第一章食品中的水分分解

1、第一章食品中的水分分解 【知識(shí)目標(biāo)】【知識(shí)目標(biāo)】 1.了解水和溶質(zhì)間的相互作用。 2.掌握水和冰的結(jié)構(gòu)及其在食品中的性質(zhì)。 3.了解食品中水與食品質(zhì)構(gòu)的關(guān)系。 4.掌握水分活度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系。 5.理解等溫吸濕曲線的意義。 【技能目標(biāo)】【技能目標(biāo)】 1.在理解水對(duì)食品鮮嫩、色澤、風(fēng)味等質(zhì)構(gòu)的具體影響基礎(chǔ)上，能夠根據(jù)不同原料選擇適宜的加工方法。 2.能夠根據(jù)水分活度值與食品穩(wěn)定性的關(guān)系，選擇合適的食品保藏方法。第一節(jié) 概述 一、食品中水的含量 動(dòng)植物性食品都含有水，食物的含水量一般都比較高（60%90%），水是食物各種組分中數(shù)量最多的組分。 食品的含水量與其風(fēng)味及腐敗和發(fā)霉等現(xiàn)象有極大關(guān)系，

2、食品中水分含量的變化也常引起食品的物理性質(zhì)變化 。 二、食品中水的結(jié)構(gòu)二、食品中水的結(jié)構(gòu)v水分子具有極性：因?yàn)樗肿映蔞字形，O-H 鍵是極性鍵，所以水分子有極性。v締合態(tài)的水以不同的形式存在：水分子中O的電負(fù)性較大，故水分子間可以通過氫鍵而呈締合狀態(tài)；水分子間可以不同數(shù)目和不同形式結(jié)合，還可以以靜電力相互結(jié)合，因此締合態(tài)的水在空間有不同的存在形式。v水的存在狀態(tài)與水分子間的締合程度有關(guān)：氣態(tài)時(shí)，水分子間的締合程度很小，可看作以自由的形式存在；液態(tài)時(shí)，幾乎沒有游離的水分子，故水的沸點(diǎn)高；結(jié)冰的狀態(tài)下，水分子之間的締合數(shù)是4，每個(gè)水分子都固定在相應(yīng)的晶格里，所以水的熔點(diǎn)高。 三、食品中冰的結(jié)構(gòu)

3、冰點(diǎn)為0；在冰的晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)水分子和另外4個(gè)水分子相互締合；冰的晶體結(jié)構(gòu)有4種類型：六方形、不規(guī)則樹狀、粗糙球狀、易消失的球晶，其中六方形是最常見的結(jié)晶形式。 過冷溫度 低共熔點(diǎn) 四、食品中水和冰的物理性質(zhì) 1.水的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、介電常數(shù)、表面張力、熱容和相變熱均比質(zhì)量和組成相近的分子高得多。 2.水的密度較低，水在凍結(jié)時(shí)表現(xiàn)出異常的膨脹行為，體積反而增加。 3.水的熱導(dǎo)率較大，冰的熱導(dǎo)率是水同溫度下的4倍。 4.冰的熱擴(kuò)散速度是水的9倍。 五、食品中水的存在狀態(tài) （1）與離子或離子基團(tuán)的相互作用 作用力：極性結(jié)合，偶極離子相互作用 阻礙水分子的流動(dòng)的能力大于其它溶質(zhì)；水離子鍵的強(qiáng)度大于水水

4、氫鍵；破壞水的正常結(jié)構(gòu),阻止水在0時(shí)結(jié)冰，對(duì)冰的形成造成一種阻力；改變水的結(jié)構(gòu)的能力與離子的極化力有關(guān)。 （2）與具有氫鍵鍵合能力的中性基團(tuán)的相互作用 水可以與羥基、氨基、羰基、?；?、亞氨基等形成氫鍵； 作用力小于水與離子間作用力；流動(dòng)性小；對(duì)水的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)影響??；阻礙水結(jié)冰； 大分子內(nèi)或大分子間產(chǎn)生“水橋” （3）與非極性物質(zhì)的相互作用 籠形水合物的形成：由于非極性基團(tuán)與水分子產(chǎn)生斥力，使疏水基團(tuán)附近的水分子間氫鍵鍵合力， 熵值s，2074個(gè)水分子將“客體”包在其中，形成“籠形水合物”。 作用力：范德華力、少量靜電力、疏水基團(tuán)間的締合作用疏水水合疏水相互作用 （1）結(jié)合水可分為單分子層水，多分

5、子層水 作用力：配位鍵，氫鍵，部分離子鍵 特點(diǎn)：在-40以上不結(jié)冰，不能作為外來溶質(zhì)的溶劑,與純水比較分子平均運(yùn)動(dòng)大大減少,不能被微生物利用。 （2）自由水可分為滯化水、毛細(xì)管水、自由流動(dòng)水（截留水、自由水） 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)管力 特點(diǎn)： 可結(jié)冰，溶解溶質(zhì)；測(cè)定水分含量時(shí)的減少量；可被微生物利用。第二節(jié) 水和食品品質(zhì) 一、水對(duì)食品一、水對(duì)食品“嫩嫩”的影響的影響 含水量的多少是許多食品原料及其成品鮮嫩的重要標(biāo)志 ，食物的含水量多，則質(zhì)感鮮嫩；含水量少，則質(zhì)感柴老。 二、水對(duì)食品的色澤和風(fēng)味的影響二、水對(duì)食品的色澤和風(fēng)味的影響 水分對(duì)食品的色澤具

6、有很重要的影響。如果食品含水量不足，就會(huì)顯得干癟皺縮，色彩暗淡；反之，就會(huì)顯得飽滿光潤，新鮮悅目。 水對(duì)食品色澤的影響既有化學(xué)方面的，也有物理方面的。 食品的含水量與其味感也有密切關(guān)系，因?yàn)槌饰段镔|(zhì)只有溶解在水中，最終才能產(chǎn)生味感。 第三節(jié) 食品中水含量的表示方法 一、水分活度 1. 1. 概念概念 問題：(1)含水18%的果脯與含水18%的小麥比較，哪種耐儲(chǔ)藏？ (2)含水量標(biāo)準(zhǔn)：大豆、油菜籽9%，玉米14% 水分活度：食品中水分逸出的程度 ，可以用食品中水的蒸氣壓與同溫度下純水飽和蒸氣壓之比表示，也可以用平衡相對(duì)濕度表示。 Aw = P（食品中水的蒸氣壓）/Po（純水飽和蒸氣壓） 因?yàn)榧兯?/p>

7、的水分活度=1,所以溶液的水分活度1 水分活度反映了食品中水分與其它非水組分的結(jié)合程度。結(jié)合程度越高，則水分活度值越低；反之，則水分活度值越高。同種食品中，水分含量越高則水分活度值越大，不同種食品即使水分含量相同水分活度往往也不同。 二、等溫吸濕曲線（MSI） 1 1、概念及意義、概念及意義 概念：在等溫條件下，以食品含水量為縱坐標(biāo)，以Aw為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線稱為吸濕等溫線。不同食品，因其化學(xué)組成和組織結(jié)構(gòu)不同，對(duì)水束縛能力不一樣，有不同的吸濕等溫線，但大多為型，也有些為J形 。 意義：吸濕等溫線表示了食品的Aw與含水量對(duì)應(yīng)關(guān)系，除去水（濃縮、干燥）的難易程度與Aw有關(guān)，配制食品混合應(yīng)注意水

8、在配料間的轉(zhuǎn)移，測(cè)定包裝材料的阻濕性質(zhì)，測(cè)定一定水分含量與微生物生長的關(guān)系，預(yù)測(cè)食品穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系。不同溫度下馬鈴薯的等溫吸濕曲線 為了說明吸濕等溫線內(nèi)在含義，并與水的存在狀態(tài)緊密聯(lián)系，可以將其分為、區(qū)。 區(qū) Aw=00.25 約00.07g水/g干物質(zhì)； 作用力：H2O離子，H2O偶極，配位鍵； 屬單分子層水（含水合離子內(nèi)層水），不能作溶劑，-40以上不結(jié)冰，與腐敗無關(guān)。區(qū) Aw=0.250.8（加區(qū)，0.45g H2O /g干物質(zhì)）； 作用力：氫鍵： H2OH2O H2O溶質(zhì)； 屬多分子層水，加上區(qū)約占高水食品的5%，不作溶劑，-40以 上不結(jié)冰，但接近0.8（Aw）的食品，可能有

9、變質(zhì)現(xiàn)象。 區(qū) 新增的水為自由水，（截留+流動(dòng)）多者可達(dá)20g H2O /g干物質(zhì)，可結(jié)冰，可作溶劑 。 劃分區(qū)不是絕對(duì)的，可有交叉，連續(xù)變化。 （1）概念 向干燥的樣品中添加水（回吸作用）后繪制的等溫吸濕曲線和由樣品中取出一些水（解吸作用）后繪制的等溫吸濕曲線并不完全重合，顯示吸濕等溫線滯后環(huán)，這種不重合性稱為滯后現(xiàn)象 。 （2）產(chǎn)生滯后現(xiàn)象的原因 解吸過程中一些水分與非水物質(zhì)相互作用導(dǎo)致釋放速率減緩； 物料不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細(xì)管現(xiàn)象的部位，欲填滿或抽空水分需要不同的蒸汽壓； 解吸作用時(shí)，因組織改變，當(dāng)再吸水時(shí)無法緊密結(jié)合水分，由此可導(dǎo)致回吸相同水量時(shí)處于較高的水分活度。 第四節(jié) 水分活度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系 一、水分活度與微生物的生長繁殖關(guān)系 二、水分活度與酶促反應(yīng)的關(guān)系 三、水分活度與非酶促化學(xué)反應(yīng)的關(guān)系A(chǔ)w 與非酶促反應(yīng) 2.Aw 與脂肪氧化酸敗 影響復(fù)雜：Aw 0.4 Aw V （H2O溶解O2，溶脹后催化部位暴露，氧化V） Aw 0.8 Aw V (稀釋濃度) 3.Aw與水溶性色素分解，維生素分解 Aw V分解 四、水分活度與食品質(zhì)構(gòu)的關(guān)系 水%、Aw對(duì)