华南农大食品化学考研精品资料4食品化学总复习考点点拨.doc

食品化学总复习营养素(nutrients)—是指能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的无机和有机物质 P2 -食物(Foodstuff)—是指能够提供营养素，维持人类代谢活动的可食性物料 P2 -食品(Food)—是指经过加工处理的食物现泛指一切可被人类利用的食物其本质是化学的，它是由各种 物质组成的P2食品化学的概念 - P2：是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和平安性以及它们在生产、加工、贮存和运销过程中的变化及其对食品品质和平安性影响的科学水分的结构和性质及在食品中的作用 理解食品中水的存在状态、水分活度及吸湿等温线 掌握水分活度与食品的稳定性 掌握冰在食品稳定性中的作用 掌握水的熔点、沸点比拟高介电常数〔介电常数是溶剂对两个带相反电荷离子间引力的抗力的度量〕、外表张力、热容和相变热〔熔融热、蒸发热和升华热〕等物理常数也较高。

这对于食品加工中冷冻和枯燥过程有重大影响 水的密度较低，水结冰时体积增加，表现出异常的膨胀特性，这会导致食品冻结时组织结构的破坏水的热导性也是较大的，而冰与其他非金属固体相比，热导性属中等程度0℃时冰的热导值约为同一温度下水的4倍，这说明冰的热传导速度比非流动的水〔如生物组织中的水〕快得多冰的热扩散速度约为水的9倍，这说明，在一定的环境条件下，冰的温度变化速度比水大得多 因而可以解释在温差相等的情况下，为什么冷冻速度比解冻速度更快因为以形成物的热导性为主导因素，结冰时，冰的热导性强，易结冰，解冻时，水的热导性较小，解冻慢单个水分子的结构特征H2O分子呈近似四面体结构 (V形)H-O共价键有离子性氧的另外两对孤对电子有静电力H-O键具有极性水的冰点为0℃，可是纯水在过冷状态始结冰 * 食品中结冰温度到低共熔点-55℃ 左右，冷藏食品常为-18℃* 现代提倡速冻，使冰晶体呈针状，因而品质好水与离子和离子基团的相互作用 水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用 水与非极性物质的相互作用水与离子或离子基团〔如Na+、Cl-、-COO-、-NH3+等〕相互作用结合的水是食品中结合得最紧密的一局部水. 离子或离子基团通过自身电荷与水分子偶极子产生静电相互作用(水合作用，也有称“偶极-离子〞作用). 这种作用力比水分子间的氢键要强，如Na+与水分子的结合能力大约是水分子间氢键键能的4倍。

疏水水合(Hydrophobic hydration〕：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合疏水相互作用( Hydrophobic interaction〕：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用化合水： -是指与食品中亲水物质〔亲水基团〕结合最紧密的那局部水，它与非水物质构成一个整体，因此也称组成水〔constitutional water〕 -在高水分含量食品中只占很小比例例如化学水合物中的水：AlNH4(SO4)2·12H2O；存在与蛋白质分子的空隙区域内的水邻近水〔vicinal water〕：-又叫单层水(monolayer water)，是指亲水物质的强亲水基团周围缔合的单层水分子膜它们占据着非水组分的大多数亲水基团的第一层位置它与非水物质主要依靠水-离子、水-偶极强氢键缔合作用结合在一起3) 多层水〔multilayer water〕：-单层水外围绕非水组分亲水基团形成的另外几层水或第一层的剩余位置和在邻近水的外层形成的几个水层。

主要依靠水-水、水-溶质氢键缔合在一起自由水(Free water)就是指没有被非水物质化学结合的水〔又称体相水〕它又可分为三类：〔1〕滞化水(Immobilized water)：被组织中的显微或亚显微结构以及膜所阻留的水如细胞内的水、凝胶网络所截留的水 〔2〕毛细管水(Capillary water)：在生物组织的细胞间隙或者食品的结构组织中由毛细管力所系留的水〔3〕自由流动水(Fluid water)：主要指血浆、淋巴、尿液、液泡、导管中的可以自由流动的水，也称游离水 结合水和自由水之间的区分1：结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比拟固定的比例关系.2：结合水的蒸气压比自由水低得多.3：结合水不易结冰〔冰点约-40℃〕，自由水易结冰，冰点比纯水略微降低.4：结合水不能作为溶质的溶剂，自由水溶剂能力大. 5：自由水能为微生物所利用，结合水那么不能水分活度是指食品中水的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值水分活度是从 0-1 之间的数值，纯水时AW = 1 ，完全无水时AW = 0 食品中结合水的含量越高，食品的水分活度就越 低 水分活度的物理意义是表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。

水分活度与温度的关系(temperature dependence ㏑ aw=-K△H/RT上述关系是：在一定的水分含量范围内, lnAw与1/T是 一种线性关系起始Aw为0.5， 温度系数在2~40℃℃ 吸湿等温线〔MSI〕 n 定义：在恒定温度下，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系图称为吸湿等温线不同的食品由 于其化学组成和组织结构 的不同，具有不同的MSI,但大多都呈“S〞型n Ⅰ区：水分子和食品成分以化学健牢固结合, 结合力最强, 所以aw也最低，一般在0~0.25之间，相当于物料含水量0~0.07 g/g干物质可以简单地看作为固体的一局部n 区间I的高水分末端〔区间I 和II的分界线〕的这局部水相当于在干物质分子周围形成的一个单分子层水〔邻近水〕n 水分含量的稍微变化会引起水分活度的 急剧变化n * I区水:不能作溶剂,不被微生物利用, 在 - 40℃不结冰n Ⅱ区：水分占据固形物外表第一层的剩余位置和亲水基团周围的另外几层位置，形成多分子层结合水或称为半结合水n 主要靠水—水和水—溶质分子的氢键结合，同时还包括直径<1μm的毛细管中的水n aw在0.25~0.8之间，相当于物料含水量在~/g干物质。

n 水分含量的稍微变化引起水分活度的变化幅度 渐缓* II区水:可局部被微生物利用, 有一定的溶剂能力, 在 - 40℃不结冰n Ⅲ区：是毛细管凝聚的自由水(或“截溜+流动〞)aw在0.8~0.99之间，物料含水量最低为0.14 ~ 0.33 g/g干物质，最高为20g/g干物质n 这局部水是食品中结合最不牢固和最容易流动的水其蒸发焓根本上与纯水相同，既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反响的进行和微生物的生长n 水分含量的变化引起水分活度的变化 不大区I 区II区III区aw含水量%>27.5%冻结能力不能不能正常溶剂能力不能轻度，微量正常水分状态单分子水层吸附多分子水层凝聚毛细管水或自由流动水化学吸附结合水物理吸附微生物利用不可以开始利用可利用MSI的实际意义n 从MSI图可以看出食品脱水的难易程度，也可以看出如何组合食品才能防止水分在不同物料间的转移n 据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响n 从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱MSI与温度有密切的关系， 同一水分含量，温度愈高， Aw 越大 亦 即食品的Aw随温度的 提高而 提高 滞后现象 如果向枯燥样品中添加水〔回吸作用〕的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象。

在一定aw时，食品的解吸过程一般比回吸过程时含水量更高滞后现象产生的原因n 解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分.n 不规那么形状产生毛细管现象的部位,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内＞ P外，要填满那么需P外＞ P内).n 解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw.n 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－食品的Ａｗ除影响微生物生长外，还影响各种化学和生化反响;n 降低食品的Aw ，可以延缓褐变〔酶促褐变和非酶褐变〕，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解n 但Aw过低，那么会加速脂肪的氧化酸败： AW为0.33时脂肪氧化速度最低；低于或高于此值，反响速度加快；大于0.8时，速度又下降n 要使食品具有最好的稳定性，最好将Aw保持在结合水范围内：既可使化学变化难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性 －食品的Ａｗ对不同微生物和化学及生化反响的影响不同；－降低食品的Ａｗ〔从大到小〕,最先抑制的是微生物作用还是化学／生化反响？　　在食品中，化学反响的最大反响速度一般发生在具有中等水分含量的食品中(aw 为0.7~ 0.9)。

而最小反响速度一般首先出现在aw 0.2~0.3，当进一步降低aw时，除了氧化反响外，其他反响速度全都保持在最小值这时的水分含量是单层水分含量－降低食品的Ａｗ〔从大到小〕,最先抑制的是哪种微生物？不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围不同, 一般来说，细菌对低Aw最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差：在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物无法生长综合上述微生物生长和化学反响对水分活度的要求，一般将食品平安保藏的水分活度定为0.7具有降低水分活度作用的物质(吸湿剂)n 含量离子、离子基团的物质；n 含可形成氢键的中性基团〔如-OH、-C=O、-NH2，=NH等〕；n 因此，能降低Ａw作用的物质一般有： -多元醇〔丙三醇、丙二醇、糖、糖醇〕 -无机盐：磷酸盐、NaCl〔食盐〕 -食用胶：明胶、卡拉胶、黄原胶冰的影响n 具有细胞结构的食品和食品凝胶中的水结冰时，将出现两个非常不利的后果： 〔1〕非水组分的浓度将比冷冻前变大；〔2〕水结冰后其体积比结冰前增加9%n 即降低温度使反响变得非常缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时却又导致反响速度的增大但是，以前者的效应为主n 总之，冷冻可以说是一种有效的保藏方法1 水分的位转移 n 由于温差引起的水分转移，水分可从高温区域沿着化学势降落的方向运动，最后进入低温区域的食品。

这个过程较为缓慢 n 由于水分活度不同引起的水分转移，水分从Aw高的地方自动地向Aw低的地方转移例如：果把水分活度大的蛋糕与水分活度低的饼干放在同一环境中，那么蛋糕里的水分就逐渐转移到饼干里，使两者的品质都受到不同程度的影响水分蒸发：食品中水分由液相变为气相而散失的现象对食品质量有重要影响：■利用水分的蒸发进行食品的枯燥或浓缩可制得低水分活度的枯燥食品或中湿食品■对新鲜的水果、蔬菜、肉禽、鱼贝及其许多食品，水分蒸发对食品的品质会发生不良的影响。