《食品化学》期末复习资料.pdf

第 二 章 水第 一 节 引 言一、水份是食品的主要成分1、主要食品的水份含量：P7二、水分在食品加工中的作用1、水对食品的外观形态、色泽、硬度、风味、鲜度等性质具有重要的影响；2、水是微生物生长繁殖和生物体内化学反应的必需条件，关系到食品腐败变质的问题，影响到食品的耐贮性；3、水是食品加工中的重要原料，水在食品中起着膨润、浸透、溶解、分散、均匀化等多种作用；4、水可以除去食品加工中的部分有害物质；5、水在食品加工制造中作为反应和传热的介质；6、大多数食品加工的单元操作都与水有关（干燥、浓缩、冷冻、水的固定）第二节水和冰的物理性质一、水和冰的热导率和热扩散的比较1、在0 时，冰的导热率约为同温下水的导热率的4倍，这意味着冰传导热能比非流动水（如食品原料组织中的水）快得多；2、冰的热扩散率比水近乎大9倍，这表明在一定的环境中，冰经受温度变化的速率比水快得多第 三 节 水 分 子 水 的 分 子 结 构：P9第 四 节 水 分 子 的 缔 合P9水分子为什么具有强烈的缔合倾向：水分子的极性产生了分之间吸引力第五节冰的结构一、影响冰结晶结构的因素1、温度、溶质的种类和数量可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向；2、只要避免极端快速冻结，并且溶质的性质和浓度不会显著地妨碍水分子的运动，那么食品中的冰总是以最有序的六方型冰结晶形式存在；3、像明胶这类大而复杂的亲水性分子，不仅能限制水分子的运动，而且阻碍水形成高度有序的六方形结晶，所以明胶水溶液冷冻时往往形成具有较大无序性的冰结构。

第六节水的结构一、水的结构模型1、混合式：体现了分子之间氢键的概念，认为分子间氢键瞬时地存在于庞大的水分子簇中，后者与其他水分子处在动态平衡2、间隙式：水保留在一种似冰或笼形物的结构中，其中个别水分子填充在笼形物的间隙中3、连续式：液态水中存在着一个由水分子构成的连续网状结构，并且具有动态的本质，分子之间的氢键均匀地分布在整个水样中，原存在于冰中的许多氢键在冰融化时简单地扭曲而不是断裂A所有的模型都认为：各个水分子能够频繁地改变它们的排列，即一个氢键快速地终止而代之以一个新的氢键，在温度不变的条件下，整个体系维持一定的氢键键合和结构的程度二、在液态水中，温度对水的缔合的影响1、改变最邻近水分子间的距离；2、改变水分子的配位数第1页 共3 7页三、当固态的冰向液态的水转变时，同时出现两种情况：1、最邻近的水分子间的距离增大（密度下降，称 之 为“热膨胀效应”）；2、最邻近的水分子的平均数目增加（密度增加，称 之 为“配位数增加效应”）*当配位数增加效应占优势时就导致大家所熟悉的净密度增加，而热膨胀效应占优势时则净密度下降四、不同温度下水的密度变化的特点：1、水的密度在3.9 8 达到最大值；2、在 0 3.9 8 之间水的净密度随着温度的升高而逐渐升高；3、超 过 3.9 8 C 后表现为相反的变化趋势。

这是因为配位数增加效应在0 3.9 8 之间是占优势的，而热膨胀效应在温度超过了 3.9 8 后占优势第七节水-溶质相互作用一、宏观水平二、分子水平水分在食品中的存在形式取决于 天然食品组织；加工食品中的化学成分；化学成分的物理状态1、自由水 没有被非水物质化学结合的水 自由流动水 动物的血浆、淋巴和尿液；植物的导管和细胞内液泡 毛细管水 生物组织的细胞间隙和食品的组织结构中的一种由毛细管力所系留的水 滞化水 被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水2、结合水 定义：存在于溶质附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那部分水A蛋白质分子中的氨基、竣基和果胶物质中未酯化的竣基同水分子形成的氢键作用力较大，结合较牢固；A蛋白质分子中的酰胺基，淀粉、果胶、纤维素等分子中的羟基与水形成的氢键作用力较小，较不牢固具有“被阻碍的流动性”，而不是“被固定化的”占总水量很小的一部分 相当于邻近亲水基团的第一层水结合水的分类 化合水 结合最强的水，已成为非水物质的整体部分 邻近水 占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位置 多层水 占有第一层中剩下的位置以及形成了邻近水外的几层三、水与离子及离子基团的相互作用键的强度 共价键大小玲0-离子键 H2O-H2O第2页 共3 7页离子对水的净结构的影响在稀水溶液中，存在两种效应：与极化力或电场强度紧密相关 净结构破坏效应(b r e a ki n g e f f e c t)A大离子和单价离子产生较弱电场，能阻碍水形成网状结构K;R b*,C s；N E T ,C l ,B r,I ,N O：；,B r O：,I 0J ,C I O.,A盐溶液流动性比纯水强 净结构形成效应(f o r m i n g e f f e c t)小离子或多价离子产生强电场L i N a；H O,C a2 B a ,M g ,A l ,F ,O H 具有比纯水较低的流动性和较紧密的堆积稀盐溶液中的各种离子对水的结构都有着一定程度的影响。

在下述阳离子中，会破坏水的网状结构效应的是()A A、R b B、N a C、M g D、A l3*稀盐溶液中含有阴离子(),会有助于水形成网状结构C l B 、1 0；C 、C I O；D 、F离子效应对水的影响主要表现在哪几个方面 通过水合能力，改变水的结构 影响水的介电常数 决定胶体粒子周围双电层的厚度 显著影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度 离子的种类和数量也影响蛋白质的构象和胶体的稳定性四、水与具有氢键形成能力的中性基团的相互作用能产生氢键键和的溶质对水结构的影响；能与水形成氢键的基团五、水与非极性基团的相互作用笼状水合物的作用 应用前景 气体混合物分离：溶液浓缩；海 水 淡 化；气 体 储 运；生物酶活性控制笼状水合物分离混合物的原理利用惰性气体分子与生物组织细胞液体中的水分子之间的相互作用，形成的笼形水合物，可以限制细胞内及细胞间水分子的活动，使植物组织中酶的活性受到抑制，延长花卉、果蔬等农产品的贮藏期利用澈氧混合气体处理芦笋，有较好的保鲜效果，同气调包装和冷藏相比 芦笋的失重率下降：呼吸高峰消失：纤维素增加的速率减慢：维 生 素 C和叶绿素的损失减小六、水与双亲分子的相互作用水作为双亲分子的分散介质第3页 共3 7页双亲分子A一个分子中同时存在亲水和疏水基团A脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸 双亲分子在水中形成大分子聚集体一 一 胶团 分子数从几百到几千 双亲分子的非极性部分指向胶团的内部，而极性部分定向至水环境双亲分子的胶团结构第八节水分活度与相对蒸汽压一、引言二、水分活度的定义与测定方法A w 的测定方法 将已知含水量的样品置于恒温密闭的小容器中，使其达到平衡，测定容器内的压力或相对湿度（E R H ）,按式 A w=E R H/1 0 0 计算 A w 是指样品的内在品质，E R I I 是与样品平衡的大气的性质；仅当样品与它的环境达到平衡时，该关系才成立。

三、水分活度与温度的关系冰点以上和冰点以下的A w 的差异A冰点以上：A w 是样品组成、温度的函数，其中组成起着重要的作用；A冰点以下：A w 与样品的组成无关，仅取决于温度不能根据冰点以下温度的A w 预测冰点以上温度的A w当温度充分变化至形成冰点或熔化冰时，从食品稳定性考虑A w 的意义也发生变化四、水分吸着等温线（-）定义和区 水分吸湿等温线的定义 在恒定温度下，食品的水分含量（用单位干物质中水的质量表示）与它的A w之 间 的 关 系 曲 线吸湿等温线的分区区 I 水的性质 最强烈地吸附；最少流动；通过水一离子或水一偶极相互作用与可接近的极性部位缔；在-4 0 C不结冰；不能作为溶剂；看作固体的一部分；占总水量极小部分单分子层水（B ET 单层）区 I 和 H 边界；0.0 7 g H Q/g 干物质；Aw =0.2；可理解为：在干物质的可接近的高极性基团上形成一个单层所需的近似水量区H 水的性质 通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合；流动性比体相水稍差；大部分在-4 0 不结冰；形成 多 层 水区 I 和区I I 的水占总水分的5%以下第4页 共3 7页真实单层区H 和HI 接界；0.38g H2/g 干物质；Aw =0.85；完全水合所需的水分含量，即占据所有的第一层部位所需的水分含量。

区m水的性质体相水；被物理截留或自由的；宏观运动受阻；性质与稀盐溶液中的水类似；可以结冰也可作 为 溶 剂；占总水分的9 5%以上；有利于化学反应的进行和微生物的生长决定等温线的形状和位置的因素 试样的成分；试样的物理结构；试样的预处理；温 度；制作等温线的方法.（-）水分吸着等温线与温度的关系滞后环等温吸湿线的滞后现象的原因 解吸过程中一些水分与非水成分之间的相互作用而无法释出水分；样品中不规则的形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需给予不同蒸汽压（要抽出需P内 P外，要填满即吸着时则需P外 P 内）；解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的水分活度；温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状脱水食品滞后环的三种类型1、高糖-高果胶食品2、高蛋白食品3、淀粉质食品滞后现象的现实意义五、Aw 与食品稳定性（一）影响Aw 的重要因素（回顾）水分含量A 食品的水分含量越高，Aw 也较高A 有些食品的水分含量相近，Aw 可能相差很大A 有些食品的Aw 相近，含水量相差很大温度A 冰 点 以 上：样品组成、温度 冰点以下：温度 非水成分 在温度不变的条件下，食品中非水成分越多并且非水成分与水结合力越强，A w的值就越小。

在非水成分及非水成分与水结合形式基本不变的条件下，温度越高A w 值就越大二）A w与食品稳定性的关系1、A w与微生物生长繁殖的关系 微生物的生长繁殖都要求有最低限度的A w第5页 共3 7页 不同类群微生物的最低Aw 范围是 大多数细菌为0.9 9 0.9 4 大多数霉菌为0.9 4 0.8 0 大多数耐盐细菌为0.7 5 耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.6 5 -0.6 02、A w与酶促反应的关系 影响酶促反应底物的可移动性；影响酶的构象；Aw 的增大，水解反应的速度不断增大3、A w与脂质氧化作用(非酶)的关系 既有促进作用，又有抑制作用在 A w 较 低 时(0.3 5 ),可以抑制氧化；覆盖了可氧化的部位，阻止了它与氧的接触；与金属离子的水合作用，消除了由金属离子引发的氧化作用；水与氢过氧化物结合，而使其不容易产生氧自由基而导致链氧化的结束;A当A w 大于0.3 5,水分对脂质氧化具有促进作用：增大了食物中氧气的溶解，加速了氧化；水分的溶剂化作用，使反应物和产物便于移动，有利于氧化作用的进行；水分对大分子的溶胀作用，暴露出新的氧化部位，有利于氧化的进行A当 A w大于0.8,反应物被稀释，氧化作用降低。

4、A w与美拉德反应的关系 钟形曲线形状 A w=0.3-0.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应高于B H T 单分子层A w 以后美拉德褐变就可以进行A w较低时，水多呈水-水和水-溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔合作用，不利于反应物和反应产物的移动，限制了美拉德褐变的进行随着A w 增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德反应褐变增大至最高点A w继续增大，反应物被稀释，美拉德反应褐变下降第三章碳水化合物第一节食品中的碳水化合物 是食物的主要成分；提供膳食热量；提供质构、口感和甜味表达式CxOW 碳水化合物的定义.多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物:包括单糖、低聚糖以及多糖；最丰富的碳水化合物是纤维素 选择题A糖类的生理功能是()A)提供能量(C)构成细胞膜的成分 选择题(B)蛋白聚糖和糖蛋白的组成成份(D)血型物质即含有糖分子 根据化学结构和化学性质，碳水化合物是属于一类()的化学物A)多羟基酸(B)多羟基醛或酮(C)多羟基酸(D)多竣基醛或酮第6页 共37页第 二 节 单 糖一、结构手性碳原子命名 3个碳原子：三糖，1 个手性碳原子 D-甘油醛。