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水分在食品中的存在状态与检测方法

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2017/11/23

常用设备综合讨论

水是食品、药品、化妆品等的基本成分，水是也是微生物生存、成长的主要条件之一，控制水的含量能够保证产品的保质期，抑制有害微生物的生存发展，并且能够优化产品的生产加工过程，对产品工艺具有指导性的意义。

随着国家食品安全战略的进一步加强，食品质量的检测会越来越严格，水分作为食品的基本组成成分之一，对产品的生产、加工、应用都具有指导性的意义，是实验室必检项目之一。
一、食品中水分存在状态
食品中的水分有着多种存在状态，一般可将食品中的水分分为自由水（或称游离水、体相水）和结合水（或称束缚水、固定水）。其中，结合水又可根据被结合的牢固程度，可细分为化合水、邻近水、多层水；自由水可根据这部分水在食品中的物理作用方式也可细分为滞化水、毛细管水、自由流动水。
食品中结合水和自由水的性质区别主要在于以下几个方面：
⑴食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得很多，随着食品中非水成分的不同，结合水的量也不同，要想将结合水从食品中除去，需要的能量比自由水高得多，且如果强行将结合水从食品中除去，食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变；
⑵结合水的冰点比自由水低得多，这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水，可在较低温度生存的原因之一；而多汁的果蔬，由于自由水较多，冰点相对较高，且易结冰破坏其组织；
⑶结合水不能作为溶质的溶剂；
⑷自由水能被微生物所利用，结合水则不能，所以自由水较多的食品容易腐败。
二、水对食品的影响
食品中水分变化，主要是自由水的增减。若自由水蒸发，结合水存在，则食品保持干燥。生化反应、生命活动微弱，处于休眠状态。此时各种虫害、霉菌的活动也处于停止状态。这样食品的储存养护质量就稳定。而含自由水高的食品，在温度较高时，酶的活性增强，生化反应加速，呼吸加剧，老化加快。在这种高湿、高温条件下，虫害、霉腐严重。食品的质量迅速发生变化。另外在高湿、低温时，由于自由水结冰，使机体细胞膜因受结冰体积增大的损伤而破裂，发生冻伤现象。所以食品中自由水的存在，是造成食品储存养护质量不稳定的重要因素。
水对食品的影响，可通过水分含量和水分活度来判定。
1、水分含量
食品种类繁多，与我们的生活息息相关。水分是食品的主要组成部分之一，是形成食品加工工艺的重要因素。食品水分的分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响，例如：水分过低，会造成食品的结构不稳，口感差；水分含量过高，会造成食品的质地和新鲜程度。水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品的贮藏和安全特性。
因此，食品在生产、加工、储存过程中应该严格控制水分含量，防止因水分含量不合格而导致的一系列质量问题。控制水分含量可以采用SFY-800型快速水分仪。如下图。

（SFY-800食品快速水分仪工作中）

2、水分活度
水分含量是指产品中总水量，包括分子状态下的水，用%表示，自由水是指“活跃”的
水，关系着微生物的生长，它的测量结果叫水活度A_w。
水活度、pH值、温度和其它一些参数一起影响到微生物的生长，但是Aw水活度和pH是其中最重要的2个参数。
自由水关系到霉菌，酵母，细菌甚至毒素的生长，参与一些化学/生物反应（如非酶褐变，美拉德反应），会破坏产品的质感、气味、颜色、味道和营养价值（蛋白质和维生素含量），另外关系到货架期（保质期），这些因素最优化需要水活度值在一个限定窄的范围内。所以水活度的正确测量对食品而言具有重要的意义。
需要注意的是，二种物质虽然可能有着相同的水分含量，但是可能会有不同的Aw值。水分含量并不能代表水分活度。
欧洲在超过30年前已经意识到水活度的重要性了，FDA（美国食品药品管理局）和USDA(美国农业部)已经建立相关法规，同样今天也成为HACCP要求的一个关键指标。
食品的水分活度可使用GYW-1水分活度仪来检测。如下图。

（GYW-1食品水分活度仪工作中）

3、水分活度检测的意义
A、货架期
新产品从一开始就考虑到水分活度的概念，将会非常安全、有最长的货架期和最好的质量，水分活度的数据能用以预测新产品的潜在风险，水分活度能用以绘制稳定图来预测新产品可能的改变，反应和风险！
B、原料检测
原料中水分活度的消息能帮助生产商评估何种成分相对安全，以及哪种物质必须在随后的生产工艺中小心处理，因此，原料中检出的低水分活度值能取代或补充广泛的微生物例行测试，现在许多公司都要求供货商提供其产品或成分的水分活度规格，因为原材料的水分活度规格能确保稳定的产品质量，另外当产品的水分活度改变了，可以追溯到底是由于成分还是生产工艺的问题。
C、产品中水分活度带来的影响
水分活度和有害微生物的生长并且关联，例如细菌或真菌，他们能产生毒素或其他有害物质。化学或生化反应（例如褐变反应）也会增加发生的可能性。
--微生物稳定性
--化学稳定性
--蛋白质和维生素含量
--颜色、口味和营养价值
--稳定性和耐久度
--溶解性和质地

结语
对于食品而言，不管是水分含量，还是水分活度，都会对其质量造成不同程度的影响，在生产、加工、应用过程中，应严格把控。
食品安全关乎到人类的身体健康，目前的食品安全形势严峻，在食品制作的每个环节中应该严格把控、多方监督，食品安全需要我们每一个人都参与进来，共同营造一个和谐的食品安全环境

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zyl3367898

第1楼2017/11/24

应助达人

好资料，值的一读。

1

天空之城

第2楼2017/11/24

学习了，值得一看。
zyl3367898(zyl3367898)发表:好资料，值的一读。

0

Happy人气

第3楼2017/11/24

张老师,在农口对水分的测定一般用什么方法
zyl3367898(zyl3367898) 发表:好资料，值的一读。

0

LRpinkpig

第4楼2017/11/24

人气人气我爱你?

0

qianguiyun1

第5楼2017/11/25

应助达人

水分仪搞这么个直筒子是干什么用的？

0

羊城小生

第6楼2017/11/27

学习了~

0

wangjunyu

第7楼2017/11/30

应助工程师

加热的
qianguiyun1(qianguiyun1) 发表:水分仪搞这么个直筒子是干什么用的？

0

Happy人气

第8楼2017/12/02

话说,你新婚,也没来版面发个喜糖啊
wangjunyu(wangjunyu1113) 发表:加热的

0

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