食品化學-水分.ppt

1、食 品 化 學,華東理工大學食品科學與工程系,課程目的,介紹食品材料中主要成分的結構、性質和它們在加工和保藏中可能發(fā)生的物理、化學和生物化學變化 各種物化變化對食品色、香、味、質構、營養(yǎng)和保藏穩(wěn)定性的影響 使學生掌握從事食品加工和食品科學研究所必須具備的理論基礎。,主要參考書,Owen R. Fennema.食品化學（第三版）.王璋等譯.北京：中國輕工業(yè)出版社，2003. 謝筆鈞.食品化學（第二版）.科學出社.2004. 趙新淮.食品化學.化學工業(yè)出版社.2006.,內 容,引言 水 碳水化合物 脂類 蛋白質 維生素及礦物質 酶 色素與著色劑 食品風味化學,食品化學引言,食品的化學本質與化學組

2、成,從化學角度來看，食品本質上是由各種有機物和無機物按一定比例組成的混合體。食品的營養(yǎng)價值、安全性、感官質量等確定食品質量的指標取決于這些有機、無機物是否存在以及存在的水平。 食品中的各種化學物質（也稱成分），具有不同的功能或作用。其中有些是人體所必需的，有些是非必需的，有些是為保持食品品質所必需的，也有一些可能對人體有害的。,食品的化學組成及分類,食品化學的定義和研究內容,定義：食品化學就是以化學的原理和方法研 究食品的組成及理化性質的一科學。 它是化學的一個分支，是以食物為研 究 對象的一門應用科學。 研究內容： 食品的組成、結構、理化性質 以及食品成分在貯藏加工過程中的化 學和生物化學變

3、化，乃至食品成分與 人體健康和疾病的相關性。,食品化學的歷史,1742年1786 瑞典藥物學家 Carl Wilhelm Scheele 發(fā)現氯、甘油和氧 分離和研究了乳糖的性質 通過乳酸的氧化制備粘酸 發(fā)明一種用加熱保藏醋的方法 分離出檸檬酸 分離出蘋果酸 檢驗了20種普通水果中的檸檬酸、蘋果酸和酒石酸,1743-1794年 法國化學家Antoine Laurent Lavoisier 建立了燃燒有機分析的基本原理 首先測定了乙酸的元素成分 1767-1845年 法國化學家Nicolas Theodore de Saussure 研究了植物呼吸過程中氣體成分的變化 灰化法測定植物的礦物質含量

4、 首先完成了乙醇的精確化學分析,1811年 Joseph Louis Gay-Lussac和Louis-Jacques Thenard 發(fā)明了定量測定碳、氫和氮百分數的第一個方法 1813年 英國化學家Humphey Davy 分離了元素K、Na、Ba、Ca、Mg等 出版了第一本農業(yè)化學原理,1773-1852 瑞典化學家 Jons Jzcob和蘇格蘭化學Thmoas Thomson開創(chuàng)了有機化學式的開端 測定了2000種化合物的元素組成 證實了定比定律 發(fā)明了一種精確測定有機物水含量的方法,1786-1889年 法國化學家Michel Fugene Chevreul 硬脂酸和油酸的發(fā)現和命名

5、。 1842-1847年 Justus Von Liebig 將食品分類為含氮的和不含氮的物質，優(yōu)化了定量分析有機物質的方法 出版了食品化學的研究,18201850年 摻假的出現日益嚴重 化學和食品化學開始在歐洲占據重要地位 建立了化學研究實驗室 創(chuàng)立了新的化學研究雜志,19世紀中期 英國Arthur Hill Hassall 繪制了顯示純凈食品材料和摻雜食品材料的微觀形象的示意圖 1860年 德國W. Hanneberg和F. Stohman 發(fā)展了一種用來常規(guī)測定食品中主要成分的重要方法 水分含量、粗脂肪、灰分、氮、粗纖維、無氮提取物（碳水化合物）,1862年 美國建立農學院和成立美國農業(yè)

6、部 1863年 Harvey Washington Wiley 反對冒牌和摻假食品 1871年 Jean Baptiste Duman 提出僅由蛋白質、碳水化合物和脂肪組成的膳食不足于維持人類的生命。,1906年 通過了美國第一個純食品和藥品法令 出現了全世界最大的國家農業(yè)實驗站系統(tǒng) 20世紀前半期 發(fā)現并鑒定了大部分的食用物質-維生素、礦物質、脂肪酸和氨基酸 20世紀中期 日益廣泛地使用化學物質幫助制造和銷售食品成為一個廣泛爭議的話題。,20世紀后期至今 采用諸如膜技術、超臨界萃取技術、微波技術、靜高壓殺菌技術、歐姆電加熱技術、輻照技術、微膠囊技術等高新加工技術時，食品產生的化學物理變化研究

7、 功能食品、植物化學成分的研究 食品成分在人體中的代謝及機能研究,食品化學的研究方法,測定與安全、高質量食品的重要特征相關的性質 測定對食品質量或衛(wèi)生有關的重要化學和生化反應 綜合上述兩點掌握關鍵的化學和生化反應對食品品質的影響 將這些知識用在解決食品原料配制 、加工和貯藏中的各種問題,食品化學在食品科學中的地位,食品科學一般分為以下幾個研究領域 食品化學 物理食品學 結構食品學 環(huán)境食品學 食品加工學 食品管理學 食品化學是食品科學中研究內容最廣泛, 最基礎的學科.除此之外也是現代食品技術的基礎學科。,食品的成分化學,人體主要依賴以下物質維持生命和組成自身成分，這些物質主要來源于食物，是構成

8、食品的最主要成分。 水分 糖類 脂類 蛋白質 維生素 礦物質,水 分,陸地生物機體化學物質組成的大致比例,蛋白質 15%,核酸 7%,糖類 3%,脂質 2%,無機鹽 1%,水70%,生物體的含水量（%）,水與食品的關系及食品中水的狀態(tài),水與食品的關系 水可以使蛋白質、淀粉等親水性分子分散于食品中，形成一定形態(tài)的膨脹體。 脂類可以通過表面活性劑形成微膠粒，分散在食品中的水中。 食品的質構、口感與食品的持水性密切相關。 水分直接影響微生物的活動。 水分影響食品的穩(wěn)定性。,食品中水的狀態(tài) 食品中的水分為兩種，即自由水和結合水。 自由水：存在于細胞間隙或細胞液中以及食品組織結構中，可自由流動，具有溶劑

9、的作用，與自然界的普通水性質相同。 結合水：與食品中的成分，如蛋白質、糖類，鹽類等的基團以化學鍵的形式結合，失去了自由水的功能，不能作為溶劑和被微生物利用。結合水通常在-40 不結冰，較難分離，一旦分離食品的風味將發(fā)生改變。結合水在食品中的含量較少，對高水分含量食品通常只占總水分1%以下。,水與離子及離子基團的相互作用,鍵的強度: 共價鍵 H2O-離子鍵 H2O- H2O,水與具有氫鍵形成能力的中性基團（親水性溶質）的相互作用,能與水形成氫鍵的基團：羥基、氨基、羰基、酰基、亞氨基等,水與非極性基團的相互作用,非極性物質：烴、稀有氣體以及脂肪酸、氨基酸和蛋白質的非極性基團,疏水作用對蛋白質結構的

10、作用 為蛋白質的折疊提供了主要推動力 維持蛋白質四級結構 疏水基團處在蛋白質分子的內部,水與雙親分子的相互作用,水可以作為雙親分子的分散介質。 雙親分子：一個分子中同時存在親水和疏水基團。例如：脂肪酸鹽、蛋白脂質、糖脂、極性脂質、核酸等。 膠團：雙親分子在水中形成大分子聚集體，非極性部位朝內。分子數一般從幾百到幾千。,非極性區(qū),雙親分子 一般結構,脂肪酸鹽,水 分 活 度,定義：水分活度Aw是指食品樣品中水蒸氣壓p與同一溫度下純水的飽和蒸汽壓p0之比： Aw= p/p0 Aw值的范圍為：01,Aw 測定方法,密閉容器達到表觀平衡后測定壓力或相對濕度 根據冰點下降測定RVP 根據干、濕球溫度計，查表讀RVP 測定精確性為0.02,水分活度與溫度的關系,水分含量相同，溫度不同，Aw不同 Clausius-Clapeyron公式,T -絕對溫度 R -氣體常數 H -在樣品的水分含量下等量凈吸附熱,lnAw-1/T的關系,直線關系 10溫度變化，Aw變化0.03-0.2,冰點以下食品的Aw,Pff-部分凍結食品中水的分壓 P0 (scw) -純的過冷水的蒸汽壓 P(ice) -純冰的蒸汽壓,在冰點以下也是線性 溫度對Aw的影響 冰點以下冰點以上 直線出現明顯的折斷,比較冰點以上和冰點以下Aw,在冰點以上，Aw是樣品組成與溫度的函數，前者是主要的因素。 在冰