食品化學(xué) 第二章___水

1、Chapter 2: WaterChapter 2: Water 第二章第二章 水水本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容o食品中水分含量、狀態(tài)和功能食品中水分含量、狀態(tài)和功能o水的主要物理性質(zhì)水的主要物理性質(zhì)o水分活度與食品穩(wěn)定性水分活度與食品穩(wěn)定性o結(jié)冰對食品穩(wěn)定性影響結(jié)冰對食品穩(wěn)定性影響o水對食品質(zhì)構(gòu)的影響水對食品質(zhì)構(gòu)的影響o分子流動(dòng)性對食品穩(wěn)定性的影響分子流動(dòng)性對食品穩(wěn)定性的影響o食品水分與食品物理性質(zhì)的關(guān)系食品水分與食品物理性質(zhì)的關(guān)系o含水食品的水分轉(zhuǎn)移含水食品的水分轉(zhuǎn)移食品中的水分含量食品中的水分含量一般生物體及食品中：一般生物體及食品中： 3 397%97%多數(shù)生物體內(nèi)：多數(shù)生物體內(nèi)： 70

2、70 80%80%水在動(dòng)物體內(nèi)的含量特點(diǎn)水在動(dòng)物體內(nèi)的含量特點(diǎn)o隨動(dòng)物年齡的增加而減少隨動(dòng)物年齡的增加而減少 成年動(dòng)物：成年動(dòng)物：58-67%58-67%o不同部位水分含量不同不同部位水分含量不同 皮膚：皮膚：60-70%60-70% 肌肉及器臟：肌肉及器臟：70-80%70-80% 骨骼：骨骼：12-15%12-15%水在植物體內(nèi)的含量特點(diǎn)水在植物體內(nèi)的含量特點(diǎn)o營養(yǎng)器官組織含量最高，營養(yǎng)器官組織含量最高，70-90% 70-90% 如根、莖、葉的薄壁組織如根、莖、葉的薄壁組織o繁殖器官組織含量最低，繁殖器官組織含量最低，12-15%12-15% 如種子、微生物的孢子如種子、微生物的孢子某些

3、食品的水分含量某些食品的水分含量水的功能水的功能在生物體內(nèi)的功能在生物體內(nèi)的功能 穩(wěn)定生物大分子的構(gòu)象，使其表現(xiàn)特異的生物活性穩(wěn)定生物大分子的構(gòu)象，使其表現(xiàn)特異的生物活性 體內(nèi)化學(xué)介質(zhì)，使生物化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行體內(nèi)化學(xué)介質(zhì)，使生物化學(xué)反應(yīng)順利進(jìn)行 營養(yǎng)物質(zhì)，代謝載體營養(yǎng)物質(zhì)，代謝載體 熱容量大，調(diào)節(jié)體溫?zé)崛萘看?，調(diào)節(jié)體溫 潤滑作用潤滑作用 o此外，水還具有鎮(zhèn)靜、強(qiáng)壯效果；保護(hù)眼睛，降脂減肥和美容作用此外，水還具有鎮(zhèn)靜、強(qiáng)壯效果；保護(hù)眼睛，降脂減肥和美容作用 水的功能水的功能水對食品品質(zhì)的影響水對食品品質(zhì)的影響食品組成成分食品組成成分 顯示色、香、味、形、質(zhì)構(gòu)特征顯示色、香、味、形、質(zhì)構(gòu)特征 分散

4、蛋白質(zhì)、淀粉、形成溶膠分散蛋白質(zhì)、淀粉、形成溶膠 影響鮮度、硬度影響鮮度、硬度 影響加工，起浸透、膨脹作用影響加工，起浸透、膨脹作用 影響儲(chǔ)藏性影響儲(chǔ)藏性水的物理性質(zhì)水的物理性質(zhì)水的三態(tài)：水的三態(tài)：o水水汽（汽（100/1100/1個(gè)大氣壓）個(gè)大氣壓）o水水冰（冰（0/10/1個(gè)大氣壓）個(gè)大氣壓）o汽汽冰（冰（0/611Pa0/611Pa以下）以下） 特點(diǎn)特點(diǎn): : 具有水、汽、冰三相共存（具有水、汽、冰三相共存（0.0098/611Pa0.0098/611Pa）* * * * 水的重要物理性質(zhì)水的重要物理性質(zhì)o水的許多物理性質(zhì)：水的許多物理性質(zhì)： 如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、蒸發(fā)熱、表面張

5、力和界電常數(shù)都明如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、比熱容、熔化熱、蒸發(fā)熱、表面張力和界電常數(shù)都明顯偏高顯偏高o* * * *原因原因: : 水分子間存在著三維氫鍵締合的緣故水分子間存在著三維氫鍵締合的緣故o水的密度：水的密度： 在在44最大，為最大，為1 1 0 0時(shí)冰密度為時(shí)冰密度為0.9170.917 水結(jié)冰時(shí)，體積膨脹約水結(jié)冰時(shí)，體積膨脹約9%(1.62ml/L)9%(1.62ml/L)o實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用: : 冷凍食品的結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損傷冷凍食品的結(jié)構(gòu)造成機(jī)械損傷o水的沸點(diǎn)與氣壓關(guān)系水的沸點(diǎn)與氣壓關(guān)系 氣壓氣壓 其沸點(diǎn)升高其沸點(diǎn)升高； 氣壓氣壓 ，沸點(diǎn)，沸點(diǎn)o實(shí)際應(yīng)用實(shí)際應(yīng)用: : (1) (1) 熱敏性食

6、品如牛奶、肉汁、果汁等的濃縮熱敏性食品如牛奶、肉汁、果汁等的濃縮 通常采用減壓或真空方式通常采用減壓或真空方式 (2) (2) 不易煮爛食物如動(dòng)物的筋、骨、牛肉等不易煮爛食物如動(dòng)物的筋、骨、牛肉等 可采用高壓蒸煮可采用高壓蒸煮 (3) (3) 高原上做飯應(yīng)采用高壓高原上做飯應(yīng)采用高壓o水的比熱：水的比熱： 較大較大o原因：原因： 分子動(dòng)能分子動(dòng)能 締合的分子轉(zhuǎn)化為單分子締合的分子轉(zhuǎn)化為單分子o結(jié)果：結(jié)果：o水溫不易隨氣溫的變化而異，如海洋性氣候水溫不易隨氣溫的變化而異，如海洋性氣候o水的介電常數(shù)很高，水的介電常數(shù)很高， 如：如： 2020時(shí)，水為時(shí)，水為80.3680.36；生物體的干物質(zhì)為；

7、生物體的干物質(zhì)為2.2-4.02.2-4.0o結(jié)果：結(jié)果： 溶解能力強(qiáng)溶解能力強(qiáng) o意義：意義： 促進(jìn)電解質(zhì)的解離，對酸、堿、鹽等電解質(zhì)和蛋白質(zhì)在水中的溶解促進(jìn)電解質(zhì)的解離，對酸、堿、鹽等電解質(zhì)和蛋白質(zhì)在水中的溶解非常重要非常重要o冰與水的導(dǎo)電系數(shù)、熱傳遞系數(shù)冰與水的導(dǎo)電系數(shù)、熱傳遞系數(shù) 均為前者大，分別大均為前者大，分別大3 3倍與倍與4 4倍倍o結(jié)果：結(jié)果： 在一定的環(huán)境中，冰改變自身的溫度要比水的快得多，所以同一食在一定的環(huán)境中，冰改變自身的溫度要比水的快得多，所以同一食物的凍結(jié)要比解凍快得多物的凍結(jié)要比解凍快得多# #食品中水分狀態(tài)食品中水分狀態(tài)結(jié)合水結(jié)合水(bound water)(

8、bound water)：又稱束縛水，又稱束縛水，作用力：作用力：配位鍵、氫鍵、部分離子鍵配位鍵、氫鍵、部分離子鍵 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在在-40-40以上不結(jié)冰以上不結(jié)冰不能作為外來溶質(zhì)的溶劑不能作為外來溶質(zhì)的溶劑單分子層水（單分子層水（monolayer watermonolayer water）: : 與食物的非水組分中離子或強(qiáng)極性基團(tuán)如氨基、羧基等直接以離子與食物的非水組分中離子或強(qiáng)極性基團(tuán)如氨基、羧基等直接以離子鍵或氫鍵結(jié)合的第一個(gè)水分子層中的水。約為總水量的鍵或氫鍵結(jié)合的第一個(gè)水分子層中的水。約為總水量的0.5%0.5%多分子層水（多分子層水（multilayer watermultila

9、yer water）: : 處于單分子層水外的幾層水分子或與非水組分所含的弱極性基團(tuán)如處于單分子層水外的幾層水分子或與非水組分所含的弱極性基團(tuán)如羥基、酰胺基等形成氫鍵的水分子羥基、酰胺基等形成氫鍵的水分子食品中的水分狀態(tài)食品中的水分狀態(tài)自由水自由水(free water)(free water)： 又稱體相水、游離水、吸濕水又稱體相水、游離水、吸濕水作用力：作用力： 物理方式截留，生物膜或凝膠內(nèi)大分子交聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)所截留；毛細(xì)管內(nèi)物理方式截留，生物膜或凝膠內(nèi)大分子交聯(lián)成的網(wǎng)絡(luò)所截留；毛細(xì)管內(nèi)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 可結(jié)冰、溶解溶質(zhì)可結(jié)冰、溶解溶質(zhì) 相當(dāng)于測定水分含量時(shí)減少的重量相當(dāng)于測定水分含量時(shí)減少的重

10、量 可被微生物利用可被微生物利用毛細(xì)管水：毛細(xì)管水：又稱截留水、自由水又稱截留水、自由水特點(diǎn)：特點(diǎn)：毛細(xì)管徑毛細(xì)管徑0.1 m0.1 m、約為、約為1-100m1-100m時(shí)，其內(nèi)部水屬于自由水時(shí)，其內(nèi)部水屬于自由水# #食品中水分與溶質(zhì)間的相互關(guān)系食品中水分與溶質(zhì)間的相互關(guān)系 1.1. 水與離子和離子基團(tuán)的相互作用水與離子和離子基團(tuán)的相互作用 作用力：作用力：極性基團(tuán)、偶極極性基團(tuán)、偶極離子相互作用離子相互作用 特點(diǎn)：特點(diǎn)：阻礙水分子流動(dòng)的能力大于其它溶質(zhì)阻礙水分子流動(dòng)的能力大于其它溶質(zhì) 水水離子鍵水離子鍵水水氫鍵水氫鍵破壞水的正常結(jié)構(gòu)，阻礙冰的形成破壞水的正常結(jié)構(gòu)，阻礙冰的形成產(chǎn)生水合離子

11、作用的離子分類產(chǎn)生水合離子作用的離子分類 結(jié)構(gòu)破壞離子結(jié)構(gòu)破壞離子: :o能阻礙水形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類鹽的溶液比純水的流動(dòng)性大能阻礙水形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類鹽的溶液比純水的流動(dòng)性大o特點(diǎn)：離子半徑大，電場強(qiáng)度較弱。如特點(diǎn)：離子半徑大，電場強(qiáng)度較弱。如K K+ +、ClCl- -、RbRb+ +、NHNH4 4+ +、BrBr- -、I I- -等等 結(jié)構(gòu)促進(jìn)離子：結(jié)構(gòu)促進(jìn)離子：o有助于水形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類鹽的溶液比純水的流動(dòng)性小有助于水形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這類鹽的溶液比純水的流動(dòng)性小o特點(diǎn)：離子半徑小，電場強(qiáng)度較強(qiáng)。如特點(diǎn)：離子半徑小，電場強(qiáng)度較強(qiáng)。如LiLi+ +、NaNa+ +、H H3 3O O+

12、+、CaCa2+2+、MgMg2+2+、AlAl3+3+等等# #食品中的水分與溶質(zhì)間的相互關(guān)系食品中的水分與溶質(zhì)間的相互關(guān)系2. 2. 與可形成氫鍵的中性基團(tuán)的相互作用與可形成氫鍵的中性基團(tuán)的相互作用 作用作用方式：方式：與羥基、氨基、羰基、?；?、亞氨基等形成氫鍵與羥基、氨基、羰基、酰基、亞氨基等形成氫鍵 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 作用力小于水與離子間作用力，流動(dòng)性小作用力小于水與離子間作用力，流動(dòng)性小對水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)影響小，阻礙水結(jié)冰對水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)影響小，阻礙水結(jié)冰 大分子內(nèi)或大分子間產(chǎn)生大分子內(nèi)或大分子間產(chǎn)生“水橋水橋” # # 食品中水分狀態(tài)溶質(zhì)間的相互關(guān)系食品中水分狀態(tài)溶質(zhì)間的相互關(guān)系 3. 3.

13、 與非極性物質(zhì)的相互作用與非極性物質(zhì)的相互作用o籠形水合物的形成籠形水合物的形成 非極性基團(tuán)與水分子產(chǎn)生斥力，疏水基團(tuán)附近水分子間氫鍵鍵合力非極性基團(tuán)與水分子產(chǎn)生斥力，疏水基團(tuán)附近水分子間氫鍵鍵合力 是水分子之間企圖避免與疏水基團(tuán)接觸所產(chǎn)生的結(jié)果是水分子之間企圖避免與疏水基團(tuán)接觸所產(chǎn)生的結(jié)果o籠形水合物結(jié)構(gòu)籠形水合物結(jié)構(gòu) 20207474個(gè)水分子將個(gè)水分子將“客體客體”包在其中包在其中 o作用力：作用力： 范德華力、少量靜電力、疏水基團(tuán)間的締合作用范德華力、少量靜電力、疏水基團(tuán)間的締合作用 疏水性基團(tuán)特殊性質(zhì)疏水性基團(tuán)特殊性質(zhì)o能和水形成籠形水合物能和水形成籠形水合物(clathrate(cl

14、athrate hydrates) hydrates)o能與蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生疏水相互作用能與蛋白質(zhì)分子產(chǎn)生疏水相互作用水分活度與食品穩(wěn)定性水分活度與食品穩(wěn)定性* * * * 水分活度的意義水分活度的意義問題問題: : 含水含水18%18%的果脯與含水的果脯與含水18%18%的小麥比較，哪種耐儲(chǔ)藏？的小麥比較，哪種耐儲(chǔ)藏？定義定義: : 食品中水的蒸汽分壓與同溫度下純水飽和蒸汽壓之比表示食品中水的蒸汽分壓與同溫度下純水飽和蒸汽壓之比表示 Aw=P/PoAw=P/Poo對于純水：對于純水： P=Po P=Po ，Aw=1Aw=1o對于食品中水分：對于食品中水分：PPPP。，故。，故Aw1Aw1o根據(jù)

15、拉烏爾定律，根據(jù)拉烏爾定律，AwAw還可用樣品周圍環(huán)境的平衡相對濕度還可用樣品周圍環(huán)境的平衡相對濕度(ERH)(ERH)表表示示 ： Aw=P/Po=ERH/100=nAw=P/Po=ERH/100=n1 1/(n/(n1 1+n+n2 2) ) n n1 1：溶劑物質(zhì)的量：溶劑物質(zhì)的量 n n2 2：溶質(zhì)物質(zhì)的量：溶質(zhì)物質(zhì)的量AwAw與溫度的關(guān)系與溫度的關(guān)系 P P、P P。和。和ERHERH與與T T有關(guān)有關(guān) 故故 Aw = P/PAw = P/P。= ERH/100= ERH/100也與也與T T有關(guān)有關(guān)a aw w與溫度的關(guān)系符合克勞休斯公式：與溫度的關(guān)系符合克勞休斯公式： dlnad

16、lnaw w/d(1/T) = /d(1/T) = H/RH/R當(dāng)含水量相等時(shí)，溫度越高，當(dāng)含水量相等時(shí)，溫度越高，a aw w越大越大溫度變化對水活性產(chǎn)生的效應(yīng)影響密封袋裝或罐溫度變化對水活性產(chǎn)生的效應(yīng)影響密封袋裝或罐裝食品的穩(wěn)定性裝食品的穩(wěn)定性a aw w還與食品組成有關(guān)還與食品組成有關(guān)o較大溫度范圍，較大溫度范圍，lnalnaw w對對1/T1/T并非為直線并非為直線o在在00時(shí)有拐點(diǎn)時(shí)有拐點(diǎn)o在冰點(diǎn)溫度以下時(shí)，水活性的定義需重新考慮在冰點(diǎn)溫度以下時(shí)，水活性的定義需重新考慮 在低于冰點(diǎn)，用過冷純水的蒸氣壓表示在低于冰點(diǎn)，用過冷純水的蒸氣壓表示P P0 0o冰點(diǎn)溫度以下的冰點(diǎn)溫度以下的a

17、aw w值才能與冰點(diǎn)溫度以上值才能與冰點(diǎn)溫度以上a aw w值精確比較值精確比較o如果冰的蒸汽壓表示如果冰的蒸汽壓表示P P0 0，那么含有冰晶的樣品在冰點(diǎn)溫度，那么含有冰晶的樣品在冰點(diǎn)溫度以下的以下的a aw w值都是相同的值都是相同的冷凍食品中冷凍食品中AwAw測定測定o冷凍食品中，水的蒸汽壓與同一溫度下冰的蒸汽壓相等，能準(zhǔn)確冷凍食品中，水的蒸汽壓與同一溫度下冰的蒸汽壓相等，能準(zhǔn)確計(jì)算冷凍食品水的活性計(jì)算冷凍食品水的活性( (過冷水的蒸汽壓是在溫度降低至過冷水的蒸汽壓是在溫度降低至1515時(shí)測定的。而測定冰的蒸汽壓、溫度比前者要低得多時(shí)測定的。而測定冰的蒸汽壓、溫度比前者要低得多) )oa

18、 aw w=P=Pffff/p/p0(scw)0(scw)=p=piceice/p/p0(scw)0(scw) 式中：式中： P Pffff：未完全冷凍食品的蒸汽壓：未完全冷凍食品的蒸汽壓 p p0(scw) 0(scw) ：過冷純水的蒸汽壓：過冷純水的蒸汽壓 p piceice ：純冰的蒸汽壓：純冰的蒸汽壓o按冰和過冷純水的蒸汽壓計(jì)算冷凍食品的按冰和過冷純水的蒸汽壓計(jì)算冷凍食品的a aw w符合克勞休斯公式符合克勞休斯公式o低于凍結(jié)溫度時(shí)，溫度對水活性的影響比在凍結(jié)溫度以上要大得多低于凍結(jié)溫度時(shí)，溫度對水活性的影響比在凍結(jié)溫度以上要大得多o樣品在冰點(diǎn)時(shí)，圖中直線徒然不連續(xù)出現(xiàn)斷點(diǎn)樣品在冰點(diǎn)時(shí)

19、，圖中直線徒然不連續(xù)出現(xiàn)斷點(diǎn)o高于凍結(jié)溫度，高于凍結(jié)溫度，a aw w是樣品組成和溫度的函數(shù)；低于凍結(jié)溫度，是樣品組成和溫度的函數(shù)；低于凍結(jié)溫度，a aw w只是溫只是溫度的函數(shù)度的函數(shù)o高于和低于凍結(jié)溫度水活性對食品穩(wěn)定性影響是不同的高于和低于凍結(jié)溫度水活性對食品穩(wěn)定性影響是不同的o低于凍結(jié)溫度的低于凍結(jié)溫度的a aw w不能用來預(yù)測高于凍結(jié)溫度同一食品的不能用來預(yù)測高于凍結(jié)溫度同一食品的a aw w高于和低于凍結(jié)溫度的水活性區(qū)別高于和低于凍結(jié)溫度的水活性區(qū)別水活性的測定水活性的測定o相對濕度傳感器法：相對濕度傳感器法： 用電子或濕度測定儀測定樣品和環(huán)境空氣平衡相對濕度：用電子或濕度測定儀測

20、定樣品和環(huán)境空氣平衡相對濕度：Aw=P/Po=ERH/100Aw=P/Po=ERH/100o恒定相對濕度平衡室法：恒定相對濕度平衡室法： 用一定種類的飽和鹽溶液使容器內(nèi)樣品環(huán)境空氣的相對濕度恒定，再用一定種類的飽和鹽溶液使容器內(nèi)樣品環(huán)境空氣的相對濕度恒定，再測樣品的含水量測樣品的含水量水活性的測定水活性的測定o冰點(diǎn)測定法：冰點(diǎn)測定法： 先測定樣品的冰點(diǎn)降低和含水量，利用先測定樣品的冰點(diǎn)降低和含水量，利用 Aw=nAw=n1 1/(n/(n1 1+n+n2 2) ) ；n n2 2=(G=(GT Tf f ) ) /1860/1860 G G：樣品中溶劑的量：樣品中溶劑的量(g)(g)；T Tf

21、 f：冰點(diǎn)降低冰點(diǎn)降低()()# # 吸濕等溫線吸濕等溫線* * * * 定義：定義：o 在等溫條件下，以食品含水量為縱坐標(biāo)、以在等溫條件下，以食品含水量為縱坐標(biāo)、以AwAw為橫坐標(biāo)作圖為橫坐標(biāo)作圖o不同食品，因其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)不同，對水束縛能力不一樣，不同食品，因其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)不同，對水束縛能力不一樣，有不同的吸濕等溫線，但都為型有不同的吸濕等溫線，但都為型意義：意義：o表示食品的表示食品的AwAw與含水量對應(yīng)關(guān)系與含水量對應(yīng)關(guān)系o濃縮、干燥等除去水的難易程度與濃縮、干燥等除去水的難易程度與AwAw有關(guān)有關(guān)o配制食品混合應(yīng)注意水在配料間的轉(zhuǎn)移配制食品混合應(yīng)注意水在配料間的轉(zhuǎn)移 o測

22、定包裝材料的阻濕性質(zhì)測定包裝材料的阻濕性質(zhì)o測定一定水分含量與微生物生長的關(guān)系測定一定水分含量與微生物生長的關(guān)系o預(yù)測食品穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系預(yù)測食品穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系# # 吸濕等溫線吸濕等溫線吸濕等溫線與溫度的關(guān)系吸濕等溫線與溫度的關(guān)系T T升高，則升高，則AwAw升高升高對同一食品，對同一食品，T T升高，升高，形狀近似不變，曲線位形狀近似不變，曲線位置向下方移動(dòng)置向下方移動(dòng)# # 吸濕等溫線的滯后現(xiàn)象吸濕等溫線的滯后現(xiàn)象干燥食品的吸干燥食品的吸濕（吸附）等濕（吸附）等溫線與高水分溫線與高水分食品脫水（解食品脫水（解吸）等溫線不吸）等溫線不完全重合完全重合水分含量相同水分含量相同時(shí)

23、對應(yīng)的時(shí)對應(yīng)的AwAw，解濕解濕 吸濕吸濕吸濕等溫線的滯后現(xiàn)象吸濕等溫線的滯后現(xiàn)象原因：原因：吸濕到食品內(nèi)的水，還未充分被食品組分束縛，沒有使吸濕到食品內(nèi)的水，還未充分被食品組分束縛，沒有使食品完全食品完全“復(fù)原復(fù)原” ” 影響因素影響因素: :食品品種不同，滯后環(huán)不同食品品種不同，滯后環(huán)不同同一食品，不同溫度，滯后環(huán)也不同同一食品，不同溫度，滯后環(huán)也不同不同的解吸方法不同的解吸方法, ,滯后環(huán)也不同滯后環(huán)也不同吸濕等溫線分區(qū)吸濕等溫線分區(qū) 分區(qū)目的：分區(qū)目的： 為了說明吸濕等溫為了說明吸濕等溫線的內(nèi)在含義、并線的內(nèi)在含義、并與水的存在狀態(tài)緊與水的存在狀態(tài)緊密聯(lián)系密聯(lián)系o區(qū)區(qū) ： Aw=0Aw

24、=00.25 0.25 ，約，約0 00.07g0.07g水水/g/g干物質(zhì)干物質(zhì)作用力：作用力： H H2 2O O離子，離子，H H2 2O O偶極，配位鍵偶極，配位鍵 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 屬單分子層水（含水合離子內(nèi)層水）屬單分子層水（含水合離子內(nèi)層水） 不能作溶劑，不能作溶劑，-40-40以上不結(jié)冰，與腐敗無關(guān)以上不結(jié)冰，與腐敗無關(guān) 區(qū)：區(qū)： Aw Aw 0.250.250.80.8作用力：作用力： H H2 2O-HO-H2 2O O、 H H2 2O-O-溶質(zhì)氫鍵溶質(zhì)氫鍵 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 屬多分子層水，加上屬多分子層水，加上區(qū)約占高水食品的區(qū)約占高水食品的5%5% 不作溶劑，不作溶劑，404

25、0以上不結(jié)冰以上不結(jié)冰 但但AwAw接近接近0.80.8的食品，可能有變質(zhì)現(xiàn)象的食品，可能有變質(zhì)現(xiàn)象 會(huì)使溶解開始，具有增塑劑和促進(jìn)基質(zhì)溶脹作用會(huì)使溶解開始，具有增塑劑和促進(jìn)基質(zhì)溶脹作用區(qū)：區(qū)： 新增的水為自由水新增的水為自由水 ，( (截留截留+ +流動(dòng)流動(dòng)) )多者可達(dá)多者可達(dá)20g20g水水/g/g干物質(zhì)干物質(zhì)特點(diǎn)：可結(jié)冰，可作溶劑特點(diǎn)：可結(jié)冰，可作溶劑 劃分區(qū)不是絕對的，可有交叉，連續(xù)變化劃分區(qū)不是絕對的，可有交叉，連續(xù)變化AwAw與微生物繁殖的關(guān)系與微生物繁殖的關(guān)系A(chǔ)wAw與酶促反應(yīng)的關(guān)系與酶促反應(yīng)的關(guān)系o水可作為介質(zhì)，活化底物和酶水可作為介質(zhì)，活化底物和酶 oAw 0.8 Aw 0

26、.8 大多數(shù)酶活力受到抑制大多數(shù)酶活力受到抑制 oAw = 0.25Aw = 0.250.3 0.3 淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶抑制或喪失活力淀粉酶、多酚氧化酶、過氧化物酶抑制或喪失活力 o脂肪酶在脂肪酶在Aw = 0.1Aw = 0.10.30.3仍保持其活性，如肉脂類（因?yàn)榛钚曰鶊F(tuán)未仍保持其活性，如肉脂類（因?yàn)榛钚曰鶊F(tuán)未被水覆蓋，易與氧作用）被水覆蓋，易與氧作用） * * * * Aw Aw與非酶反應(yīng)的關(guān)系與非酶反應(yīng)的關(guān)系 1 . 1 . AwAw與非酶褐變與非酶褐變 oAw 0.2 VAw 0.2 V最小，褐變難于發(fā)生最小，褐變難于發(fā)生oAw 0. 6 VAw 0.7 VAw 0.7

27、 V降低（因?yàn)樗♂屃朔磻?yīng)物濃度）降低（因?yàn)樗♂屃朔磻?yīng)物濃度）oAw = 0.6Aw = 0.60.7 V0.7 V最大（羰氨反應(yīng)達(dá)到最大值）最大（羰氨反應(yīng)達(dá)到最大值）* * * Aw Aw與非酶反應(yīng)的關(guān)系與非酶反應(yīng)的關(guān)系2. Aw2. Aw與脂肪的氧化與脂肪的氧化oAwAw對脂肪的非酶氧化反應(yīng)的影響比較復(fù)雜對脂肪的非酶氧化反應(yīng)的影響比較復(fù)雜oAw 0.4 Aw V ( MOAw 0.4 Aw V Aw 0.4 Aw V （H H2 2O O溶解溶解O O2 2，溶脹后催化部位暴露，氧化，溶脹后催化部位暴露，氧化VV）oAw 0.8 Aw V (Aw 0.8 Aw V (稀釋濃度稀釋濃度)

28、)Aw與非酶反應(yīng)的關(guān)系3. Aw3. Aw與水溶性色素分解、維生素分解與水溶性色素分解、維生素分解 Aw VAw V分解分解 * * * 結(jié)冰對食品穩(wěn)定性影響結(jié)冰對食品穩(wěn)定性影響結(jié)冰時(shí)食品發(fā)生變化結(jié)冰時(shí)食品發(fā)生變化 1.1.非凍結(jié)相中，溶質(zhì)變濃、產(chǎn)生濃縮效應(yīng)非凍結(jié)相中，溶質(zhì)變濃、產(chǎn)生濃縮效應(yīng) 未凍結(jié)的未凍結(jié)的pHpH、粘度、離子強(qiáng)度、氧化還原電位、膠體性質(zhì)等發(fā)生、粘度、離子強(qiáng)度、氧化還原電位、膠體性質(zhì)等發(fā)生變化，加速一些化學(xué)反應(yīng)。例如：變化，加速一些化學(xué)反應(yīng)。例如：蔗糖在酸催化下水解反應(yīng)蔗糖在酸催化下水解反應(yīng)肌紅蛋白褐變肌紅蛋白褐變蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)變性 SS* * * 結(jié)冰對食品穩(wěn)定性影響結(jié)冰

29、對食品穩(wěn)定性影響2. 2. 冰的體積增加冰的體積增加9% 9% ，導(dǎo)致機(jī)械傷害，發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象，導(dǎo)致機(jī)械傷害，發(fā)生錯(cuò)位現(xiàn)象o氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 如：如：V VC C、脂肪、脂肪、V VA A、VEVE、-胡蘿卜素胡蘿卜素o酶催化反應(yīng)：酶催化反應(yīng)： 如糖原損失、乳酸如糖原損失、乳酸，高能磷酸鹽降解，高能磷酸鹽降解由四角形和八角形的氫鍵網(wǎng)格交替組成的，與一種特殊形式鋪成的地板圖案極其相似由四角形和八角形的氫鍵網(wǎng)格交替組成的，與一種特殊形式鋪成的地板圖案極其相似 自然界存在的二維冰結(jié)構(gòu)自然界存在的二維冰結(jié)構(gòu)- -鑲嵌冰鑲嵌冰吸濕劑降低吸濕劑降低AwAw的方法的方法概念：概念： 可在水分含量不變條件下，降

30、低可在水分含量不變條件下，降低AwAw值值 要求：應(yīng)含離子、離子基團(tuán)或含可形成氫鍵的中性基團(tuán)要求：應(yīng)含離子、離子基團(tuán)或含可形成氫鍵的中性基團(tuán)種類種類 多元醇：丙三醇、多元醇：丙三醇、 丙二醇、丙二醇、 糖糖 無機(jī)鹽無機(jī)鹽 ：磷酸鹽（水分保持劑）、食鹽：磷酸鹽（水分保持劑）、食鹽 動(dòng)、植物、微生物膠：明膠、卡拉膠、黃原膠動(dòng)、植物、微生物膠：明膠、卡拉膠、黃原膠水對食品質(zhì)構(gòu)的影響水對食品質(zhì)構(gòu)的影響冷凍方式對質(zhì)構(gòu)的影響冷凍方式對質(zhì)構(gòu)的影響 速凍：小晶體破壞小速凍：小晶體破壞小 慢凍：大冰晶破壞大慢凍：大冰晶破壞大 干燥方法對質(zhì)構(gòu)的影響干燥方法對質(zhì)構(gòu)的影響 空氣干燥：質(zhì)構(gòu)破壞空氣干燥：質(zhì)構(gòu)破壞 冷凍干

31、燥：質(zhì)構(gòu)幾乎未破壞，如脫水蔬菜冷凍干燥：質(zhì)構(gòu)幾乎未破壞，如脫水蔬菜 高溫脫水：質(zhì)構(gòu)破壞高溫脫水：質(zhì)構(gòu)破壞食品水分與食品物理性質(zhì)的關(guān)系食品水分與食品物理性質(zhì)的關(guān)系食品干燥、如干制食品食品干燥、如干制食品物理性狀的改變：物理性狀的改變：o質(zhì)量的減少和體積的縮小質(zhì)量的減少和體積的縮小o色澤的變化色澤的變化 o溶液濃度增加，冰點(diǎn)下降溶液濃度增加，冰點(diǎn)下降食品濃縮食品濃縮指從液態(tài)食品中除去一定數(shù)量水分指從液態(tài)食品中除去一定數(shù)量水分目的目的o減小食品體積和重量減小食品體積和重量o干燥前，除去大量水分，減輕干制的負(fù)擔(dān)干燥前，除去大量水分，減輕干制的負(fù)擔(dān)濃縮方式濃縮方式o蒸發(fā)濃縮蒸發(fā)濃縮: : 將液態(tài)食品的溫

32、度提高到沸點(diǎn)，食品的自由水蒸發(fā)。將液態(tài)食品的溫度提高到沸點(diǎn)，食品的自由水蒸發(fā)。常用真空濃縮常用真空濃縮o冷凍濃縮冷凍濃縮: : 將液態(tài)食品部分冷凍而將純的冰晶體移走，如啤酒的將液態(tài)食品部分冷凍而將純的冰晶體移走，如啤酒的濃縮濃縮o薄膜濃縮薄膜濃縮 ：在食品和水之間放置一薄膜，并利用外加能量使水從：在食品和水之間放置一薄膜，并利用外加能量使水從液態(tài)食品一側(cè)通過薄膜到達(dá)另一側(cè)被除去液態(tài)食品一側(cè)通過薄膜到達(dá)另一側(cè)被除去中間水分食品中間水分食品( (中濕食品中濕食品) )o概念：概念： AwAw在在0.60-0.85 0.60-0.85 ，其水分含量在，其水分含量在20-40% 20-40% o特征：

33、特征：1 1）抵制微生物的繁殖生長）抵制微生物的繁殖生長2 2）不必復(fù)水，且口感良好）不必復(fù)水，且口感良好3 3）能夠長期保存）能夠長期保存4 4）營養(yǎng)成分容易調(diào)整）營養(yǎng)成分容易調(diào)整5 5）包裝經(jīng)濟(jì)）包裝經(jīng)濟(jì)水分的位轉(zhuǎn)移水分的位轉(zhuǎn)移o指水分在同一食品的不同部位或不同食品之間發(fā)生轉(zhuǎn)移指水分在同一食品的不同部位或不同食品之間發(fā)生轉(zhuǎn)移發(fā)生的條件：發(fā)生的條件：o1 1）由于溫差引起的，水分從高溫方向低溫方向轉(zhuǎn)移）由于溫差引起的，水分從高溫方向低溫方向轉(zhuǎn)移o2 2）水分活度不同，水分從高）水分活度不同，水分從高AwAw向低向低AwAw方向轉(zhuǎn)移方向轉(zhuǎn)移水分的相轉(zhuǎn)移水分的相轉(zhuǎn)移o指食品中的氣相和液相水的相互

34、轉(zhuǎn)移指食品中的氣相和液相水的相互轉(zhuǎn)移發(fā)生條件：發(fā)生條件：o1 1）外界環(huán)境的空氣濕度改變）外界環(huán)境的空氣濕度改變o2 2）溫度變化）溫度變化相轉(zhuǎn)移的形式相轉(zhuǎn)移的形式1.1.水分蒸發(fā)：食品中水分由液相變?yōu)闅庀喽⑹终舭l(fā)：食品中水分由液相變?yōu)闅庀喽⑹問題：水分蒸發(fā)有何正副作用問題：水分蒸發(fā)有何正副作用2.2.蒸汽凝結(jié)：空氣中水蒸汽在食品表面凝結(jié)或被吸濕蒸汽凝結(jié)：空氣中水蒸汽在食品表面凝結(jié)或被吸濕 產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：o同一溫度時(shí)，空氣濕度過飽和同一溫度時(shí)，空氣濕度過飽和o不同溫度時(shí)，低溫物體的表面上不同溫度時(shí)，低溫物體的表面上o問題：哪類食品加工與貯藏時(shí)應(yīng)注意此現(xiàn)象，如何防止問題：哪類食品

35、加工與貯藏時(shí)應(yīng)注意此現(xiàn)象，如何防止分子流動(dòng)性對食品穩(wěn)定性的影響分子流動(dòng)性對食品穩(wěn)定性的影響o意義：意義： 預(yù)測食品穩(wěn)定性的另一個(gè)重要指標(biāo)預(yù)測食品穩(wěn)定性的另一個(gè)重要指標(biāo)o重要的相關(guān)定義重要的相關(guān)定義( (玻璃態(tài)、玻璃化溫度、無定形玻璃態(tài)、玻璃化溫度、無定形) )1. 1. 玻璃態(tài)玻璃態(tài)(glass state) (glass state) ：屬于非晶態(tài)或無定形態(tài)像固體一樣有一定：屬于非晶態(tài)或無定形態(tài)像固體一樣有一定的形狀和體積，又像液體一樣分子間只是近似有序的形狀和體積，又像液體一樣分子間只是近似有序2. 2. 玻璃化溫度玻璃化溫度(glass transition temperature(glass transition temperature，TgTg) )：食品從非晶態(tài)：食品從非晶態(tài)到橡膠態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。此種變化稱為玻璃化轉(zhuǎn)變到橡膠態(tài)發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)的溫度。此種變化稱為玻璃化轉(zhuǎn)變o注意：注意： 食品發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，可引起其物理和力學(xué)性能上的急劇變化。食品發(fā)生玻璃化轉(zhuǎn)變時(shí)，可引起