文档介绍：食品生物化学
第一节水分与水分活度
第二节矿物质
第一章水和矿物质
食品生物化学
学习目标
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,了解水分活度与食品稳定性的关系。
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食品生物化学
第一节水分
一、水在生物体内的含量与作用

大多数生物体内的水分含量通常为70%~80%,超过任何其它成分的含量。水在动物体内分布是不均匀的。脊椎动物体内各器官组织的水分含量为:肌肉、肝、肾、脑、血液等约为70%~80%;皮肤中约为60%~70%;骨骼中约为12%~15%。水在植物体内的含量与分布也因种类、部位、发育状况而异,变动较大。一般说来,植物营养器官组织(叶、茎、根的薄壁组织)的水含量特别高,占器官总重量的70%~90%,而繁殖器官(高等植物的种子、微生物的孢子等)中的水分含量则较低,占总重量的12%~15%。
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表1-1 常见食品的水分含量
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水的溶解力很强,各种无机及有机物质都很容易溶于水中。介电常数大,能促进电解质的电离。是生物体内化学反应的介质,也是生物化学反应的反应物、组织和细胞所需的养分和代谢物在体内运转的载体。比热高、热容量大,又能调节体温。粘度小,可使摩擦面滑润,减少损伤。
二、食品中水分状态与分类

(1)游离态容易结冰,也能溶解溶质的水称之为游离态的水。游离态的水存在于细胞质、细胞膜、细胞间隙、任何组织的循环液以及制成食品的组织结构中。
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(2)水合态水分子和含氧或含氮的活性基(如-NH2、-COOH、-CONH2、=NH、-OH)以氢键形式相结合而不能自由移动,处于此状态的水称之为水合态的水。食品中与淀粉、蛋白质和其它的有机物结合的水均处于此状态。
(3)凝胶态吸收于细微的纤维与薄膜中,不能自由流动的水称之为凝胶态。凝胶态中的水是分散质,蛋白质等有机物为分散剂(溶胶中水是分散剂)。此状态的水称不可移动水或滞化水。动物皮肤、植物仙人掌中的水大多处于凝胶态。
(4)表面吸附态固体表面暴露于含水蒸气的空气中,此时吸附于固体表面的水处于表面吸附态。固体微粒越细,其微粒的表面积越大,吸附水量也越多。
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(1)自由水(游离水) 是以毛细管凝聚状态存在于细胞间的水分。食品中通常含有动植物体内天然形成的毛细管,因为毛细管是由亲水物质组成,而且毛细管的内径很小,使毛细管具有较强的束缚水的能力,把保留在毛细管中的水称为毛细管水,它属于自由水。与一般水没什么区别,在食品中会因蒸发而散失、因吸潮而增加,容易发生增减变化。游离态的水、凝胶态的水及表面吸附态的水均可归入此类。
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(2)结合水(束缚水) 结合水是指通过氢键与食品中有机成分结合的水。各种有机成分与水形成氢键的结合能力不同,牢固程度有一定差别,反映在性质上也呈现差异。这类水有些与氨基、羧基等强极性基团形成氢键,氢键键能大,结合牢固,呈单分子层,称为单分子层结合水。有些水与酰氨基,烃基等较弱的极性基团形成氢键,结合较不牢固,且呈多分子层结合,称多层结合水或半结合水。
自由水与结合水之间的界限很难定量地区分。一般认为自由水是以物理吸附力(毛细管力)与食品结合,而结合水是以化学力(氢键)与食品结合。
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自由水和结合水在性质上有很大的差别。首先结合水的量与有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。其次,结合水的蒸汽压比自由水低得多,所以在一般温度(≤100℃)下结合水不能从食品中分离出来。结合水的沸点高于一般水,而冰点却低于一般水,一般在-40℃以上不能结冰,这个性质具有重要实际意义,它可以使植物种子和微生物孢子在冷冻条件下,仍能保持生命力。而多汁的组织(含有大量自由水的新鲜水果、蔬菜、肉等)在冰冻时细胞结构容易被冰晶破坏,解冻时组织容易崩溃。
由于自由水能为微生物所利用而结合水不能,所以自由水也称为可利用水。在一定条件下,食品是否为微生物所感染,取决于食品中自由水的含量,自由水的含量直接关系着食品的贮存和腐败。
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食品中的水分与食品的风味关系密切。尤其是结合水对食品的风味起着重要作用。当强行将结合水与食品分离时,食品的风味、质量会发生改变。干燥的食品吸潮后发生许多物理性质的变化,从而改变风味。所以,食品中的水分对食品的鲜度、硬软性、流动性、呈味性、保藏性、加工性等许多方面有着密切的关系。
三、水分活度

水分活度(Aw)是指食品的水蒸汽分压(P)和在同一温度下纯水的蒸汽压(P0)之比: