水分活度对食品中主要化学变化的影响

问答题1、水分活度与食品稳定性的关系。

答：一般来说，水分活度越低，食品质量越稳定。

其原因是：水分主要是化学结合水；微生物活动受到限制。

水分活度对食品品质的影响表现在以下方面：（1）、淀粉老化：淀粉发生老化后，会使食品失去松软性，同时也会影响淀粉的影响。

影响淀粉老化的主要因素是温度，但水分活度对其影响也很重要。

食品在水分活度较高的情况下，淀粉老化速度最快；降低水分活度，淀粉老化速度就下降，若含水量降至10%—15%，淀粉就不会发生老化。

（２）、脂肪酸败：食品中的水可以影响脂肪的氧化和其他自由基反应，而且影响非常复杂。

水分活度为0.3-0.4 时，脂肪氧化速度最慢。

（３）、蛋白质变性：蛋白质在湿热的情况下更易发生变性。

因此低水分活度可以抑制蛋白质的变性。

（４）、酶促褐变：酶促褐变的催化剂是酶，改变酶的作用条件，降低酶的活力就可以抑制酶促反映的进行。

低水分活度可以抑制酶促反应的进行。

（５）、非酶褐变：美拉德反应在中等至高水分活的下反应速度最快，因此，低水分活度可以抑制非酶褐变的发生（６）、水溶性色素：花青素溶于水不稳定，水分活度增加，花青素分解速度加快，从而影响食品的色泽。

２、影响脂类氧化速度的因素有哪些？答：脂肪酸的组成，游离氨基酸与相应的酰基甘油，氧浓度，温度，表面积，水分，分子定向，物理状态，乳化，分子迁移率与玻璃化转变，助氧剂，辐射能，抗氧化剂。

３、影响蛋白质水和能力的因素有哪些？答：（1）、pH 值：在等电点，蛋白质之间的相互作用增大，蛋白质与水之间作用减小，水和能力下降。

（2）、盐：低浓度时，水合盐离子与蛋白质带电基团微弱结合，水和性增强；高浓度时，盐离子与水结合，水合力下降，（3）、温度：温度升高，氢键被破坏，水合力下降。

（4）、蛋白质浓度及氨基酸组成：蛋白质浓度增大水合能力增大，带电的氨基酸数目愈多，水合能力愈大。

４、请简要回答蛋白质适当热处理的意义。

答：蛋白质适当热处理可以使蛋白质部分变性，从而改进他们的消化率和必须氨基酸的生物有效性。

食品化学-问答题问答题：一、水1、水的存在形式？☆水分为结合水和自由水。

结合水（又名：束缚水、固定水）根据结合的牢固程度分为化合水、邻近水、多层水；自由水（又名：体相水、游离水）包括：滞化水、毛细管水、自由流动水。

2、结合水与自由水之间的区别？☆①结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系；②结合水的蒸汽压比自由水低；③结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40℃以上可以结冰；④自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。

结合水则不能；⑤结合水对食品风味起重要作用。

3、结合水、自由水各有哪些特点？自由水特点：1.能结冰，但冰点略微下降；2.溶解溶质的能力强，干燥时易被除去；3.与纯水分子平均运动接近；4.很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起食品的腐败变质，但与食品风味及功能性紧密相关。

结合水特点：1.是在样品在一个温度和相对湿度下的平衡水分含量；2.结合水的转动受限；3.在低温下不结冰；4.无溶解溶质能力；5.与纯水比较分子平均运动为0；6.不能被微生物利用；7.用一般干燥剂不能除去；8.处在溶质和其他非水物质临近位置。

4、水分活度与环境平衡相对湿度之间的关系？☆食品的水分活度在数值上等于环境相对平很湿度除以100。

5、水分活度与温度的关系？（冰点以下和冰点以上）☆在比较冰点以上和冰点以下的水分活度值时，应注意到有3个重要区别。

①在冰点以上温度时，水分活度是食品组成和温度的函数，并以食品的组成为主；在冰点以下温度时，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水组分的种类和数量的影响，只与温度有关。

（为此，食品中任何一个受非水组分影响的物理、化学和生物化学变化，在食品冻结后，就不能再根据水分活度的大小进行准却得预测。

于是，在冰点以下的AW值作为物理、化学和生物化学变化指标的价值远比在冰点以上的AW值来得低。

二、概念：水分活度：反应水与各种非水成分缔合的强度。

滞后现象：水分回吸等温线和解吸等温线之间的不一致。

疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。

疏水水合：向水中添加疏水性物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程称为疏水水合。

美拉德反应：食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中，葡萄糖同游离氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。

淀粉糊化：淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀、分裂，形成均匀的糊状溶液的过程。

淀粉老化：淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶长期放置，会变成不透明甚至沉淀的现象。

麦芽糊精：一种不甜的、有营养的、由葡萄糖α-1.4糖苷键相连接，DE<20的淀粉水解产品。

改性淀粉：天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定需要的淀粉。

油脂的塑性：固体脂肪在外力的作用下，当外力超过分子间的作用力时开始流动，但当外力停止后，脂肪重新恢复原有稠度。

同质多晶：指化学组成相同但具有不同晶型的物质，在熔化时可得到相同的液相。

抗氧化剂：一种能推迟具有自动氧化能力的物质发生氧化，并能减慢氧化速率的物质。

硬化油：完全氢化，双键全部消失的油。

蛋白质构象适应性：蛋白质分子结构的细微变化并没有导致分子结构剧烈的改变，此种变化通常被称为构象适应性蛋白质乳化能力：指在乳状液相转变前每克蛋白质所能乳化的油的体积。

蛋白质的持水力：蛋白质吸收水并能将水保留在蛋白质组织中的能力。

蛋白质变性：由于外界因素的作用使天然蛋白质分子在二级、三级和四级结构上重大变化从而导致生物活性的丧失以及物理化学性质的异常变化。

蛋白质结合水能力：当干蛋白质粉与相对湿度为90~95%的水蒸气达到平衡时，每克蛋白质所结合水的克数。

泡沫稳定性：泡沫稳定性涉及到蛋白质稳定处在重力和机械力下的泡沫的能力。

水分活度与食品储藏稳定的关系卞　科(郑州粮食学院粮油储藏系,郑州450052)摘要　对水分活度与食品保藏稳定性的关系进行了探讨。

讨论了水分活度对微生物生长、食品中油脂的氧化、酶活力、食品的质构、食品中蛋白质和维生素的影响。

同时也指出了水分活度应用的局限性,为食品特别是配方食品的开发提供参考。

关键词　水分活度;食品稳定性;储藏中图分类号　T S 201几千前以前,人们就意识到天然高水分食物可以通过干燥来延长其储藏寿命。

最早是把食物在阳光下凉晒以除去水分,以后又有烟熏、盐腌、糖渍等食品保存方法。

这些朴素的食物保存方法都是建立在经验的基础上。

即降低食物的水分含量就能延长其储藏寿命,水分含量越低,食物的储藏寿命就越长。

直到19世纪中末期人们才认识到食品的水分含量与食品腐败变质之间有直接关系[1～2]。

这个简单关系的发现使得食品储藏、食品加工、食品干燥及食品包装等方面取得了许多有重大意义的进展,尽管这种关系是简单的、不完善的、在实践中有时甚至会出现较大的偏差[3]。

在以后的研究中人们又发现食物在干燥过程中所产生的水气压逐渐减小,也就是说越干燥的食物,水气压就越小,于是科学家们推测水气压与食品的储藏稳定性之间可能存在着某种关系。

在大量研究的基础上逐步认识到,衡量食品储藏稳定性时,水在食品中的“状态”可能比其在食品中的含量更重要[4],因为冰冻状态下(尽管含水量很高)储藏的食品比常温下储存的食品要稳定得多。

事实上,早在1924年,H .W alter 在他的研究报告中就指出生物材料的有效保藏方法是脱水,其水分含量应降到产生85%以下的相对水汽压。

然而遗憾的是W alter 的研究没有深入下去,形成一个完整的理论。

50年代初科学家们发现,尽管一般来说水分含量与食品的储藏稳定性之间存在着某些关系,但并没有必然关系,也就是说虽然有的食品含水量较高,但储藏寿命却较长(较稳定),而另一些食品尽管含水量低,储藏寿命却较短(不稳定)。

水分活度对食品中主要化学变化的影响水分活性即a w。

水对食品中化学反应的影响很复杂，水分活性并不是确定最低化学反应的唯一参数。

因为水在食品中可以是化学反应物及生成物溶剂；也可作为反应物；产生于反应的产物；作为另一种物质的催化或抑制活性的改良剂，因此要进行综合分析。

1.a w对酶反应的影响许多来自天然的食品物料都有酶存在，干燥过程随着物料水分降低，没本身也失水，活性下降。

但当环境适宜，酶仍会恢复活性，而可能引起食品品质恶化活变质。

在水分活性值低于BET单分子层值吸附水分活性时，酶反应进行得极慢或者是完全停止，这是由于食品物料中缺乏流动性水分使酶扩散到基质的特定部位。

通常只有干制品水分降至1%以下时，酶活性才会完全消失。

在干燥食品中酶反应速度受底物扩散到酶周围的速度所限制，故干燥食品中高分子底物不易被酶作用。

例如，在含有蛋白酶的淀粉中，即使在65%的相对湿度下，面筋蛋白质仍不能被显著地水解。

大分子底物的扩散效应可能造成酶反应性质的变化，例如，在一个水介质中，淀粉酶作用于可溶性淀粉而生成寡糖。

一般来说，在低水分活性下，首先生成葡萄糖和麦芽糖，而仅在较高的水分活性下才生成寡糖。

一般来说，在低水分活性下没反应倾向于防止反应中间物的积累或有利于某些反应途径，这可能是由于潜在的中间物不能扩散离开酶的活性部位，而只有立刻讲解或反应。

影响食品中酶稳定性的因素有水分、温度、pH、离子强度、食品构成成分、贮藏时间及酶抑制剂或活性剂等。

水分活性只是影响其稳定性条件之一。

许多干燥食品的最终水分含量难以达到1%以下，因此靠减少水分活性值来抑制酶对干制品品质的影响并不十分有效。

湿热处理酶易使其不可逆失活。

2 . a w对非酶褐变的影响非酶褐变是食品发生褐变的重要反应，还原糖和氨基酸在合适的条件下发生反应。

模拟研究发现，氨基酸氮的最大损失发生在平和水分活性0.65~0.70，高于或低于此值氨基酸损失都较小。

在37℃、70℃和90℃条件下都获得同样的结论。

1.简述水分活度与食品稳定性的关系.答：(1)水分活度与微生物生长：水分活度在0.6以下绝大多数的微生物都不能生长，Aw越低，微生物越难存活，控制水分活度就抑制微生物的生长繁殖。

(2)水分活度与酶促反应：水分活度在0.25－0.3范围可以有效减缓酶促褐变。

(3)水分活度与非酶褐变,赖氨酸损失：水分活度在0.6－0.7范围最容易发生酶促褐变。

水分活度下降到0.2,褐变基本上不发生。

(4)水分活度与脂肪氧化：水分活度较低和胶高时都容易发生脂肪氧化。

2.举例说明糖类物质在食品贮藏加工过程中发生的化学变化及对食品品质的影响。

答：在食品贮藏加工过程中，糖类物质由于具有醇羟基和羰基的性质，可以发生成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应，产生一系列复杂的化合物，既有利于食品加工品质，又有不利的一面，部分中间产物对食品的品质影响极大。

1) 美拉德反应：羰基和氨基经过脱水缩合，聚合成棕色至黑色的化合物。

食品中有羰氨缩合引起食品色泽加深的现象十分普遍，同时也产生一些挥发性的全类和酮类物质，构成食品的独特的香气。

经常利用这个反应来加工食品，例如烤面包的金黄色、烤肉的棕红色的形成等。

2)焦糖化反应糖和糖浆在高温加热时, 糖分子会发生烯醇化, 脱水, 断裂等一系列反应, 产生不饱和环的中间产物，产生的深色物质有两大类：糖的脱水产物和裂解产物（醛、酮类）的缩合、聚合产物。

黑色产物焦糖色是一种食品添加剂,广泛应用于饮料、烘烤食品、糖果和调味料生产等。

3)在碱性条件下的变化：单糖在碱性条件下不稳定，容易发生异构化（烯醇化反应）和分解反应，生成异构糖和分解成小分子的糖、醛、酸和醇类化合物；还可能发生分子内氧化和重排作用生产糖精酸。

4）在酸性条件下的变化：糖与酸共热则脱水生成活泼的中间产物糠醛，例如戊糖生成糠醛，己糖生成羟甲基糠醛。

5）糖氧化与还原反应：醛糖在弱氧化剂作用下可以生成糖酸；在强氧化剂作用下可以生成二元酸，酮糖在强氧化剂作用下在酮基处裂解生成草酸和酒石酸。