中国农业大学食品化学课件.ppt

水 1 概述 六大营养素之一，是维持人类正常生命活动必需的基本物质； 存在：动植物体内、食品； 在食品中的主要作用： 赋予色、香、味、形等特征； 分散蛋白质和淀粉等，使形成凝胶； 新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等。 2 水与溶质的相互作用 2.1 水的化学结构 2.1.1 水分子的结构（单分子水或汽态水分子） 水蒸气中水：多以单分子形式存在 化学式：H2O 组成：一个氧原子和两个氢原子 形状：折线形 H—O结合方式：共价键 键角：104.5℃ 分子类型：极性分子 2.1.2 液体水的结构（水分子的缔合） 存在形式：若干个水分子缔合[（H2O）n] 吸引力：含有偶极的水分子在三维空间上的静电引力形成氢键的缔合作用（多重氢键键合）， 缔合原因：O-H键具有极性→分子中电荷非对称分布→分子具有较大偶极距；极性→吸引力→强度缔合 键能大小：共价键（平均键能335kJ/mol）氢键（2～40 kJ/mol）偶极间静电引力， 结构不稳定 动态平衡：水分子得失。 氢键给体部位：在H2O正四面体的两个轴上O-H成键轨道（见图2-1A胡）， 氢键受体部位： O的两个孤对电子轨道，位于正四面体的另外两个轨道， 每个H2O最多能与另外4个H2O通过氢键结合，得到如图2.1-2（1）（刘）的四面体排列。 2.2 水的物理性质 熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和介电常数等明显偏高（三维氢键缔合）：1) 压力↑↓→沸点 ↑↓； 101.32kPa, 100℃; 减压浓缩；+101.32kPa,121～123 ℃ 2）比热大，原因： 温度↑→分子动能↑→吸入热量 ↘缔合分子→简单分子→吸入热量 比热大→水温不易随气温变化 水密度低，黏度小 导热率高： 其中，导热系数、扩散系数：冰水→经受温度变化速率：冰水→冻结速度解冻速度 密度比冰大： 质量相同：V冰V水→冷冻工艺机械损伤 溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等溶液： 离子型化合物→介电常数大 非离子型化合物→氢键 脂肪、蛋白→乳浊液/胶体溶液 2.3 固态食品中水的类型 2．3．1 根据在食品中与非水物的结合程度划分： 束缚水： 单分子层水、多分子层水 自由水： 毛细管水、截留水 束缚水（结合水，构成水） 构成水：指与非水物质结合最强的并作为非水组分整体部分的结合水。 可与各非水组分结合且结合得最为牢固 作为非水组分整体部分 不能作为溶剂， -40℃以上不能结冰。 单分子层水 位置：第一个水分子层中 结合集团：非水组分中强极性集团（如羧基、氨基等） 结合方法：氢键 键能：大，结合牢固，呈单分子层 结合强度：最为牢固 蒸发、冻结、转移和溶剂能力均可忽略。 个别单分子层上的水分子可脱离开强极性集团，进入外面多分子层水内，与多分子层中的水分子交换。 含量：在高水分食品中，占总水量的0.5%； 不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。 多分子层水（半结合水） 邻近水：与非水物质结合强度较次的结合水 位置：强极性集团单分子层外的几个水分子层 结合基团：非水组分中弱极性集团 结合方法：氢键 键能：小，不牢固 被束缚强度：稍弱 蒸发能力：较弱 自由水（体相水、游离水） 除束缚水外剩余的部分水； 连接力：毛细管力 位置：占据与非水组分相距很远位置 性质：与稀溶液中水相似，宏观流动不受阻碍或仅受凝胶或组织骨架阻碍；在食品中可以作溶剂； 在-40℃以上可以结冰； 含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%。 毛细管水 动植物体中毛细管保留的水； 存在于细胞间隙中； 只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。 截留水 食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留； 主要存于富水的细胞中或凝胶块内； 只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过生物膜或大分子网络向外蒸发； 在高水分食品中，占总水量的90%以上， 与食品的风味、硬度和韧性有关，应防止流失。 2.3.2 结合水（束缚水）与自由水性质差别 结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系； 结合水的蒸汽压比自由水高； 结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40℃以上可以结冰； 自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食品腐败变质的适宜环境。结合水则不能； 结合水对食品风味起重要作用。 2.3.2 结合水（束缚水）与自由水性质差别 结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较固定的比例关系； 结合水的蒸汽压比自由水？； 结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃以上不能结冰；自由水在食品中可以作溶剂，在-40℃以上可以结冰； 自由水能为微生物所利用，适于微生物繁殖及进行化学反应，是发生食