食品化学（二）-水分

水是地球上储量最多、分布最广的一种物质，不仅存在于江河湖泊，也存在于大部分的生物体内，水虽然没有直接的营养价值，但是水是构成机体的主要成分，而且是维持生命活动、调节代谢过程不可缺少的重要物质。

①水使人体保持体温稳定，因为水的热容和蒸发潜热大；

②水是一种溶剂，作为体内营养素运输、吸收和代谢物运转的载体，也可作为体内化学反应和生物化学反应的反应物和反应介质；

③水是天然的润滑剂；

④水是优良的增塑剂，又是生物大分子聚合物构想的稳定剂，以及包括酶催化剂在内的大分子动力学行为的促进剂。

水的密度较低，结冰时体积增加，表现出异常的膨胀特性，会导致食品冻结时组织结构破坏，水的热导值也大于其他液态物质，冰的热导值稍大于非金属固体。

一、水和冰的结构与性质

1、水分子间通过氢键产生较强的缔合作用，水分子间氢键的键合程度取决于温度，水的密度在3.98℃时最大。

2、水的结构，目前被广泛接受的主要有3种：混合结构模型、连续结构模型和填隙式结构模型。

3、冰是水分子有序排列形成的晶体，水分子间靠氢键形成非常疏松的刚性结构。在不同的溶质影响下，冰的结构主要有4种类型：六方形、不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶。

4、速冻形成的冰晶体颗粒细小，冻结时间缩短且微生物的活动受到更大限制，食品品质好。

二、食品中水与非水组分之间的相互作用

1、与离子及离子基团的相互作用：通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用而产生水合作用。

2、与具有形成氢键能力的中性基团的相互作用：水与溶质之间的氢键键合比水与离子间的相互作用要弱，但与水分子间的氢键相近。

3、与非极性物质的相互作用：疏水性物质的非极性基团加入水中，它们与水分子产生排斥力，造成其疏水基团附近非极性部分的水-水氢键增强，极性的差异产生了体系熵的减少，此过程成为疏水水合。

三、食品中水的存在形式

1、结合水：存在于溶质或其他非水组分附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那一部分水。

①化合水：与非水物质结合最牢固的并构成非水物质整体的那部分水，-40℃不结冰。

②邻近水：处在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置的水，-40℃不结冰。

③多层水：位于以上所说的第一层剩余位置的水和在单分子层水的外层形成的另外几层水，大多数在-40℃不结冰。

2、体相水：也称游离水，食品中除了结合水以外的那一部分水。

①滞化水：被组织中的显微和亚显微结构及膜所阻留住的水，不能自由流动。

②毛细管水：在生物组织的细胞间隙和食品结构组织中，由毛细管力所截留的水。

③自由流动水：可以自由流动的水。

结合水对食品的风味起到重要的作用；结合水不易结冰，结合水不能作为溶质的溶剂；体相水能为微生物利用，绝大部分结合水则不能。

四、水分活度

水分活度指食品中水的蒸气压与同温度下纯水的饱和蒸气压的比值。

AW=p/p0

一般食品不仅含有水，而且含有非水组分，食品的蒸气压比纯水小，及p＜p0，AW＜1。

食品的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率。当水分活度低于某种微生物生长所需的最低水分活度时，这种微生物就不能生长，重要的食品中有害微生物生长的最低水分活度为0.86-0.97，所以，真空包装的水产和畜产加工制品，流通标准规定其水分活度要在0.94以下。降低AW值可以使微生物的生长速率降低，进而降低食品腐败速度、生物毒素及微生物代谢活性，一般认为毒霉菌生长所需的AW要比其他毒素形成所需的AW低。

降低食品的AW可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解，但是AW过低会加速脂肪的氧化酸败。

五、冷冻与食品稳定性

食品的低温贮藏有2个不利的后果：一是水转化为冰后，体积增加9%，体积增大使细胞组织结构的食品受到机械性损伤；二是冷冻浓缩效应。

食品冻藏时要控制温度的恒定。商业上采用速冻和缓慢解冻的方法。

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