食品化学水2全解

水分活度与食品的稳定性 Water activity and food stability
水分活度与食品化学变化的关系
A:1 千克水(约 55.51mol)溶解 1mol 溶质
水分活度的测定方法 Measurement methods of Aw
1、 冰点测定法 先测样品的冰点降低和含水量,据下两 式计算aw，其误差很小（＜0.001 aw/℃） aw=n1/(n1+n2) n2=G△Tt / (1000.Kt) G—溶剂克数 △Tt—冰点降低(℃) Kt—水的摩尔冰点降低常数(1.86)
六、水分吸湿等温线 Moisture Sorption Isotherms
定义： 在恒定的温度下，食品的水分含量(用 单位干物质质量中水的质量表示，g水／g 干物质)与它的水分活度之间的关系图称 为吸附等温线（简称MSI）。
高含水量食品的吸湿等温线
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
MSI的实际意义���
大多数食品的 吸湿等温线为 S形；
而水果、糖制 品、含有大量 糖和其它可溶 性小分子的咖 啡提取物等食 品的吸湿等温 线为J形。
七、滞后现象 Hysteresis
定义: 把水加到干的样品中（回吸）所得的水分吸附 等温线与解吸所得的等温线不一定重叠，这种不重 叠现象即为滞后现象（Hysteresis）。
冰点以下水活度与温度的关系
基于冷冻食品中水的分压等于相同温度 下冰的蒸汽压。由于过冷水的蒸汽压已能测 到-15℃，而冰的蒸汽压可测到更低的温度， 因此，精确地计算冷冻食品的aw值是可能的。
aw
p( ff )
aw
p( ff ) p0( scw)

p0(ice)
p0 ( scw)

p0( scw)
p0 ( ice)
p0 ( scw)
P ff 部分冷冻食品中水的分压 P0（scw） 纯的过冷水的蒸汽压
P0（ice） 纯冰的蒸汽压。
高于和低于冻结温度下aw的重要差别
冻结温度以上和以下aw对食品稳的影响是不 同的。在-15℃的产品中(aw为0.86)，微生物不再生 长，而且化学反应缓慢进行；但是在20℃与aw 为 0.86时，一些化学反应将快速进行，一些微生物将 以中等速度生长。
通常温度恒定在25℃，扩散时间为20min，样品量为1g， 并且是在一种水分活度较低（A）和另一种水分活度较高(B) 的饱和盐溶液下分别测定样品的吸收(x)或散失水分(y)的 重量，然后安下式计算：
aw=（Ax+By）/(x+y)
水分活度与温度的关系
测定样品水活性时，必须标明温度，因为aW值 随温度而改变。 马铃薯淀粉的水分活度与温度的关系
对于食品体系，滞后现象增加了复杂性,即不能 从回吸等温线来预测解吸等温线。
等温线的滞后现象
冷冻干燥苹果片的吸着滞后现象
冷冻干燥熟猪肉的吸着滞后现象
冷冻干燥大米的吸着滞后现象
滞后现象产生的原因���
•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。 •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)。 •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。
•
由于水的转移程度与aw有关,从MSI图可 以 看出食品脱水的难易程度,也可以看 出如何组合 食品才能避免水分在不同物料间的转移。������ • 据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。
• 从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能 力的强弱。
MSI上不同区水分特性
MSI上不同区水分特性 区 Aw 含水量％ 冷冻能力 溶剂能力 水分状态 微生物利用 I区 0-0.2 1-6.5 不能冻结 无 单分子层水 不可利用 II 区 0.2-0.85 6.5-27.5 不能冻结 轻微-适度 多分子层水 部分可利用 III 区 >0.85 >27.5 正常 正常 体相水 可利用
2、 相对湿度传感器测定法
• 将已知含水量的样品置于恒温密闭小 容器中,使其达到平衡,然后用电子或湿度测 定仪测样品和环境空气的平衡相对湿度,即 可得aw。
aw ERH 100
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ERH aw 100
• 置样品于恒温密闭的小容 器中,用一定种类的饱和盐溶液 使容器内的样品的环境空气的 相对湿度恒定,待恒定后测样品 含水量的变化,然后再求aw。
aw是样品的内在品质,而ERH是与样品中的水 蒸气平衡时的大气性质； 仅当食品与其环境达到平衡时才能应用。
2、只有当溶质是非电解质且浓度小于 1mol/L的稀溶液时,其水分活度才可以按 aw=n1/(n1+n2)计算:
溶质 A 理想溶液 丙三醇 蔗糖 氯化钠 氯化钙 Aw 0.9823=55.51/(55.51+1) 0.9816 0.9806 0.967 0.945
水分活度是指食品中水的蒸汽压和该温度下 纯水的饱和蒸汽压的比值。
ERH: 样品周围的空气平衡相对湿度 N： 溶剂的摩尔分数 n1： 溶剂的摩尔数；n2：溶质的摩尔数
注意：
1、水分活度的物理意义是表征生物组织和食品中 能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的 定量关系。
应用aw=ERH/100时必须注意:
第二章 水(2)
五、水分活度
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。 水分活度的定义：食品中水的逸度与纯水的 逸度之比称为水分活度 AW（water activity) 可表示为：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 • 其中：aw：水份活度； p：样品中水的蒸气分压 • p0：同温纯水蒸气压；
温度系数
初始的水分活度为0.5时，在2～40℃的温度范 围内，湿度系数是0.0034℃。 研究结果表明，高碳水化合物食品或高蛋白 质食品的aw的温度系数(温度范围5～50℃，起始 的aw为0.5)范围为0.003～0.02℃。
对于不同的产品，温度改变10℃，则aw的变化 从0.03～0.2。于是，温度变化对水分活度的影响 能改变密封在袋内或罐内的食品的稳定性。