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1、食品化学水2全解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。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: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)
2、计算:水分活度的测定方法MeasurementmethodsofAw1、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(<0.001aw/℃)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)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。2、相对湿度传感器测定法通常温度恒定在25℃,扩散时间为20min,样品量为1g,并且是在一种
3、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)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。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
4、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。冰点以下水活度与温度的关系Pff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。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。高
5、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。六、水分吸湿等温线MoistureSorptionIsotherms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M
6、SI的实际意义�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(Hy
7、steresis)。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。水分活度与食品的稳定性Wateractivi
8、tyandfoodstability水分活度与食品化学变化的关系1、对脂肪氧化酸败的影响在Aw=0-0.35范围内,随Aw的增加,反应速度降低的原因:水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行。这部分水能与金属离子形成水合物,降低了其催化性。在Aw=0.35-0.8范围内,随Aw增加,反应速度增加的原因:水中溶解氧增加。大分子物质溶胀,活性位点暴露加速脂类氧化。催化剂和氧的流动性增加。当Aw>0.8时,随Aw