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水分活度对食品中主要的化学变化的影响

发布时间:2018-12-07      点击次数:1801

 

水分活度是指食品在密闭容器内测得的水蒸汽压(P)与同温度下测得的纯水蒸汽压(P0)之比。

aw=P/P0

水分活度物理意义:表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。

一、水分活度对食品化学变化的影响主要由以下几个方面:

1)对脂肪氧化酸败的影响

低水分活度,氧化速度随水分增加而降低,到水分活度接近等温线区域III边界时进一步加水使氧化速度增加,知道水分活度接近区域II与区域III的边界,如果再进一步加水又引起氧化速度降低。

aw=0-0.35范围,随aw增加,反应速度降低的原因:水与脂类氧化生成以氢键结合的氢过氧化物,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行。这部分水与金属离子形成水合物,降低其催化性。

aw=0.35-0.80范围,aw增加,反应速度增加的原因:a, 水中溶解氧增加; b, 大分子物质溶胀,活性位点暴露加速脂类氧化;c, 催化剂和氧的流动性增加。

2)对淀粉老化的影响

含水量30%-60%,淀粉老化速度快,降低含水量,淀粉老化速度减慢,含水量10%-15%,结合水,淀粉不发生老化。

3)对蛋白质变性的影响

水能使多孔蛋白质膨润,暴露可能被氧化的集团,氧就很容易转移到反应位置。水分活度增大,加速蛋白质氧化,破坏保持蛋白质结构的次级键,导致蛋白质变性。水分含量4%,蛋白质变性缓慢进行,水分含量在4%以下,则不会发生蛋白质变性。

4)对酶促褐变的影响

低水分活度下(aw 0.25-0.30),一些酶不会发生变化。这是因为低水分活度下不允许酶和反应物重新反应。

5)对非酶褐变的影响

食品水分活度在一定范围内,非酶褐变随水分活度的增大而加速,aw 0.60-0.70,褐变严重。随水分活度下降,非酶褐变收到抑制;降低到0.20 aw以下,褐变难以发生。如果水分活度大于褐变高峰aw值,由于溶质浓度下降导致褐变速度减慢。一般情况,浓缩液态、中等水分食品位于非酶褐变适水分含量范围。

6)对水溶性色素分解的影响

葡萄、杏、草莓等水果色素是水溶性花青素,溶于水不稳定,1-2周后其特有的色泽小时。花青素字干制品中十分稳定,数年贮藏轻微分解,一般而言,aw增大,水溶性色素分解速度加快。

二、低水分活度抑制食品化学变化机理                     

1)大多数化学反应必须水溶液进行,降低食品水分活度,食品结合水比例增加,自由水比例减少,结合水不能作为反应物溶解,所以降低水分活度,使食品中许多可能发生的化学反应、酶促反应收到抑制。

2)化学反应属于离子反应,反应条件是反应物首先必须进行离子化或水化作用,发生离子化或水化作用的条件必须有足够的自由水才能进行。

3)很多化学、生物化学反应、都必须有水分子才能进行(如水解反应)。降低水分活度、减少参加反应自由水数量,反应物浓度下降,化学反应速度变慢。

4)许多以酶为催化剂的酶促反应,水除了起一种反应物作用,还能作为底物向酶扩散的输送介质,并且通过水化促使酶和底物活化。

综上,降低食品的水分活度,可延缓酶促、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。水分活度过低,则加速脂肪氧化酸败,引起非酶褐变。食品化学反应的大反应速度一般发生在具有中等水分含量(aw0.70-0.90)的食品中。要使食品具有高稳定性,将水分活度保持在结合水范围。既使化学变化难以发生,同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。

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