茶心静语：解析水与自由水的结合

水是人体所必需营养物质，也是食品中最重要的成分之一，食品的品种不同其含水量也会差别较大，含水量影响到食品的贮藏性能和消费者的接受程度，水作为代谢所需的营养成分和废物的输送介质，为生化反应提供了一个适宜的环境。

生物体内的水分一般可分为结合水和自由水。在生物体内或细胞内可以自由流动的水是自由水，它是良好的溶剂和运输工具。结合水则是吸附和结合在有机固体物质上的水，主要是依靠氢键与蛋白质的极性基（羧基和氨基）相结合形成的水胶体，通常指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，与同体系的水相比较，其分子的运动减小，并且水的其他性质明显改变。结合水较明显的特点是在-40℃以上尚不能结冰、不能作溶剂、不能被微生物所利用。

结合水又分为单分子层结合水和多分子层结合水。单分子层结合水主要以离子形式存在的一些强极性基团，可以通过氢键与水结合，好像在非水组织的外层覆盖一层水膜，按照这种方式结合形成的第一层水，因其氢键键能较大所以结合比较牢固，而蒸发时能比纯水吸收更多的热量所以导致蒸发能力较弱。一般情况下，单分子层结合水不易失去，可以被视为食品其中的一部分。多分子层结合水是水与非水成分中的弱极性基团，如蛋白质分子中的酰氨基、巯基等；而淀粉、纤维素、果胶分子中的羟基以及单分子层以外的几层水，它们靠水分子的弱极性键和水分子之间的氢键结合。

自由水指存在于组织、细胞和细胞间隙中容易结冰的水。常见的是毛细管水，动植物体内自然形成的毛细管是由亲水物质构成的，毛细管内径很细，毛细管有较强的束缚水的能力，一般情况下将保留在毛细管的水称为毛细管水，属于自由水。自由水具有全部水的性质，包括在-40℃以上可以结冰、在食品内可以作为溶剂、可以以液体形式移动、在气候干燥时可以以蒸汽形式逸出、在潮湿的环境中容易吸收一定量的水分增加含水量、微生物可以利用自由水繁殖、各种化学反应也可以在其中进行等。(www.zuozong.com)

1957年Scott研究提出水分活度的概念Aw，指一个物质所含有的自由状态的水分子数与如果是纯水在此同等条件下同等温度与有限空间内的自由状态的水分子数的比值。纯水Aw＝1，溶液Aw＜1。水分活度越高，结合程度越低，水分活度越低，结合程度越高。水分活度反映了食品中的水分存在形式和被微生物利用的程度，是食品的内在性质，它决定于食品的内部结构和组成。食品中各种微生物的生长发育是由其水分活度而不是由其含水量决定的。食品的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率。细菌对水分活度最敏感，Aw＜0.90时，细菌不能生长；酵母菌次之，Aw＜0.87时，大多数酵母菌受到抑制；霉菌的敏感性最差，Aw＜0.80时，大多数霉菌不生长。反之，Aw＞0.91时，微生物变质以细菌为主；Aw＜0.91时可抑制一般细菌的生长。毒菌生长的最低水分活度在0.86～0.97。

由上可知，茶叶干燥是为了降低水分活度，进而抑制微生物生长，从而保证茶叶的质量。科学实验提醒我们，在储存茶叶时也要注意茶叶的含水量不要超过11%这条警戒线，只要茶叶含水量高于11%，各种微生物便立即可以生长、繁殖。