第二章第三节水分活度与吸湿等温曲线分析.ppt

第二章 食品中的水和冰 　　不同种类的食品即使水分含量相同，其腐败变质的难易程度也有明显的差异。食品的品质和贮藏性能与水分活度有密切的关系。 2.3.1 水分活度的定义及测定方法 一、定义： 一定温度下样品水分蒸气压与纯水蒸气压的比值； 　　用公式表示即为： Aw= p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) Aw ：水份活度； p：样品中水的蒸气分压 p0：同温纯水蒸气压； ERH：样品周围空气不与样品换湿时的平均相对湿度； N：稀溶液中溶质的mol分数；　　 n1：稀溶液中水的mol数； n2：稀溶液中溶质的mol数。 二、测定方法 　　可以利用不同的方法对于食品中的水分活度进行测定： 　　a.冰点测定法： 　　b.相对湿度传感器测定法： 　　c.康维氏微量扩散器测定法 2.3.2 水分活度和温度的关系 　　上边对于水分活度定义及测定方法的叙述中，均强调了在一定的温度下。也就是说温度对于水分活度的值有较大的影响。 由b可以得出结论：在比较冰点以上或冰点以下的水分活度值时应该注意到以下两个重要的区别。 第一，在冰点以上，水分活度是样品组成和温度的函数，并且样品组成对于水分活度值有明显的影响；而在冰点以下时，水分活度与样品的组成无关，仅与温度有关。因此不能根据冰点以上水分活度值来预测体系中溶质种类和含量对冰点以下体系发生变化的影响。 第二，冰点以上和以下时，就食品而言，水分活度的意义是不一样的。例如：在水分活度为0.86的-15℃的食品中，微生物不再生长，其它化学反应的速度也很慢；但在同样的水分活度而温度是20℃情况下，一些化学反应将快速进行，一些微生物也将中等速度生长。 第三节 水分吸湿等温线 要注意的是，一般把Ⅰ区和Ⅱ区交界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。 Ⅱ区：多层水区，即食品中与酰胺基、羧基等基团和结合水、邻近水以水－溶质、水－水以氢键和缔合作用被相对固定的水，也包括直径小于1μm的毛细管的水；这部分水的Aw一般在0.25～0.8之间，相当于物料含水量在0.07g/g干物质至0.14～0.33g/g干物质。当食品中的水分含量相当于Ⅱ区和Ⅲ区的边界时，水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用并且促使固体骨架开始溶胀。溶解过程的开始将促使反应物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。 按照吸湿等温线将食品中所含的水分作三个区，对于食品中水的应用及防腐保鲜具有重要的意义。但也要理解，这种分区是相对的。因为除化学吸附结合水外，等温线每一个区间内和区间与区间之间的水都可以发生交换。另外，向干燥物质中增加水虽然能够稍微改变原来所含水的性质，即基质的溶胀和溶解过程，但是当等温线的区间Ⅱ增加水时，区间Ⅰ水的性质几乎保持不变；同样在区间Ⅲ内增加水，区间Ⅱ的性质也几乎保持不变。从而说明，食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定起着重要的作用。 　　 水分含量一定 T↑，Aw↑ Aw一定 T↑，水分含量↓ 高糖-高果胶食品 空气干燥苹果 总的滞后现象明显 滞后出现在真实单层水区域 Aw＞0.65时，不存在滞后 淀粉质食品 冷冻干燥大米 存在大的滞后环 Aw=0.70时最严重 高蛋白食品 冷冻干燥熟猪肉 Aw＜0.85开始出现滞后 滞后不严重 回吸和解吸等温线均保持S形 （1）解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分。 （2）不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内＞P外， 要填满则需P外＞ P内)。 （3）解吸作用时，因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw。 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。 2.4.3 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： 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