第一章-水學(xué)習(xí)教案

1、會計學(xué)1第一章第一章-水水第一頁，共60頁。2第一節(jié)第一節(jié) 水分（水分（4學(xué)時）學(xué)時）教學(xué)目的：教學(xué)目的：1.理解水的基本性質(zhì)及其與食品加工的關(guān)系；理解水的基本性質(zhì)及其與食品加工的關(guān)系；2.了解了解(lioji)食品中水分的性質(zhì)，理解自由水食品中水分的性質(zhì)，理解自由水和結(jié)合水的特性；了解和結(jié)合水的特性；了解(lioji)平衡水分的概念平衡水分的概念；3.理解水分活度的概念、意義；理解水分活度的概念、意義；4.理解等溫吸濕曲線的意義；理解等溫吸濕曲線的意義；5.理解水分活度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系；理解水分活度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系；6.了解了解(lioji)食品加工中水分的變化。食品加工中水分的變化。第

2、1頁/共60頁第二頁，共60頁。3教學(xué)重點(diǎn)：自由水和結(jié)合水的概念和特性；水分活度的含義；等溫吸濕教學(xué)重點(diǎn)：自由水和結(jié)合水的概念和特性；水分活度的含義；等溫吸濕曲線的含義；水分活度對食品穩(wěn)定性的影響。曲線的含義；水分活度對食品穩(wěn)定性的影響。教學(xué)難點(diǎn)：水分活度的定義教學(xué)難點(diǎn)：水分活度的定義教學(xué)方法：水的基本性質(zhì)聯(lián)系其對食品加工的影響；水分活度的定義以教學(xué)方法：水的基本性質(zhì)聯(lián)系其對食品加工的影響；水分活度的定義以形象化說明加以解釋（存在量與受束縛程度）。等溫吸濕曲線講清實(shí)際意義形象化說明加以解釋（存在量與受束縛程度）。等溫吸濕曲線講清實(shí)際意義；水分活度對食品穩(wěn)定性的影響以實(shí)例說明（高濃度糖、鹽對食品

3、的保藏作；水分活度對食品穩(wěn)定性的影響以實(shí)例說明（高濃度糖、鹽對食品的保藏作用）。注意用）。注意(zh y)(zh y)課程引入和小結(jié)。課程引入和小結(jié)。第2頁/共60頁第三頁，共60頁。4第一節(jié)第一節(jié) 水分水分(shufn)(shufn)第3頁/共60頁第四頁，共60頁。5第4頁/共60頁第五頁，共60頁。6 1.提高注意力：能幫助大腦保持活力，把新信息牢牢存到記憶中去。2.提高免疫力：可以提高免疫系統(tǒng)的活力，對抗細(xì)菌侵犯。3.抗抑郁：能刺激神經(jīng)生成抗擊抑郁的物質(zhì)。4.抗失眠：水是制造天然睡眠(shumin)調(diào)節(jié)劑的必需品。5.抗癌：使造血系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，有助于預(yù)防多種癌癥。6.預(yù)防疾?。耗茴A(yù)防心

4、臟和腦部血管堵塞。第5頁/共60頁第六頁，共60頁。7第6頁/共60頁第七頁，共60頁。8同學(xué)同學(xué)(tng xu)們們思考思考第7頁/共60頁第八頁，共60頁。9第8頁/共60頁第九頁，共60頁。10第9頁/共60頁第十頁，共60頁。11食品食品含水量含水量/%食品食品含水量含水量/%豬肉5360馬鈴薯、蘿卜、甘藍(lán)8085牛肉（碎塊）5070全粒谷粒1012雞（無皮肉）74面粉、粗燕麥粉1013魚（肌肉蛋白）6581面包3545鮮蛋74餅干58液體乳制品8791蜂蜜20乳粉4果凍、果醬35香蕉75食用油0櫻桃、梨、葡萄、蘋果8095白糖、硬糖、巧克力11. 部分部分(b fen)食品的食品的含

5、水量含水量第10頁/共60頁第十一頁，共60頁。12（一）（一） 水和冰的結(jié)構(gòu)水和冰的結(jié)構(gòu)(jigu)1. 水的結(jié)構(gòu)水的結(jié)構(gòu)(jigu)l O-H距離距離0.96埃，埃，H-H距離距離1.54埃，埃，H-O-H的鍵角為的鍵角為104.5l 水分子中氧的水分子中氧的6個價電子參與雜化，形成個價電子參與雜化，形成4個個SP3雜化軌道，有近雜化軌道，有近似四面體的結(jié)構(gòu)。似四面體的結(jié)構(gòu)。 HH水分子的軌道構(gòu)型水分子的幾何構(gòu)型第11頁/共60頁第十二頁，共60頁。13圖中：氧原子；氫原子；圖中：氧原子；氫原子；鍵；鍵；氫鍵氫鍵(qn jin)由于水分子的極性及由于水分子的極性及兩種組成原子兩種組成原子(

6、yunz)的的電負(fù)性差別，導(dǎo)致水分子電負(fù)性差別，導(dǎo)致水分子之間可以通過氫鍵，能夠之間可以通過氫鍵，能夠在三維空間形成較穩(wěn)定的在三維空間形成較穩(wěn)定的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水分子水分子的締合作用的締合作用 2. 水分子的締合水分子的締合(d h)作用作用水分子中水分子中氧原子氧原子上上2個未配對的電子與其他個未配對的電子與其他2分子水上氫形成氫鍵分子水上氫形成氫鍵水分子上水分子上2個個氫氫與另外與另外2個水分子上氧形成氫鍵個水分子上氧形成氫鍵第12頁/共60頁第十三頁，共60頁。14水的三維空間水的三維空間(snwikngjin)(snwikngjin)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)第13頁/共60頁第十四頁，共60

7、頁。153. 冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)(jigu)1. 冰的結(jié)構(gòu)冰的結(jié)構(gòu)(jigu)l水分子通過氫鍵水分子通過氫鍵(qn jin)形成稀疏剛性結(jié)構(gòu)（結(jié)晶）形成稀疏剛性結(jié)構(gòu)（結(jié)晶），O-O核間的最小距離為核間的最小距離為2.76埃，埃，O-O-O之間的夾角之間的夾角為為109l每個水分子能夠締合另外每個水分子能夠締合另外4個水分子（配位數(shù)個水分子（配位數(shù)4），即），即1、2、3和和W，形成四面體結(jié)，形成四面體結(jié)構(gòu)構(gòu)l食品中溶質(zhì)的種類和數(shù)量對食品中溶質(zhì)的種類和數(shù)量對冰晶的數(shù)量、大小、結(jié)構(gòu)、冰晶的數(shù)量、大小、結(jié)構(gòu)、位置和取向有影響位置和取向有影響冰的晶胞結(jié)構(gòu)第14頁/共60頁第十五頁，共60頁。16（a a

8、）沿）沿c c軸方向觀察到的六方形結(jié)構(gòu)軸方向觀察到的六方形結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)（b b）基礎(chǔ)平面的立體圖）基礎(chǔ)平面的立體圖 圓圈代表水分子的氧原子圓圈代表水分子的氧原子冰的基礎(chǔ)冰的基礎(chǔ)(jch)平面平面第15頁/共60頁第十六頁，共60頁。17第16頁/共60頁第十七頁，共60頁。185.-離子型化合物（氫鍵）第17頁/共60頁第十八頁，共60頁。19水水自由水自由水 結(jié)合水結(jié)合水毛細(xì)管水毛細(xì)管水自由流動水自由流動水多層水多層水化合水化合水鄰近水鄰近水滯化水滯化水食品食品(shpn)中水：自由水和結(jié)合中水：自由水和結(jié)合水水第18頁/共60頁第十九頁，共60頁。20第19頁/共60頁第二

9、十頁，共60頁。21第20頁/共60頁第二十一頁，共60頁。22第21頁/共60頁第二十二頁，共60頁。23第22頁/共60頁第二十三頁，共60頁。24第23頁/共60頁第二十四頁，共60頁。25第24頁/共60頁第二十五頁，共60頁。26(biosh)，通常以質(zhì)量分?jǐn)?shù)來表示(biosh)。第25頁/共60頁第二十六頁，共60頁。27第26頁/共60頁第二十七頁，共60頁。28三、水分三、水分(shufn)活度活度 (Water activity)（一）水分活度（一）水分活度1. 水分活度水分活度(aw)的定義的定義水分活度水分活度(water activity)：指食品中水的蒸汽壓與該溫度下

10、純水：指食品中水的蒸汽壓與該溫度下純水的飽和蒸汽壓的比值的飽和蒸汽壓的比值(bzh)。 p: 食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時的水蒸氣分壓食品在密閉容器中達(dá)到平衡狀態(tài)時的水蒸氣分壓 p0：在同一溫度下純水的飽和蒸汽壓：在同一溫度下純水的飽和蒸汽壓 ERH: 樣品周圍的空氣平衡相對濕度樣品周圍的空氣平衡相對濕度0100wpERHap第27頁/共60頁第二十八頁，共60頁。29在數(shù)值上，食品在數(shù)值上，食品(shpn)水分活度等同于空氣的平衡相對濕水分活度等同于空氣的平衡相對濕度，應(yīng)用必須注意：度，應(yīng)用必須注意： aw 是樣品的內(nèi)在品質(zhì)，而是樣品的內(nèi)在品質(zhì)，而ERH是與樣品平衡的大氣是與樣品平衡的大氣

11、的性質(zhì)；的性質(zhì)； 僅當(dāng)食品僅當(dāng)食品(shpn)與環(huán)境達(dá)到平衡時，關(guān)系式才成立與環(huán)境達(dá)到平衡時，關(guān)系式才成立； 純水的純水的Aw=1，食品，食品(shpn)的的aw總在總在01之間。之間。（4） aw隨著隨著(su zhe)溫度而改變，測定樣品溫度而改變，測定樣品aw時，必須標(biāo)明時，必須標(biāo)明溫度。水分含量相同，溫度不同，溫度。水分含量相同，溫度不同，aw不同不同 第28頁/共60頁第二十九頁，共60頁。30第29頁/共60頁第三十頁，共60頁。31食品的水分活度與食品水分含量食品的水分活度與食品水分含量(hnling)(hnling)是兩個不同的概念，是兩個不同的概念，通常食品含水量越高，水分活

12、度也越高，但不不絕對。通常食品含水量越高，水分活度也越高，但不不絕對。食品食品含水含水量量食品食品含水含水量量食品食品含水含水量量鳳梨0.28干淀粉0.13魚肉0.21蘋果0.34干馬鈴薯0.15雞肉0.18香蕉0.25大豆0.10aw=0.7時，不同時，不同(b tn)食品的含水量（食品的含水量（g水水/g干干物質(zhì)）物質(zhì)）第30頁/共60頁第三十一頁，共60頁。32（二）等溫吸濕（二）等溫吸濕(x sh)曲線曲線第31頁/共60頁第三十二頁，共60頁。331. 1. 定義定義(dngy)(dngy) 吸濕等溫線是指在溫度不變的條件下，以樣品中的吸濕等溫線是指在溫度不變的條件下，以樣品中的水分

13、含量為縱坐標(biāo)，以水分含量為縱坐標(biāo)，以AwAw為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線（為橫坐標(biāo)作圖，所得曲線（MSIMSI） 。 它表示在恒溫條件下，食品的平衡含水量與它表示在恒溫條件下，食品的平衡含水量與awaw的關(guān)系。的關(guān)系。第32頁/共60頁第三十三頁，共60頁。34第33頁/共60頁第三十四頁，共60頁。35第34頁/共60頁第三十五頁，共60頁。36高水分高水分(shufn)食品的食品的MSIr從正常至干燥的整個從正常至干燥的整個(zhngg)水分含量范圍水分含量范圍r食品中含水量食品中含水量10%時，時，含水量有較大變化，含水量有較大變化，aw只只有微小變化。有微小變化。第35頁/共60頁第三十六頁

14、，共60頁。37低水分低水分(shufn)食品的食品的MSIp為說明吸濕等溫線的內(nèi)在含為說明吸濕等溫線的內(nèi)在含義及與水存在狀態(tài)的關(guān)系，義及與水存在狀態(tài)的關(guān)系，將將MSI分為分為3區(qū)區(qū)p各區(qū)相關(guān)的水的性質(zhì)存在顯各區(qū)相關(guān)的水的性質(zhì)存在顯著的差別著的差別(chbi)（實(shí)際是連（實(shí)際是連續(xù)變化的）續(xù)變化的）p加水回吸時，試樣的組成從加水回吸時，試樣的組成從區(qū)區(qū)（干）移至區(qū)（干）移至區(qū)（高水（高水分）分） 第36頁/共60頁第三十七頁，共60頁。38第37頁/共60頁第三十八頁，共60頁。39在不同溫度下馬鈴薯的水分(shufn)解吸等溫線MSI與溫度(wnd)有密切的關(guān)系：在一定水分含量時，aw隨溫度

15、(wnd)的上升而增大 MSI隨溫度(wnd)的上升向高aw方向遷移第38頁/共60頁第三十九頁，共60頁。40(xingdu shd)，則食品沿著解吸等溫線散濕。第39頁/共60頁第四十頁，共60頁。411. 滯后現(xiàn)象定義滯后現(xiàn)象定義2. 同一種食品采用回吸同一種食品采用回吸(resorption)的方法繪制的的方法繪制的MSI和采用解吸和采用解吸(desorption)的方法繪制的的方法繪制的MSI并不互相并不互相(h xing)重疊的現(xiàn)象。重疊的現(xiàn)象。在一定的aw時，解吸過程中試樣的水分含量大于吸附(xf)過程中的水分含量滯后現(xiàn)象的結(jié)果，形成滯后環(huán)。第40頁/共60頁第四十一頁，共60頁

16、。42空氣空氣(kngq)干燥蘋果片干燥蘋果片高糖高糖-高果膠高果膠(u jio)食食品品滯后現(xiàn)象明顯滯后現(xiàn)象明顯 滯后出現(xiàn)在單分子層水區(qū)滯后出現(xiàn)在單分子層水區(qū)域域 Aw0.65時，不存在滯時，不存在滯后后滯后環(huán)的形狀滯后環(huán)的形狀食品食品(shpn)(shpn)品種品種 滯后環(huán)形狀取決于滯后環(huán)形狀取決于食品品種食品品種和和溫度溫度第41頁/共60頁第四十二頁，共60頁。43冷凍干燥熟豬肉冷凍干燥熟豬肉(zh ru)高蛋白食品高蛋白食品Aw0.85開始開始(kish)出出現(xiàn)滯后現(xiàn)滯后 滯后不嚴(yán)重滯后不嚴(yán)重 回吸和解吸等溫線均保持回吸和解吸等溫線均保持S形形滯后滯后(zh hu)(zh hu)環(huán)的

17、形環(huán)的形狀狀食品品種食品品種 第42頁/共60頁第四十三頁，共60頁。44冷凍干燥大米冷凍干燥大米(dm) 淀粉質(zhì)食品淀粉質(zhì)食品存在較大存在較大(jio d)的的滯后環(huán)滯后環(huán) Aw=0.70時最嚴(yán)重時最嚴(yán)重滯后環(huán)的形狀滯后環(huán)的形狀食品食品(shpn)(shpn)品種品種 第43頁/共60頁第四十四頁，共60頁。45第44頁/共60頁第四十五頁，共60頁。46l在濃縮和干燥食品過程中，除去水的難易程度與aw的關(guān)系l確定干燥食品的最佳空氣濕度(shd)和溫度l確定食品混合后的含水量及AW的關(guān)系l測定包裝材料阻濕性的要求；l測定抑制微生物生長的食品水分含量；l預(yù)測食品的理化穩(wěn)定性與水分含量的關(guān)系。為

18、食品的加工工藝、條件(tiojin)控制和貯藏提供科學(xué)參考 第45頁/共60頁第四十六頁，共60頁。47第46頁/共60頁第四十七頁，共60頁。48Aw范圍在此范圍內(nèi)的最低aw值一般能抑制的微生物食品1.000.95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0.950.91沙門氏菌屬、副溶血弧菌、肉毒桿菌、沙雷氏菌屬、乳桿菌屬、足球菌屬、幾種霉菌、酵母(紅酵母屬、畢赤酵母屬)奶酪、咸肉和火腿、某些濃縮 果 汁 、 蔗 糖 含 量 為55%(W/W)或含12%NaCl的食品食品中水分活度與微生物生長(shngzhng)的關(guān)系（一）第47頁/共60頁第四十八頁，共60頁。49第48頁/共60頁第四十九頁，共60頁。50第49頁/共60頁第五十頁，共60頁。51例外，酯酶在水分活度為0.3 ，甚至0.1 時也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。第50頁