一、食品中水的存在形式
1. 結(jié)合水（又稱束縛水或固定水）：
通常是指食品中存在于溶質(zhì)或其他非水組分附近的與溶質(zhì)分子通過化學(xué)鍵結(jié)合的那部分水（如蛋白質(zhì)空隙中或化學(xué)水合物中的水），是食品中與非水成分結(jié)合的最牢固的水。
一般說來，食品干燥后安全貯藏的水分含量要求即為該食品的單分子層水。
①化合水（構(gòu)成水）：與非水物質(zhì)呈緊密結(jié)合狀態(tài)的水；非水物質(zhì)必要的組分，-40℃不結(jié)冰，無溶解溶質(zhì)的能力，不能被微生物利用
②鄰近水（單分子層水）：處于非水物質(zhì)外圍，與非水物質(zhì)呈締合狀態(tài)的水；-40℃不結(jié)冰，無溶解溶質(zhì)的能力，不能被微生物利用
③多層水：處于鄰近水外圍的，與鄰近水以氫鍵或偶極力結(jié)合的水；有一定厚度，-40℃基本不結(jié)冰，溶解溶質(zhì)能力下降，可被蒸發(fā)
2. 自由水（又稱體相水、截留水）：
是指存在于組織、細(xì)胞和細(xì)胞間隙中容易結(jié)冰的水，食品中與非水成分有較弱作用或基本沒有作用的水。
微生物可以利用自由水繁殖，各種化學(xué)反應(yīng)也可以在其中進(jìn)行，易引起食品的腐敗變質(zhì)，但也與食品的風(fēng)味及功能性緊密相關(guān)。
①滯化水：被組織中的顯微結(jié)構(gòu)或亞顯微結(jié)構(gòu)或膜滯留的水；不能自由流動(dòng)，與非水物質(zhì)沒關(guān)系
②毛細(xì)管水：由于天然形成的毛細(xì)管而保留的水分，是存在于生物體細(xì)胞間隙的水；不能自由流動(dòng)，與非水物質(zhì)沒關(guān)系，當(dāng)毛細(xì)管直徑小于0.1μm 時(shí)，毛細(xì)管水實(shí)際上為結(jié)合水
③自由流動(dòng)水：以游離態(tài)存在的水；可正常結(jié)冰，具有溶劑能力，微生物可利用繁殖，各種化學(xué)反應(yīng)可在其中進(jìn)行
二、水在食品中的作用
食品中水分對食品的結(jié)構(gòu)、外觀、味道以及對變質(zhì)的敏感性有著很大的影響，含水量直接影響到食品的貯藏性能和消費(fèi)者的接受程度。
理化性質(zhì)：溶解、分散蛋白質(zhì)、淀粉等水溶性成分，形成溶液或凝膠
質(zhì)地：影響鮮度、硬度、流動(dòng)性、呈味、耐貯性和加工適應(yīng)性
工藝：起著膨潤、浸透、均勻化等功能，與食品加工的干燥操作有關(guān)
安全性：微生物繁殖的必需條件，但能去除食品加工過程有害雜質(zhì)
三、水分活度與食品質(zhì)量
食品安全的目標(biāo)之一就是防止有害微生物的生長并產(chǎn)生毒素。為了表示食品中所含的水分作為生物化學(xué)反應(yīng)和微生物生長的可用價(jià)值, 提出了水分活度的概念。
水分活度定義為物質(zhì)中水分含量的活性部分或者說自由水。比水分含量能更可靠的預(yù)示食品穩(wěn)定性、安全和其他性質(zhì)，成為一個(gè)能指示產(chǎn)品穩(wěn)定性和微生物安全的參數(shù)。在食品行業(yè)，常用來檢測產(chǎn)品的保質(zhì)期和質(zhì)量。
1. 水分活度與微生物生長的關(guān)系
一般來說, 食品的水分活性越低, 其保藏期就越長。不同種類的微生物其存活和生長與水分活度有關(guān)系，同一種類微生物在不同的生長階段也要求不同的水分活度。酵母菌和霉菌可在低水分下生長，但是0.85是病原體生長的安全界限。0.85是根據(jù)金黃色葡萄球菌產(chǎn)生毒素的最低水分活度得來的。
大部分生肉、水果和蔬菜屬于水份較高的食品（水分活度高于0.85）。值得注意的是面包，多數(shù)人認(rèn)為它是干燥，貨架穩(wěn)定的產(chǎn)品。實(shí)際上，它有相當(dāng)高的水分活度，它只是因pH、水分活度的多重屏障，而使之安全，并且霉菌比病原體更容易生長，換言之，它變危險(xiǎn)之前就長霉變綠了。
有些獨(dú)特風(fēng)味的產(chǎn)品如醬油外表像是高水分產(chǎn)品，但因鹽、糖或其它成分結(jié)合了水分，它們的水分活度很低，其水分活度在0.80左右。因果醬和果凍的水分活度可滿足酵母菌和霉菌生長，它們需在將包裝前輕微加熱將酵母菌霉菌殺滅以防止腐敗。
2. 水分活度與食品化學(xué)變化的關(guān)系
降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進(jìn)行，減少營養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性色素的分解。但水分活度太低，反而會(huì)加速脂肪的氧化酸敗。要使食品具有最高的穩(wěn)定性，最好將水分活度保持在結(jié)合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學(xué)變化難以發(fā)生，同時(shí)又不會(huì)使食品喪失吸水性和持水性。
對于含水較多的食品，如凍布丁、蛋糕、面包等，它們的Aw大于周圍空氣的相對濕度，保存時(shí)需要防止水分蒸發(fā)。通過食品的包裝創(chuàng)造適宜的小環(huán)境，盡可能達(dá)到不同食品對水分活度的要求。
3. 水分活度與食品水分遷移控制的關(guān)系
水分活度在多種成分的食品中是控制水分遷移的一個(gè)重要參數(shù),食品透過包裝的水分交換率和朝一個(gè)水分活度極限關(guān)鍵值變化的水分活度的變化率決定著產(chǎn)品的貨架期。
一些食品包含一些不同水活度的物質(zhì)，例如，帶果脯的燕麥。除非水分活度得到控制，否則水分就會(huì)從水分活度較高的果脯里遷移到水分活度低的燕麥中，造成水果變的又干又硬，而燕麥則變的濕了。
水果蛋糕生產(chǎn)商可以開發(fā)出一個(gè)蛋糕和水果片中含有相同水分活度的食譜。那么當(dāng)這個(gè)蛋糕在存儲(chǔ)和銷售的過程中都不會(huì)引起任何因?yàn)樗侄泽@的事件了，它是一款安全、美味、耐存儲(chǔ)的產(chǎn)品。水分活度高低關(guān)鍵值可以根據(jù)食品中微生物以及食品的質(zhì)地、味道、外觀、香味、營養(yǎng)和烹調(diào)質(zhì)量這些因素來確定。
水活度值高的食品被描述成水分大、多汁、柔軟的食品，當(dāng)這些食品的水活度降低時(shí)，食品會(huì)發(fā)生意想不到的組織變化，例如：變干、變硬、味道陳腐。水活度值低的食品常常應(yīng)該是這樣的：脆脆的、易碎，而高水活度的食品會(huì)使其結(jié)構(gòu)成吸水性結(jié)構(gòu)。干燥的、谷物類食品和面粉類食品如餅干、曲奇、薯片、爆米花，當(dāng)水活度增加時(shí)，會(huì)失去其脆脆的口感。
4. 水、冰的物理特性與食品質(zhì)量
(1) 水和冰的物理特性
水是一種特殊的溶劑，其物理性質(zhì)和熱行為有與其它溶劑顯著不同的方面：
水的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比質(zhì)量和組成相近的分子高得多；水的密度較低，在凍結(jié)時(shí)體積增加；同溫度下冰的熱導(dǎo)率是水的4倍，水的凍結(jié)速度比熔化速度要快得多；冰的熱擴(kuò)散速度是水的9倍，冰的溫度變化速度比水大得多。
正是由于水的以上物理特性，導(dǎo)致含水食品在加工貯藏過程中的許多方法及工藝條件必須以水為重點(diǎn)進(jìn)行考慮和設(shè)計(jì)；特別是在利用食品低溫加工技術(shù)是要充分重視水的熱傳導(dǎo)和熱擴(kuò)散的特點(diǎn)。
(2) 為什么提倡使用速凍工藝
目前，普遍認(rèn)為凍結(jié)是保藏食品，特別是保藏生鮮食品的最好辦法，生鮮食品中含有大量的水（60%—90%），因此，在凍結(jié)過程中，最主要問題，就是水如何變成冰，以及由此帶來的后果。
把食品中水完全結(jié)晶的溫度叫低共熔點(diǎn)，大多數(shù)食品的低共熔點(diǎn)在-55～-65℃之間。但冷藏食品一般不需要如此低的溫度，如我國冷藏食品的溫度一般定為-18℃,這個(gè)溫度離低共熔點(diǎn)相差甚多，但已使大部分水結(jié)冰，在此溫度下微生物的活動(dòng)，將受到極大的抑制，有的甚至死亡。但是在低溫條件下，并不是所以反應(yīng)都被抑制，相反有些反應(yīng)的速度或在某種程度上被提高。在食品的組織結(jié)構(gòu)遭受了機(jī)械損傷后，導(dǎo)致酶、底物、激活劑在細(xì)胞內(nèi)的位置發(fā)生變化，即發(fā)生了常說的“錯(cuò)位”現(xiàn)象，由此引發(fā)了某些酶促反應(yīng)的進(jìn)行。例如一些Vc、Va、胡蘿卜素、蛋白質(zhì)等的氧化、糖原的糖酵解、磷脂的水解等反應(yīng)。
(3) 冷凍速度對食品質(zhì)量的影響
如：一般的食物在凍結(jié)后解凍往往有大量的汁液流出，其主要原因是緩慢凍結(jié)后冰的體積比相同質(zhì)量的水體積增大9%，造成細(xì)胞、組織的機(jī)械損傷，解凍時(shí)，則導(dǎo)致汁液外流，風(fēng)味改變，不能恢復(fù)新鮮食品的組織狀態(tài)。
