食品成分化學(xué)水water學(xué)習(xí)資料

食品成分化學(xué)水Water各種食品都有其特定的水分含量，因此才顯示出其各自的色、香、味、形特征水起著分散蛋白質(zhì)、脂類和淀粉、使其形成溶膠的作用。水能影響食品的鮮度、硬度、流動性、呈味性、保藏性和加工性水分也是微生物繁殖的重要因素因此，研究水的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，對食品化學(xué)和食品保藏技術(shù)有重要意義

1.1食物的含水量

食品的含水量除谷物和豆類等種子外（1216％），一般都比較高（6090％），水是食物各種組分中數(shù)量最多的組分。部分食品的含水量

肉類

豬肉

53~60魚(肌肉蛋白)

65~81水果

香蕉

75桃、梨、蘋果、葡萄、菠蘿

80~95蔬菜

青豌豆、甜玉米

74~80蘆筍、大白菜、紅辣椒、花菜、萵苣、西紅柿

90~95食品

含水量(%)谷物

全粒谷物

10~12面粉、粗燕麥粉、粗面粉

10~13乳制品

山羊奶

87奶粉

4冰淇淋

65焙烤食品

面包

35~45餅干

5~8糖及其制品

蜂蜜

20果醬

≤35蔗糖、硬糖、純巧克力

≤11.2水的結(jié)構(gòu)

水分子由兩個氫原子與一個氧原子的兩個SP3雜化軌道結(jié)合成兩個σ共價鍵，為四面體結(jié)構(gòu)，氧原于位于四面體中心，四面體的四個頂點中有兩個被氫原子占據(jù)，其余兩個為氧原子的非共用電子對所占有。氣態(tài)水分子兩個O—H鍵的夾角即(H—O—H)的鍵角為104.5°，O—H核間距0.96?，氫和氧的范德瓦爾斯半徑分別為1.2和1.4?。

在液態(tài)水中，若干個水分子會締合成(H2O)n大分子，這是由于水分子偶極分子之間的靜電吸引力及產(chǎn)生氫鍵鍵合作用形成的。氧原子的兩個孤對電子與鄰近的兩個水分子的氫原子產(chǎn)生氫鍵鍵合，形成如圖所示的四面體結(jié)構(gòu)。固態(tài)水（冰），是水分子有序排列成的大且長的晶體，是水分子靠氫鍵連接構(gòu)成非?！笆杷伞钡膭傂越Y(jié)構(gòu)。冰比液態(tài)水的結(jié)構(gòu)更為“疏松”,比容較大。冰有11種結(jié)構(gòu)，但六方型是大多數(shù)冷凍食品中重要的冰結(jié)晶形式。冰的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)O和●分別表示基礎(chǔ)平面的上層和下層氧原子冷凍對食品組織的影響食品冷凍時，由于水轉(zhuǎn)變成冰可產(chǎn)生“濃度效應(yīng)”，非水組分幾乎全部濃集到未結(jié)冰的水中，效果類似食品的脫水水結(jié)冰時膨脹會產(chǎn)生局部壓力，使細(xì)胞受到損傷，從而使冷凍食品質(zhì)地發(fā)生物理變化，特別是會使食品在解凍時發(fā)生軟瘍同時還會引起乳化液失去穩(wěn)定性，蛋白質(zhì)絮凝，使食品質(zhì)地變硬等緩慢冷凍，會使大冰晶全部分布在細(xì)胞外部快速凍結(jié)，可在細(xì)胞內(nèi)外都形成冰晶1.3水的性質(zhì)1.水的比熱、汽化熱、熔化熱大：這是由于水分子間強(qiáng)烈的氫鍵締合作用產(chǎn)生的，當(dāng)發(fā)生相轉(zhuǎn)變時，必須供給額外能量破壞分子間的氫鍵。這對食品冷凍、干燥和加工都是非常重要的因素。這也是生物體溫維持恒定的重要原因。2.水的介電常數(shù)大、溶解力強(qiáng)：因此水溶解離子型化合物的能力較強(qiáng)；非離子極性化合物如糖類、醇類、醛類等可與水形成氫鍵而溶于水中；不溶于水的物質(zhì)如脂肪和某些蛋白質(zhì)，也能在適當(dāng)?shù)臈l件下分散在水中形成乳濁液或膠體溶液。所以說，水是體內(nèi)各種物質(zhì)運輸?shù)妮d體。1.4

水的存在狀態(tài)

水在食品中以游離水和結(jié)合水兩種狀態(tài)存在游離水（freewater）：不與食品中任何成分化合或吸附的水，具有純水的性質(zhì)，有流動性，也稱自由水或體相水（bulkwater)結(jié)合水(boundwater)

：與蛋白質(zhì)、碳水化合物等以氫鍵結(jié)合著而不能自由運動的水與游離水相比，結(jié)合水呈現(xiàn)低的流動性和其它顯著不同的性質(zhì)

1、

它的冰點為－40C

2、

它沒有溶劑作用

3、

食物中的微生物孢子不能利用結(jié)合水進(jìn)行發(fā)芽和繁殖，因而，只要從食品中除去自由水，就可使食品安全地保藏。

1.5水的活度食品中的水分并不是靜止的，而是處于一種活動的狀態(tài)，會隨環(huán)境條件的變動而變化。如食品周圍環(huán)境的空氣干燥，濕度低，則水分會從食品向空氣中蒸發(fā)，水分逐漸減少而干燥，反之宜然。

因此，食品的含水量除了用％表示外，還可用水分活性AW來表示。水分活度----是指食品在密閉容器內(nèi)測得的水蒸氣壓力（P）與同溫度下測得的純水蒸氣壓力(P0)之比.即Aw=P/P0一般食品不僅含有水，而且含有蛋白質(zhì)，淀粉等固形物，所以它的水相對地就比純水少，故其水蒸汽壓也就小，即一般有P＜P0，所以AW值皆小于1。魚和水果等含水量高的食品，其AW值為0.980.99，都比較大，米和大豆等水分少的干燥食品，其AW值就較小，為0.600.64各種微生物的活動都有一定的AW閾值（最低值）如：細(xì)菌0.90酵母0.88霉菌0.80水活度與食品保存性的關(guān)系

食品中的微生物生長、脂類自動氧化、非酶褐變、酶的反應(yīng)等都與aw有很大的關(guān)系。aw范圍在此范圍內(nèi)的最低aw值一般能抑制的微生物食品1.00~0.95假單胞菌屬、埃希氏桿菌屬、變形桿菌屬、志賀氏桿菌屬、芽孢桿菌屬、克雷伯氏菌屬、梭菌屬、產(chǎn)生莢膜桿菌、幾種酵母菌極易腐敗的新鮮食品、水果、蔬菜、肉、魚和乳制品罐頭、熟香腸和面包。含約40%(W/W)的蔗糖或7%NaCl的食品0.87

~0.80大多數(shù)霉菌(產(chǎn)霉菌毒素的青霉菌)金黃色葡萄球菌、德巴利氏酵母大多數(shù)果汁濃縮物、甜凍乳、巧克力糖、楓糖漿、果汁糖漿、面粉、大米、含15%~17%水分的豆類、水果糕點、火腿、軟糖

0.50微生物不繁殖含水分約12%的面條和水分含量約10%的調(diào)味品

當(dāng)aw小于0.2時，除了氧化反應(yīng)外，其它反應(yīng)處于最小值

當(dāng)aw=0.7～0.9時，美拉德褐變反應(yīng)、脂類氧化、維生素Bl降解、葉綠素?fù)p失、微生物繁殖和酶反應(yīng)均顯示出最大速率。Aw除影響化學(xué)反應(yīng)和微生物生長外，還影響干燥和半干燥食品的質(zhì)地。如，欲保持餅干、膨化玉米花和油炸馬鈴薯片的脆性，防止砂糖、奶粉和速溶咖啡結(jié)塊，硬糖果等粘結(jié)，均應(yīng)保持適當(dāng)?shù)偷腶w值。干燥物質(zhì)不致造成需宜特性損失的允許最大Aw為0.35~0.5范圍。2個與水有關(guān)的食品工業(yè)中的常用術(shù)語持水容量分子淌度持水容量(waterholdingcapacity)：表述基質(zhì)分子(一般是指大分子化合物)截留大量水的能力。如，含果膠和淀粉凝膠的食品以及動植物組織中少量的有機(jī)物質(zhì)能以物理方式截留大量的水。

分子淌度（Molecularmobility,Mm）也就是分子的流動性,關(guān)系到許多食品的擴(kuò)散性質(zhì)，如含淀粉食品（如面團(tuán)、糖果和點心）、以蛋白質(zhì)為基料的食品等，下表列出了與分子淌度相關(guān)的某些食品性質(zhì)和特征。分子淌度決定的某些食品性質(zhì)和特征干燥或半干食品冷凍食品流動性和粘性水分遷移(冰的結(jié)晶作用)結(jié)晶和重結(jié)晶乳糖結(jié)晶(冰凍甜食中的砂狀結(jié)晶析出)巧克力中的