食品成分化学水实用教案

1、教学目的：了解各种食品的含水量、水分活性的概念；了解水的存在状态 。教学重点: 水分活度、水的存在状态、冷冻对食品组织的影响(yngxing)教学难点：水分活度、水的存在状态 ，结合水的性质第1页/共32页第一页，共32页。 各种食品(shpn)都有其特定的水分含量，因此才显示出其各自的色、香、味、形特征 水起着分散蛋白质、脂类和淀粉、使其形成溶胶的作用。 水能影响食品(shpn)的鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工性 水分也是微生物繁殖的重要因素 因此，研究水的结构和性质，对食品(shpn)化学和食品(shpn)保藏技术有重要意义第2页/共32页第二页，共32页。1.1 食物(shw)

2、的含水量 食品的含水量除谷物和豆类等种子外（1216），一般都比较高（6090），水是食物各种组分(zfn)中数量最多的组分(zfn)。第3页/共32页第三页，共32页。部分(b fen)食品的含水量 肉类 猪肉 5360 鱼(肌肉蛋白) 6581 水果 香蕉 75桃、梨、苹果、葡萄、菠萝 8095 蔬菜 青豌豆、甜玉米 7480 芦笋、大白菜、红辣椒、花菜、莴苣、西红柿 9095 食 品 含水量(%)第4页/共32页第四页，共32页。谷物 全粒谷物 1012 面粉、粗燕麦粉、粗面粉 1013 乳制品 山羊奶 87奶粉 4冰淇淋 65焙烤食品 面包 3545 饼干 58 糖及其制品 蜂蜜 20

3、果酱 35 蔗糖、硬糖、纯巧克力 1 第5页/共32页第五页，共32页。1.2 水的结构(jigu) 水分子由两个氢原子与一个氧原子的两个SP3杂化轨道结合( jih)成两个共价键，为四面体结构，氧原于位于四面体中心，四面体的四个顶点中有两个被氢原子占据，其余两个为氧原子的非共用电子对所占有。第6页/共32页第六页，共32页。气态水分子两个OH键的夹角即(HOH)的键角为104.5，OH核间距(jin j)0.96，氢和氧的范德瓦尔斯半径分别为1.2和1.4。第7页/共32页第七页，共32页。 在液态水中，若干个水分子会缔合成(H2O)n大分子，这是由于水分子偶极分子之间的静电(jngdin)

4、吸引力及产生氢键键合作用形成的。氧原子的两个孤对电子与邻近的两个水分子的氢原子产生氢键键合，形成如图所示的四面体结构。第8页/共32页第八页，共32页。 固态水（冰），是水分子有序排列成的大且长的晶体，是水分子靠氢键连接构成(guchng)非常“疏松”的刚性结构。 冰比液态水的结构更为“疏松”,比容较大。 冰有11种结构，但六方型是大多数冷冻食品中重要的冰结晶形式。第9页/共32页第九页，共32页。冰的扩展结构(jigu)O和 分别表示基础平面的上层和下层氧原子 第10页/共32页第十页，共32页。第11页/共32页第十一页，共32页。第12页/共32页第十二页，共32页。冷冻对食品组织的影响

5、食品冷冻时，由于水转变成冰可产生“浓度效应”，非水组分几乎全部浓集到未结冰的水中，效果类似食品的脱水 水结冰时膨胀会产生局部( jb)压力，使细胞受到损伤，从而使冷冻食品质地发生物理变化，特别是会使食品在解冻时发生软疡同时还会引起乳化液失去稳定性，蛋白质絮凝，使食品质地变硬等缓慢冷冻，会使大冰晶全部分布在细胞外部快速冻结，可在细胞内外都形成冰晶第13页/共32页第十三页，共32页。1. 3 水的性质(xngzh) 1.水的比热、汽化热、熔化热大：这是由于水分子间强烈的氢键缔合作用产生的，当发生相转变时，必须供给额外能量破坏分子间的氢键。 这对食品(shpn)冷冻、干燥和加工都是非常重要的因素。

6、 这也是生物体温维持恒定的重要原因。第14页/共32页第十四页，共32页。 2.水的介电常数大、溶解(rngji)力强：因此水溶解(rngji)离子型化合物的能力较强；非离子极性化合物如糖类、醇类、醛类等可与水形成氢键而溶于水中；不溶于水的物质如脂肪和某些蛋白质，也能在适当的条件下分散在水中形成乳浊液或胶体溶液。所以说，水是体内各种物质运输的载体。第15页/共32页第十五页，共32页。 1.4水的存在状态 水在食品中以游离(yul)水和结合水两种状态存在 游离(yul)水（freewater）：不与食品中任何成分化合或吸附的水，具有纯水的性质，有流动性，也称自由水或体相水（bulkwater)

7、 结合水(boundwater)：与蛋白质、碳水化合物等以氢键结合着而不能自由运动的水第16页/共32页第十六页，共32页。与游离水相比，结合水呈现低的流动性和其它显著不同的性质1、 它的冰点为40 C2、 它没有溶剂作用3、 食物中的微生物孢子不能利用结合水进行(jnxng)发芽和繁殖，因而，只要从食品中除去自由水，就可使食品安全地保藏。第17页/共32页第十七页，共32页。 1.5 水的活度食品中的水分并不是静止的，而是处于一种活动(hu dng)的状态，会随环境条件的变动而变化。如食品周围环境的空气干燥，湿度低，则水分会从食品向空气中蒸发，水分逐渐减少而干燥，反之宜然。 因此，食品的含水

8、量除了用表示外，还可用水分活性AW来表示。 第18页/共32页第十八页，共32页。 水分活度-是指食品在密闭容器(rngq)内测得的水蒸气压力（P）与同温度下测得的纯水蒸气压力(P0)之比. 即 Aw = P/ P0第19页/共32页第十九页，共32页。一般食品不仅含有水，而且(r qi)含有蛋白质，淀粉等固形物，所以它的水相对地就比纯水少，故其水蒸汽压也就小，即一般有PP0，所以AW值皆小于1。 第20页/共32页第二十页，共32页。鱼和水果等含水量高的食品，其AW值为0.980.99，都比较(bjio)大，米和大豆等水分少的干燥食品，其AW值就较小，为0.600.64 第21页/共32页第

9、二十一页，共32页。各种微生物的活动都有一定的AW阈值（最低值）如：细菌(xjn)0.90 酵母0.88霉菌0.80水活度与食品保存(bocn)性的关系食品中的微生物生长、脂类自动(zdng)氧化、非酶褐变、酶的反应等都与aw有很大的关系。第22页/共32页第二十二页，共32页。aw范围在此范围内的最低aw值一般能抑制的微生物食品1.00 0.95假单胞菌属、埃希氏杆菌属、变形杆菌属、志贺氏杆菌属、芽孢杆菌属、克雷伯氏菌属、梭菌属、产生荚膜杆菌、几种酵母菌极易腐败的新鲜食品、水果、蔬菜 、肉、鱼和乳制品罐头、熟 香 肠 和 面 包 。 含 约40%(W/W)的蔗糖或7%NaCl的食品0.87

10、0.80大多数霉菌(产霉菌毒素的青霉菌)金黄色葡萄球菌、德巴利氏酵母大多数果汁浓缩物、甜冻乳、巧克力糖、枫糖浆、果汁糖浆、面粉、大米、含15%17%水分的豆类、水果糕点、火腿、软糖 0.50微生物不繁殖含水分约12%的面条和水分含量约10%的调味品 第23页/共32页第二十三页，共32页。 当aw小于0.2时，除了氧化反应(fnyng)外，其它反应(fnyng)处于最小值 当aw=0.70.9时，美拉德褐变反应(fnyng)、脂类氧化、维生素Bl降解、叶绿素损失、微生物繁殖和酶反应(fnyng)均显示出最大速率。第24页/共32页第二十四页，共32页。Aw除影响化学反应和微生物生长外，还影响干

11、燥和半干燥食品的质地。如，欲保持饼干、膨化玉米花和油炸马铃薯片的脆性(cuxng)，防止砂糖、奶粉和速溶咖啡结块，硬糖果等粘结，均应保持适当低的aw值。干燥物质不致造成需宜特性损失的允许最大Aw为0.350.5范围。第25页/共32页第二十五页，共32页。2个与水有关的食品工业中的常用(chn yn)术语 持水容量 分子淌度第26页/共32页第二十六页，共32页。持水容量(water holding capacity)：表述基质分子(一般是指大分子化合物)截留(ji li)大量水的能力。如，含果胶和淀粉凝胶的食品以及动植物组织中少量的有机物质能以物理方式截留(ji li)大量的水。 第27页/共32页第二十七页，共32页。分子淌度（Molecular mobility, Mm） 也就是分子的流动性, 关系到许多食品的扩散性质，如含淀粉食品（如面团、糖果和点心）、以蛋白质为基料的食品等，下表列出了与分子淌度相关(xinggun)的某些食品性质和特征。第28页/共32页第二十八页，共32页。分子淌度决定的某些食品(shpn)性质和特征 干燥或半干食品冷冻食品流动性和粘性水分迁移(冰的结晶作用)结晶和重结晶乳糖结晶(冰冻甜食中的砂状结晶析出)巧克力中的糖霜酶活力食品在干燥时的破裂冷冻干燥升华阶段的无定形相的结构塌陷干燥和中等水分食品的质地