作者：杨玉红
出版社：中国轻工业出版社
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高等职业教育十二五规划教材·食品化学试读：
前言
食品化学是食品科学的一个重要组成部分，近年来，随着科学技术的不断发展，研究领域也随之更为广泛，它的地位和作用越来越显著。目前，高等职业教育步入了一个快速发展时期，其主要目标是培养生产和管理第一线的高端技能型人才，要求学生应在具备必要的基础理论知识和专业知识的基础上，重点掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能。为此，我们认真参阅了许多国内外食品化学方面的资料，并结合各位编者多年的教学、科研及生产实践经验，紧密围绕食品工业生产所需知识编写。所述理论知识以“必需、够用”为度，侧重于系统性、应用性和可操作性，突出对技能型人才的教学和培养；时刻注意把握科学性、先进性和实用性原则；选取经过检验确认正确，又能代表本学科发展方向，食品类专业必需且符合“高职”层次教学要求的相关内容编入教材；结论性的知识既简单讲明原因，又让学生知道如何在食品专业中应用。
全书共十四章，包括绪论、水分、矿物质、蛋白质、糖类、脂类、维生素、酶、食品中的天然色素、食品的风味物质、食品中的天然活性成分、食品添加剂、食品中的嫌忌成分和技能训练。
本教材编写分工为：第一、七章由马艳华编写，第二章由贾娟编写，第三章由赵丽丽编写，第四章由郝慧敏编写，第五、六章由张守花编写，第八章由肖付才编写，第九至十四章由杨玉红编写。
本教材可作为高等职业院校食品类专业、生物技术类专业、农产品加工专业的教学用书，也适合食品行业的科研、加工、培训人员参考。
本教材在编写过程中得到了编者所在学院及中国轻工业出版社的大力支持，在此一并表示感谢。
由于编者水平有限，疏漏和不足之处在所难免。敬请同行专家和广大读者批评指正。编者2012年8月第一章绪论
学习目标
1.了解食品化学的研究内容。
2.理解食品的化学组成及食品的分类。
3.了解食品化学在食品工业发展中的作用。第一节 食品的化学组成与分类
食物是维持人类生存和健康的物质基础。所谓食物是指能被食用并经消化吸收后给肌体提供营养成分、供给活动所需能量或调节生理机能以及促进生长发育的无毒物质。而我们把经过加工的食物称为食品。但在一般情况下两者的概念也并非很明确，通常也泛指一切食物为食品。食品中的营养素是指那些能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质，通常所说的六大营养素包括蛋白质、脂类、碳水化合物、矿物质、维生素和水。一、食品的化学组成
食品中大部分的成分来自于天然的原材料，属于自然组成，但在加工、贮藏和运输的过程中也有一些非天然成分的介入，是人为添加的。
食品的质量包括食品的色、香、味、质构、营养、安全等几个主要特征指标，其中每一个指标的优劣都与食品中的化学组成和化学变化密切相关。掌握食品的化学组成具有重要的意义。二、食品的分类
食品的种类很多，分类的方法也很多。按照保藏方法的不同可以将食品分为罐藏食品、干藏食品、腌渍食品、烟熏食品、发酵食品、辐射食品等；按照原料种类的不同可以分为果蔬制品、谷物制品、乳制品、水产制品、肉禽制品等；按照原料和加工方法的不同可以分为焙烤食品、饮料、挤压食品、糖果、速冻食品等；按照产品性质的不同又可以分为方便食品、婴儿食品、休闲食品、快餐食品、功能食品等。
根据研究对象的不同，可以将食品化学进行如表1-1所示的分类。表1-1 食品化学的分类第二节 食品化学研究的内容
食品化学的研究内容是食品的化学组成、结构、理化性质、功能特性和安全性，食品的色、香、味变化，以及食品在生产、加工、运输、储藏和销售过程中所涉及的化学变化。食品化学是食品科学的一个非常重要的组成部分，其核心是探讨在食品的生产、贮藏和加工过程中如何提高和保证食品的质量。对一类食品或一种食品成分的基本介绍，一般都着眼三个层面的问题。（1）明确食品的品质特性。（2）分析影响食品质量的化学成分和化学反应。（3）找出影响食品质量的主要反应的控制条件。一、食品的品质特性
食品的品质特性通俗地说就是食品的质量问题，食品的质量包括：色、香、味、质构、营养、安全六个方面，不同的食品对其品质特性有不同的要求。食品在加工或贮藏中可能发生的品质的变化如表1-2所示。表1-2 在食品加工或贮藏中可能发生的变化（一）食品的安全性
食品的安全性是食品质量最重要的问题。民以食为天，食以安为先。不管什么食品，安全性是首要的。食品的安全性是指食品被食用后，在一定时间内对人体不产生可观察到的毒害。如对低酸性的肉类罐头，除有基本的食品安全要求外，如对致病菌、重金属和食品添加剂的要求，还要重点检查肉毒梭状芽孢杆菌是否存在；对花生类制品则要强调有无霉变；对添加天门冬酰苯丙氨酸甲酯的食品，则应标明“对苯丙酸酮尿症”者不宜。
不安全食品及食品成分主要在以下几种情况下出现：第一，天然存在于食物中的有害物质，如大豆中的有害物，牛奶中的有害物，蘑菇中的毒素；第二，食品生产与加工时有意或无意添加到食品中的有害物，如过量的添加剂、兽药与农药残留等；第三，食品在贮藏和运输过程中产生的微生物毒素及不良化学反应形成的有害物质。
因此，现代食品工业要求每一种食品必须有明确的安全性指标，而且上市之前要经过充分的安全性评价。与食品安全性相关的内容包括食品质量安全市场准入制度QS标志认证、HACCP质量安全控制体系以及其它质量管理体系。（二）感官质量特性
食品的感官质量特性也称为食品的直观性品质特性，是可以被消费者了解的，这些特性包括色泽、风味、质构，用俗语来讲是色、香、味、形，它们是衡量食品质量的重要指标。（1）质构 包含了食品的质地（软、脆、硬、绵）、形状（大、小、粗、细）、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。不同的食品，其质构方面的要求差异很大，如口香糖需要有韧性，饼干需要有脆性，肉制品需要软嫩等。质构的化学本质一般是食品中的大分子自身的作用，以及它们与金属离子、水之间的相互作用。最常见的导致食品质构劣变的原因是食物成分失去溶解性、失去持水力及各种引起硬化与软化的反应。（2）色 是指食品中各类有色物质赋予食品的外在特征，是消费者评价食品新鲜与否，正常与否的重要的感官指标。一种食品应具有人们习惯接受的色泽，天然未加工食品应呈现其新鲜状态的色泽，加工食品应呈现加工反应中正常生成的色素，如新鲜瘦猪肉应为红色，酱油应为黑色。引起食品色泽变化的主要反应为褐变、褪色或产生其它不正常颜色。（3）香 多指食品中宜人的挥发性成分刺激人的嗅觉器官产生的效果，加工的食品一般具有特征香气。（4）味 俗称味道，是指食品中非挥发性成分作用于人的味觉器官所产生的效果。香气和味道有时统称“风味”，其内涵就是上述两方面的内容。只有品质特性符合消费者心理的食品，才是好的食品。（三）营养特性
食品的营养特性又称食品的非直观性品质特征，消费者很难从食品的外观特征进行判断，即便是专家也不能直接看出产品该项指标的优劣。食品的营养价值是所有消费者都关注的问题，也是食品重要的质量指标之一。在食品加工和贮藏中常遇到食品营养成分的损失，主要是维生素、蛋白质、矿物质的损失，如何避免损失，这是食品生产者要考虑的问题。二、影响食品品质特性的化学反应
这类反应是食品的贮藏与加工过程中常见的化学反应。尽管各类物质之间的反应繁多，但是已知的明显影响食品质量的反应还是不多，仅十余种反应类型，它们是：非酶褐变、酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解和天然色素的降解。以上反应可分为食品主要成分的反应和食品活性成分的反应，具体内容在本章第三节中介绍。三、食品化学反应的控制条件
任何一种化学反应都有反应发生的条件，掌握了这些条件就能调控反应速度。食品加工和贮藏过程中主要关注以下几个关键条件：温度（T）、时间（t）、温变率（dT/dt）、pH、产品的成分、气相的成分和水分活度（Aw）。决定食品在加工和贮藏中稳定性的重要因素如表1-3。表1-3 决定食品在加工和贮藏中稳定性的重要因素（1）温度 对食品加工和贮藏过程中可能发生的所有类型的反应都有影响。在一个指定的食品体系中，各种化学反应发生的时间与程度决定了产品的具体贮藏寿命；温变率的控制，广泛应用于多种食品反应体系中，特别是在食品的杀菌工艺与速冻工艺中，可以说是决定产品质量的第一因素。（2）pH影响食品中许多化学反应和酶催化反应的速度。如酸性条件可抑制碳水化合物与蛋白质的褐变反应；蛋白质对pH的变化很敏感，通过调节pH到蛋白质的等电点可使蛋白质沉淀，有利于分离与纯化蛋白质；用缓冲液调节反应体系的pH到酶最适宜的pH范围，有利于发挥酶的作用。调节pH来加速和控制反应速度，提高加工食品的质量，几乎成为一种常规手段。从化学原理来讲，调节反应体系的pH很容易，但对食品来说，有时也很难，当加入的酸和碱要影响最终产品的pH时，pH太高和太低都不行，因为人的味觉对食品的pH也有一个最适范围。（3）水分活度（Aw） 通俗地讲是指食品中化学反应和微生物生长能够利用的水的多少。水分活度在酶反应、脂类氧化、非酶褐变、蔗糖水解、叶绿素降解、花色苷降解和许多其它反应中是决定反应速度的重要可变因素。（4）气相的组成 主要是指食品包装中气体的组成。水果、蔬菜的保鲜可通过适当的包装材料和充气处理，降低气相中的氧含量，提高二氧化碳气体的含量，来降低呼吸强度，延长货架期。对一些特别不好贮藏的食品，如高级茶叶，可在包装中充入惰性气体，以维持其特有的色泽和香气。罐头和瓶装食品如果排除罐顶和瓶口的氧气，有利于延长产品的保质期。第三节 食品中主要的化学变化
食品化学的学习重点就是要掌握在食品加工和贮藏中常见的化学反应。表1-4所示为常见的一些食品品质的化学反应和生物化学反应。表1-4 改变食品品质的化学反应和生物化学反应一、食品主要成分的反应
食品中的主要成分是指食品中的脂类、碳水化合物及蛋白质三大类物质。（1）从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序为：脂肪＞蛋白质＞碳水化合物。脂肪与蛋白质都能在常温下反应，但脂肪的反应具有自身催化作用，因此食物主要成分中脂肪是最不稳定的，很多食品通常是先由脂肪变化而导致食品变质。碳水化合物一般条件下是比较稳定的，它只有在加热、酸或碱性较强的情况下才发生反应，但是绝不能小看该类反应对食品质量的影响，因为使用酸、碱和加热是食品加工的常用手段。（2）食品主要成分之间存在各种反应 脂肪是通过氧化的中间产物与蛋白质和碳水化合物反应；在加热、酸或碱性条件下蛋白质和碳水化合物互相反应。（3）反应体系中过氧化物与活性羰基化合物是参与反应的最主要的活性基团。（4）色素、风味物质、维生素在各种反应中最易发生变化。
表1-5所示为一些食品加工或贮藏中变化的因果关系。表1-5 食品加工或贮藏中变化的因果关系二、食品活性成分的反应
食品的活性成分主要指食品中各种酶类及催化活性高的一些离子。食品中只要以上物质存在，就很容易发生各类反应。酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解等都是与酶相关的反应。
酶的反应是双刃剑，既可损害食品质量又可用于食品工业。在食品加工中杀灭酶是为了稳定食品质量，如蔬菜加工中的热烫工艺就是为了控制酶的活性，不致使产品变色、变味；另外，食品工业中应用酶是食品加工技术发展的方向，如淀粉酶广泛用于淀粉糖工业。食品中一些高活性的离子一般在食物原料中较少，往往是在加工过程中由加工试剂和加工设备引入的，由于它们的存在，酶参与的反应和非酶反应都会加速，这也是食品加工中需要高度关注的反应。
综上所述，食品中常见的化学反应并不多，但是对于一种天然食品来说，常常有多种能够相互反应的物质同时存在，也同时会发生几种类型的反应，因而就组成了一个十分复杂的反应体系。学习食品化学就是要学会甄别不同的反应，了解反应对食品质量的影响，从中找出影响食品质量的主要反应，并实施控制方案。第四节 食品化学在食品工业技术发展中的作用
现代食品工业正朝着加强营养、保健、安全和享受性等方面发展，食品化学则是根据现代食品工业发展的需要，在多种相关学科理论与技术发展的基础上形成和发展的。食品化学具有多元性、综合性、应用性，它的基础理论和应用研究成果，正指导人们依靠科技进步，健康并且持续的发展现代食品工业。在食品化学指导下的现代食品工业的发展如表1-6所示。表1-6 食品化学指导下的现代食品工业的发展
现代食品注重保健作用，包装精良和食用方便。食品化学对各个食品行业技术进步的影响如表1-7所示。表1-7 食品化学对各个食品行业技术进步的影响续表
本章小结
食品化学是一门研究食品中的化学变化与食品质量相关性的科学。食品化学以食物中重要成分：水、碳水化合物、油脂、蛋白质、维生素、矿物质、色素、酶等为主要线索，系统地讨论各主要成分的化学特性、功能特性及各类反应对食品质量的影响。食品化学包括食品成分化学、食品分析化学、食品生物化学、食品工艺化学等。在食品的加工与贮藏过程中明显影响食品质量的反应类型为非酶褐变、酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解和天然色素的降解。食品化学具有多元性、综合性、应用性，它的基础理论和应用研究成果，正指导人们依靠科技进步，健康并且持续的发展现代食品工业。
复习思考题
1.食品化学的主要内容包括哪些？
2.食品中主要的化学变化有哪些？
3.食品化学在食品工业技术发展中的积极作用有哪些？第二章水分
学习目标
1.了解水在食品中的重要作用。
2.理解水与食品中非水物质之间作用及作用类型；水分活度的定义及其意义；MSI的形成及其分区和水与食品的稳定性。
3.掌握水在食品中的存在状态、水分活度和水分等温吸湿曲线的概念及意义、水分活度与食品的稳定性之间的关系。
4.能够依据水分活度和水分等温吸湿曲线，设定提高食品稳定性的条件。第一节 概述一、水在生物体中的含量及作用（一）水在生物体中的含量
生物体系的基本成分包括蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸、维生素、矿物质和水分。虽然对于生物体的生存这些物质都是基本的，然而水分是最普遍存在的组分，每一种生物体都有特定的水分含量，表2-1是一些具有代表性食品的水分含量。（二）水在生物体中的作用
由于水为必需的生物化学反应提供一个物理环境，因此它对所有已知的生命形式是绝对重要的。它对生命的活动的重要性仅次于氧气。水是生物体内化学作用的介质，也是化学反应的反应物和产物，是组织或细胞所需养分和代谢物质以及排泄物质转运的载体；水的比热大，是体温良好的稳定剂；水是构成机体的重要成分；水可对生物体内的机械摩擦产生润滑，减少损伤。表2-1 具有代表性食品的水分含量二、食品中水的功能（一）主要的营养素
食品中的营养素主要有碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、无机盐和水分。（二）对食品加工的影响（1）从食品理化性质讲，水在食品中起着溶解、分散蛋白质、淀粉等水溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。（2）从食品质地方面讲，水对食品的鲜度、硬度、流动性、呈味、耐贮性和加工适应性都具有重要的影响。（3）从食品安全性讲，水是微生物繁殖的必需条件。（4）从食品工艺的角度讲，水起着膨润、浸透、均匀化等功能。（三）对食品贮藏期的影响
在食品贮藏、加工过程中使用的很多延长贮藏期的方法，在很大程度上都针对食品中的水分。例如，大多数新鲜食品和液态食品，其水分含量都较高，若长期贮藏这类食品，则应该限制水分所参与的各类反应或降低其活度；新鲜蔬菜的脱水和水果加糖制成蜜饯等工艺就是降低水分活度以提高贮藏期；面包加工过程中加水是利用水作为介质，与其它成分相互作用，生产出可口的产品。三、食品中水的存在状态（一）水与溶质的相互作用
1.水与离子和离子基团的相互作用
与离子或离子基团相互作用的水是食品中结合得最紧密的一部分水。因为水-离子相互作用的强度大于HO-HO氢键的强度，但是小22于共价键的强度。纯水靠氢键键合形成的四面体排列的正常结构可以通过加入电离溶质被破坏。水和简单的无机离子（既不具有氢键受体又没有给体）会产生极性结合即偶极-离子相互作用。图2-1所示为邻近NaCl的水分子之间可能出现的相互作用方式。这种作用通常称为离子水合作用。图中描述了纸平面的第一层水分子。在稀的离子水溶液中，由于第一层水分子和处在更远的以四面体方式定向的体相水所产生的相互矛盾的结构的影响，因此可以认为第二层水是以结构被扰乱的状态存在。在浓的盐溶液中，或许不存在体相水，而离子或许支配着水的结构。
在不同的稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的。一类是电场强度较强、离子半径小/多价离子，大多数阳离子，它们有助于水形成网状结构，因此这类离子的水溶液比纯水的流动性小，例如Li++2+2+2+3+--、Na、Ca、Ba、Mg、Al、F和OH。另外，一类电场强度较弱、离子半径大/单价离子，大多数阴离子和大阳离子，能阻碍水++形成网状结构，这类盐的溶液比纯水的流动性大，例如K、Rb、Cs+---、、Cl、Br、I、、、和等，实际上，从水的正常结构来看，所有的离子对水的结构都起破坏作用，因为它们能阻止水在0℃下结冰。图2-1 邻近NaCl的水分子可能出现的相互作用方式
图中只显示出纸平面上的水分子
2.水与具有氢键键合能力的中性基团（亲水性溶质）的相互作用
食品中蛋白质、淀粉、果胶物质、纤维素等成分通过氢键与水结合。水与亲水性溶质的相互作用弱于水-离子相互作用，强于水-溶质之间的相互作用，后者主要取决于水-溶质氢键的强度。人们或许认为能形成氢键的溶质会促进或至少不会打破纯水的正常结构，然而，在某些情况下，溶质氢键部位的分布和定向与正常水所存在的是不相容的，这些类型的溶质对水的正常结构往往都具有一种破坏作用。例如，尿素是具有形成氢键能力的小分子溶质，由于几何构型原因，它对水的正常结构具有明显的破坏作用。但当体系中添加具有氢键键合能力的溶质时，每摩尔溶液中的氢键总数并不会明显地改变。这可能是由于已断裂的HO-HO氢键被水-溶质氢键所代替的缘故，因此，22这类溶质对水的网状结构几乎没有影响。
氢键结合水和其邻近的水虽然数量有限，但其作用和性质常常非常重要。例如，水能与各种潜在的合适基团（如羟基、氨基、羰基、酰胺或亚氨基）形成氢键。它们有时可形成“水桥”（指一个水分子与一个或多个溶质分子的两个合适的氢键部位相互作用），维持大分子的特定构象。图2-2和图2-3所示分别为水与木瓜蛋白质分子中的两种功能团之间形成的氢键（虚线）和木瓜蛋白酶肽链之间存在一个3分子水构成的“水桥”，木瓜蛋白酶和核糖核酸酶肽键之间由水分子构成“水桥”，将肽键之间维持在一定的构象，很显然这3分子水成了该酶的整体构成部分。
3.水与非极性物质的相互作用
向水中加入疏水性物质，例如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团，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。由于在这些不相容的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构，处于这种特殊的结构下的水与纯水的结构相似，使得熵下降，此过程被称为疏水水（Hydrophobic Hydration），见图2-4。图2-2 水与蛋白质中两类功能团形成的氢键（虚线）图2-3 木瓜蛋白酶中的一个3分子“水桥”
23，24，25是水分子图2-4 疏水水合（1）和疏水缔合（2）的图示
空心圆球—疏水基团；影线区域—水
由于疏水水合在热力学上是不利的，因此水倾向于尽可能地减少与共存的非极性物质的缔合。当存在两个分离的非极性基团，不相容的水环境将促进它们之间的缔合，从而减少水-非极性界面面积，这是一个热力学上有利的过程。此过程是疏水水合的部分逆转，被称为“疏水相互作用”（Hydrophobic Interac-tion）。
非极性物质具有能和水形成笼形水合物，以及能和蛋白质分子产生疏水相互作用两种特殊的性质。笼形水合物是一种像冰一样的包合物，“主人”物质就是水靠氢键键合形成像笼子一样的结构，将一种“客人”物质就是小的非极性物质通过物理作用方式截留。笼形水合物的“主人”一般由20～74个水分子组成，“客人”是一些低分子质量的化合物，只有它们的形状和大小适合于笼子的“主人”才能被截留。笼形水合物的微结晶与冰的晶体很相似，它们易于生长且可见大小，当形成大的晶体时，原来的四面体结构逐渐变成多面体结构，其在外表上与冰的结构就存在很大差异。一些笼形水合物晶体在0℃以上和适当压力下仍能保持稳定的晶体结构。
典型的“客人”包括低分子质量烃、卤代烃、稀有气体、短链第一级、二级和三级胺、烷基铵盐、二氧化碳、二氧化硫、环氧乙烷、乙醇等。“主人”水分子与“客人”分子的相互作用是轻微的，一般是弱的范德华力。此外，分子量大的“客人”，如一些蛋白质、糖类、脂类和生物细胞内的其它物质也能与水形成笼形水合物，使水合物的凝固点降低。
水分子和蛋白质疏水基团的缔合对蛋白质的功能性质是非常重要的，因为典型的蛋白质分子中大约40%的氨基酸含有非极性基团（丙氨酸-甲基、苯丙氨酸-苯基、缬氨酸-异丙基、半胱氨酸-巯基甲基、亮氨酸-仲丁基）。由于蛋白质1/3的非极性基团暴露在水中，这在热力学上是不利的，暴露的疏水基团与邻近的水除了产生微弱的范德华力外，它们之间并无吸引力。从图2-5可看出，疏水基团周围的水分子对正离子产生排斥，而吸引负离子，这与许多蛋白质在等电点以上pH时能结合某些负离子的实验结果一致。图2-5 水在疏水表面的倾向（二）水的存在状态
按照食品中的水与其它成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成结合水（或称为束缚水、固定水）和自由水（或称游离水、体相水）。
1.结合水（束缚水、固定水）
通常是指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部分水。结合水根据被结合牢固程度的不同，被分为几种不同的形式：（1）化合水 是结合得最牢固的、构成非水物质组成的那些水。例如，化学水合物中的水。（2）邻近水 是处在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置，与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密的邻近水。主要的结合力包括：水-离子和水-偶极缔合作用，其次是一些具有呈电离或离子状态的基团的中性分子与水形成的水-溶质氢键力。（3）多层水 是指位于以上所说的第一层的剩余位置的水和在邻近水的外层形成的几个层。多层水主要是靠HO-HO和HO-溶质间222氢键而形成。尽管多层水不像邻近水那样牢固地结合，但仍然与非水组分结合得紧密，且性质与纯水的性质也不相同。因此，这里所指的结合水包括化合水和邻近水以及几乎全部多层水。
2.自由水（游离水、体相水）
通常是指没有被非水物质化学结合的水。它又可分为三类：不移动水或滞化水、毛细管水和自由流动水。（1）滞化水 是指被组织中的显微和亚显微结构与膜所截留住的水，由于这些水不能自动流动，所以称为不移动水或滞化水。（2）毛细管水 是指在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中存在着的一种由毛细管力所截留的水，在生物组织中又称细胞间水，其物理和化学性质与滞化水相同。（3）自由流动水 是指动物的血浆、淋巴和尿液、植物的导管和细胞内液泡中的水，因为都可以自由流动，所以称为自由流动水。
食品中水分的划分是相对的。食品中所说水分的含量，一般指在常压下，105℃左右直接干燥情况下，所失去物质的总量。
3.结合水和自由水区别
结合水和自由水之间的界限是很难定量地做截然的区分。只能根据物理、化学性质做定性的区分。（1）食品中结合水对食品的风味起着重大作用，当结合水被强行与食品分离时，食品风味、质量就会改变。这主要是由于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）食品中的结合水比自由水难除去。（3）结合水冰点大为降低，甚至在-40℃都不易结冰，而游离水能结冰，冰点略微降低。（4）结合水不能作为溶质的溶剂，而自由水可以作为溶剂。（5）结合水不能被微生物利用，而游离水可以被微生物利用，所以当食品中含有较多的游离水时，易腐败变质。第二节 水分活度和等温吸湿曲线一、水分活度的定义
许多研究结果表明，食物的易腐败性与含水量有密切的关系。一般情况下，含水量高的食品比含水量低的食品容易腐败变质，但是某些高水分含量的食品却很稳定，而另一些低水分含量食品却是不稳定的。也就是说不同种类的食品即使水分含量相同，其腐败变质的难易程度却存在着明显的差异。这说明以含水量作为判断食品稳定性的指标是不完全可靠的。
随后人们逐步认识到食物的安全性与食物的水分活度有着密切的关系。水分活度是确定贮藏期限的一个重要因素。当温度、酸碱度和其它几个因素影响产品中的微生物快速生长的时候，水分活度可以说是控制腐败最重要的因素。总的趋势是水分活度越小食物越稳定，越不容易出现腐败变质现象。
1.水分活度的定义
G.N.Lewis从平衡热力学推导出了物质活度的概念，Scott首先将它应用于食品。严格地说，水分活度应按式（2-1）定义：
式中f——溶剂的逸度（逸度是溶剂从溶液逃脱的趋势）
f——纯溶剂的逸度（逸度是溶剂从溶液逃脱的趋势）0
在低压（例如室温）时，f/f和p/p之间的差别很小（小于1%），00因此可以用p/p代替f/f，则式（2-1）变为式（2-2）：00
式中p——食品中水的蒸气压
p——纯水的蒸气压0
此等式成立只适用于理想溶液和热力学平衡体系。然而，食品体系一般不符合上述两个条件，因此，式（2-2）更确切的表述为式（2-3）：
由于p/p是实际测定值，有时不等于Aw，因此，使用p/p比Aw00更为准确。p/p又称“相对蒸气压”（RVP）。尽管对于食品体系来说，0RVP在科学意义上比Aw更确切，然而Aw是被普遍使用的术语，因此本书在大多数情况使用Aw。
Aw与食品周围环境空气的平衡相对湿度（ERH）有关，可以用式（2-4）表示：
一般情况下，物质溶于水后，该溶液的蒸气压总是低于纯水的蒸气压，所以食品中的Aw总在0～1之间。
2.测定食品中Aw的方法（1）Aw测定仪 在一定温度下，用标准饱和BaCl溶液校正Aw测2定仪的Aw值。在同一条件下测定样品，利用Aw测定仪器中的传感器，根据食品中的水蒸气压力的变化，从仪器的表头上可读出指针所指的Aw。（2）扩散法 置样品于康威氏微量扩散仪器（图2-6）中，密封和恒温条件下，分别在Aw值较高和较低的标准饱和溶液中扩散平衡后，根据样品质量的增减为纵坐标，各个标准试剂的水分活度为横坐标，计算Aw（表2-2）。表2-2 Aw的温度校正表图2-6 康威氏微量扩散仪器
单位：mm（3）恒定ERH平衡室法 置样品于恒温密闭的小容器中，用一定种类的饱和盐溶液使容器内样品的环境空气的相对湿度恒定，待平衡后测定样品的含水量。通常情况下，温度恒定在25℃，扩散时间为20min，样品量为1g，并且是在一种水分活度较高和另一种水分活度较低的饱和盐溶液下分别测定样品的吸收或散失水分的质量，然后按式（2-5）计算Aw。
式中 A——水分活度较低的饱和盐溶液的标准水分活度
B——水分活度较高的饱和盐溶液的标准水分活度
x——使用B液时样品质量的净增值
y——使用A液时样品质量的净减值二、水分活度与温度的关系
Aw与温度有关，所以测定样品Aw时，必须标明温度。Aw与热力学温度T之间的关系可以用经修改的克劳修斯-克拉伯龙（C1ausius-Clapeyron）方程［式（2-6）］表示。
式中 T——热力学温度
R——气体常数
ΔH——样品中水分的等量净吸附热
式（2-6）经过整理，可推出式（2-7）lnAw=-kΔH/R（1/T） （2-7）
式中Aw和R、T的意义与式（2-6）相同，ΔH则为纯水的汽化潜热（40.5372kJ/mo1）。k的意义可由式（2-8）表示：
通过对lnAw—1/T作图，应该是一条直线。也就是说，一定水分含量的食品，在一定的温度范围内，Aw随热力学温度升高而成正比例升高。具有不同水分含量的天然马铃薯淀粉的 lnAw—1/T图证明了这种理论推断，如图2-7所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]