第一章水和冰

1、Water Functions水的重要性水的重要性1、Universal solvent (一般溶剂)2、Capable of ionizing (H3O+, OH-)3、Affects the texture4、Chemical reactions (hydrolysis of protein = n amino acids)5、Stabilizing the colloids by hydration6、Necessary for micro-organisms growth一、水的结构和性质一、水的结构和性质1 1、水的结构、水的结构 1 1个个H H2 2O O分子是由分子是由2 2个

2、氢原子与一个氧原子组成。个氢原子与一个氧原子组成。 氢原子的电子结构为氢原子的电子结构为1 1S1 1, ,氧原子为氧原子为1S22S22P4;形成了一个四面形成了一个四面体结构，键角为体结构，键角为104.5104.50 0。氧和氢。氧和氢之间的距离为之间的距离为0.096nm0.096nm，范德，范德华力半径为华力半径为0.140.14、0.12nm0.12nm；H +OH +-104.5 由于水分子中氢原子无外层电子，不会受其他原由于水分子中氢原子无外层电子，不会受其他原子的排斥，而只能和另外一个水分子的氧原子的孤独子的排斥，而只能和另外一个水分子的氧原子的孤独电子相吸引，因此，水分子之

3、间便形成氢键而发生缔电子相吸引，因此，水分子之间便形成氢键而发生缔合。合。0摄氏度时普通冰的晶胞摄氏度时普通冰的晶胞六方形冰晶六方形冰晶 冰是水分子有序排列形成的晶体，水结冰时冰是水分子有序排列形成的晶体，水结冰时分子之间靠氢键连接在一起形成低密度的刚性结分子之间靠氢键连接在一起形成低密度的刚性结构（非常构（非常“疏松疏松”的大而长的刚性结构）。的大而长的刚性结构）。 在冷冻食品中存在在冷冻食品中存在4 4种主要的冰晶体结种主要的冰晶体结构，即六方体、不规则树枝状、粗糙的球构，即六方体、不规则树枝状、粗糙的球形和易消失的球体。形和易消失的球体。达到了冰点但不结冰。？达到了冰点但不结冰。？产生了

4、过冷现象。产生了过冷现象。 只有当温度降低到开始出现稳定性只有当温度降低到开始出现稳定性晶核时，或在振动的促进下才会立即向晶核时，或在振动的促进下才会立即向冰晶体转化并放出潜热。冰晶体转化并放出潜热。 当慢慢冷却时，形成的晶体粗大；当慢慢冷却时，形成的晶体粗大； 冷却速度若很快，形成的晶核增长冷却速度若很快，形成的晶核增长的速度较慢，形成的冰晶较微细。的速度较慢，形成的冰晶较微细。1.食品中水的存在形式Categories of water in foods水水游离水（体相水、自由水）游离水（体相水、自由水）结合水（固相水）结合水（固相水） 游离水：没有与非水成分结合的水。游离水：没有与非水成

5、分结合的水。固相水（结合水）（见固相水（结合水）（见P14 表表1-2） 存在于溶质及其他非水组分邻近的那一存在于溶质及其他非水组分邻近的那一部分水；食品中大部分的结合水是和蛋白质、部分水；食品中大部分的结合水是和蛋白质、碳水化合物等相结合。碳水化合物等相结合。2.水与溶质的相互作用水与溶质的相互作用Water solute interactions 水与溶质相互作用的分类水与溶质相互作用的分类水与离子基团的相互作用Interaction of water with Ionic groups在生物大分子的两个部在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构形成

6、由几个水分子所构成的成的“水桥水桥”。水与疏水基团的相互作用水与疏水基团的相互作用Interaction of water with nonpolar substances水分活度（水分活度（Water activity Water activity ）Aw=ERH100ERH:食品的平衡相对湿度食品的平衡相对湿度水分活度的测定水分活度的测定-水分活度测定仪水分活度测定仪注意注意: :水分活度的物理意义是表征生物组织和食水分活度的物理意义是表征生物组织和食品中能参与各种生理作用的水分含量与总品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水量的定量关系。含水量的定量关系。应用应用Aw=ERH/100Aw

7、=ERH/100时必须注意时必须注意: : AwAw是样品的内在品质是样品的内在品质, ,而而ERHERH是与样品是与样品中的水蒸气平衡时的大气性质中的水蒸气平衡时的大气性质. . 仅当食品仅当食品与其环境达到平衡时才能应用。与其环境达到平衡时才能应用。4、吸湿等温线MSI的实际意义:由于水的转移程度与由于水的转移程度与aw有关有关,从从MSI图可以图可以看出食品脱水的难易程度看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移。食品才能避免水分在不同物料间的转移。据据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。可预测含水量对食品稳定性的影响。从从MSI还可

8、看出食品中非水组分与水结合能还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱。力的强弱。I区：以化合水为主；区：以化合水为主；I、II交界：单层吸附水；交界：单层吸附水；II区：多层水；区：多层水；II、 III区交界：少量的滞化水；区交界：少量的滞化水；III区：自由水。区：自由水。 （g/g）0-0.07007-0.320.40滞后现象滞后现象(Hysteresis) 定义定义:采用回吸的方法绘制的采用回吸的方法绘制的MSI和按解吸和按解吸的方法绘制的的方法绘制的MSI并不互相重叠的现象称为滞后并不互相重叠的现象称为滞后现象现象. 冷冻干燥熟猪肉冷冻干燥熟猪肉滞后现象产生的原因滞后现象产生的原因

9、解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分。而无法放出水分。 解吸作用时，因组织发生了改变，当再吸解吸作用时，因组织发生了改变，当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的含量时处于较高的aw。1.糖果糖果 2. 干燥后菊苣提取物干燥后菊苣提取物3. 焙烤后的咖啡焙烤后的咖啡4.猪胰脏提取粉猪胰脏提取粉 5.天然大米淀粉天然大米淀粉5、水分活度与食品的稳定性、水分活度与食品的稳定性（Water activity and food stability）关键词水和冰的结构：Structure of water and iceStructure of water and ice化合水：Constitutional waterConstitutional water邻近水：Vicinal waterVicinal water多层水：Multilayer waterMultilayer water体相水：Bulk-phase waterBulk-phase water水分活度：Water