第二章 水
? 引言
? 结合水与自由水
? 水分活度
? 降低水分含量的方法
江苏食品职业技术学院
食品工程系
第二章 水
2.1 引言
人体所必须的六大营养元素包括：
糖类, 脂类, 蛋白质, 维生素, 矿物
质和水 。 虽然这些都是活生物体的生
存所必须的, 但水是食品中最重要的
成分之一 。 食品品种不同, 含水量差
别很大 。
? (1)含水量影响到食品的贮藏性能和消费者的接
受程度；
? (2)水是构成人体的重要成分，是调节人体各种
生理活动的重要物质；
? (3)作为代谢所需的营养成分和产生的废物的输
送介质；
? (4)血液系统内运输；
? (5)为生化反应提供了一个适宜的环境。
2.2 结合水和自由水
一, 结合水：
?概念,指食品中的非水成分与水通过氢键结合的水。
通常是指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，
它与同一体系中的体系水比较，分子的运动减小，并
且使水的其他性质明显改变。
?单分子层结合水,以离子形式存在的
一些强极性基团，可以通过氢键与水结合，
好象在非水组织的外层覆盖一层水膜，按
照这种方式结合形成的第一层水，叫单分
子层结合水。
?特点,氢键键能大，结合牢固，蒸发
时比纯水吸收较多的热量，蒸发能力弱。
一般情况下，单分子层结合水不易失去，
可看成食品的一部分。
?多分子层结合水,水与非水成分
中的弱极性基团，如蛋白质分子中的酰
氨基，巯基；淀粉、纤维素、果胶分子
中的羟基以及单分子层以外的几层水，
它们靠水分子的弱极性键，水分子之间
的氢键结合，称为多分子层结合水。
?结合水的特点：
? － 40℃ 以上不能结冰。
? 结合水不能作溶剂，不能被微生物所利
用。
二、自由水：
?概念,自由水是指存在于组织, 细胞和
细胞间隙中容易结冰的水 。
?毛细管水,动植物体内天然形成的毛
细管是由亲水物质构成的, 毛细管内径
很细, 毛细管有较强的束缚水的能力,
把保留在毛细管的水称为毛细管水, 属
于自由水 。
?自由水的特点,具有全部水的性质。
? 在－ 40℃ 以上可以结冰；
? 在食品内可以作为溶剂；
? 可以以液体形式移动, 在气候干燥时也
可以以蒸汽形式逸出, 使食品中含水量
降低；
? 在潮湿的环境中食品容易吸收一定量的
水分冒失含水量增加；
? 微生物可以利用自由水繁殖, 各种化学
反应也可以在其中进行 。
2.3 水分活度
?水分活度的定义,1957年 Scott研究
提出水分活度的概念
?食品的含水量：指在一定温度、湿
度等外界条件下，处于平衡状态时
食品的水分含量。 (单位 gH2O/g干物
质 )
?水分活度的概念：
Aw＝ p/p0
Aw:水分活度；
p:一定温度下食中水蒸气分压
p0:同温度下纯水的饱和蒸汽分压
?物理学意义,一个食物样品中水蒸气分
压 p与同温度下纯水的饱和蒸汽分压 p0之比。
也可以理解为一个物质所含有的自由状态的
水分子数与如果是纯水在此同 等条件下同
等温度与有限空间内的自由状态的水分子数
的比值。
?水分活度的大小：
纯水 Aw＝ 1,溶液 Aw﹤ 1,结合水 ↑ Aw↓
a.水分活度反映了食品中的水分存在形式
和被微生物利用的程度 。
b.水分活度是食品的内在性质，它决定于
食品的内部结构和组成。
2.4 水分活度与食品的稳定性
?水分活度对微生物生长繁殖的影响：
? 食品中各种微生物的生长发育是由其水分活
度而不是由其含水量决定的 。 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 。
? 细菌对水分活度最敏感 。 Aw﹤ 0.90时, 细菌
不能生长；酵母菌次之, Aw﹤ 0.87时大多数
酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差,
? Aw﹤ 0.80时大多数霉菌不生长。
? Aw﹥ 0.91时，微生物变质以细菌为主；
Aw﹤ 0.91时可抑制一般细菌的生长。在
食品原料中加入食盐、糖后，水分活度
下降，一般细菌不能生长，但一种嗜盐
菌却能生长，就会造成食品的腐败。有
效抑制方法是在 10℃ 以下的低温中贮藏，
以抑制这种嗜盐菌的生长。
? 毒菌生长的最低水分活度在 0.86－ 0.97。
在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保持在 0.94以
下。
?水分活度对酶促反应的影响：
? 水分活度 Aw﹤ 0.85时，导致食品原料腐败的大
部分酶会失去活性，一些生物化学反应就不能
进行。酶的反应速率还与酶能否与食品相互接
触有关。当酶与食品相互接触时，反应速率较
快；当酶与食品相互隔离时，反应速率较慢。
?水分活度对食品化学变化的影响：
食品中存在着氧化，褐变等化学变化，食品采
用热处理的方法可以避免微生物腐败的危险，
但化学腐败仍然不可避免。食品中化学反应的
速率与水分活度的关系是随着食品的组成、物
理状态及其结构而改变的，也受大气组成 (特别
是氧的浓度 )、温度等因素的影响。
? 水分活度对脂肪氧化酸败的影响：水分活度
↑,脂肪氧化酸败 ↑ 。
Aw为 0.3－ 0.4时速率较慢； Aw﹥ 0.4时，氧在水中
的溶解度增加，并使含脂食品膨胀，暴露了更多的
易氧化部位。若再增加水分活度，又稀释了反应体
系，反应速率开始降低。
? 水分活度对美拉德反应的影响：
Aw在 0.6－ 0.7时最容易发生，水分在一定范围内时，
非酶褐变随水分活度增加而增加。 Aw降到 0.2以下，
褐变难以进行。 Aw大于褐变的高峰值，则因溶质受
到稀释而速度减慢。
? 色素的稳定与水分活度,Aw↑, 花青素分
解 ↑ 。
?水分活度对食品质构的影响：
? Aw从 0.2－ 0.3增加到 0.65时，大多数半干或干
燥食品的硬度及黏性增加，各种脆性食品，必
须在较低的 Aw下，才能保持其酥脆。 Aw控制在
0.35－ 0.5可保持干燥食品理想性质。
? 对于含水较多的食品，如冻布丁、蛋糕、
面包等，它们的 Aw大于周围空气的相对
湿度，保存时需要防止水分蒸发。
? 通过食品的包装创造适宜的小环境, 尽
可能达到不同食品对水分活度的要求 。
2.5 降低水分含量的方法
? 概念,食品干燥是指将食品中的水不断蒸发,
不断扩散出去, 而使食品水分含量降低 。
?自然干燥：
? 概念,食品的自然干燥是指充分利用自然界的
能量除去食品中的水分。如利用日光晒干，利
用风进行风干 。
? 优点,简单, 经济 。 不需要特殊设备, 被广泛
使用 。
? 缺点,所需时间长, 易发生变色, 褪色, 显色,
氧化以及由于酶的作用引发的各种生化反应,
食品的质量往往受到影响 。
?热风干燥：
? 概念,人为的控制下除去食品中的水分 。 将食
品放在金属网或钢制带式运输机上, 送入热风
干燥室 。
? 优点,可以使水分含量控制在一定范围之内，
品质基本保持一致。
?真空干燥：
? 在 101.3kPa时, 水在 100℃ 沸腾；当压力
降到 2.33kPa时, 水在 20℃ 即可沸腾 。 因
此适当调节温度和真空度, 使食品中的水
极易转化为气态逸出, 能达到在较低温度
下迅速干燥食品的目的, 并能获得品质优
良的食品 。
?喷雾干燥：
? 应用,对黏度大，易结块的易吸湿的食品，如
速溶咖啡，豆奶粉等食品，可以采取喷雾干燥
法。
? 工序,液态食品 → 浓缩 → 加压喷头将其喷成微
细的雾状 → 与热风同时进入干燥室 → 干燥
? 优点,有较大的表面积, 溶解速度快, 蛋白质
变星和褐变少
?冷冻升华干燥：
? 概念,将湿物料先冻结到冰点以下，使水分变
成固体冰，然后在较高的真空度将冰直接转化
为蒸汽而除去，物料即被干燥。
? 优点,适用于热敏性且易氧化的食品，可保持
食品的色、香、味及 Vc等营养物质及原来的外
形。
? 缺点,易吸湿 。
? 引言
? 结合水与自由水
? 水分活度
? 降低水分含量的方法
江苏食品职业技术学院
食品工程系
第二章 水
2.1 引言
人体所必须的六大营养元素包括：
糖类, 脂类, 蛋白质, 维生素, 矿物
质和水 。 虽然这些都是活生物体的生
存所必须的, 但水是食品中最重要的
成分之一 。 食品品种不同, 含水量差
别很大 。
? (1)含水量影响到食品的贮藏性能和消费者的接
受程度；
? (2)水是构成人体的重要成分，是调节人体各种
生理活动的重要物质；
? (3)作为代谢所需的营养成分和产生的废物的输
送介质；
? (4)血液系统内运输；
? (5)为生化反应提供了一个适宜的环境。
2.2 结合水和自由水
一, 结合水：
?概念,指食品中的非水成分与水通过氢键结合的水。
通常是指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，
它与同一体系中的体系水比较，分子的运动减小，并
且使水的其他性质明显改变。
?单分子层结合水,以离子形式存在的
一些强极性基团，可以通过氢键与水结合，
好象在非水组织的外层覆盖一层水膜，按
照这种方式结合形成的第一层水，叫单分
子层结合水。
?特点,氢键键能大，结合牢固，蒸发
时比纯水吸收较多的热量，蒸发能力弱。
一般情况下，单分子层结合水不易失去，
可看成食品的一部分。
?多分子层结合水,水与非水成分
中的弱极性基团，如蛋白质分子中的酰
氨基，巯基；淀粉、纤维素、果胶分子
中的羟基以及单分子层以外的几层水，
它们靠水分子的弱极性键，水分子之间
的氢键结合，称为多分子层结合水。
?结合水的特点：
? － 40℃ 以上不能结冰。
? 结合水不能作溶剂，不能被微生物所利
用。
二、自由水：
?概念,自由水是指存在于组织, 细胞和
细胞间隙中容易结冰的水 。
?毛细管水,动植物体内天然形成的毛
细管是由亲水物质构成的, 毛细管内径
很细, 毛细管有较强的束缚水的能力,
把保留在毛细管的水称为毛细管水, 属
于自由水 。
?自由水的特点,具有全部水的性质。
? 在－ 40℃ 以上可以结冰；
? 在食品内可以作为溶剂；
? 可以以液体形式移动, 在气候干燥时也
可以以蒸汽形式逸出, 使食品中含水量
降低；
? 在潮湿的环境中食品容易吸收一定量的
水分冒失含水量增加；
? 微生物可以利用自由水繁殖, 各种化学
反应也可以在其中进行 。
2.3 水分活度
?水分活度的定义,1957年 Scott研究
提出水分活度的概念
?食品的含水量：指在一定温度、湿
度等外界条件下，处于平衡状态时
食品的水分含量。 (单位 gH2O/g干物
质 )
?水分活度的概念：
Aw＝ p/p0
Aw:水分活度；
p:一定温度下食中水蒸气分压
p0:同温度下纯水的饱和蒸汽分压
?物理学意义,一个食物样品中水蒸气分
压 p与同温度下纯水的饱和蒸汽分压 p0之比。
也可以理解为一个物质所含有的自由状态的
水分子数与如果是纯水在此同 等条件下同
等温度与有限空间内的自由状态的水分子数
的比值。
?水分活度的大小：
纯水 Aw＝ 1,溶液 Aw﹤ 1,结合水 ↑ Aw↓
a.水分活度反映了食品中的水分存在形式
和被微生物利用的程度 。
b.水分活度是食品的内在性质，它决定于
食品的内部结构和组成。
2.4 水分活度与食品的稳定性
?水分活度对微生物生长繁殖的影响：
? 食品中各种微生物的生长发育是由其水分活
度而不是由其含水量决定的 。 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 。
? 细菌对水分活度最敏感 。 Aw﹤ 0.90时, 细菌
不能生长；酵母菌次之, Aw﹤ 0.87时大多数
酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差,
? Aw﹤ 0.80时大多数霉菌不生长。
? Aw﹥ 0.91时，微生物变质以细菌为主；
Aw﹤ 0.91时可抑制一般细菌的生长。在
食品原料中加入食盐、糖后，水分活度
下降，一般细菌不能生长，但一种嗜盐
菌却能生长，就会造成食品的腐败。有
效抑制方法是在 10℃ 以下的低温中贮藏，
以抑制这种嗜盐菌的生长。
? 毒菌生长的最低水分活度在 0.86－ 0.97。
在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保持在 0.94以
下。
?水分活度对酶促反应的影响：
? 水分活度 Aw﹤ 0.85时，导致食品原料腐败的大
部分酶会失去活性，一些生物化学反应就不能
进行。酶的反应速率还与酶能否与食品相互接
触有关。当酶与食品相互接触时，反应速率较
快；当酶与食品相互隔离时，反应速率较慢。
?水分活度对食品化学变化的影响：
食品中存在着氧化，褐变等化学变化，食品采
用热处理的方法可以避免微生物腐败的危险，
但化学腐败仍然不可避免。食品中化学反应的
速率与水分活度的关系是随着食品的组成、物
理状态及其结构而改变的，也受大气组成 (特别
是氧的浓度 )、温度等因素的影响。
? 水分活度对脂肪氧化酸败的影响：水分活度
↑,脂肪氧化酸败 ↑ 。
Aw为 0.3－ 0.4时速率较慢； Aw﹥ 0.4时，氧在水中
的溶解度增加，并使含脂食品膨胀，暴露了更多的
易氧化部位。若再增加水分活度，又稀释了反应体
系，反应速率开始降低。
? 水分活度对美拉德反应的影响：
Aw在 0.6－ 0.7时最容易发生，水分在一定范围内时，
非酶褐变随水分活度增加而增加。 Aw降到 0.2以下，
褐变难以进行。 Aw大于褐变的高峰值，则因溶质受
到稀释而速度减慢。
? 色素的稳定与水分活度,Aw↑, 花青素分
解 ↑ 。
?水分活度对食品质构的影响：
? Aw从 0.2－ 0.3增加到 0.65时，大多数半干或干
燥食品的硬度及黏性增加，各种脆性食品，必
须在较低的 Aw下，才能保持其酥脆。 Aw控制在
0.35－ 0.5可保持干燥食品理想性质。
? 对于含水较多的食品，如冻布丁、蛋糕、
面包等，它们的 Aw大于周围空气的相对
湿度，保存时需要防止水分蒸发。
? 通过食品的包装创造适宜的小环境, 尽
可能达到不同食品对水分活度的要求 。
2.5 降低水分含量的方法
? 概念,食品干燥是指将食品中的水不断蒸发,
不断扩散出去, 而使食品水分含量降低 。
?自然干燥：
? 概念,食品的自然干燥是指充分利用自然界的
能量除去食品中的水分。如利用日光晒干，利
用风进行风干 。
? 优点,简单, 经济 。 不需要特殊设备, 被广泛
使用 。
? 缺点,所需时间长, 易发生变色, 褪色, 显色,
氧化以及由于酶的作用引发的各种生化反应,
食品的质量往往受到影响 。
?热风干燥：
? 概念,人为的控制下除去食品中的水分 。 将食
品放在金属网或钢制带式运输机上, 送入热风
干燥室 。
? 优点,可以使水分含量控制在一定范围之内，
品质基本保持一致。
?真空干燥：
? 在 101.3kPa时, 水在 100℃ 沸腾；当压力
降到 2.33kPa时, 水在 20℃ 即可沸腾 。 因
此适当调节温度和真空度, 使食品中的水
极易转化为气态逸出, 能达到在较低温度
下迅速干燥食品的目的, 并能获得品质优
良的食品 。
?喷雾干燥：
? 应用,对黏度大，易结块的易吸湿的食品，如
速溶咖啡，豆奶粉等食品，可以采取喷雾干燥
法。
? 工序,液态食品 → 浓缩 → 加压喷头将其喷成微
细的雾状 → 与热风同时进入干燥室 → 干燥
? 优点,有较大的表面积, 溶解速度快, 蛋白质
变星和褐变少
?冷冻升华干燥：
? 概念,将湿物料先冻结到冰点以下，使水分变
成固体冰，然后在较高的真空度将冰直接转化
为蒸汽而除去，物料即被干燥。
? 优点,适用于热敏性且易氧化的食品，可保持
食品的色、香、味及 Vc等营养物质及原来的外
形。
? 缺点,易吸湿 。
