《食品中的水》PPT課件.ppt

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1、第二章食品中的水概述水和冰的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)食品中水的存在狀態(tài)水分活度吸濕等溫線水分活度與食品穩(wěn)定性冰在食品穩(wěn)定性中的作用含水食品的水分轉(zhuǎn)移分子流動(dòng)性對食品穩(wěn)定性的影響主要內(nèi)容2.1概述是食品的主要組成成分，因而食品中水的含量、分布和狀態(tài)對食品的結(jié)構(gòu)、外觀、質(zhì)地、風(fēng)味、新鮮度產(chǎn)生極大的影響。食品中水分是引起食品化學(xué)性或微生物性變質(zhì)的重要原因，直接關(guān)系到食品的儲藏特性。2.1.1水在食品中的作用1水在食品工藝學(xué)方面的功能及作用a從食品理化性質(zhì)上講，水在食品中起著溶解、分散蛋白質(zhì)、淀粉等說溶性成分的作用，使它們形成溶液或凝膠。b從食品質(zhì)地方面講，水

2、對食品的鮮度、硬度、流動(dòng)性、呈味、耐貯性和加工適應(yīng)性都具有重要的影響。c從食品安全性講，水是微生物繁殖的必需條件，但水能去除食品加工過程中的有害物質(zhì)。d從食品工藝的角度講，水起著膨潤、浸透、均勻化等功能。2水在食品生物學(xué)方面的功能和作用a水是食品中的介質(zhì)，亦是化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)物和產(chǎn)物，是組織或細(xì)胞所需養(yǎng)分和代謝物質(zhì)以及排泄物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)的載體。b穩(wěn)定生物大分子的構(gòu)象，使之表現(xiàn)出特異的生物學(xué)活性。c水的比熱大，可用來調(diào)節(jié)溫度、平衡溫度。d水是構(gòu)成機(jī)體的重要成分。e水可對體內(nèi)的機(jī)械摩擦產(chǎn)生潤滑，減少損傷。2.1.2水和冰的物理性質(zhì)1水的三態(tài)水是地球上

3、唯一的以三種物理狀態(tài)同時(shí)存在的物質(zhì)。潛熱：在冰融化為水和水汽化為水蒸汽的過程中，熱量的加入，只使水的相態(tài)發(fā)生了變化，沒有溫度的升高，在食品工程上，此類熱量均稱為潛熱。顯熱：與潛熱相對應(yīng)，無相變時(shí)，使冰、水、汽溫度升高的熱量則稱為顯熱。2水和冰的物理性質(zhì)水和冰的物理常數(shù)a.水的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、介電常數(shù)、表面張力、熱容和相變熱均比質(zhì)量和組成相近的分子高得多，這些特性將對食品加工中的冷凍和干燥過程產(chǎn)生很大的影響；b.水的密度較低，水在凍結(jié)時(shí)體積增加，表現(xiàn)出異常的膨脹行為，這會(huì)使得含水的食品在凍結(jié)的過程中其組織結(jié)構(gòu)遭到破壞；c.水的熱導(dǎo)率較大，然而冰

4、的熱導(dǎo)率卻是水同溫度下的4倍。這說明冰的熱傳導(dǎo)速度比非流動(dòng)水（如動(dòng)、植物組織內(nèi)的水）快得多；因此水的凍結(jié)速度比熔化速度要快得多；d.冰的熱擴(kuò)散速度是水的9倍，因此在一定的環(huán)境條件下，冰的溫度變化速度比水大得多。2.2水和冰的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)2.2.1水分子的結(jié)構(gòu)單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)特征a水分子的四面體結(jié)構(gòu)有對稱性。bH—O共價(jià)鍵有離子性。C氧的另外兩對孤對電子有靜電力。dH—O鍵具有電負(fù)性。2.2.2水分子的締合由于水分子的極性及兩種組成原子的電負(fù)性差別，導(dǎo)致水分子之間可以通過形成氫鍵而呈現(xiàn)締合狀態(tài)。由于每個(gè)水分子上有四個(gè)形成氫鍵的位點(diǎn)，因此每個(gè)水

5、分子的可以通過氫鍵結(jié)合4個(gè)水分子。由于水分子之間可以以不同數(shù)目和不同形式結(jié)合，因此締合態(tài)的水在空間有不同的存在形式，如：由于水分子之間除了通過氫鍵結(jié)合外，還有極性的作用力，因此水分子之間的締合數(shù)可能大于4。2.2.3冰的結(jié)構(gòu)1純冰冰是水分子通過氫鍵相互結(jié)合、有序排列形成的低密度、具有一定剛性的六方形晶體結(jié)構(gòu)。2冰的分類（按冷凍速度和對稱要素分）a六方形冰晶；b不規(guī)則樹枝狀冰晶；C粗糙的球狀冰晶；d易消失的球狀冰晶及各種中間體。2.2.4液態(tài)水的結(jié)構(gòu)a水是呈四面體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；b水分子之間的氫鍵網(wǎng)絡(luò)是動(dòng)態(tài)的；C水分子氫鍵鍵合程度取決于溫度.水

6、部分地保留了冰的敞開、氫鍵和四面體排列例證：冰的融化熱是6.02可kJ/mol,而水分子間氫鍵的鍵能為13-25kJ/mol,因此即使融化熱全部用來打斷冰中的氫鍵，至多也只有0.5mol氫鍵被打斷，因此冰融化為水后，原存在與于冰內(nèi)的大量氫鍵依然保存在液態(tài)水中。水和冰的結(jié)構(gòu)分析，可解釋水和冰物理性質(zhì)上的眾多異常（水與結(jié)構(gòu)相似的化合物相比，具有較高的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、熱容、相變熱）和差異（水的密度比冰大，冰的熱傳導(dǎo)系數(shù)比同溫度下的水大）。這些與打破分子間氫鍵所需的額外能量及冰與水的結(jié)構(gòu)有關(guān)。2.3食品中水的存在狀態(tài)2.3.1水與溶質(zhì)的相互作用1食品

7、中水與離子和離子基團(tuán)的相互作用即離子水合作用，是結(jié)合最緊密的水水與離子和離子基團(tuán)的相互作用許多食品成分，如蛋白質(zhì)、多糖（淀粉或纖維素）、果膠等，其結(jié)構(gòu)中含有大量的極性基團(tuán)，如羥基、羧基、氨基、羰基等，這些極性基團(tuán)均可與水分子通過氫鍵相互結(jié)合。因此通常在這些物質(zhì)的表面總有一定數(shù)量的被結(jié)合、被相對固定的水。2與具有氫鍵鍵合能力的中性分子或基團(tuán)的相互作用水與具有氫鍵鍵合能力的中性基團(tuán)的相互作用3與非極性物質(zhì)的相互作用非極性的分子通常包括烴類、脂類、甾萜類等，通過化學(xué)的手段也可在一些含極性基團(tuán)的分子（如蛋白質(zhì)等）中引入非極性部分（基團(tuán)）。當(dāng)水中存

8、在非極性物質(zhì)，即疏水性物質(zhì)時(shí)，由于它們與水分子產(chǎn)生斥力，可以導(dǎo)致疏水分子附近的水分子之間的氫鍵鍵合增強(qiáng)。2.3.2食品中水的存在狀態(tài)及性質(zhì)結(jié)合水：包括化合水、鄰近水和多層水；自由水：包括滯化水