1食品中水分存在形式及其對品質的影響
食品中水分有兩種存在形式,一種是自由水(游離的水分子),一種是結合水(就是和食品中蛋白、糖等成分以氫鍵結合的水)。一般意義上的含水量,即水分含量,往往是指自由水和結合水的總和。食品中水分含量的測定依據國標GB 5009.3-2016。食品中水分含量的多少會直接影響感官、穩定性和保質期。但水分含量相同的不同食品,其變質的難易程度也會存在明顯的差異。因為食品變質多是由于微生物的生長,或發生一些酶反應或化學反應而引起的,而這些過程都需要水的參與或以水作為溶質,只有自由水能夠在上述過程中發揮作用,結合水是被一些大分子“固定化"的束縛水,不能有效地被微生物生長和生物化學反應所利用。
因此,食品的穩定性和保質期長短與食品中的優良水分含量相關,但與水存在狀態更相關,食品水分含量中的活性部分,也就是自由水含量才是更關鍵因素。食品中的自由水含量,可通過水分活度指標來衡量。
水分活度(Water Activity,水活度,Aw)是指在密閉空間中,某一食品的平衡蒸氣壓與相同溫度下純水的飽和蒸氣壓的比值。食品中微生物的生長繁殖都要求有一定量低限度的水分活度,如大多數微生物為0.99~0.94,大多數霉菌為0.94~0.80,大多數耐鹽為0.75,當Aw低于0.60時絕大多數微生物就無法生長。
食品水分活度檢測方法依照GB 5009.238-2016,其中**法為康衛氏皿擴散法,操作繁復費時,已很少使用,目前使用更多的是簡潔快速的水分活度儀法檢測。
2乳粉中的水分及水分活度
乳粉產品既要保持其應有的營養價值和功能特性,又必須容易復原、適宜包裝,并在貯藏過程中發生*低程度的變質。單從水分的角度看,全脂乳粉(WMP)和脫脂乳粉(SMP)含水量不超過5%(GB 19644-2010),一般典型值在4%左右。在討論乳粉變質考慮的*重要的因素就是水分含量,但更確切的說是水分活度(Aw),在相同水分含量下,全脂乳粉的Aw高于脫脂乳粉,因為全脂乳粉26%比例的乳脂肪成分為非水溶性,對產品的Aw是不起作用的。
乳粉變質主要包括:結塊、霉變和氧化異味等。
1)乳粉結塊對乳粉的性能,如分散性、溶解性和流動性都會造成不佳影響。乳粉的結塊主要是含水量太高或環境中吸收水分而造成高水分活度,水分在乳粉表面凝結,引起乳粉顆粒粘結導致結塊,甚至*終乳粉全部硬化。
2)乳粉的霉變多是含水量過高,水分活度達到霉菌生長限度所致。
3)氧化:對于全脂奶粉而言,產品中脂肪氧化會產生明顯的異味。但與其他反應不同,脂肪氧化隨著Aw的降低而增加,在Aw在0.3左右是乳脂肪的自發氧化反應速度*小,因此必須保持一個平衡的水分活度值,即防止乳粉發生脂肪氧化產生異味,又要防止結塊。
3乳糖中的水分及水分活度
作為食品原料的乳糖產品主要為含有一結晶水,α-乳糖結晶(一結晶水)具有非吸濕性,與其他糖相比,在高濕條件下吸收水分量很少,是良好的分散劑。一水乳糖的含結晶水量理論上約在5%,美國乳清及乳糖產品參考手冊中闡明乳糖產品的乳糖含量99%,是指包括結晶水的含量。而總水分往往是包括結合水和自由水的。
在乳粉生產中受干燥塔水分快速蒸發,這個轉化程度不足,因而乳粉中部分乳糖是具有吸濕性的β-乳糖,因而乳粉具有吸濕性(在給定溫度下乳粉吸收水分的能力)。高乳糖含量的乳清通過控制產品干燥工藝條件,可以*大限度的得到α-乳糖,以保持乳清產品的非吸濕性。
總之,乳品的穩定性和保質期長短與乳品中的優良水含量相關,但與水分活度(Aw)存在狀態更相關。乳粉的Aw隨著溫度的升高而增加,因此乳粉必須保持良好的貯存溫度。
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