浅谈水分活度与水分含量关系说明

1.概念 
水分含量概念就不多说。 
根据现代食品科学研究指出:用水分活性(Water Activity-Aw)指导生产和贮藏具有重要的实践意义,因为水分活度既能反映食品中水分存在状态,又能揭示食品质量变化和微生物繁殖对其水分可利用的程度。因此,近年来国外的食品水分多不用百分比表示,而改用水分活性或平衡相对湿度(Equilibrium Relative Humidity ERH)表示。 
水分活性的定义:在一温度下,溶液状的水分或食品中水分的蒸汽压与相同一温度下纯水的蒸汽压的比值,即:.
P为食品中水的蒸汽分压,P0为纯水的蒸汽压。纯水的P与P0是一致的,所以纯水Aw值为1。而食品中的水分由于有一部分与某些可溶性成分共存(以结合水的形式存在),它的蒸汽压P总是小于纯水的蒸汽压P0,所以食品的Aw均小于1。 
测定食品的水分活度时,可采用水分活度测定仪(记得我曾经在坛内专门有个这个方法介绍)。其工作原理是把被测食品置于密封的空间内,在保持恒温的条件下,使食品与周围空气的蒸汽压达到平衡,这时就可以以气体空间的水蒸汽压作为食品蒸汽压的数值。同时,在一定温度下纯水的饱和蒸汽压是一定的,所以可以应用上述水分活度定义的公式,计算出被测食品的水分活度。由此可见,测定食品水分活度的方法实际上就是利用空气与食品的充分接触,达到空气中水蒸气分压和食品中水蒸气压的平衡,把食品中水蒸气压以空气的水蒸气分压来表示。因此在数值上食品的水分活度等于空气的平衡相对湿度。例如面粉、大米的Aw为0.65,用平衡相对湿度值表示则为65%,在平衡相对湿度的条件下贮藏食品,其水分含量即是它的平衡水分。在ERH65%条件下贮藏面粉、大米,其平衡水分在14%左右。这个含水量不仅符合产品质量标准的要求,而且也能达到安全贮藏。必须指出,食品的水分活度与空气的平衡相对湿度是两个不同的概念,前者表示食品中的水分被束缚的程度,后者表示空气被水蒸气饱和的程度。因此,用水分活度来指导食品的生产和贮藏,具有更科学和直接的指导作用。 
拉布萨(T.P.Labuza)在总结食品的稳定性和Aw之间的相对关系时,阐明了食品水分和间存在有内在的相互关系。并可用等温吸湿曲线(Water sorption isothermal Curve)来表示。在一定的温度下,食品由于吸湿或放湿,所得到的水分活度与含水量之间关系的曲线称为等温吸湿曲线(图1-1)。从这个曲线可以看出食品中水分存在的几种状态。如果把这个曲线分为三个区段,Aw在0~0.25之间为A区段,水分牢固地与食品中某些成分结在0.25~0.80之间为B在 
图1-1 食品等温吸湿曲线 
这个区段内中的水分是单层分子结
合水;Aw区段,在这个区段中,水分虽然也与食品中某些成分结合,但其结合力较弱,在这个区段中的水分是多层分子结合水,即半结合水;Aw在0.80~0.99之间为C区段,这区段中的水分是以毛细管凝集而存在,即自由水。 从曲线还可以看出,当食品中水分在很低的情况下,水分含量只要稍有增加,就可合在一起,结合力**强,以引起食品水分活度有较大的增加。同样当食品中含水量高达90%以上时,其水分活度几乎接近1,近
似纯水的水分活度。由此可见,食品的水分活度与其含水量之间存在着一定的关系。而水分活度值的大小又决定于食品中水分的结合状态,同一种食品如果含水量相同,其水分活度可能有差别,除了与水分的结合状态有关外,还随着温度的升高而增加。 
2.食品的吸附特性  
食品的典型吸附等温线是反S型的,并可近似地由数字关系式表达(见表1-1)。 
前已达及,食品中部分水分是牢固地结合在特殊晶格位置上(这些晶格位置包括多糖的羟基、羰基和蛋白质的氨基等)。在这些晶格位置上,水能被氢、离子一偶极子或被其他一些基团牢牢地结合。


 
m1=45.45/41.45=1.1g水/g固体

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