水分活度对食品中主要化学变化的影响
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。
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。
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。
食品化学
二、概念：水分活度：反应水与各种非水成分缔合的强度。
滞后现象：水分回吸等温线和解吸等温线之间的不一致。
疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。
疏水水合：向水中添加疏水性物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程称为疏水水合。
美拉德反应：食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中，葡萄糖同游离氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。
淀粉糊化：淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀、分裂，形成均匀的糊状溶液的过程。
淀粉老化：淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶长期放置，会变成不透明甚至沉淀的现象。
麦芽糊精：一种不甜的、有营养的、由葡萄糖α-1.4糖苷键相连接，DE<20的淀粉水解产品。
改性淀粉：天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定需要的淀粉。
油脂的塑性：固体脂肪在外力的作用下，当外力超过分子间的作用力时开始流动，但当外力停止后，脂肪重新恢复原有稠度。
同质多晶：指化学组成相同但具有不同晶型的物质，在熔化时可得到相同的液相。
抗氧化剂：一种能推迟具有自动氧化能力的物质发生氧化，并能减慢氧化速率的物质。
硬化油：完全氢化，双键全部消失的油。
蛋白质构象适应性：蛋白质分子结构的细微变化并没有导致分子结构剧烈的改变，此种变化通常被称为构象适应性蛋白质乳化能力：指在乳状液相转变前每克蛋白质所能乳化的油的体积。
蛋白质的持水力：蛋白质吸收水并能将水保留在蛋白质组织中的能力。
蛋白质变性：由于外界因素的作用使天然蛋白质分子在二级、三级和四级结构上重大变化从而导致生物活性的丧失以及物理化学性质的异常变化。
蛋白质结合水能力：当干蛋白质粉与相对湿度为90~95%的水蒸气达到平衡时，每克蛋白质所结合水的克数。
泡沫稳定性：泡沫稳定性涉及到蛋白质稳定处在重力和机械力下的泡沫的能力。
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)。
水分活度对食品中主要化学变化的影响
水分活度对食品中主要化学变化的影响水分活性即a w。
水对食品中化学反应的影响很复杂，水分活性并不是确定最低化学反应的唯一参数。
因为水在食品中可以是化学反应物及生成物溶剂；也可作为反应物；产生于反应的产物；作为另一种物质的催化或抑制活性的改良剂，因此要进行综合分析。
1.a w对酶反应的影响许多来自天然的食品物料都有酶存在，干燥过程随着物料水分降低，没本身也失水，活性下降。
但当环境适宜，酶仍会恢复活性，而可能引起食品品质恶化活变质。
在水分活性值低于BET单分子层值吸附水分活性时，酶反应进行得极慢或者是完全停止，这是由于食品物料中缺乏流动性水分使酶扩散到基质的特定部位。
通常只有干制品水分降至1%以下时，酶活性才会完全消失。
在干燥食品中酶反应速度受底物扩散到酶周围的速度所限制，故干燥食品中高分子底物不易被酶作用。
例如，在含有蛋白酶的淀粉中，即使在65%的相对湿度下，面筋蛋白质仍不能被显著地水解。
大分子底物的扩散效应可能造成酶反应性质的变化，例如，在一个水介质中，淀粉酶作用于可溶性淀粉而生成寡糖。
一般来说，在低水分活性下，首先生成葡萄糖和麦芽糖，而仅在较高的水分活性下才生成寡糖。
一般来说，在低水分活性下没反应倾向于防止反应中间物的积累或有利于某些反应途径，这可能是由于潜在的中间物不能扩散离开酶的活性部位，而只有立刻讲解或反应。
影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、pH、离子强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或活性剂等。
水分活性只是影响其稳定性条件之一。
许多干燥食品的最终水分含量难以达到1%以下，因此靠减少水分活性值来抑制酶对干制品品质的影响并不十分有效。
湿热处理酶易使其不可逆失活。
2 . a w对非酶褐变的影响非酶褐变是食品发生褐变的重要反应，还原糖和氨基酸在合适的条件下发生反应。
模拟研究发现，氨基酸氮的最大损失发生在平和水分活性0.65~0.70，高于或低于此值氨基酸损失都较小。
在37℃、70℃和90℃条件下都获得同样的结论。
食品化学简答题
1.简述水分活度与食品稳定性的关系.答：(1)水分活度与微生物生长：水分活度在0.6以下绝大多数的微生物都不能生长，Aw越低，微生物越难存活，控制水分活度就抑制微生物的生长繁殖。
(2)水分活度与酶促反应：水分活度在0.25－0.3范围可以有效减缓酶促褐变。
(3)水分活度与非酶褐变,赖氨酸损失：水分活度在0.6－0.7范围最容易发生酶促褐变。
水分活度下降到0.2,褐变基本上不发生。
(4)水分活度与脂肪氧化：水分活度较低和胶高时都容易发生脂肪氧化。
2.举例说明糖类物质在食品贮藏加工过程中发生的化学变化及对食品品质的影响。
答：在食品贮藏加工过程中，糖类物质由于具有醇羟基和羰基的性质，可以发生成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应，产生一系列复杂的化合物，既有利于食品加工品质，又有不利的一面，部分中间产物对食品的品质影响极大。
1) 美拉德反应：羰基和氨基经过脱水缩合，聚合成棕色至黑色的化合物。
食品中有羰氨缩合引起食品色泽加深的现象十分普遍，同时也产生一些挥发性的全类和酮类物质，构成食品的独特的香气。
经常利用这个反应来加工食品，例如烤面包的金黄色、烤肉的棕红色的形成等。
2)焦糖化反应糖和糖浆在高温加热时, 糖分子会发生烯醇化, 脱水, 断裂等一系列反应, 产生不饱和环的中间产物，产生的深色物质有两大类：糖的脱水产物和裂解产物（醛、酮类）的缩合、聚合产物。
黑色产物焦糖色是一种食品添加剂,广泛应用于饮料、烘烤食品、糖果和调味料生产等。
3)在碱性条件下的变化：单糖在碱性条件下不稳定，容易发生异构化（烯醇化反应）和分解反应，生成异构糖和分解成小分子的糖、醛、酸和醇类化合物；还可能发生分子内氧化和重排作用生产糖精酸。
4）在酸性条件下的变化：糖与酸共热则脱水生成活泼的中间产物糠醛，例如戊糖生成糠醛，己糖生成羟甲基糠醛。
5）糖氧化与还原反应：醛糖在弱氧化剂作用下可以生成糖酸；在强氧化剂作用下可以生成二元酸，酮糖在强氧化剂作用下在酮基处裂解生成草酸和酒石酸。
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水分活度对食品中主要化学变化的影响
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。
水分活度与食品化学变化的关系如下：
1、对脂肪氧化酸败的影响：低A w，氧化速度随水分增加而降低，到A w接近等温线区域Ⅰ、Ⅱ边界，进一步加水使氧化速度增加，直到A w接近区域Ⅱ与区域Ⅲ的边界，进一步加水又引起氧化速度降低。
2、对淀粉老化的影响：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。
在含水量到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。
3、对蛋白质变性的影响：据测定，当食品中的水分含量在2%以下时，可以有效的阻止蛋白质的变性；而当达到4%或其以上时，蛋白质变性变得越来越容易。
4、对酶促褐变的影响：酶促褐变是在酶作用下，食品中的酚类化合物发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。
食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于0.85 时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。
但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为0.3 甚至0.1 时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。
5、对非酶促褐变的影响：非酶促褐变指食品通过一些非酶氧化而导致食品变色的反应。
非酶促褐变也与水分活度有密切的关系，当食品中的水分活度在0.6～0.7之间时，非酶促褐变最为严重；水分活度下降，褐变速度减慢，在0.2以下时，褐变难以发生。
但当水分活度超过褐变高峰要求的值时，其褐变速度又由于体系中溶质的减少而下降。
6、对水溶性色素分解的影响：一般而言，当食品中的水分活度增大时，水溶性色素（常见的是花青素类）分解的速度就会加快。
应101-3
孟祥旭。