食物

你了解食物里的水吗?

少个螺丝 发表于  2014-06-28 09:36

水在两个极其重要的方面超越了其他食品成分:一,它稍微便宜一点儿,甚至可以说是最便宜的食品原料了;二,它在食物中含量的多少,能直接影响产品的品质。

——《银河系漫游指南》

不知道你注意过没有,水其实也是食品中的一种重要成分,在食物的生产、保存过程中,它都起到了关键作用。就此,道格拉斯·亚当斯在他的《银河系漫游指南》里做出了上述精确的概括,的确,就现代食品行业而言,大家平日里主要做的,其实就是和水打交道。

大家一定都能明白第一个重要方面。由于相对于其他原料,水本身相当便宜,任何一个商家都希望在条件允许的情况下尽可能让产品中多含水——这种让最廉价的原料卖出正常产品的价格,这是多么划算的买卖啊!往牛奶里掺水、往猪肉里注水,都是典型的案例。

图片来源:shutterstock.com

这也是世界各国家都规定了个各种产品的质量标准的原因。以牛奶为例,粗略地说,一升牛奶中大约有30克蛋白质,40克脂肪,50克乳糖,以及大约10克的矿物质,除此之外,剩下的900克都是水。中国国家标准规定巴氏奶中的非脂乳固体不低于8.1%,就是为了保证水的比例不能太大。要是没有这个规定,各家牛奶企业肯定愿意今天多加点儿水,明天再多加一点儿水,过不了多久,大家买到手的牛奶就跟自来水差不多了。

至于第二个重要方面,理解起来可能稍微复杂一些。我们得注意到,水分在食物中同时扮演了很多重要的角色。一方面,水在食物中的变化可以直接影响食物的质地和口感,第二天的法棍比刚烤好的难吃那么多,归根结蒂只是水分在其中的分布发生了变化了而已;另一方面,微生物的生长与繁殖离不开水,水的存在,也可以导致或者参与一些使得食物变质的化学反应。

图片来源:shutterstock.com

水是生命之源——这生命指的不仅仅是人类,同样包括各种导致食物变质的微生物。食物如果含水量太多的话,就容易腐败变质,水分对食物保存的影响古人早就知道了。自古以来,大家都会把新收获的粮食晒干以后再储存起来,最初大家只是利用不花钱的太阳能,把粮食在场子里摊开晒就是了,也没必要去研究粮食晒到什么程度,然而进入现代工业社会之后,情况就不一样了——“抠门”的食品生产商会算一笔账:晒得太干,一方面要多付出成本,另一方面还少卖了一些水分。因此,他们就召集了一批科学家,想搞明白食物中含有多少水分的时候更有利于储存。

然而在研究了食物中的含水量和微生物的生长繁殖之间的关系之后,人们惊讶地发现,二者之间似乎没什么相关性。有的食物含水量很高,却不容易滋生细菌,而有的食物含水量比较低,却依然容易变质腐败。直到1953年,澳大利亚人威廉·詹姆斯·斯考特(William James Scott)才发现原来与微生物生长情况相关的并不是简单的食物含水量,而是水的活度。

什么是水活度?如果我们把水倒在玻璃杯里,然后把杯子倒过来,正常情况下我们就会发现刚装的水哗啦一声都倒在地上了。但是如果我们在杯子里塞一大坨海绵之后再倒入等量的水,把杯子倒过来之后依然可能会哗啦一声,但总会有一部分水被海绵吸附着,倒不出来了。我们可以说,洒出来的这些水是自由的水;而待在海绵里的那部分水,则是被海绵束缚住了。水活度,就是这样一个类似的概念,它指出了食物中含有多少自由的水可以被生物利用。

图片来源:shutterstock.com

如果只是测某种食物里的含水量的话,我们只需要把它放在烘箱里烘干几个小时,然后对比烘干前后的重量就可以知道了水的含量。那水活度该怎么测量呢?

在一定的温度下,把一盆水放在一个密闭的空间里,水分子会不断地从水中进入空气中,也会不断地从空气中返回水中。只要时间足够,二者之间就会达到一个动态的平衡,水蒸气的蒸发和凝结的速度一致了。这个时候,空气中这个水蒸汽的分压就是这个温度下水的饱和蒸气压。在相同的温度下,我们把某种食物也放在较小的密闭空间里,水蒸气在这里也会达到这样一个动态平衡,从而得到另一个水蒸汽分压。把这个水蒸汽分压除以水的饱和蒸气压,就得到了这种食物在这个温度下的水活度。

纯水的水活度是1,食物中的水活度比1小越多,则说明里面的水分越难被加以利用。

含水量高并不意味着可利用的水也多。常温下,一块软质奶酪通常含水量在50%左右,一杯饱和食盐水的含水量大约在74%左右。而前者的水活度是0.95,后者的水活度只有0.75。

图片:shutterstock.com

后来,人们慢慢发现,不止是微生物的生长繁殖与水活度有关,其他很多能引起食物变质的因素,也都与水活度有着密不可分的关系。比如酶促反应、水解、褐变、脂肪氧化等等。这些因素的反应速度大都随着水活度的降低而大幅降低,只有脂肪的氧化是先随着水活度的减小而降低,而当水活度小到一定程度之后,又再次升高。了解了这些信息后,“抠门”的商家就可以人为地把食物的水活度控制在一个合理的范围里,从而在“把水当产品出售”和延长食物的保质期找到一个最佳的平衡点。

大多数的生鲜食物的水活度都是接近1的,因此特别容易腐败变质。虽然水活度发现的时间并不长,但凭着积累下的经验,人们早就已经开始有意无意地利用水活度的特性来保存食物了。

干燥脱水就是一种有效降低水活度的方法。通过除去食物中的水分既能延长食物保质期又能降低运输成本。毕竟水虽然便宜,但是却很重。与其长途运输食物中的大量水分,不如先脱水,使用的时候再加水还原。像奶粉,干木耳等都是这样。

图片来源:shutterstock.com

盐渍或者糖渍则是另一种降低水活度的方法。前文提到的饱和食盐水的水活度只有0.75,在这个水活度下,绝大多数微生物都很难生长繁殖了。我们吃的咸菜、腌肉、蜜饯,其实都利用了这一原理。

除此之外,冷冻其实也是一种常用的降低水活度的方法。水分变成冰之后,不仅仅是微生物无法生长繁殖,缺乏了水分这一介质,就连很多化学反应也难以继续进行了。这也是冷冻食物可以长久保存不变质的原因。

当然,水活度也不是万能的。现在很多复杂食物追求内外不同的口感质地,其中的水分是没有达到平衡状态 的,就像“外焦里嫩”的炸鸡表层十分干燥,但内部却鲜嫩多汁,如何测定这类食物的水活度本身就是一个大问题——因为这个测定过程需要达到整个环境的水分平衡。还有很多食物为了保证固有的口感,也没法在水活度上多做文章。对于这类食物,就需要依靠加热杀菌,合适的包材,以及适当的食品添加剂来延长保质期了。(编辑:老猫

相关小组

热门评论

  • 2014-06-28 11:07 csc-0769

    所以这时候,学药的就很重要的,想当年,镉大米时期,哥把附近超市的大米都检测过,水也检测了。。哥吃的东西还是萌大奶的。。。。。

    [29] 评论
  • 2014-06-30 10:27 天然萌

    嗯,水活度净水器,通过高效滤膜(口罩棉花)、活性炭、含银高效过滤颗粒(聚乙烯塑料颗粒)等高效过滤材料过滤原水,再通过电极活化技术(两个铝电极,接个小电阻,带上点电压就成)将饮用水最大程度的活化,让您喝上放心的活化水!延年益寿巴拉巴拉~还超级静音省电呢!

    滤芯半年一换,每个300元~电极半年一换,每个200,机身1200元~直销哦!发展下线每个下线返现70,下线的下线返现30,再下线每台返现20,滤芯、电极每个返现20哦!直销哦!快速致富哦!

    哈哈哈哈哈!

    [19] 评论
  • 2014-06-28 10:45 bluesky365

    我都不知道我喝的自来水合格不。。

    [8] 评论

显示所有评论

全部评论(33)
  • 1楼
    2014-06-28 10:45 bluesky365

    我都不知道我喝的自来水合格不。。

    [8] 评论
  • 2楼
    2014-06-28 11:07 csc-0769

    所以这时候,学药的就很重要的,想当年,镉大米时期,哥把附近超市的大米都检测过,水也检测了。。哥吃的东西还是萌大奶的。。。。。

    [29] 评论
  • 3楼
    2014-06-28 11:54 忧伤的尼姑

    然后橙汁行业以不浓缩为贵,所以万事都有走极端的。。

    山寨果壳,你值得拥有
    [5] 评论
  • 4楼
    2014-06-28 12:52 PHOENIX1723

    我相信接下来就该介绍:

    自由水;结合水;食品加工过程中水的变化……

    [0] 评论
  • 5楼
    2014-06-28 13:19 毛骡 金属材料学博士
    引用@csc-0769 的话:所以这时候,学药的就很重要的,想当年,镉大米时期,哥把附近超市的大米都检测过,水也检测了。。哥吃的东西还是萌大奶的。。。。。

    你只是抽检

    [0] 评论
  • 6楼
    2014-06-28 13:33 csc-0769

    是检的哥买的那些。。跟抽不抽检没关系了,除非这镉的含量不均匀。

    [0] 评论
  • 7楼
    2014-06-28 16:18 苦楝树

    商家好邪恶··· ···

    [0] 评论
  • 8楼
    2014-06-29 01:14 IVV万岁
    引用@苦楝树 的话:商家好邪恶··· ···

    邪恶是因为“黑木耳”“水”“口感:这个词嘛?

    [0] 评论
  • 9楼
    2014-06-29 18:24 画地为牢-----

    鸡肉味,嘎嘣脆。

    引用文章内容:,就像“外焦里嫩”的炸鸡表层十分干燥,但内部却鲜嫩多汁


    [1] 评论
  • 10楼
    2014-06-29 18:43 已注销用户

    有水口感会嫩嫩的滑滑的吧(某些食物)(丧心病狂)

    [0] 评论
  • 11楼
    2014-06-29 18:53 凌月城

    水挽救食物?

    [0] 评论
  • 12楼
    2014-06-29 19:10 回归自然
    引用@csc-0769 的话:是检的哥买的那些。。跟抽不抽检没关系了,除非这镉的含量不均匀...

    求坐标

    [0] 评论
  • 13楼
    2014-06-29 23:59 辉KEN
    引用文章内容:以及适当的食品添加剂来延长保质期了。

    看起来,这句话才是本文诞生的缘由

    [1] 评论
  • 14楼
    2014-06-30 10:06 那年青葱
    引用文章内容:归根结蒂

    归根结底 哦

    [0] 评论
  • 15楼
    2014-06-30 10:27 天然萌

    嗯,水活度净水器,通过高效滤膜(口罩棉花)、活性炭、含银高效过滤颗粒(聚乙烯塑料颗粒)等高效过滤材料过滤原水,再通过电极活化技术(两个铝电极,接个小电阻,带上点电压就成)将饮用水最大程度的活化,让您喝上放心的活化水!延年益寿巴拉巴拉~还超级静音省电呢!

    滤芯半年一换,每个300元~电极半年一换,每个200,机身1200元~直销哦!发展下线每个下线返现70,下线的下线返现30,再下线每台返现20,滤芯、电极每个返现20哦!直销哦!快速致富哦!

    哈哈哈哈哈!

    [19] 评论
  • 16楼
    2014-06-30 11:02 啸天狼2014

    下次可以研究研究人体的水活性跟人的生命力是否有直接关系的课题!

    复制去Google翻译翻译结果



    [1] 评论
  • 17楼
    2014-06-30 11:03 hellomomo
    引用@csc-0769 的话:所以这时候,学药的就很重要的,想当年,镉大米时期,哥把附近超市的大米都检测过,水也检测了。。哥吃的东西还是萌大奶的。。。。。

    萌大奶的 是啥意思


    [0] 评论
  • 18楼
    2014-06-30 11:15 举报狂魔香芋

    前排?

    [0] 评论
  • 19楼
    2014-06-30 15:47 子吾

    看了楼上这些回复~~想起一句话

    你们吃烧烤抽烟半夜一宿不睡觉轰趴暴饮暴食猛吃肉不吃菜纵欲不运动电脑前一呆呆一天床上一躺躺3天…………还好意思担心转 基 因 牛奶添加剂 使用色素……?

    洗洗睡吧,要是最后额屁多半都是自己折腾的,不要怪到别人身上

    [5] 评论
  • 20楼
    2014-06-30 17:43 Lucna

    水分活度等温线什么的一点都不萌........

    [0] 评论
  • 21楼
    2014-06-30 19:27 gundamfire
    引用@hellomomo 的话:萌大奶的 是啥意思

    谐音,没问题

    [0] 评论
  • 22楼
    2014-06-30 19:30 逸云鸟
    引用@hellomomo 的话:萌大奶的 是啥意思

    是日文“もんだいない”发音,”没有问题“的意思。

    [0] 评论
  • 23楼
    2014-06-30 19:30 gundamfire
    引用@子吾 的话:看了楼上这些回复~~想起一句话你们吃烧烤抽烟半夜一宿不睡觉轰趴暴饮暴食猛吃肉不吃菜纵欲不运动电脑前一呆呆一天床上一躺躺3天…………还好意思担心转 基 因 牛奶添加剂 使用色素……?洗洗睡吧,要是最后额...

    因为他们要找出凶手为这一切负责,并且他们很真诚地相信自己不是凶手。

    因此必须要有这么一个凶手,而且这个凶手越虚无缥缈但又无处不在,就越好。所以,基因,电磁辐射,制度,等等,都实在是绝佳的凶手候选人;随便一个,或者随便若干个的组合。

    太好了,自此心安理得,继续自己无所作为而去。

    [2] 评论
  • 24楼
    2014-06-30 20:07 冰火梦幻
    引用@IVV万岁 的话:邪恶是因为“黑木耳”“水”“口感:这个词嘛?

    你不说我还没想到……

    [0] 评论
  • 25楼
    2014-06-30 20:07 苟雄

    感觉很快卖水/保健品/器材/养生书的就会用这个概念做文章了

    [0] 评论
  • 26楼
    2014-07-06 17:06 学渣老王
    引用@天然萌 的话:嗯,水活度净水器,通过高效滤膜(口罩棉花)、活性炭、含银高效...

    呵呵呵呵呵呵

    [0] 评论
  • 27楼
    2014-08-16 19:34 贪婪之龙-肯格拉德

    0w0吃吧!

    [0] 评论
  • 28楼
    2014-11-17 20:36 janschanhz

    恕我水平有限,看不懂:

    所谓降低水活度的三个方法:

    引用文章内容:干燥脱水就是一种有效降低水活度的方法

    这不就是直接降低含水量吗?似乎不能说明是因为水活度关系吧?

    引用文章内容:盐渍或者糖渍则是另一种降低水活度的方法

    怎么证明不是盐或者糖抑制了细菌捣乱?

    引用文章内容:除此之外,冷冻其实也是一种常用的降低水活度的方法

    这应该是低温干掉了经常捣乱的家伙吧?

    要说明“水活度”的神奇,似乎应该举一种非常用的、在常温下、高含水、不添加其它物质的保鲜方式的例子。

    个人认为真空密封包装比这几个例子更有说明力,但是你怎么证明不是因为把那些捣乱的家伙给憋死了呢?

    [1] 评论
  • 29楼
    2014-11-18 00:27 PHOENIX1723
    引用@janschanhz 的话:恕我水平有限,看不懂:所谓降低水活度的三个方法: 这不就是直接降低含水量吗?似乎不能说明是因为水活度关系吧? 怎么证明不是盐或者糖抑制了细菌捣乱?这应该是低温干掉了经常捣乱的家伙吧?要说明“水活度”...

    第一个方法:含水量是含水量,水活度是水活度,这俩词的意思不一样。含水量低的物质水活度有可能也会很高,含水量大的物质水活度说不定也挺低的。食品工业上一般采用水活度,因为水含量这个数据不靠谱——水活度高,能扩散挥发出来的水一般就多、容易,反之则不易。但含水量高低嘛,跟水的扩散挥发难易程度木有必然联系……所以……

    第二个方法:盐、糖降低细菌活性,原理是因为它们提高了水溶液的溶质浓度,即提高了水的渗透压,降低了水活度(水溶液渗透压越高,活度越小),当高过细菌细胞质液的渗透压时,细菌就会脱水萎缩,难以摄取水分和其他营养物质,时间一长就挂了。想必您初中时在光镜下观察过洋葱内表皮细胞的形态吧,和这个方法的原理是一样的。

    第三个方法:低温杀死哺乳动物是很随意的,但杀死细菌可就要困难一些了。现代食品工业的冷冻范围从一般也就零下十几二十多摄氏度,细菌生长繁殖被抑制,但想大规模杀灭,低温是做不到的(高温才行)。另外,低温能够使食品中的自由水结冻为固态,这一相变使得一些能在低温环境下活动的细菌也没法利用水了,某些水解反应也没法利用水了,这样就延长了食品的保存期限。

    至于真空包装,主要依靠的是隔绝氧气,一些充氮、充二氧化碳食品和它原理一样,即防止氧气对食品的氧化破坏。憋死微生物嘛也不太现实,您看酿酒的时候也是无氧条件,微生物死绝了酒精又是哪来的啊。……微生物的能量代谢途径可是不少,不一定非要用氧气的……

    至于您最后说的条件……恕我无能,能够改变食品水活度的几个因素都被您限定死了,水活度变不了了,我举不出例子了……

    [0] 评论
  • 30楼
    2014-11-18 08:20 janschanhz
    引用@PHOENIX1723 的话:第一个方法:含水量是含水量,水活度是水活度,这俩词的意思不一样。含水量低的物质水活度有可能也会很高,含水量大的物质水活度说不定也挺低的。食品工业上一般采用水活度,因为水含量这个数据不靠谱——水活度高,...

    呵呵,就是说我们平时理解的食物保存的方法其实功劳都是水活度的功劳了。多谢,受教了!

    [0] 评论

显示所有评论

你的评论

登录 发表评论

少个螺丝
少个螺丝 乳品专业博士,科学松鼠会成员

作者的其他文章

更多科研事,扫码早知道

关于我们 加入果壳 媒体报道 帮助中心 果壳活动 免责声明 联系我们 移动版 移动应用

©2017果壳网    京ICP证100430号    京网文[2015] 0609-239号    新出发京零字东150005号     京公网安备11010502007133号

违法和不良信息举报邮箱:jubao@guokr.com    举报电话:13691127034