食品化学(第二章)详解.ppt

第二章 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 ·存在于动植物体内、食品当中 ·赋予了食品色、香、味、形等特征 ·分散蛋白质和淀粉等，使其形成凝胶 ·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 水和冰的结构（单分子） 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、 水和溶质的相互作用 2.2 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] 缔合原因——H-O键具有极性→分子中电荷非对称分布→分子具有较大偶极矩；极性→吸引力→强度缔合 键能大小：共价键氢键偶极间静电吸引力 结构不稳定 动态平衡：水分子得失 3、 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 压力降低，沸点降低 比热越大，越不易随外界气温变化 水密度低，黏度小 导热率高 冰的导热系数水的导热系数，冻结速度解冻速度 水的密度大于冰 质量相同时，冰的体积大于水的体积，从而导致冷冻工艺机械易受损伤 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 溶解脂肪形成乳浊液 溶解蛋白形成溶胶溶液 4、 固态食品中水的类型 4.1 根据在食品中与非水物质的结合程度划分 结合水 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） 定义——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的最为牢固 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 结合基团：非水组分中强极性基团（如羧基-COOH、氨基-NH2） 结合方式：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 单分子层水 个别单分子层上的水分子可脱离开强极性基团，进入到外面的多分子层水内，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，不能用作介质进行生化反应 多分子层水（邻近水） 邻近水：与非水物质结合强度较次的结合水 位置：强极性基团单分子层外的几个水分子层 结合基团：非水组分中弱极性基团 结合方式：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） 除结合水外剩余的部分水 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火凝胶块内 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 4.2 结合水与自由水的性质差别 结合水的量与食品有机大分子的极性基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；结合水不能 结合水对食品风味其重要作用 5、 水分活度与食品稳定性 5.1 水分活度的定义 水含量不能作为判断食品稳定性的指标： 1）水分含量的测定受温度、湿度等外界 条件的影响 2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同，与非水组分结合牢固的水不可能被食品中的微生物生长和化学水解反应所利用 因此，用水分活度作为食品易腐败变性的指标比水含量更为恰当，且与食品中许多降解反应的速度有良好的相关性 水分活度： 食品的蒸汽压与同温下纯水的蒸汽压的比值，即Aw=P/P0， Aw=水分活度；P=食品中水的蒸汽分压；P0=指定温度下纯水的蒸汽压 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P=P0，Aw=1 食品中P总小于P0，故Aw1 平衡相对湿度（ERH） 食品中水分蒸发达到平衡时食品上空已恒定的水蒸气分压与在此温度时水的饱和蒸汽压的比值 Aw=P/P0=ERH/100 5.2、 水分吸湿等温线 定义——在恒定温度下，表示食品的水含量（g水/g干物质）与它的水分活度之间关系的曲线称为稀释等温曲线（MSI）