第二章第一节水分活度与食品保藏性
第二章 水分
2、水的功能 （1） 水在生物体内的功能
稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性 体内化学介质，使生物化学反应顺利进行 营养物质，代谢载体 热容量大，调节体温 润滑作用
1 冰的结构 2 冰的性质
不同的冰晶
1、冰的结构
Structure of ice
冰的结构
六方冰晶形成条件：
① 在最适度的低温冷却 剂中缓慢冷冻; ② 溶质的性质及浓度均 不严重干扰水分子的 迁移。
冰的结构 Structure of ice
冰 的 扩 展 结 构
冰 的 六 方 结 构
2 冰的性质
（2） 水的食品功能
1 2 3 4 5 6 组成成分 显示色香味形、质构特征 分散蛋白质、淀粉 影响鲜度、硬度 影响浸透、膨胀作用 影响储藏性
so：
二 水的结构和性质
2 水的结构
2、水的结构
Structure of water SP3杂化轨道
2S2 2px2 2py1 2pz1
由于氧的高负电性， O-H共价键具有部分离 子特征
四、Aw与食品的稳定性
2、Aw与酶促反应
水可作为介质，活化底物和酶
Aw<0.8 大多数酶活力受到抑制
Aw=0.25～0.3
淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物
酶抑制或丧失活力
脂肪酶在Aw=0.1～0.5仍保持其活性， 如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖， 易与氧作用）
四、Aw与食品的稳定性
3、 Aw与非酶褐变速度（V)
配制食品混合应注意水在配料间的转移； 测定包装材料的阻湿性质； 测定一定水分含量与微生物生长的关系； 预测食品稳定性与水分含量的关系。
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
水分活度与食品稳定性间的关系
水活度除影响化学反应和微生物的生长以外， 水活度除影响化学反应和微生物的生长以外，还可 以影响干燥和半干燥食品的质地，所以欲保持饼干、 以影响干燥和半干燥食品的质地，所以欲保持饼干、 油炸土豆片等食品的脆性，防止砂糖、奶粉、 油炸土豆片等食品的脆性，防止砂糖、奶粉、速溶 咖啡等结块，以及防止糖果、蜜饯等的粘结， 咖啡等结块，以及防止糖果、蜜饯等的粘结，均需 要保持适当的水活度
在食品加工过程中，水还能发挥膨润 浸透等方面 膨润、 在食品加工过程中，水还能发挥膨润、浸透等方面 的作用。在许多法定的食品质量标准中， 的作用。在许多法定的食品质量标准中，水分是一 个重要的指标。 个重要的指标。 天然食品中水分的含量范围一般在50~92% 天然食品中水分的含量范围一般在 食品的加工过程经常有一些涉及对水的加工处理， 食品的加工过程经常有一些涉及对水的加工处理，如 采用一定的方式从食品中除去水分（加热干燥、 采用一定的方式从食品中除去水分（加热干燥、蒸发 浓缩、超滤、反渗透等）， ），或将水分转化为非活性成 浓缩、超滤、反渗透等），或将水分转化为非活性成 冷冻），或将水分物理固定（凝胶）， ），或将水分物理固定 ），以达到提 分（冷冻），或将水分物理固定（凝胶），以达到提 高食品稳定性的目的。 高食品稳定性的目的。因此研究水的结构和物理化学 特性，食品中水分的分布及其状态， 特性，食品中水分的分布及其状态，对食品化学和食 品保藏技术有重要意义。 品保藏技术有重要意义。
多层水 游离 水 自由流动水 滞化水和毛细 管水
1~5% 5%到96% 到 5%到96% 到
食品中水的性质
性质 一般描述 结合水 存在于溶质或其他非水组分 附近的水。包括化合水、 附近的水。包括化合水、邻 近水及几乎全部多层水 冰点大为降低，甚至在 ℃ 冰点大为降低，甚至在-40℃ 不结冰 无 大大降低甚至无 增大 游离水 位置上远离非水组 以水-水氢键 分，以水 水氢键 存在 能结冰， 能结冰，冰点略微 降低 大 变化很小 基本无变化 约96% 能
第二章 食品污染及其预防1
第二章食品污染及其预防二、单选题1、（水分活度）与微生物的生长繁殖、食品的品质和储藏性存在最密切关系。
2食品腐败性细菌的代表是（假单胞菌）。
3食品在细菌作用下发生变化的程度与特征主要取决于（细菌菌相）。
4 我国规定婴幼儿奶粉中黄曲霉毒素M1(不得检出).5 200吨花生油被黄曲霉毒素污染，急需去毒，首选措施为（加碱去毒）。
6 为了防止食品变质，最常用的办法是（降低食品的含水量）。
7 评价鱼虾等水产品新鲜程度的化学指标是（三甲胺）。
8冷藏可延缓食品的变质是由于（酶活性抑制）。
9 有机磷农药具有（神经）。
10甲基汞中毒的主要表现是（神经）系统损害的症状。
11下述食品污染中，（铁屑）是属于食品的杂物污染。
12放射性物质对食品的污染常以水生生物为最严重的原因是（生物富集作用）。
13有机磷农药的主要急性毒性为（抑制胆碱脂酶活性）。
14水俣病是由于长期摄入被（甲基汞）污染的食品引起的中毒。
15骨痛病是由于环境（Cd）污染通过食物链而引起的人体慢性中毒。
、16对有毒金属铅最敏感的人群是（儿童）。
17食品中可能出现的有害因素主要包括（生物性污染、化学性污染、物理性污染）。
18 N-亚硝基化合物可对(多种动物)产生致癌性。
19肉、蛋等食品腐败变质后有恶臭味，是食物中(蛋白质)成份分解而致。
20肉及肉制品发生腐败变质的最主要原因是(微生物污染21砷的急性中毒多是由于(误食)引起的。
22我国的食品卫生标准规定，烧烤或熏制的动物性食品中B(a)P的含量应(≤ 5μg/kg )。
23.苯并(a)芘化学结构是由(五个苯环构成 )。
24聚乙烯塑料制品作为食品包装材料使用，其安全性是(安全)。
25.花生最易受到(霉菌)污染而出现食品卫生学问题。
四、名词解释1.食品污染：食品从种植、养殖到生产、加工、贮存、运输、销售、烹调直至餐桌的整个过程中的各个环节，出现某些有害因素，降低了食品卫生质量或对人体造成不同程度的危害，称为食品污染。
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。
水活度与食品保存性的关系
一般食品不仅含有水，而且含有蛋白质，淀粉等固形物， 所以它的水相对地就比纯水少，故其水蒸汽压也就小，即 一般有P＜P0，所以AW值皆小于1。
鱼和水果等含水量高的食品，其AW值为0.980.99，都 比较大， 米和大豆等水分少的干燥食品，其AW值就较小，为 0.600.64
固态水（冰），是水分子有序排列成的大且长 的晶体，是水分子靠氢键连接构成非常“疏松” 的刚性结构。 冰比液态水的结构更为“疏松”,比容较大。 冰有11种结构，但六方型是大多数冷冻食品中 重要的冰结晶形式。
冰的扩展结构 O和● 分别表示基础平面的上层和下层氧原子
冷冻对食品组织的影响
食品冷冻时，由于水转变成冰可产生“浓度效应”，非水组 分几乎全部浓集到未结冰的水中，效果类似食品的脱水 水结冰时膨胀会产生局部压力，使细胞受到损伤，从而使冷 冻食品质地发生物理变化，特别是会使食品在解冻时发生软 疡 同时还会引起乳化液失去稳定性，蛋白质絮凝，使食品质地 变硬等 缓慢冷冻，会使大冰晶全部分布在细胞外部 快速冻结，可在细胞内外都形成冰晶
持水容量(water holding capacity)： 表述基质分子(一般是指大分子化合物)截留大量水的能力。 如，含果胶和淀粉凝胶的食品以及动植物组织中少量的有 机物质能以物理方式截留大量的水。
分子淌度（Molecular mobility, Mm） 也就是分子的流动性, 关系到许多食品的扩散性
Aw除影响化学反应和微生物生长外，还影响干燥和 半干燥食品的质地。 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，硬糖果等粘 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。
2个与水有关的食品工业中的常用术语 持水容量 分子淌度
食品的干制保藏
（道尔顿公式）
p空蒸 — 热空气的水蒸汽压(kPa)
p — 大气压(kPa)
m0.02290.017v4
v:a介质流速
32
2、导湿过程
➢ 给湿过程的进行使得湿物料表面与内部产生水分 梯度。在此水分梯度的作用下，水分将从高水分
处向低水分处扩散，亦即从湿物料内部不断向表
面迁移。这种水分迁移过程就称为导湿过程
➢ 由给湿过程和导湿过程构成了湿物料的干燥过程
a
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导湿过程中的水分迁移量
qmd — 水分的流通密度（㎏·m·-2·h-1)
q graud md
md0
αmd — 导湿系数 （m·2·h-1) ρ0 — 单位体积待干食品中绝
对干物质的重量(kg·m-3)
grad u — 水分梯度（㎏·㎏-1·m-1)
导湿系数αmd反映食品中水分扩散的能
力，与温度和含水量有关。
a
34
导湿系数与物料水分的关系
ⅠⅡ
Ⅲ
D
E
A C
物料水分W绝（kg/kg绝干物质）
导湿系数和物料水分的关系
αm的变化比较复杂。当物料处 于恒率干燥阶段时，排除的水分 基本上为渗透水分，以液体状态 转移，导湿系数稳定不变（DE 段）；再进一步排除毛细管水分 时，水分部分以蒸汽状态或部分 以液体状态转移，导湿系数下降 （CD段）；再进一步干燥时， 水分基本上以蒸汽状态扩散转移
曲线。
•预热阶段： 物料温度迅速上
升至湿球温度（液体蒸发温度
D
）
温度（℃)
•恒速干燥阶段：食品表面温 度基本保持恒定不变，介质提
A
BC
供的能量主要用于水分蒸发。
•降速干燥阶段：品温缓慢上
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)。
食品工艺学-第二章.
• 曲线特征的变化主要是内部水分扩散与表面 水分蒸发或外部水分扩散所决定
• 食品干制过程特性总结：干制过程中食品内 部水分扩散大于食品表面水分蒸发或外部水 分扩散，则恒率阶段可以延长，若内部水分 扩散速率低于表面水分扩散，就不存在恒率 干燥阶段。
温度（℃）
图 硅酸盐类物质温度和 导湿系数的关系
• 因此可以将物料在饱和 湿空气中加热，以免水 分蒸发，同时可以增大 导湿系数，以加速水分 转移。
2. 导湿温性
• 在对流干燥中，物料表面受热高于它的 中心，因而在物料内部会建立一定的温 度梯度。温度梯度将促使水分（不论液 态或气态）从高温处向低温处转移。这 种现象称为导湿温性。
(2）测量
• 利用定义 • 利用平衡相对湿度的概念 • aW×100=相对湿度
• 具体方法参考 Food engineering properties M.M.A.Mao
2. 水分活度对食品的影响
• 大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶 解、化学反应等）与水分活度是紧密相关 的。
（1）水分活度与微生物生长的关系
M o istu re c o n te n t (% ) 100 100 100 100 70 40 35 1 4 .5 27 10 3 .0 5 .0 3 .5 1 .5
W a te r a c tiv ity 1 .0 0 0 .9 1 0 .8 2 0 .6 2 0 .9 8 5 0 .9 6 0 .8 6 0 .7 2 0 .6 0 0 .4 5 0 .3 0 0 .2 0 0 .1 1 0 .0 8
以控制微生物 2. 脂肪蛤败 3. 虫害
精选第二章食品的脱水加工1食品工艺学
贺氏菌属、克霍伯氏菌属、芽孢杆 鱼以及牛乳；熟香肠和面包；含有约 40%（w/w）蔗
菌、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些
糖或 7%氯化钠的食品
酵母
沙门氏杆菌属、溶副血红蛋白弧菌、 一些干酪（英国切达、瑞士、法国明斯达、意大利菠
肉毒梭状芽孢杆菌、沙雷氏杆菌、 萝伏洛）、腌制肉（火腿）、一些水果汁浓缩物；含有
（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。
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
Aw = ——
f0
—— 纯水的逸度
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。
金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属 水果糖浆、面粉、米、含有 15~17%水分的豆类食物、
（拜耳酵母）SPP、德巴利氏酵母菌 水果蛋糕、家庭自制火腿、微晶糖膏、重油蛋糕
嗜旱霉菌（谢瓦曲霉、白曲霉、 果酱、加柑橘皮丝的果冻、杏仁酥糖、糖渍水果、一
Wallemia Sebi）、二孢酵母
些棉花糖
耐渗透压酵母（鲁酵母）、少数霉菌 含有约 10%水分的燕麦片、颗粒牛扎糖、砂性软糖、
品组分的蒸汽压不同而分离去除水分至固体 或半固体； 如干燥或干制 依据食品分子大小不同，用膜来分离水分; 如超滤、反渗透等, 主要是用于浓缩
王传--水分活度与食品保藏
水分活度与食品保藏-----食品科学123 王传 2012013569前言：首先我们来区分一下两个概念，水分含量：一定量食品中水的质量分数。
水分活度：是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值，反映食品中水的存在状态，即水分与其他非水组分的结合程度或游离程度。
水分活度表示食品中水分存在的状态，反应水与食品的结合或游离程度：Aw下降，结合程度上升，Aw上升，结合程度下降。
关键词：水分含量、保藏、A W 、发酵香肠、水产品保藏正文：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都有很多的影响。
我们将通过举例三种食品的制作保藏方法来研究水分活度对食品保藏的影响。
一：水分活度对腌肉制品保藏的影响。
腌腊肉是一种传统食品，它具有较悠久的历史。
腌腊肉的主要工艺流程为：整理-腌制-整型-晾晒-烤培-发酵-成品-包装-贮藏。
其中腌制晾晒和烤焙三个步骤集中体现了水分活度在肉类保藏上的运用。
1.腌制：主要成分是食盐，还加用糖（1%~4%）、硝酸钠（0.025%~0.1%）、亚硝酸钠（0.01%~0.02%）及磷酸盐（0.1%~0.4%）、抗坏血酸盐或异抗坏血酸盐（0.04%~0.08%）等混合制成的混合盐。
由于水与离子或离子间的静电相互吸引产生水合作用，使得水与这些离子紧密结合在一起，从而降低了自由水比例，提高了结合水比例，即水分活度降低。
而盐类加入的同时，会使部分水分丢失，这也对降低水分活度有一定影响。
鲜肉中的水分活度可达98%左右，自由水含量较高，这样就为很多微生物的繁殖提供了便利，而加入高浓度的盐类物质，一来降低了水分活度，抑制了部分高水分条件下生存的微生物的生长；二来高浓度盐类使得细胞渗透压也大大上升，这也对微生物的生存不利；三来混合盐中的亚硝酸盐可以改变肉的PH值，从而抑制腊肉中一些腐败菌的生长，如腊肉罐头中的肉毒杆菌。
2.晾晒与烤焙：晾晒和烤焙两个步骤都是使水分缓慢蒸发的过程，两个过程中丢失的绝大部分是自由水，因此再一次降低了水分活度，抑制了一批微生物的生长。
烹饪化学：第二章 烹饪食品中的 水分
第二章 烹饪食品中的水分
2021/1/23
1
2.1 引言
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4
2.水在食品中的重要作用
a.水是食品的重要组成成分，是形成食品加工工艺考虑的重要因素；
食品名称
番茄 莴苣 卷心菜 啤酒 柑橘 苹果汁
水分%
95 95 92 90 87 87
食品名称
牛奶 马铃薯 香蕉 鸡 肉 面包
水分%
87 78 75 70 65 35
食品名称
果酱 蜂蜜 奶油 稻米面粉 奶粉 酥油
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健康水(Functional water)
健康水应遵循以下七条标准准则： （1）不含有毒、有害及有异味的物质； （2）水硬度（以碳酸钙计）适中（30～200毫克／升） ； （3） pH值呈中性及微碱性； （4）水中溶解氧及二氧化碳含量适中（水中溶解氧≥6毫克／
升，二氧化碳在10 ～30毫克／升）； （5）分子团小，半幅宽≤100Hz ； （6）含有适量的人体所需的矿物质和微量元素，矿物质含量适中 （其中钙含量≥8毫克／升） ； （7）水的营养生理功能（如渗透力、溶解力、代谢力、氧化还原 性等）强，长期饮用能够改善人体的营养健康状况。
不能用食物冰点以下的水分活度来预测食物在冰点以 上的水分活度，同样，也不能用食物冰点以上的水分 活度来预测食物冰点以下的水分活度。
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2.水分活度与食品稳定性：
食品的干燥
第三节 食品干燥方法
对流干燥进行的必要条件：
物料表面的水蒸汽压强大于干燥介质（热空气）中的 水蒸汽分压。
对流干燥分类：
自然干燥、厢式干燥、隧道式干燥、输送带式干燥、 流化床式干燥、气流干燥、喷雾干燥。
34
第三节 食品干燥方法
（一）自然干燥
自然干燥是指利用自然条件把食品物料平铺或悬挂 在晒席、晒架上，直接暴露于阳光和空气中进行干燥的 方式。
（2）汽化表面的内移
当物料全部表面都成为干区后，水分的汽化表面逐渐 向物料内部移动。物料内部此时的热、质传递途径加长， 造成干燥速率下降。
由汽化表面的内移造成的干燥速率下降是干燥速率曲 线的DE段，称为第二降速阶段。
15
第一节 食品干燥基础
（3）平衡蒸汽压下降
当物料中非结合水已被除尽，将汽化各种形式的结合 水时，平衡蒸汽压将逐渐下降，使传质动力减小，干燥速 率也随之降低。
8
第一节 食品干燥基础
（二）平衡水分
平衡水分：由于物料表面的水蒸汽分压与介质的水蒸汽 分压的压差作用，使两相之间的水分不断地进行传递，经过 一段时间后，物料表面的水蒸汽分压与空气中的水蒸汽分压 将会相等，物料与空气之间的水分达到动态平衡，此时物料 中所含的水分为该介质条件下物料的平衡水分。
9
第一节 食品干燥基础
料平衡湿含量所需的干燥时间也就越长。因此，确定临界 湿含量具有重要意义。
18
第一节 食品干燥基础
临界湿含量因物料性质、厚度及干燥条件的不同而异： 多孔性物料临界湿含量小于非多孔性物料； 物料厚度增加，临界湿含量上升； 增加干燥过程中对物料的搅动可降低临界湿含量。
注意：
物料的临界湿含量通常由实验来确定，也可参考有关 手册上的数据。
食品保藏
第一章 绪论第二章 食品的干藏第三章 食品的低温保藏第四章 食品的热加工与罐藏第五章 食品辐射保藏第六章 食品腌渍和烟熏保藏第七章 食品的化学保藏第一章 绪论1、食品和食物的概念。
2、食品保藏中变质的原因。
3、食品保藏方法的分类。
第二章 食品的干藏1、水分活度概念。
水分活度就是对介质内能参与化学反应和能被微生物利用的水分的估量，并随它在食品内部各微小范围内的环境而不同。
低水分活度能有效抑制酶活力和微生物的生命活动，有利于食品保藏。
水分活度计算公式为：a w =其中P 表示溶液的蒸汽压；P 0表示纯溶剂的蒸汽压；a w 表示水分活度。
又因a w X100=相对湿度，故a w 值在数值上和百分率表示的相对湿度相等。
2、水分活度对微生物、酶及其它反应有什么影响？简述干藏原理。
水分活度对微生物的影响水分活度低，微生物生长率低。
各种微生物所需最低水分活度各不相同。
肉毒杆菌低于0.95就不能生长，金黄色葡萄球菌0.86以下产生肠毒素的能力受限，若缺氧时，0.92时生长就受限，水分活度0.9时，霉菌与酵母仍能旺盛生长。
a w =0.8~0.85，所有食品还会在1~2周内迅速腐败，此时霉菌为常见菌；a w =0.65时能生长的微生物极少，可贮1.5~2年；a w 低于0.6时微生物不能生长，没有水微生物不能生存。
水分活度低，微生物生长率低， a w 低于0.6时微生物不能生长水分活度对酶的影响酶为食品所固有，需要水分才能有活性，水分减少，酶的活性降低，水分降到1%以下， a w <0.3，酶的活性才完全消失。
将食品中的水分活度降到一定程度，使食品能在一定的保质期内不受微生物利用而腐败，同时能维持一定的质构不变及控制生化反应及其他反应。
干藏原理将食品中的水分活度降到一定程度，使食品能在一定的保质期内不受微生物作用而腐败，同时能维持一定的质构不变即控制生化反应及其它反应。
3、在北方生产的紫菜片，运到南方，出现霉变，是什么原因，如何控制？北方空气的长年相对湿度低于70%，而南方的平均相对湿度在80%以上。
第二章食品干藏第一节概述
食品湿物料在干燥中所除去的水分主要是机械 结合水和部分物理化学结合水。 在干燥过程中，首先除去的是结合力最弱的机 械结合水，然后是部分结合力较弱的物理化学 结合水，最后才是结合力较强的物理化学结合 水。在干制品中残存的是那些结合力很强，难 以用干燥方法除去的少量水分。 Eg. 方便面：多孔体、初表面结膜。内部水分 蒸发不出来，后突然冒出，控制它成多孔体。 而挂面：均匀收缩。
四、水分活度与食品的保藏性
大多数情况下，食品的稳定性（腐败、酶 解、化学反应等）与水分活度是紧密相关 的。
（1）水分活度与微生物生长的关系；
食品的腐败变质通常是由微生物作用和生 物化学反应造成的，任何微生物进行生长 繁殖以及多数生物化学反应都需要以水作 为溶剂或介质。 干藏就是通过对食品中水分的脱除，进而 降低食品的水分活度，从而限制微生物活 动、酶的活力以及化学反应的进行，达到 长期保藏的目的。
应该指出，处于物料内部的某些水分子受到 各个方向相同的引力，作用的结果是受力为 零； 而处在物料内胶体颗粒外表面上的水分子在 某种程度上受力不平衡，具有自由能；这种 自由能的作用又吸引了更外一层水分子，但 该层水分子的结合力比前一层要小。所以， 胶体颗粒表面第一单分子层的水分结合最牢 固，且处在较高的压力下(可产生系统压缩)。 吸附结合水具有不同的吸附力，在干燥过程 中除去这部分水分时，除应提供水分汽化所 需要的汽化潜热外，还要提供脱吸所需要的 吸附热。
三、食品脱水加工的方法
在常温下或真空下加热让水分蒸发，依据 食品组分的蒸汽压不同而分离； 依据分子大小不同，用膜来分离水分，如 渗透、反渗透、超滤； 本章中讨论的是通过热脱水的方法。
食品保藏的基本原理
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第一节 温度对食品变质腐败
的抑制作用
一、温度与微生物的关系
（一）高温对微生物的杀灭作用 1、微生物的耐热性
• 分类：嗜热菌、中温性菌、低温性菌、嗜冷菌 • 产芽孢菌比非芽孢菌耐热 • 芽孢具有较强的耐热性
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2、影响微生物耐热性的因素
• 微生物的种类 • 微生物的生理状态 • 培养温度 • 热处理温度和时间 • 初始活菌数 • 水分活度 • PH值 • 蛋白质 • 脂肪 • 盐类（取决于盐的种类和浓度） • 糖类（取决于糖的种类和浓度） • 其他因素（防腐剂、真空度等）
第二章 食品变质腐败的抑 制—食品保藏的基本原理
•无生机原理 •假死原理 •不完全生机原理 •完全生机原理
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本章的主要内容及重点
▪ 温度对食品变质腐败的抑制作用 ▪ 水分活度对食品变质腐败的抑制作用 ▪ PH对食品变质腐败的抑制作用 ▪ 电离辐射对食品变质腐败的抑制作用 ▪ 其他因素对食品变质腐败的抑制作用
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3、耐热性的表示方法
◆加热时间与细菌芽孢致死率之关系
热力致死速率曲线 图2-4 D值（指数递减时间）——在一定的环境和热力致死 温度下，杀死某细菌群原有残存活菌数的90%所需要的加 热时间。 D值越大，表示细菌死亡速率越慢，细菌的耐热性就 越强。 TRT（热力指数递减时间）——在任何热力致死条件 下将细菌或芽孢数减少到原有残存活菌数的1/10n时所需 要的加热时间。 TRT值本质上与D值相同 TRT=nD
低甚至不产生毒素
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三、水分活度与酶的关系
• 必须控制水分活度在最低AW 以上酶才能起催化作用。 • 当水分活度在中等偏上范围内增大时，酶活性也逐
第二章水分
准确性高：能连续测试样口的水活度，精 确度高达±0.02２aw；对 一些水活 特别低的样品亦可测量。
先进技术：采用创新的非传导性的温度传 感器和红外温度传感器；
不需要标准曲线校正，只须隔２－３天用 标准液调准便可。
显示清晰：同时显示样品的aw值和温度值。 易于日常维护：不需工具便可打开机盖，
二、MSI分区（P19图1-10）
I. Aw在0～0.25。食品中的水与非水组分 紧密结合的单分子层水、水合离子的内 层水和直径<0.1μm的毛细管水。
II. Aw在0.25～0.8。食品中的水除 I中的水 外，还有非水组分周围的多分子层水以 及直径<1μm的毛细管水。
III. Aw在0.8以上。除II中水外，还有直径 >1μm的毛细管水以及截留水。新增加的水 多为自由水。
第三节 Aw与食品稳定性（Stability）
一、水分活度（Water activity，Aw）
➢ 食品的蒸汽压（P）与同温下纯水蒸汽压（P0）
的比值。反映水与非水组分缔合的强度。 补充：平衡相对湿度（Equilibrium relative
humidity，ERH）——食品中水分的蒸发达到 平衡时，食品周围已恒定的水蒸汽的分压力与在 此温度下水的饱和蒸汽压的比值。
注意：在Aw为0.8时，新增加的水对食品中非水 组分开始发生了溶解作用，并引发了固态 组分的膨胀。常温下可能会发生霉烂变质 现象。
三、MSI的意义（补充）
➢ 浓缩和干燥过程中除去水的难易程度与Aw有关 ➢ 测定怎样的水分含量可抑制微生物的生长 ➢ 预测化学和物理稳定性与水分含量的关系 ➢ 配制食品混合物时避免水分在配料间的转移 ➢ 合理选择包装材料
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冻结食物的水分活度的就算式为aw=P（纯 水）/P0（过冷水）。
食品在冻结点上下水分活度的比较： a 冰点以上，食物的水分活度是食物组成和
食品温度的函数，并且主要与食品的组成有 关；而在冰点以下，水分活度与食物的组成 没有关系，而仅与食物的温度有关。
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2. 水分活度的意义
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。能了解食品在平 衡状态下的自由水分的多少；食品的稳定性和微生 物繁殖的可能性；能引起食品品质变化的化学、酶 及物理变化的情况。
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3. 食品中水分活度与食品水分含量的关系
（一）水分活度
1.水分活度(aw)的定义 水分活度数值用Aw表示，指食品中水的蒸汽压与该 温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。
水分活度值等于用百分率表示的相对湿度，其数值
在0-1之间。
水分活度(AW)：
aw
p p0
ERH 100
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p: 食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸 气分压 p0：在同一温度下纯水的饱和蒸汽压 ERH: 样品周围的空气平衡相对湿度
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3.了解和测定MSI的意义
为食品的加工工艺、条件控制和贮藏提供科 学参考
在浓缩和干燥食品过程中，除去水的难易程度与aw的关系 确定干燥食品的最佳空气湿度和温度 确定食品混合后的含水量及AW的关系 测定包装材料阻湿性的要求； 测定抑制微生物生长的食品水分含量； 预测食品的理化稳定性与水分含量的关系。
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（2）结合水不易结冰。实验证明，结合水一般在40oC以上不能结冰，这种性质使植物种子和微生 物孢子在冷冻条件的蒸气压比自由水低很 多，沸点高于普通水，一般加热手段不能将其从食 品分离出来。
（4）结合水对食品品质和风味有较大影响。当结合水 被强行与食品分离时，食品品质、风味就会发生改 变。
各区相关的水的性质存在显 著的差别（实际是连续变化 的）
加水回吸时，试样的组成从 区Ⅰ（干）移至区Ⅲ（高水 分）
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曲线构成：3个区域：
A（I）区域：低水分区，以化合水为主AW =0～0.25；
I、II交界处为邻近水或单分子层结合水，相当于 含水量在0～0.07 g/g干物质，，-40℃不结冰， 不 能作为溶剂 。
的水分含量为纵坐标，以Aw为横坐标作图，所得曲 线（MSI） 。 它表示在恒温条件下，食品的平衡含 水量与Aw的关系。
28
29
水分等温吸湿曲线的制作
（1）高水分食品，通过测定脱水过程中水分含量 和Aw的关系，制作解吸等温线；
（2）低水分食品，通过向干燥的样品中逐渐加水， 然后测定加水过程中水分含量与Aw的关系，制 作回吸等温线。
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2. 滞后现象产生的主要原因
（1） 解吸过程中，一些水分与非水成分相互作用而无法 释放出水分或释放速度慢于吸收速度。
（2）物料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(抽出需P内＞P外, 填满则需 P外＞ P内)。
（3）解吸作用后因组织改变,当再吸水时, 无法紧密结合 水,由此可导致回吸至相同水分含量时处于较高的aw。
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（三）等温吸湿曲线
食品的含水量与水分活度之间的关系可用曲 线表示，当食品的含水量很低时（低含水量 区），水分含量的微小变化即可引起水分活度 极大的变动；当水分活度大于0.8时，即使含水 量急剧变化，水分活度的变化也不大。低含水 量区的曲线为常用的等温吸湿曲线。
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水分等温吸着（湿）线
1. 定义 吸湿等温线是指在温度不变的条件下，以样品中
3
一、食品水分的性质
同学们 思考
水在食品中有哪些作用？
4
部分食品的含水量
食品
含水量
/%
猪肉
53~60
牛肉（碎块）
50~70
鸡（无皮肉）
74
鱼（肌肉蛋白）
65~81
鲜蛋
74
液体乳制品
87~91
乳粉
4
香蕉
75
樱桃、梨、葡萄、苹果 80~95
食品
马铃薯、萝卜、甘蓝 全粒谷粒 面粉、粗燕麦粉 面包 饼干 蜂蜜 果冻、果酱 食用油 白糖、硬糖、巧克力
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教学重点：自由水和结合水的概念和特性；水分活度的含义； 等温吸湿曲线的含义；水分活度对食品稳定性的影响。
教学难点：水分活度的定义
教学方法：水的基本性质联系其对食品加工的影响；水分活度 的定义以形象化说明加以解释（存在量与受束缚程度）。等温吸 湿曲线讲清实际意义；水分活度对食品稳定性的影响以实例说明 （高浓度糖、盐对食品的保藏作用）。注意课程引入和小结。
（3）多分子层结合水（半结合水）。位于临近水的外 部层，与酰胺基（蛋白质）、羟基（淀粉、果胶物质、 纤维素）结合的水，氢键弱，不牢固。
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3.自由水和结合水的区别
（1）结合水的量与有机大分子极性基团的数量有比 较固定的比例关系。据测定，每100 g蛋白质可 结合的水分平均高达50g、每100g淀粉的持水能 力在30～40g之间。
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（5）结合水不起溶剂的作用，也不能被微生物利 用；一般加热操作不易去除结合水。 所以在食品干燥操作中只有很少一部分的结合 水被去除。
15
说明：
1.从严格意义上说，自由水与结合水并没有严 格意义的界限区分，一般认为自由水是以物理 吸附力与食品结合，而束缚水是以化学力与食 品结合，两者合称为食品中的含水量。可以干 基表示或湿基表示，通常以质量分数来表示。
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3.水是食品加工中的重要原料，水在食品中起着膨 润、浸透、溶解、分散、均匀化等多种作用。如面 包和饼干类的变硬就不仅是失水干燥，而且也是由 于水分变化造成淀粉结构发生变化的结果，此外， 在肉类加工中，如香肠的口味就与吸水、持水的情 况关系十分密切，
4.水可以除去食品加工中的部分有害物质。如煮过 面的汤要倒掉，引住过面的汤中含有磷酸盐和卤水 等食品添加剂 ；如菠菜在热水中焯一下。
滞后现象明显 滞后出现在单分子层水
区域 Aw＞0.65时，不存在滞
后
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空气干燥苹果片
滞后环的形状—食品品种
高蛋白食品
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
冷冻干燥熟猪肉
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滞后环的形状—食品品种
淀粉质食品
存在较大的滞后环 Aw=0.70时最严重
冷冻干燥大米
含水量 /%
80~85
10~12
10~13
35~45
5~8
20
≤35
0
≤1
5
1.水对食品的外观形态、色泽、硬度、风味、鲜度 等性质具有重要的影响。如蔬菜水果等。蔬菜含水 量85～91%，水果80～90%。
2.水是微生物生长繁殖和生物体内化学反应的必需 条件，关系到食品腐败变质的问题，影响到食品的 耐贮性。如奶粉要求水分为3.0～5.0%，若为4～ 6%，也就是水分提高到3.5%以上，就造成奶粉 结块，则商品价值就低，水分提高后奶粉易变色， 贮藏期降低 。
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（二）水分活度的测定方法
1.溶剂萃取法 2.扩散法 3.水分活度仪法 4.相对湿度传感仪法
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（三）水分活度与温度的关系
由于蒸汽压和平衡相对湿度都是温度的函数， 所以水分活度也是温度的函数。 水分活度与温度的函数可用克劳修斯-克拉伯龙
方程来表示。 dlnaw/d(1/T)=-ΔH/R lnaw=-ΔH/RT+c T-绝对温度，R-气体常数。ΔH-样品中水分的
从上述分区可以看出，AW =0.8自由水和结合水之
间的一个临界值。
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水分吸着等温线与温度的关系
MSI与温度有密切的关系：
在一定水分含量时，aw随 温度的上升而增大
MSI随温度的上升向高aw 方向迁移
在不同温度下马铃薯的
水分解吸等温线
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如果食品的aw值低于 环境的相对湿度，则食 品沿着吸附等温线吸湿； aw值高于环境的相对 湿度，则食品沿着解吸 等温线散湿。
5.食品是人们获得水的重要途径之一 。 6.大多数食品加工的单元操作都与水有关
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（二） 食品中水分存在状态
自由水
滞化水
毛细管水
食品中的水
结合水
自由流动水 化合水 邻近水
多层水
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1.自由水
自由水（游离水）：借助毛细管作用力存在于细胞间 隙、细胞液中以及制成食品的结构组织中。没有 与非水成分结合的水。 性质：具有普通水的性质，可被微生物利用、直 接影响食品的保藏性。
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（1）滞化水。是指被组织中的显微镜和亚显微镜结构 与膜所阻留住的水，由于不能自由流动，所以称为不 可移动水或滞化水。
（2）毛细管水。是指在生物组织的细胞间隙或制成食 品的结构组织中，存在着一种有毛细管力所截留的水 ，在生物组织中又称为细胞间水，其物理化学性质与 滞化水相同。
（3）自由流动水。是指动物的血浆、淋巴和尿液，以 及植物的导管和细胞内液泡中的水，因为可以自由流 动，所以叫自由流动水。
第二章 食品营养成分的基本组成 及加工特性
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教学目的：
第一节 水分
1.理解水的基本性质及其与食品加工的关系； 2.了解食品中水分的性质，理解自由水和结合水的特性；了解 平衡水分的概念；
3.理解水分活度的概念、意义； 4.理解等温吸湿曲线的意义； 5.理解水分活度与食品稳定性的关系； 6.了解食品加工中水分的变化。
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在数值上，食品水分活度等同于空气的平衡相对 湿度，应用必须注意：
①aw 是样品的内在品质，而ERH是与样品 平衡的大气的性质；
②仅当食品与环境达到平衡时，关系式才成 立；
③纯水的Aw=1，食品的aw总在0~1之间。