食品化學(xué)水和冰結(jié)構(gòu)

1、關(guān)于食品化學(xué)水和冰的結(jié)構(gòu)第一張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(jié) 概述第二節(jié) 水與冰的結(jié)構(gòu)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 水與冰第二張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地、風(fēng)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第三張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第一節(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

2、等物理常數(shù)也較高，水的這些熱學(xué)性質(zhì)對于食品加工冷凍和干燥過程有重大影響。第四張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第二節(jié) 水與溶質(zhì)的相互作用Water-solute ineractions一、水與溶質(zhì)相互作用的分類第五張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、水與離子和離子基團的相互作用凈結(jié)構(gòu)形成效應(yīng) (Net structure forming effect) 凈結(jié)構(gòu)破壞效應(yīng) (Net structure breaking effect)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

3、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Interaction of water with Ionic groups第六張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月三、水與具有氫鍵形成能力的中性基團的相互作用Interaction of water with neutral groups processing hydrogen-bonding capabilities水與溶質(zhì)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

4、些生物大分子構(gòu)成“水橋”木瓜蛋白酶中的三分子水橋第七張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月四、水與非極性物質(zhì)的相互作用Interaction of water with nonpolar substance疏水水合作用（hydrophobic hydration） H2OR R(水合)疏水相互作用（hydrophobic interaction） 向水中添加疏水物質(zhì)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(dāng)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

5、(水合) R2(水合)H2O第八張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月球狀蛋白質(zhì)的疏水相互作用第九張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第三節(jié) 水分吸著等溫線Moisture Sorption Isotherms(MSI) 在恒定溫度下，食品水分含量（每克干物質(zhì)中水的質(zhì)量）與Aw的關(guān)系曲線。一、定義 DefinitionMSI的實際意義: 1、由于水的轉(zhuǎn)移程度與Aw有關(guān)，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(zhuǎn)移。 2、據(jù)MSI可預(yù)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(jié)合能力的強弱。第十張，PPT共二十三頁

6、，創(chuàng)作于2022年6月MSI上不同區(qū)水分特性第十一張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月MSI與溫度的關(guān)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第十二張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、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第十三張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月高糖-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Aw

7、0.65時，不存在滯后第十四張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月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形第十五張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月淀粉質(zhì)食品冷凍干燥大米存在大的滯后環(huán)Aw=0.70時最嚴重第十六張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月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(nèi)P外， 要填滿則需P外 P內(nèi))。 （3）解吸作用時，因組織改變,當(dāng)再吸水時無法緊密結(jié)合水，由此可導(dǎo)致回吸相同水分含量時處于較高

8、的aw。第十七張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第四節(jié) 水分活度與食品的穩(wěn)定性Water activity and food stability幾類重要的反應(yīng)速度與Aw的關(guān)系除非酶氧化在Aw0.3時有較高反應(yīng)速度外，其它反應(yīng)均是逾小反應(yīng)速度愈小。也就是說愈小有利于食品的穩(wěn)定性。第十八張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月一、對脂肪氧化酸敗的影響在Aw0-0.33范圍內(nèi)，隨Aw，反應(yīng)速度的原因 1、水與脂類氧化生成的氫過氧化物以氫鍵結(jié)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(nèi)，隨Aw，反應(yīng)速度的原因 1

9、、水中溶解氧增加 2、大分子物質(zhì)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(dāng)Aw0.73時，隨Aw，反應(yīng)速度增加很緩慢的原因 催化劑和反應(yīng)物被稀釋第十九張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月二、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(jié)合態(tài)，淀粉幾乎不發(fā)生老化。三、對蛋白質(zhì)變性的影響 水分能使蛋白質(zhì)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(zhì)的氧化，破壞蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致其變性。四、對化學(xué)及生物化學(xué)反應(yīng)速度的影響 大多數(shù)化學(xué)反應(yīng)在水溶液中進行， Aw愈大，自由水增多，有利于反應(yīng)進行：許多酶促反應(yīng)需要水的介入和活化。第二十張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月第五節(jié) 分子的移動性與食品的穩(wěn)定性Molecular mobility and food stability分子淌度(Mn)玻璃態(tài)(Glass state)玻璃化溫度(Glass transition temperature,Tg)無定形(Amorphous)大分子纏結(jié)(Macromolecular entanglement)本節(jié)自學(xué)第二十一張，PPT共二十三頁，創(chuàng)作于2022年6月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