对湿度，水分活度测定仪
水分活度数值的意义
Aw =1的水就是自由水(或纯水）,可以被利用
的水；
Aw <1的水就是指水被结合力固定，数值的
大小反映了结合力的多少；
Aw越小则指水被结合的力就越大,水被利用
的程度就越难； 水分活度小的水是难以或不 可利用的水；
是指在自然条件或人工控制条件下，使食品
中的水分降低到足以防止腐败变质的水平后 并始终保持低水分可进行长期贮藏的方法。 这样的干制食品在室温下一般可达到一 年或一年以上
这种方法是从自然界各种现象中认识和从实
践中得到的，如稻谷、 麦子、玉米、豆类、 水果、蔬菜等。
4. 食品干藏的历史
是一种最古老的食品保藏方法。
特点是冷操作，蛋白质不会变性；