食品化學 水和冰的結構PPT課件

.,1,食品化學,.,2,第一節(jié)概述第二節(jié)水與冰的結構第三節(jié)食品中水的存在形式第四節(jié)水分活度與吸著等溫線第五節(jié)分子的移動性與食品的穩(wěn)定性,第二章水與冰,.,3,第一節(jié)概述,Introduction,一、水在食品中的作用,水是食品的主要組成成分，食品中水的含量、分布和狀態(tài)對食品的結構、外觀、質地、風味、新鮮程度產(chǎn)生極大的影響。,某些代表性食品的典型水分含量,.,4,第一節(jié)概述,Introduction,二、水和冰的物理特性,水的熔點、沸點比較高，介電常數(shù)、表面張力、熱容和相變熱等物理常數(shù)也較高，水的這些熱學性質對于食品加工冷凍和干燥過程有重大影響。,.,5,第二節(jié)水與溶質的相互作用,Water-soluteineractions,一、水與溶質相互作用的分類,.,6,二、水與離子和離子基團的相互作用,凈結構形成效應(Netstructureformingeffect),凈結構破壞效應(Netstructurebreakingeffect),小離子或多價離子產(chǎn)生強電場Li+,Na+,H3O+,Ca2+,Ba2+,Mg2+,Al3+,F-,OH-具有比純水較低的流動性和較緊密的堆積,大離子和單價離子產(chǎn)生較弱電場K+,Cs+,NH4+,Cl-,Br-,I-,NO3-,BrO3-,IO3-,ClO4-流動性比純水強,InteractionofwaterwithIonicgroups,.,7,三、水與具有氫鍵形成能力的中性基團的相互作用,Interactionofwaterwithneutralgroupsprocessinghydrogen-bondingcapabilities,水與溶質之間的氫鍵鍵合比水與離子之間的相互作用弱能與水形成氫鍵的基團主要有：羥基、氨基、羰基、酰氨基等可與一些生物大分子構成“水橋”,木瓜蛋白酶中的三分子水橋,.,8,四、水與非極性物質的相互作用,Interactionofwaterwithnonpolarsubstance,疏水水合作用（hydrophobichydration）,H2ORR(水合),疏水相互作用（hydrophobicinteraction）,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鍵合增強，使得熵減小，此過程稱為疏水水合。,當水與非極性基團接觸時，為減少水與非極性實體的界面面積，疏水基團之間進行締合，這種作用稱為疏水相互作用。,R(水合)R(水合)R2(水合)H2O,.,9,球狀蛋白質的疏水相互作用,.,10,第三節(jié)水分吸著等溫線,MoistureSorptionIsotherms(MSI),在恒定溫度下，食品水分含量（每克干物質中水的質量）與Aw的關系曲線。,一、定義Definition,MSI的實際意義:1、由于水的轉移程度與Aw有關，從MSI圖可以看出食品脫水的難易程度，也可以看出如何組合食品才能避免水分在不同物料間的轉移。2、據(jù)MSI可預測含水量對食品穩(wěn)定性的影響。3、從MSI還可看出食品中非水組分與水結合能力的強弱。,.,11,MSI上不同區(qū)水分特性,.,12,MSI與溫度的關系,水分含量一定T，AwAw一定T，水分含量,在不同溫度下馬鈴薯的水分吸著等溫線,.,13,二、滯后現(xiàn)象,Hysteresis,1、定義：采用回吸(resorption)的方法繪制的MSI和按解吸(desorption)的方法繪制的MSI并不互相重疊的現(xiàn)象稱為滯后現(xiàn)象。,在一指定的Aw時，解吸過程中試樣的水分含量大于回吸過程中的水分含量,.,14,高糖-高果膠食品,空氣干燥蘋果總的滯后現(xiàn)象明顯滯后出現(xiàn)在真實單層水區(qū)域Aw0.65時，不存在滯后,.,15,高蛋白食品,冷凍干燥熟豬肉Aw0.85開始出現(xiàn)滯后滯后不嚴重回吸和解吸等溫線均保持S形,.,16,淀粉質食品,冷凍干燥大米存在大的滯后環(huán)Aw=0.70時最嚴重,.,17,2、滯后現(xiàn)象產(chǎn)生的原因,（1）解吸過程中一些水分與非水溶液成分作用而無法放出水分。（2）不規(guī)則形狀產(chǎn)生毛細管現(xiàn)象的部位，欲填滿或抽空水分需不同的蒸汽壓(要抽出需P內P外，要填滿則需P外P內)。（3）解吸作用時，因組織改變,當再吸水時無法緊密結合水，由此可導致回吸相同水分含量時處于較高的aw。,.,18,第四節(jié)水分活度與食品的穩(wěn)定性,Wateractivityandfoodstability,幾類重要的反應速度與Aw的關系,除非酶氧化在Aw0.3時有較高反應速度外，其它反應均是逾小反應速度愈小。也就是說愈小有利于食品的穩(wěn)定性。,.,19,一、對脂肪氧化酸敗的影響,在Aw0-0.33范圍內，隨Aw，反應速度的原因1、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。2、這部分水能與金屬離子形成水合物，降低了其催化性。在Aw0.33-0.73范圍內，隨Aw，反應速度的原因1、水中溶解氧增加2、大分子物質腫脹，活性位點暴露，加速脂類氧化3、催化劑和氧的流動性增加當Aw0.73時，隨Aw，反應速度增加很緩慢的原因催化劑和反應物被稀釋,.,20,二、對淀粉老化的影響,食品在較高Aw的（3060）的情況下，淀粉老化速度最快；如果降低Aw，則老化速度減慢，若含水量降至1015%，則食品中水分多呈結合態(tài)，淀粉幾乎不發(fā)生老化。,三、對蛋白質變性的影響,水分能使蛋白質膨潤，體積增大，暴露出長鏈中可氧化的基團，Aw的增大會加速蛋白質的氧化，破壞蛋白質結構，導致其變性。,四、對化學及生物化學反應速度的影響,大多數(shù)化學反應在水溶液中進行，Aw愈大，自由水增多，有利于反應進行：許多酶促反應需要水的介入和活化。,.,21,第五節(jié)分子的移動性與食品的穩(wěn)定性,Molecularmobilityandfoodstability,分子淌度(Mn)玻璃態(tài)(Glassstate)玻璃化溫度(Glasstransitiontemperature,Tg)無定形(Amorphous)大分子纏結(Macromolecularentanglement),本節(jié)自學,.,22,1、葡萄中的汁可以用壓榨法擠出來，而雞肉中的水不能擠出來A這說明葡萄中的水是自由水，而雞肉中的水是結合水。B這說明葡萄中的水大部分是自由水，而雞肉中的水大部分是結合水。C從以上事實中可以判斷，葡萄中自由水