第二章-食品中的水分PPT課件

1、2021/7/241第二章食品中的水分22021/7/24主要內(nèi)容主要內(nèi)容一、水在食品中的作用一、水在食品中的作用二、食品中水和冰的結構及其物理性質二、食品中水和冰的結構及其物理性質三、食品中水的存在狀態(tài)三、食品中水的存在狀態(tài)四、食品中水的含量及其表示方法四、食品中水的含量及其表示方法五、水分活度與食品穩(wěn)定性的關系五、水分活度與食品穩(wěn)定性的關系六、冰在食品穩(wěn)定性中的作用六、冰在食品穩(wěn)定性中的作用七、食品中水分的轉移及其對食品品質的影響七、食品中水分的轉移及其對食品品質的影響32021/7/24一、水在食品中的作用一、水在食品中的作用 水是唯一以三種物理狀態(tài)水是唯一以三種物理狀態(tài)廣泛存在的物質廣

2、泛存在的物質 戰(zhàn)爭之源戰(zhàn)爭之源 “下一場世界大戰(zhàn)下一場世界大戰(zhàn)將是對水資源的爭將是對水資源的爭奪奪” 水對于生命是必需的。水對于生命是必需的。42021/7/24水對食品的結構、外觀、水對食品的結構、外觀、質地、風味、新鮮度以質地、風味、新鮮度以及腐敗變質的敏感性都及腐敗變質的敏感性都有極大的影響，從而也有極大的影響，從而也深刻影響著食品的運銷深刻影響著食品的運銷和商品價值。和商品價值。一、一、 水在食品中的作用水在食品中的作用溶劑溶劑反應物或反應介質反應物或反應介質浸漲劑浸漲劑傳熱介質傳熱介質去除食品加工過程中的有害物質去除食品加工過程中的有害物質生物大分子化合物構象的穩(wěn)定劑生物大分子化合物

3、構象的穩(wěn)定劑52021/7/24補充知識點補充知識點1 1：化合物的構象：化合物的構象在順構象中，兩個碳上連在順構象中，兩個碳上連接的氯原子和氫原子之間接的氯原子和氫原子之間的距離最近，產(chǎn)生強排斥的距離最近，產(chǎn)生強排斥作用，內(nèi)能最高，是該分作用，內(nèi)能最高，是該分子最不穩(wěn)定的構象；在反子最不穩(wěn)定的構象；在反疊構象中，氯原子和氫原疊構象中，氯原子和氫原子之間相距最遠，相互間子之間相距最遠，相互間的排斥力最小，內(nèi)能最低的排斥力最小，內(nèi)能最低是該分子最穩(wěn)定的構象。是該分子最穩(wěn)定的構象。p構象是指在一個分子中不改變共價鍵的結構，僅構象是指在一個分子中不改變共價鍵的結構，僅靠單鍵周圍原子位置的不同所產(chǎn)生的

4、空間排布的形靠單鍵周圍原子位置的不同所產(chǎn)生的空間排布的形象。象。p一種構象改變?yōu)榱硪环N構象時，共價鍵是不斷裂的。一種構象改變?yōu)榱硪环N構象時，共價鍵是不斷裂的。1，2二氯乙烷的構象二氯乙烷的構象順疊順疊反疊反疊62021/7/24二、水和冰的結構及其物理性質二、水和冰的結構及其物理性質單個水分子的結構示意圖單個水分子的結構示意圖1 1、水的結構、水的結構（1 1）單個水分子的結構）單個水分子的結構nH-O鍵為鍵為104.5 ，比正四面，比正四面體體(109 28 ）要小。要小。nO-H核間距為核間距為0.096nmn氧和氫原子的范德華半徑氧和氫原子的范德華半徑分別為分別為0.14nm和和0.12

5、nm。72021/7/24（2 2）單個水分子的結構特征）單個水分子的結構特征nH2O分子的四面體結構具有分子的四面體結構具有對稱性對稱性nH-O共價鍵有離子性共價鍵有離子性n氧的另外兩對孤對電子有靜電力氧的另外兩對孤對電子有靜電力nH-O鍵具有電負性鍵具有電負性n典型的典型的極性分子極性分子82021/7/24補充知識點補充知識點2 2：極性分子：極性分子p從整個分子來看，分子中正負電荷從整個分子來看，分子中正負電荷的中心不重合，電荷的分布不均勻、的中心不重合，電荷的分布不均勻、不對稱，這樣的分子為極性分子。不對稱，這樣的分子為極性分子。p思考題：水、乙醇、煤油都是極性思考題：水、乙醇、煤油

6、都是極性分子，它們能相溶嗎？分子，它們能相溶嗎？原因：水和乙醇分子間能形成氫鍵；乙醇和煤油分子原因：水和乙醇分子間能形成氫鍵；乙醇和煤油分子中含有烷基；水與煤油的分子結構沒有相似的地方。中含有烷基；水與煤油的分子結構沒有相似的地方。注意注意在考慮物質溶解性的時候，不能將相似相溶這在考慮物質溶解性的時候，不能將相似相溶這一規(guī)律簡單的理解為溶質和溶劑的極性，還應考慮一規(guī)律簡單的理解為溶質和溶劑的極性，還應考慮它們的分子結構和分子間作用力等問題。它們的分子結構和分子間作用力等問題。92021/7/24（3 3）水分子的締合）水分子的締合p 在水分子中，由于兩種原子電在水分子中，由于兩種原子電負性的差

7、別，氫、氧之間的共負性的差別，氫、氧之間的共用電子對用電子對強烈偏向強烈偏向氧原子，使氧原子，使氫原子成為帶有部分氫原子成為帶有部分正電荷正電荷，表現(xiàn)出裸質子的特征；而氧原表現(xiàn)出裸質子的特征；而氧原子則帶有部分子則帶有部分負電荷負電荷，具有吸，具有吸引質子的能力。引質子的能力。p 這個半徑很小并帶有部分正電荷的質子，能與這個半徑很小并帶有部分正電荷的質子，能與另外一個水分子中帶有部分負電荷的氧原子之另外一個水分子中帶有部分負電荷的氧原子之間產(chǎn)生的靜電引力，這種作用力比共價鍵弱，間產(chǎn)生的靜電引力，這種作用力比共價鍵弱，比純水之間的作用力強，稱之為比純水之間的作用力強，稱之為“氫鍵氫鍵”。1020

8、21/7/24（3 3）水分子的締合）水分子的締合n 在三維空間上水分子在三維空間上水分子通過形成通過形成多重氫鍵多重氫鍵發(fā)發(fā)生締合作用；生締合作用；n 每個水分子具有相等每個水分子具有相等數(shù)目的數(shù)目的氫鍵給體氫鍵給體和和受受體體，能夠在三維空間，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡結構。形成氫鍵網(wǎng)絡結構。112021/7/24（4 4）水分子締合的原因）水分子締合的原因122021/7/24在通常情況下，水有氣、液、固態(tài)三種存在狀態(tài)，在通常情況下，水有氣、液、固態(tài)三種存在狀態(tài)，水的存在狀態(tài)與水分子之間的締合程度有關水的存在狀態(tài)與水分子之間的締合程度有關。在氣態(tài)下，水分子之間的在氣態(tài)下，水分子之間的締合

9、程度很小締合程度很小，可看作，可看作水分子是以自由的形式存在；水分子是以自由的形式存在；在液態(tài)，水分子之間有在液態(tài)，水分子之間有一定程度的締合一定程度的締合，可看作，可看作沒有游離的水分子，由此可理解為什么水具有高的沒有游離的水分子，由此可理解為什么水具有高的沸點；沸點；在固態(tài)，就是結冰的狀態(tài)下，水分子之間的在固態(tài)，就是結冰的狀態(tài)下，水分子之間的締合締合數(shù)是數(shù)是4 4，每個水分子都固定在相應的晶格里，這也是，每個水分子都固定在相應的晶格里，這也是水的熔點高的原因。水的熔點高的原因。（5）締合程度與水的存在狀態(tài)之間的關系：）締合程度與水的存在狀態(tài)之間的關系：132021/7/24（6）水分子間的

10、締合程度取決于溫度。）水分子間的締合程度取決于溫度。 44.44.9溫度溫度分子間距分子間距nmnm配位數(shù)配位數(shù) 01.58.30.2760.2900.305uT在在0-4范圍內(nèi)范圍內(nèi), ,配位數(shù)對水的密度配位數(shù)對水的密度的影響占主導的影響占主導, ,T, 配位數(shù)配位數(shù)，冰融化，冰融化成水，密度成水，密度；uT4, ,水分子的水分子的布朗運動對水的密布朗運動對水的密度的影響占主導度的影響占主導, ,T, , 熱膨脹作用使熱膨脹作用使鄰近水分子之間的鄰近水分子之間的距離距離,密度密度；u綜合兩種影響的結果：綜合兩種影響的結果：3.98時，水的密度時，水的密度最大。最大。142021/7/24n水

11、具有一定的黏度，也具有流動性。水具有一定的黏度，也具有流動性。n水具有一定的黏度是因為水分子在大多數(shù)情況下水具有一定的黏度是因為水分子在大多數(shù)情況下是締合的，而水具有流動性是因為水分子之間的是締合的，而水具有流動性是因為水分子之間的締合是動態(tài)的。締合是動態(tài)的。n水分子不僅相互之間可以通過氫鍵締合，而且可水分子不僅相互之間可以通過氫鍵締合，而且可以和其它帶有極性基團的有機分子通過氫鍵相互以和其它帶有極性基團的有機分子通過氫鍵相互結合，所以糖類、氨基酸類、蛋白質類、黃酮類、結合，所以糖類、氨基酸類、蛋白質類、黃酮類、多酚類化合物在水中均有一定的溶解度。多酚類化合物在水中均有一定的溶解度。（7）水分

12、子的締合與水的其它性質）水分子的締合與水的其它性質152021/7/24v水是呈四面體的網(wǎng)狀結構；水是呈四面體的網(wǎng)狀結構；v水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡是動態(tài)的；水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡是動態(tài)的；v水分子的氫鍵鍵合程度取決于溫度。水分子的氫鍵鍵合程度取決于溫度。（8 8）水分子的結構特征）水分子的結構特征162021/7/242 2、冰的結構、冰的結構p冰是水分子通過氫鍵相冰是水分子通過氫鍵相互結合、有序排列形成的互結合、有序排列形成的低密度、具有一定剛性的低密度、具有一定剛性的晶體結構。晶體結構。p在冰的晶體結構中，每在冰的晶體結構中，每個水和另外個水和另外4個水分子相個水分子相互締合，互締合，O-O之

13、間的最小之間的最小距離為距離為0.276nm，O-O-O之間的夾角為之間的夾角為109。一個水分一個水分子可以締子可以締合其他四合其他四個水分子個水分子172021/7/24冰的基礎平面圖冰的基礎平面圖冰是由兩個高度略微不同的平面構成的結合體冰是由兩個高度略微不同的平面構成的結合體(a)(a)是沿是沿c c軸方向觀察到的六方形結構軸方向觀察到的六方形結構(b)(b)是基礎平面的立體圖是基礎平面的立體圖（圓圈代表水分子的氧原子，空心和實心圓圈分別表示上層和下層（圓圈代表水分子的氧原子，空心和實心圓圈分別表示上層和下層的氧原子）的氧原子）182021/7/24冰的擴展結構圖冰的擴展結構圖顯微鏡下的

14、冰顯微鏡下的冰192021/7/24按冷凍速度和對稱要素，冰可分為四大類：按冷凍速度和對稱要素，冰可分為四大類： 六方形冰晶六方形冰晶 不規(guī)則樹枝狀結晶不規(guī)則樹枝狀結晶 粗糙球狀結晶粗糙球狀結晶 易消失的球狀結晶及各種中間體易消失的球狀結晶及各種中間體冰的分類冰的分類在冷凍食品中冰總是以最有序的六方形冰晶存在。在冷凍食品中冰總是以最有序的六方形冰晶存在。202021/7/24六方型冰晶六方型冰晶六方形冰晶形成的條件六方形冰晶形成的條件n冰晶的晶形、數(shù)量、大小、結構、位置和取向等，冰晶的晶形、數(shù)量、大小、結構、位置和取向等，受食品中溶質的種類、數(shù)量以及凍結速度的影響。受食品中溶質的種類、數(shù)量以及

15、凍結速度的影響。p在最合適的低溫冷卻劑中在最合適的低溫冷卻劑中緩慢冷凍；緩慢冷凍；p溶質的性質及濃度均不嚴溶質的性質及濃度均不嚴重干擾水分子的遷移。重干擾水分子的遷移。212021/7/243 3、水和冰的物理性質、水和冰的物理性質(P15(P15表表2-2)2-2)密度密度/(g/cm3)黏度黏度/ /Pa s表面張力表面張力( (對空氣對空氣)/)/(N/m)熱容熱容/ /J/(g K)熱導率熱導率/ /W/(m K)熱擴散率熱擴散率/ /(m2/s)介電常數(shù)介電常數(shù)溫度溫度性質性質2000(冰冰)-20(冰冰)0.998211.00210-372.7510-34.18180.59841.

16、410-780.200.999841.79310-375.6410-34.21760.56101.310-787.900.91682.10092.24011.710-7900.91931.95442.43311.810-7989 9倍倍222021/7/243 3、水和冰的物理性質、水和冰的物理性質n水具有較低的密度，在結冰是顯示出異常的水具有較低的密度，在結冰是顯示出異常的膨脹特性。膨脹特性。n水（水（H2O）與元素周期表中鄰近氧的某些元）與元素周期表中鄰近氧的某些元素的氫化物（素的氫化物（ CH4、NH3、HF、H2S）相比）相比較，除了黏度以外，其他性質顯著差異。較，除了黏度以外，其他性

17、質顯著差異。n水的熔、沸點、表面張力、介電常數(shù)、熱容、水的熔、沸點、表面張力、介電常數(shù)、熱容、相變熱等物理常數(shù)均較高。相變熱等物理常數(shù)均較高。232021/7/24補充知識點補充知識點3 3：表面張力：表面張力p表面張力：促使液體表面收縮的力表面張力：促使液體表面收縮的力以水為例：在水內(nèi)部的水分子受到周圍水分子的作用力的以水為例：在水內(nèi)部的水分子受到周圍水分子的作用力的合力為合力為0，但在表面的水分子因外部氣相分子對它的吸引力，但在表面的水分子因外部氣相分子對它的吸引力小于內(nèi)部水分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不為小于內(nèi)部水分子對它的吸引力，所以該分子所受合力不為零，其合力的方向垂直指向液

18、體內(nèi)部，結果導致液體表面零，其合力的方向垂直指向液體內(nèi)部，結果導致液體表面具有自動縮小的趨勢。具有自動縮小的趨勢。表面張力是物質的特性，其大小與溫度和界面兩相物質的表面張力是物質的特性，其大小與溫度和界面兩相物質的性質有關。性質有關。 補充知識點補充知識點4 4：介電常數(shù)：介電常數(shù)p介電常數(shù)：溶劑對兩個帶相反電荷離子間引力的抗介電常數(shù)：溶劑對兩個帶相反電荷離子間引力的抗力的度量，是溶劑一個重要的性質。力的度量，是溶劑一個重要的性質。242021/7/2400水與水與00冰的物理性質與食品質量關系冰的物理性質與食品質量關系冰的密度比水小，表現(xiàn)出異常的膨脹行為冰的密度比水小，表現(xiàn)出異常的膨脹行為結

19、果：含水食品在凍結過程中組織結構遭到破壞損傷結果：含水食品在凍結過程中組織結構遭到破壞損傷冰的熱擴散率是水的冰的熱擴散率是水的9倍倍結果：在一定環(huán)境條件下，冰的溫度變化速度比水大得多結果：在一定環(huán)境條件下，冰的溫度變化速度比水大得多p思考題：為什么在溫差相等的情況下，生物組織思考題：為什么在溫差相等的情況下，生物組織的冷凍速率比解凍速率更快的冷凍速率比解凍速率更快?常溫肌肉塊常溫肌肉塊冷凍肌肉塊冷凍肌肉塊 凍結過程凍結過程 解凍過程解凍過程外表層為水外表層為水外表層為冰外表層為冰252021/7/24水和冰的性質對食品加工的影響水和冰的性質對食品加工的影響p食品中的水均是溶解了一定水溶性成分的

20、溶液，因食品中的水均是溶解了一定水溶性成分的溶液，因此食品結冰的溫度均低于此食品結冰的溫度均低于0。p把食品中水完全結晶的溫度叫低共熔點，大多數(shù)食把食品中水完全結晶的溫度叫低共熔點，大多數(shù)食品的低共熔點在品的低共熔點在-55-65之間。之間。冷藏食品一般不需要如此低的溫度。如我國冷藏食品的溫度冷藏食品一般不需要如此低的溫度。如我國冷藏食品的溫度為為-18，離低共熔點相差甚多，但是大部分水已經(jīng)結冰，離低共熔點相差甚多，但是大部分水已經(jīng)結冰，且在且在-1-4之間就已經(jīng)完成了大部冰的形成過程。之間就已經(jīng)完成了大部冰的形成過程。p 現(xiàn)代食品冷藏技術中提倡速凍，這是因為速凍形現(xiàn)代食品冷藏技術中提倡速凍，

21、這是因為速凍形成的冰晶細小，呈針狀，凍結時間短且微生物活動成的冰晶細小，呈針狀，凍結時間短且微生物活動受到更大限制，因而食品品質好。受到更大限制，因而食品品質好。262021/7/24三、食品中水的存在狀態(tài)三、食品中水的存在狀態(tài)1 1、水與溶質的相互作用、水與溶質的相互作用p溶質和水混合時，親水溶質會改變鄰近水的結構和流動溶質和水混合時，親水溶質會改變鄰近水的結構和流動性，水會改變親水溶質的反應性。性，水會改變親水溶質的反應性。（1 1）水與離子和離子基團的相互作用）水與離子和離子基團的相互作用離子或離子基團離子或離子基團(Na+，CI-，NH3+等等)通過自身的電荷與水分子相互作用；通過自身

22、的電荷與水分子相互作用；Na+與水分子的結合能力約是水分子與水分子的結合能力約是水分子氫鍵的氫鍵的4倍；倍；與離子或離子基團相互作用的水，是與離子或離子基團相互作用的水，是食品中結合最緊密的一部水；食品中結合最緊密的一部水；離子對水的結構起破壞作用。離子對水的結構起破壞作用。272021/7/24（2 2）水與中性基團的相互作用）水與中性基團的相互作用n水能與某些基團，如羥基、氨基、羰基、酰胺水能與某些基團，如羥基、氨基、羰基、酰胺基和亞氨基等極性基團，發(fā)生氫鍵鍵合?；蛠啺被葮O性基團，發(fā)生氫鍵鍵合。n水與親水性溶質之間的氫鍵鍵合比水與離子之水與親水性溶質之間的氫鍵鍵合比水與離子之間的相互作

23、用弱，這種氫鍵作用的強度與水分間的相互作用弱，這種氫鍵作用的強度與水分子之間的氫鍵相近。子之間的氫鍵相近。水與蛋白質分子中兩種功能團形成的氫鍵水與蛋白質分子中兩種功能團形成的氫鍵282021/7/24n在生物大分子的兩個部在生物大分子的兩個部位或兩個大分子之間可位或兩個大分子之間可以由幾個水分子構成以由幾個水分子構成“水橋水橋”。n“水橋水橋”可維持大分子可維持大分子的特定構象的特定構象292021/7/24（3 3）水與非極性物質的相互作用）水與非極性物質的相互作用n在食品中加入疏水性物質（烴、稀有氣體、含在食品中加入疏水性物質（烴、稀有氣體、含非極性基團的有機物等），疏水基團與水分子非極性

24、基團的有機物等），疏水基團與水分子之間產(chǎn)生斥力，從而使疏水基團附近的水分子之間產(chǎn)生斥力，從而使疏水基團附近的水分子之間的氫鍵鍵合增強，結構更為有序；之間的氫鍵鍵合增強，結構更為有序；n疏水基團之間相互聚集，從而使它們與水的接疏水基團之間相互聚集，從而使它們與水的接觸面積減小觸面積減小n疏水基團具有兩種特殊的性質：蛋白質分子產(chǎn)疏水基團具有兩種特殊的性質：蛋白質分子產(chǎn)生的疏水相互作用，形成籠形水合物。生的疏水相互作用，形成籠形水合物。302021/7/24疏水水合向水中添加疏水物質時，由于它們與水分子產(chǎn)生向水中添加疏水物質時，由于它們與水分子產(chǎn)生斥力，從而使疏水基團附近的水分子之間的氫鍵斥力，從而

25、使疏水基團附近的水分子之間的氫鍵鍵合增強，此過程成為疏水水合。鍵合增強，此過程成為疏水水合。312021/7/24當水與疏水物質接觸時，為減少水與疏水基團界當水與疏水物質接觸時，為減少水與疏水基團界面接觸的面積，疏水基團之間進行締合，這種作面接觸的面積，疏水基團之間進行締合，這種作用稱為疏水相互作用。用稱為疏水相互作用。疏水相互作用322021/7/24p疏水基團締合或發(fā)生疏水基團締合或發(fā)生“疏水相互作用疏水相互作用”，引起了蛋白質的折疊。引起了蛋白質的折疊。p疏水相互作用是蛋白疏水相互作用是蛋白質折疊的主要驅動力。質折疊的主要驅動力。同時也是維持蛋白質同時也是維持蛋白質三級結構的重要因素三級

26、結構的重要因素球狀蛋白質的疏水相互作用是疏水基團是疏水基團代表與極性基團締合的水分子代表與極性基團締合的水分子332021/7/24p象冰一樣包含著非極性化合物；象冰一樣包含著非極性化合物；p水是水是“宿主宿主”，一般由，一般由20-7420-74個水分子組成，它個水分子組成，它們靠氫鍵鍵合形成象籠一樣的結構，通過物理們靠氫鍵鍵合形成象籠一樣的結構，通過物理方式將非極性物質截留在籠內(nèi)；方式將非極性物質截留在籠內(nèi)；p被截留的物質稱為被截留的物質稱為“客體客體”，較典型的客體有，較典型的客體有低分子量烴，稀有氣體，鹵代烴等。低分子量烴，稀有氣體，鹵代烴等?；\形水合物342021/7/242 2、水

27、的存在狀態(tài)、水的存在狀態(tài) 又稱自由水，指不與食品中又稱自由水，指不與食品中任何成分化合或吸附的水任何成分化合或吸附的水體相水體相水 又稱束縛水，通常指存在于溶質又稱束縛水，通常指存在于溶質和其他非水成分附近，并通過化和其他非水成分附近，并通過化學鍵與它們結合的那部分水。學鍵與它們結合的那部分水。結合水結合水水水352021/7/24處于鄰近水外圍，與鄰近水通過氫鍵締合在一起的水處于鄰近水外圍，與鄰近水通過氫鍵締合在一起的水特點：有一定厚度（多層），特點：有一定厚度（多層），-40基本結冰，基本結冰，弱溶劑能力，可被蒸發(fā)弱溶劑能力，可被蒸發(fā)多層水多層水構成水構成水與非水物質結合最緊密的水與非水物

28、質結合最緊密的水特點：是非水物質必要的組分，在特點：是非水物質必要的組分，在-40不結冰，不結冰，無溶劑能力，不能被微生物所利用無溶劑能力，不能被微生物所利用食品中水的存在形式食品中水的存在形式被組織中的顯微或亞顯微結構或膜所阻留的水被組織中的顯微或亞顯微結構或膜所阻留的水特點：不能自由流動，與非水物質沒有關系特點：不能自由流動，與非水物質沒有關系滯化水滯化水以游離態(tài)存在的水以游離態(tài)存在的水特點：可以正常結冰，可作溶劑，可被微生物利用特點：可以正常結冰，可作溶劑，可被微生物利用自由流動水自由流動水毛細管水毛細管水由細胞間隙或食品結構組織中的毛細管力所阻留的水由細胞間隙或食品結構組織中的毛細管力

29、所阻留的水特點：物理與化學性質與滯化水相同特點：物理與化學性質與滯化水相同自由水自由水鄰近水鄰近水在非水物質外圍，與非水物質通過強氫鍵締合在一起的水在非水物質外圍，與非水物質通過強氫鍵締合在一起的水特點：特點：在在-40不結冰，無溶劑能力，不結冰，無溶劑能力，不能被微生物所利用不能被微生物所利用結合水結合水362021/7/24結合水與體相水之間難以作定量的劃分，但可結合水與體相水之間難以作定量的劃分，但可定性的區(qū)別：定性的區(qū)別：結合水的量與食品中所含極性物質的量估有比結合水的量與食品中所含極性物質的量估有比較固定的關系，如較固定的關系，如100g100g蛋白質大約可結合蛋白質大約可結合50g

30、 50g 的水，的水，100g100g淀粉的持水能力在淀粉的持水能力在303040g40g；結合水的蒸氣壓比自由水低得多，所以在一定結合水的蒸氣壓比自由水低得多，所以在一定溫度下（溫度下（100100）下結合水不能從食品中分離出）下結合水不能從食品中分離出來；來；結合水不易結冰，由于這種性質使得植物的種結合水不易結冰，由于這種性質使得植物的種子和微生物的孢子得以在很低的溫度下保持其子和微生物的孢子得以在很低的溫度下保持其生命力；而多汁的組織在冰凍后細胞結構往往生命力；而多汁的組織在冰凍后細胞結構往往被體相水的冰晶所破壞，解凍后組織立即崩潰；被體相水的冰晶所破壞，解凍后組織立即崩潰；372021

31、/7/24結合水不能作為可溶性成分的溶劑，即喪失了結合水不能作為可溶性成分的溶劑，即喪失了溶劑能力；溶劑能力；結合水對食品品質和風味有較大的影響，當結結合水對食品品質和風味有較大的影響，當結合水被強行與食品分離時，食品質量、風味就合水被強行與食品分離時，食品質量、風味就會改變；會改變；體相水可被微生物所利用，結合水則不能。體相水可被微生物所利用，結合水則不能。結合水與體相水之間難以作定量的劃分，但可結合水與體相水之間難以作定量的劃分，但可定性的區(qū)別：定性的區(qū)別：382021/7/24四、食品中水的含量及其表示方法四、食品中水的含量及其表示方法1 1、食品含水量、食品含水量( (水分含量水分含量

32、) )在溫度、濕度一定時，與外界環(huán)境處于平衡狀在溫度、濕度一定時，與外界環(huán)境處于平衡狀態(tài)時食品的總含水量。態(tài)時食品的總含水量。2 2、部分食品的含水量、部分食品的含水量(P12(P12，表，表2-1)2-1)水是食品的主要組成成分；水是食品的主要組成成分；不同種類的食品都有顯示其品質特性的含水量；不同種類的食品都有顯示其品質特性的含水量；水分含量、分布和狀態(tài)對食品的結構、外觀、質水分含量、分布和狀態(tài)對食品的結構、外觀、質地、風味和新鮮程度都會產(chǎn)生極大的影響；地、風味和新鮮程度都會產(chǎn)生極大的影響；水是引起食品化學變化及微生物作用的重要原因，水是引起食品化學變化及微生物作用的重要原因，直接關系到食

33、品的儲藏特性。直接關系到食品的儲藏特性。392021/7/24p思考題：面包和果醬的含水量都約為思考題：面包和果醬的含水量都約為35%，哪種，哪種更耐儲藏？為什么？更耐儲藏？為什么？面包中含的體相水比較多，所以面包中含的體相水比較多，所以質地柔軟，口感好；果醬通過加質地柔軟，口感好；果醬通過加糖濃縮，體相水減少，結合水比糖濃縮，體相水減少，結合水比例增大，提高了溶質的濃度，從例增大，提高了溶質的濃度，從而降低食品的腐敗性。而降低食品的腐敗性。p食品中水分含量的數(shù)食品中水分含量的數(shù)值不能反映食品中水值不能反映食品中水分的存在狀態(tài)，不是分的存在狀態(tài)，不是食品腐敗性的可靠指食品腐敗性的可靠指標。標。

34、402021/7/243 3、水分活度、水分活度（1 1）水分活度的定義）水分活度的定義p在室溫低壓時，在室溫低壓時，/0和和p/p0(PVP)之間的差別小于之間的差別小于 1%，所以也可以用，所以也可以用p/p0來表示水分活度。來表示水分活度。 Aw=p/p0 注意注意 上述公式成立的前提是上述公式成立的前提是理想溶液理想溶液并達到并達到熱力學平衡熱力學平衡， 但食品體系一般不符合這兩個條件，因此嚴格來講，但食品體系一般不符合這兩個條件，因此嚴格來講， Awp/p0p定義：溶液中溶劑水的逸度定義：溶液中溶劑水的逸度 與純水逸度與純水逸度 0 0之比。之比。 Aw=/0412021/7/24p

35、水分活度的物理意義：表征食品中能參與各種水分活度的物理意義：表征食品中能參與各種生理作用生理作用的的水分含量水分含量與與總含水量總含水量的的定量定量關系。關系。p對于對于純水純水來說，來說，p=p0，Aw=1；食品中由于有溶；食品中由于有溶質的存在，質的存在，p酵母菌酵母菌霉菌霉菌522021/7/24p 各種微生物的活動都有一定的各種微生物的活動都有一定的Aw閾值閾值( (最小值最小值) )： 細菌細菌0.90；酵母菌；酵母菌0.88；霉菌；霉菌0.8p Aw0.60時，絕大多數(shù)微生物無法正常增殖。時，絕大多數(shù)微生物無法正常增殖。p 同一類微生物在不同生長階段要求不同的水分活度。同一類微生物

36、在不同生長階段要求不同的水分活度。 一般情況，細菌形成芽孢時比繁殖時所需要的水分一般情況，細菌形成芽孢時比繁殖時所需要的水分 活度高；產(chǎn)毒微生物在產(chǎn)生毒素時所需要的水分活活度高；產(chǎn)毒微生物在產(chǎn)生毒素時所需要的水分活 度高于不產(chǎn)毒時所需要的水分活度度高于不產(chǎn)毒時所需要的水分活度532021/7/24溶液或固體溶液或固體可生長最低可生長最低Awp同一種微生物在不同溶質的溶液中生長所需的同一種微生物在不同溶質的溶液中生長所需的 Aw值是不同的。值是不同的。金黃色葡萄球菌生長的最低金黃色葡萄球菌生長的最低Aw與溶質的關系與溶質的關系 (溫度接近于最適生長的溫度溫度接近于最適生長的溫度)在奶粉、鹽溶液在

37、奶粉、鹽溶液中最低約為中最低約為0.860.86；在醇類中較高，在醇類中較高，乙醇中為乙醇中為0.9730.973542021/7/24結論：結論：u 當食品的水分活度降低到一定的限度以下時，就當食品的水分活度降低到一定的限度以下時，就會抑制要求會抑制要求水分活度閾值高于此值水分活度閾值高于此值的微生物的生的微生物的生長、繁殖或產(chǎn)生毒素，使食品加工和貯藏得以順長、繁殖或產(chǎn)生毒素，使食品加工和貯藏得以順利進行。利進行。u 在加工發(fā)酵食品時在加工發(fā)酵食品時要求所用的微生物能正常快速要求所用的微生物能正?？焖俚脑鲋常脑鲋?，則應將食品的水分活度維持在則應將食品的水分活度維持在合適的、合適的、必要高必

38、要高的水平。的水平。另外，利用水分活度控制食品質另外，利用水分活度控制食品質量或加工工藝時還要考慮量或加工工藝時還要考慮pH、營養(yǎng)成分、氧氣等、營養(yǎng)成分、氧氣等因素對于微生物的影響。因素對于微生物的影響。552021/7/242 2、水分活度與酶作用的關系、水分活度與酶作用的關系n當食品的水分活度低于當食品的水分活度低于0.85時，大多數(shù)酶的時，大多數(shù)酶的 活性受到抑制，相應的酶促反應速度降低?；钚允艿揭种疲鄳拿复俜磻俣冉档?。n不同尋常的是不同尋常的是：當食品的水分活度為：當食品的水分活度為0.10.3時，脂肪氧化酶仍能保持較強的活力，即水分時，脂肪氧化酶仍能保持較強的活力，即水分活度太

39、低時，反而會加速脂肪分解?；疃忍蜁r，反而會加速脂肪分解。562021/7/243 3、水分活度與化學反應的關系、水分活度與化學反應的關系p一般情況下，食品中的大多數(shù)化學反應都是在水一般情況下，食品中的大多數(shù)化學反應都是在水溶液中進行，溶液中進行，Aw越大，自由水增多，越有利于反應越大，自由水增多，越有利于反應進行。進行。（1 1）對淀粉老化的影響）對淀粉老化的影響在較高在較高Aw (含水量含水量3060%)的情況下，淀粉老化的情況下，淀粉老化速度最快；速度最快；降低降低 Aw ，則老化速度減慢；，則老化速度減慢；含水量降至于含水量降至于10%15%，淀粉幾乎不發(fā)生老化。，淀粉幾乎不發(fā)生老化。

40、 572021/7/24（2 2）對脂肪氧化酸敗的影響）對脂肪氧化酸敗的影響n Aw在在00.33范圍內(nèi)范圍內(nèi),隨隨Aw，反應速度，反應速度； 原因原因:水與脂類氧化生成的氫過氧化物以氫鍵結合，保護氫水與脂類氧化生成的氫過氧化物以氫鍵結合，保護氫過氧化物的分解，阻止氧化進行；微量金屬離子在反應初過氧化物的分解，阻止氧化進行；微量金屬離子在反應初期起催化作用，但當其水合后，催化活性降低。期起催化作用，但當其水合后，催化活性降低。n Aw在在0.330.8范圍內(nèi)，隨范圍內(nèi)，隨Aw，反應速度，反應速度 原因原因: 溶解氧增加；食品膨脹，活溶解氧增加；食品膨脹，活性位點暴露；催化劑和氧的流動性位點暴露

41、；催化劑和氧的流動性增加。性增加。n 當當Aw0.8時，隨時，隨Aw，反應，反應速度增加很緩慢速度增加很緩慢 原因原因: 催化劑和反應物被稀釋催化劑和反應物被稀釋.582021/7/24pAw在在0.60.7時，非酶褐變最容易發(fā)生；時，非酶褐變最容易發(fā)生；pAw降到降到0.2以下，褐變難以進行；以下，褐變難以進行；pAw大于褐變峰值，因溶質稀釋而導致速度減慢。大于褐變峰值，因溶質稀釋而導致速度減慢。（3 3）對蛋白質變性的影響）對蛋白質變性的影響（4 4）對酶促褐變的影響）對酶促褐變的影響（5 5）對非酶褐變的影響）對非酶褐變的影響p 水分能使蛋白質膨潤，體積增大，暴露出長鏈中水分能使蛋白質膨

42、潤，體積增大，暴露出長鏈中可氧化的基團，可氧化的基團，Aw的增大會加速蛋白質的氧化，破的增大會加速蛋白質的氧化，破壞蛋白質結構，導致其變性。壞蛋白質結構，導致其變性。p當當Aw在在0.250.30范圍內(nèi)，能有效地減慢或阻止范圍內(nèi)，能有效地減慢或阻止酶促褐變的進行酶促褐變的進行592021/7/24 結論結論降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非降低食品中的水分活度，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進行，減少營養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性酶褐變的進行，減少營養(yǎng)成分的破壞，防止水溶性色素的分解。色素的分解。水分活度太低，反而會加速脂肪的氧化酸敗。水分活度太低，反而會加速脂肪的氧化酸敗。要使食品具有最高

43、的穩(wěn)定性，最好將水分活度保要使食品具有最高的穩(wěn)定性，最好將水分活度保持在結合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學變化難以發(fā)持在結合水范圍內(nèi)。這樣，既可使化學變化難以發(fā)生，同時又不會使食品喪失吸水性和持水性生，同時又不會使食品喪失吸水性和持水性。（6 6）對水溶性色素分解的影響）對水溶性色素分解的影響pAw ，花青素分解，花青素分解602021/7/244 4、水分活度對食品質構及儲藏的影響、水分活度對食品質構及儲藏的影響pAw從從0.20.3增加到增加到0.65時，大多數(shù)半干或干燥時，大多數(shù)半干或干燥食品的硬度和黏性增加。要保持干燥食品的理想食品的硬度和黏性增加。要保持干燥食品的理想性質，水分活度不能超

44、過性質，水分活度不能超過0.30.5 儲藏技術：濃縮或脫水干燥儲藏技術：濃縮或脫水干燥p對含水量較高的食品中，為避免失水變硬，則對含水量較高的食品中，為避免失水變硬，則需要保持相當高的水分活度需要保持相當高的水分活度 儲藏技術：密封或阻水材料包裝；低溫罐藏儲藏技術：密封或阻水材料包裝；低溫罐藏612021/7/245 5、水分活度影響食品穩(wěn)定性的機理、水分活度影響食品穩(wěn)定性的機理以水為介質的反應難以發(fā)生以水為介質的反應難以發(fā)生水分活度降低水分活度降低水影響酶的活性及水影響酶的活性及酶促反應中底物的輸送酶促反應中底物的輸送水參加的反應速度降低水參加的反應速度降低離子型反應的速度降低離子型反應的速

45、度降低食品中自由水含量降低食品中自由水含量降低622021/7/24六、冰在食品穩(wěn)定性中的作用六、冰在食品穩(wěn)定性中的作用p冷藏：在低于常溫但不低于食品凍結溫度條件下冷藏：在低于常溫但不低于食品凍結溫度條件下的保藏方法的保藏方法 p凍結：細胞間隙形成冰而使細胞脫水，體相水從凍結：細胞間隙形成冰而使細胞脫水，體相水從細胞中分離出來，但不破壞細胞結構。細胞中分離出來，但不破壞細胞結構。p冷凍是保藏大多數(shù)食品最理想的方法，其作用主冷凍是保藏大多數(shù)食品最理想的方法，其作用主要在于低溫，而不是因為形成冰，一般分為慢凍和要在于低溫，而不是因為形成冰，一般分為慢凍和速凍兩種方法。速凍兩種方法。1 1、食品的冷

46、藏與冷凍、食品的冷藏與冷凍p思考題：為什么水果不能放在冰箱的冷凍格，而思考題：為什么水果不能放在冰箱的冷凍格，而肉卻可以？肉卻可以？632021/7/242 2、冷凍對食品穩(wěn)定性的影響、冷凍對食品穩(wěn)定性的影響對食品產(chǎn)生凍害；對食品產(chǎn)生凍害；導致食品成分發(fā)生變化；導致食品成分發(fā)生變化；在冷凍過程中冰結晶的大小、數(shù)量、形狀的改在冷凍過程中冰結晶的大小、數(shù)量、形狀的改變是導致冷凍食品變質的主要原因；變是導致冷凍食品變質的主要原因；在冷凍條件下，并不是所有的反應都被抑制，在冷凍條件下，并不是所有的反應都被抑制，相反有些反應的速度有了一定程度的提高。相反有些反應的速度有了一定程度的提高。 如如VcVc、

47、VaVa、胡蘿卜素、蛋白質等的氧化，磷脂的水解、胡蘿卜素、蛋白質等的氧化，磷脂的水解642021/7/24 凍結提高一些食品化學反應速度的原因：凍結提高一些食品化學反應速度的原因：p 在凍結情況下，由于結冰導致自由水含量的減少，在凍結情況下，由于結冰導致自由水含量的減少，產(chǎn)生濃縮效應，使得自由水中的非水物質的濃度產(chǎn)生濃縮效應，使得自由水中的非水物質的濃度大大提高，其大大提高，其pH值、離子強度、黏度、表面和界值、離子強度、黏度、表面和界面張力及氧化還原電位發(fā)生大的改變，促進了面張力及氧化還原電位發(fā)生大的改變，促進了非水物質之間的接觸機會，為一些反應創(chuàng)造了合非水物質之間的接觸機會，為一些反應創(chuàng)造

48、了合適的反應條件。適的反應條件。p 使酶的濃度提高，酶與激活劑、底物之間接觸的使酶的濃度提高，酶與激活劑、底物之間接觸的機會大大提高。機會大大提高。652021/7/243 3、玻璃化溫度與食品穩(wěn)定性的關系、玻璃化溫度與食品穩(wěn)定性的關系p共晶溫度：食品中非水成分開始結晶的溫度。共晶溫度：食品中非水成分開始結晶的溫度。p膠化狀態(tài)：在結晶過程中，由于共晶溫度低于起膠化狀態(tài)：在結晶過程中，由于共晶溫度低于起始冰凍溫度，未凍結相處于黏稠過飽和的狀態(tài)。始冰凍溫度，未凍結相處于黏稠過飽和的狀態(tài)。p玻璃態(tài)：以無定形玻璃態(tài)：以無定形(非結晶非結晶)固體存在的狀態(tài)，既固體存在的狀態(tài)，既像固體一樣有一定的形狀和體

49、積，又像液體一樣像固體一樣有一定的形狀和體積，又像液體一樣分子間只是近似有序。分子間只是近似有序。p玻璃化溫度：由未凍結的膠化狀態(tài)轉變成玻璃化玻璃化溫度：由未凍結的膠化狀態(tài)轉變成玻璃化狀態(tài)時的溫度狀態(tài)時的溫度p玻璃化狀態(tài)下的水分子的移動非常小，不具有反玻璃化狀態(tài)下的水分子的移動非常小，不具有反應活性。因此，在玻璃化溫度下，食品可維持高應活性。因此，在玻璃化溫度下，食品可維持高度的穩(wěn)定狀態(tài)。度的穩(wěn)定狀態(tài)。662021/7/24七、水分的轉移及對食品品質的影響七、水分的轉移及對食品品質的影響2 2、食品中水分的相移、食品中水分的相移u水分在同一食品的不同部位或在不同食品之間發(fā)水分在同一食品的不同部

50、位或在不同食品之間發(fā)生的移動生的移動 ，導致食品中水分分布狀況的改變，導致食品中水分分布狀況的改變u引起的原因：溫差，水分活度不同引起的原因：溫差，水分活度不同1 1、食品中水分的位移、食品中水分的位移u氣相和液相水的相互轉移，導致食品含水量的改變氣相和液相水的相互轉移，導致食品含水量的改變u引起的原因：空氣濕度的變化，溫度的改變引起的原因：空氣濕度的變化，溫度的改變u主要形式：水分蒸發(fā)和蒸汽凝結主要形式：水分蒸發(fā)和蒸汽凝結672021/7/243 3、水分轉移對食品品質的影響、水分轉移對食品品質的影響p對食品口感的影響對食品口感的影響 果蔬類：含水量多果蔬類：含水量多-組織結構松脆，鮮嫩多汁

51、；組織結構松脆，鮮嫩多汁； 含水量少含水量少-萎蔫，干癟，食用價值下降萎蔫，干癟，食用價值下降 肉類：含水量多肉類：含水量多-結構疏松，肌肉細嫩結構疏松，肌肉細嫩 含水量少含水量少-結構緊密，肉質硬實結構緊密，肉質硬實 在加工中根據(jù)不同原料的質地選擇合適的方法，可使食品在加工中根據(jù)不同原料的質地選擇合適的方法，可使食品既鮮嫩又美味。既鮮嫩又美味。p對食品色澤和風味的影響對食品色澤和風味的影響 烘烤、油炸的食品烘烤、油炸的食品-色澤金黃，既香又脆色澤金黃，既香又脆 水煮的食品水煮的食品-清淡、鮮美清淡、鮮美682021/7/24本章小結本章小結 1.水的結構特征：水的結構特征： A.水是呈水是呈四面體四面體的的網(wǎng)狀網(wǎng)狀結構結構 B.水分子之間的水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡氫鍵網(wǎng)絡是是動態(tài)動態(tài)的的 C.水分子氫鍵鍵合程度取決于水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度溫度2.水分子的締合：每個水分子具有水分子的締合：每個水分子具有相等數(shù)目相等數(shù)目的氫鍵的氫鍵 給體和受體，能夠在給體和受體，能夠在三維空間三維空間上通過氫鍵發(fā)生上通過氫鍵發(fā)生締締合作用合作用，形成網(wǎng)絡