1、项目一项目一 水与食品加工水与食品加工周耀明、姜英杰模块七 无机物与食品加工 一、水的结构与性质一、水的结构与性质 二、水在食品中的存在形式二、水在食品中的存在形式 三、水分活度三、水分活度 四、食品加工用水四、食品加工用水三、水分活度三、水分活度（一）水分活度概念（一）水分活度概念 水分活度（AW）是指食品的水蒸气分压（p）和在同以温度下纯水的蒸汽压（p0）之比。AW =p/p0 式中：AW水分活度 p 一定温度下食品中水蒸气压 p0同温度下纯水的饱和蒸汽压（二）（二）水分活度与含水量水分活度与含水量 食品水分活度与食品含水量是两个不同的概念：食品的含水量是指在一定温度、湿度等外界条样下，处
2、于平衡状态时食品的水分含量；水分活度主要决定自由水的含量，两者之间并没有明确的定量关系；食品的水分活度越大，水分含量也越多。水分活度反映了食品中水分存在形式和可被微生物利用程度。表 AW=0.7时某些食品的含水量(单位：gH2O/g干物质)0.21鱼肉0.15干马铃薯0.25香蕉0.15卵白0.13干淀粉0.34苹果0.18鸡肉0.10大豆0.28凤梨含水量食品含水量食品含水量食品产品水分（%）产品水分（%）产品水分（%）番茄 95 牛奶 87 果酱 28 莴苣 95 马铃薯 78 蜂蜜 20 卷心菜 92 香蕉 75 奶油 16 啤酒 90 鸡 70 面粉 12 柑桔 87 肉 65 奶粉
3、4 苹果汁 87 面包 35 酥油 0 典型食品的水分含量（三）吸湿等温线在一定温度条件下用来联系食品的含水量（用每单位干物质中的水含量表示）与其水活性的图，称为吸湿等温线图 吸湿等温线的两种形式 为深入理解等温线的意义和价值，将吸湿等温线分成三个区域，各区的水的性质存在着相当大的差别。图 吸湿等温线的分区图 吸湿等温线的分区 存在于区中的水具有最强烈吸附和最少流动的性能，这部分水与食品中的极性部分结合力最强。它在-40时不结冰，不具有溶解溶剂的能力，它的含量少，不足以对固体产生增塑效应。可简单地看成食品的一部分。在高水分食品中区水仅占总水量的极小部分。图 吸湿等温线的分区 区的水相当于多分子
4、层结合水，它通过氢键与邻近的水以及试样中极性较弱的基团缔合，它的流动性较自由水差，其中大部分在一40不结冰，当水增加到区靠近低水分一端时，它对溶质产生了显著的增塑作用。区和区的水通常占总水分含量的5%以下。图 吸湿等温线的分区 区内的水，包括在动植物组织内和组织间隙中的水以及细胞内的水和凝胶中束缚的水，这部分水，流动性受到阻碍，在其他方面与稀盐溶液中水具有类似的性质。这是因为区的水被区、区中的水所隔离。溶质对它的影响很小，区的水通常占总水分的95%以上。任何食品区的水(自由水)对食品的稳定性都起着决定性的作用。应该指出的是：各区域的水不是截然分开的，也不是固定在某一个区域内，而是在区域内和区域
5、间快速交换着。所以，吸湿等温线中各个区域之间有过渡带。图 吸湿等温线的分区（四）水分活度与食品稳定性1.水分活度与微生物的生长繁殖的关系 微生物通常是引起食品变质的主要原因，不同的微生物在食品中繁殖，都有它最适的AW范围，其中以细菌最为敏感，其次是酵母和霉菌。AW小于0.90时，细菌不能生长；AW低于0.87时，大多数酵母菌受到抑制；AW小于0.8时，大多数霉菌不能生长。AW范围在此AW范围内所能抑制的微生物在此AW范围内的食品1.00.95假单孢菌、大肠杆菌变形杆菌、芽孢杆菌、志贺氏菌属、克雷伯氏菌属、产气荚膜梭状芽孢杆菌、一些酵母等罐头、新鲜果蔬、肉、鱼及牛乳、熟香肠、面包、含约40%（质
6、量分数）蔗糖或7%氯化纳的食品等0.90.91沙门氏菌属、溶副血红蛋白弧菌、沙雷氏杆菌、乳酸杆菌属、肉毒梭状芽孢杆菌、菌乳酸杆菌属、足球菌、一些霉菌、酵母（红酵母、毕赤氏酵母）一些干酪、腌制肉（火腿）、一些水果汁浓缩物。含有55%（质量分数）蔗糖或12%氯化纳的食品0.90.87许多酵母（假丝酵母、球拟酵母、汉逊酵母）、小球菌发酵香肠、人造奶油、干的干酪、人造奶油、含65%（质量分数）蔗糖（饱和）或15%氯化钠的食品0.870.8大多数霉菌（产生毒素的青霉菌）、金黄色葡萄球菌、大多数酵母菌属大多数浓缩水果汁、甜炼乳、巧克力糖浆、水果糖浆、面粉、米、家庭自制火腿、含有15%-17%水分的副产品类
7、食品、水果蛋糕等0.80.75大多数嗜盐细菌、产真菌毒素的曲霉果酱、杏仁酥醣、糖渍水果等0.70.65嗜干霉菌、二孢酵母砂性软糖、棉花糖、果冻、糖蜜、一些干果0.60.60耐渗透压酵母太妃糖、胶凝糖、蜂蜜、含约15%-20%水分的干果等0.5微生物不增殖含12%水分的酱、含10%水分的调味料0.2微生物不增殖含2%-3%水分的全脂奶粉、含5%水分的脱水蔬菜、脆饼干等表 部分食品中水分活度与微生物生长的关系 2.水分活度与食品稳定性之间的关系 a.微生物生长关系；b.酶水解关系；c.氧化反应（非酶）关系；d.美拉德褐变关系；e.各种反应的速度关系；f.含水量与aw的关系。在0.10.3的低水分活
8、度下，脂肪氧化酶仍保持较强活力。除非酶氧化在 Aw 0.3时有较高反应外，其他反应均是Aw愈小速度愈小。也就是说，有利于食品的稳定性。在0.70.9这个水分活度范围内，食品的一些重要反应，如脂类的氧化、美拉德反应、维生素的分解等反应速率都达到最大，这时食品变质受化学变化的影响增大。当食品的含水量进一步增大到AW大于0.9时，食品中的各种反应速率大都呈下降趋势。这时食品变质主要受微生物和酶作用的影响。3.水分活度对酶促反应的影响 水分活度小于0.85时，导致食品原料腐败的大部分酶会失去活性，如酚氧化酶和过氧化物酶、淀粉酶等。酶与食品相互接触时，反应速率较快；酶与食品相互隔离 时，反应速率较慢。氧
9、化酶及水解酶均有此现象。4.水分活度对食品质构的影响 水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大的影响。四、食品加工用水四、食品加工用水 食品加工用水必须符合国家规定的饮用水卫生标准。井水、何水、湖水、泉水等天然水容易受到各种污物和微生物的污染而达不到饮用水卫生要求，因此必须进行净化和消毒处理达到饮用水标准后方可使用。（一）水对食品加工的作用（一）水对食品加工的作用1、食品生产中的重要原料之一。2、水质直接影响到食品加工工艺。3、对食品的加工性能、结构、外观、质地、风味、新鲜程度和腐败变质的敏感性产生极大的影响。对食品的商品价值及销售有着深刻的影响。（二）自来水中的成分（二）自来水中的成分1.自来
10、水生产流程：取水加药混凝沉淀过滤供水 凝聚剂明矾；消毒剂氯气 2.自来水中的杂质（1）微生物（2）有机物（3）矿物质（4）氯气（1）水的净化过程原水预处理双级反渗透后处理（三）认识食品加工用水 工艺流程 原水原水加压泵石英砂过滤器活性碳过滤器阳离子交换树脂微滤膜一级高压水泵一级反渗透装置二级高压水泵二级反渗透装置纯水箱臭氧处理系统无菌纯净水 石英砂过滤器：对于悬浮固体，一般在反渗透前，用砂滤或多介质过滤器就可充分去除;粒径小的悬浮颗粒和胶体最容易造成膜的污染，胶体的粒子很小又带有电荷，用过滤方法难以去除，通常加凝聚剂的方法使胶体粒子凝聚成胶团，再通过石英砂过滤这种胶团就很容易去除 活性碳过滤器
11、：其主要作用是部分地去除水中的有机物，吸附水中所含的余氯、异味、农药和砂滤未除净的胶体等物质。强酸型阳离子交换树脂：在溶液中它能将本身的离子与溶液中的同号离子进行交换，阳离子去除水中的阳离子。RSO3H型阳离子交换树脂，交换基团中的H+可与天然水中的各种阳离子进行交换，使天然水中的Ca2+、Mg2+、Na+、K+等离子结合到树脂上，而H+进入水中，于是就除去了水中的金属阳离子杂质。精密过滤：截留溶液中的隐孢子虫、藻类和一些细菌等，而大量溶剂、小分子及少量大分子溶质都能透过膜的分离过程，它可以截流水中所有粒径在0.2um以上的各种杂质；目的是减低或消除前处理设备漏出的滤料碎粒对RO膜组件起保护作
12、用确保最终进入反渗透系统的水符合要求。反渗透技术是当今最先进和最节能有效的膜分离技术。其原理是在高于溶液渗透压的作用下，依据其他物质不能透过半透膜而将这些物质和水分离开来。由于反渗透膜的膜孔径非常小（仅为10A左右），因此能够有效地去除水中的溶解盐类、胶体、微生物、有机物等（去除率高达97%-98%）。石英砂过滤器：对于悬浮固体，一般在反渗透前，用砂滤或多介质过滤器就可充分去除;粒径小的悬浮颗粒和胶体最容易造成膜的污染，胶体的粒子很小又带有电荷，用过滤方法难以去除，通常加凝聚剂的方法使胶体粒子凝聚成胶团，再通过石英砂过滤这种胶团就很容易去除 臭氧与水混合后形成的臭氧水溶液具有很强的杀菌作用。它能够迅速广泛地杀灭多种微生物和致病菌，当其浓度达到2mg/L时，即可将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、细菌的芽孢、黑曲霉、酵母等微生物杀死。实际生产中，灌入桶或瓶内的臭氧水浓度应该在0.5mg/L以上，否则无法保证杀死包装材料上残留的微生物。（2）自来水中的余氯、pH（3）余氯对人体的影响（4）余氯对食品的影响（5）水的安全性谢谢！谢谢！
