江南大学食品物性学期末试题及答案

江南大学食品物性学期末试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1.下列关于食品黏弹性的描述，正确的是A.黏弹性仅存在于高分子溶液中B.黏弹性行为可用Maxwell模型描述C.黏弹性与温度无关D.黏弹性只在高频下表现答案：B解析：Maxwell模型由弹簧与阻尼器串联组成，可描述应力松弛现象，是黏弹性基本模型之一。A错，低分子凝胶亦可表现黏弹性；C错，温度显著影响分子链运动；D错，低频区亦可观测黏弹性。2.用质构仪测定苹果果肉硬度时，探头形状应优先选择A.圆柱平底B.球形C.剪切刀片D.针形答案：B解析：球形探头接触面积随压缩增大而增加，可减小局部破裂，结果重现性好，更适合果蔬组织。3.食品水分吸附等温线中，Ⅲ型等温线常见于A.高糖食品B.高蛋白食品C.高油脂食品D.高纤维食品答案：A解析：Ⅲ型等温线呈反S形，水分子与溶质亲和力弱，常见于含大量可溶性糖的食品，如果酱、蜜饯。4.动态机械分析（DMA）中，损耗角正切tanδ定义为A.tanB.tanC.tanD.tan答案：B解析：损耗角正切为损耗模量与储能模量之比，反映黏性与弹性相对贡献。5.下列哪种现象不属于食品流变学中的剪切稀化A.番茄酱静置变稠，摇晃变稀B.酸奶搅拌后黏度下降C.蜂蜜低温变稠D.蛋黄酱高速均质后黏度降低答案：C解析：C为温度导致的黏度变化，而非剪切速率变化引起的剪切稀化。6.采用差示扫描量热法（DSC）测定食品玻璃化转变温度时，升温速率过快会导致A.向低温漂移B.向高温漂移C.热焓松弛峰消失D.样品氧化分解答案：B解析：升温速率过快，体系来不及响应，转变向高温方向移动。7.食品中脂肪结晶多晶型稳定性顺序为A.α<β'<βB.β<β'<αC.β'<α<βD.α<β<β'答案：A解析：α型最不稳定，β型最稳定，熔点依次升高。8.采用激光共聚焦显微技术（CLSM）观测蛋白凝胶微观结构时，常用的荧光染料RhodamineB主要标记A.脂肪B.蛋白质C.多糖D.水分答案：B解析：RhodamineB带正电荷，可与带负电的蛋白质静电结合，发出红色荧光。9.食品粉体休止角θ与流动性关系为A.θ越大流动性越好B.θ与流动性无关C.θ越小流动性越好D.θ=90°时流动性最佳答案：C解析：休止角越小，颗粒间摩擦力越小，流动性越好。10.在超声脉冲回波法测定食品弹性模量时，声速v与密度ρ、弹性模量E的关系为A.vB.vC.vD.v答案：A解析：声速由介质弹性与惯性共同决定，公式为v=二、填空题（每空1分，共15分）11.食品水分活度定义为________与________之比。答案：食品中水的逸度；相同温度下纯水的逸度12.在应力松弛实验中，若Maxwell单元应力衰减至初始应力的36.8%，所需时间称为________。答案：松弛时间τ13.采用Burgers模型描述奶酪蠕变行为时，瞬时弹性形变由________元件贡献，延迟弹性形变由________元件贡献。答案：弹簧；Kelvin–Voigt14.食品粉体的Hausner比值H等于________与________之比，当H>1.25时，一般认为流动性________。答案：振实密度；松装密度；差15.脂肪结晶速率可用Avrami方程描述，其指数n反映________，系数k反映________。答案：成核与生长机制；结晶速率常数16.在动态流变测试中，若频率ω=10rad/s，储能模量=1000Pa，则该条件下弹性储能密度U为________J/m³。答案：U=，若应变幅值=1%，则U=0.517.采用毛细管黏度计测得某果汁在20°C时流动时间t=85s，同体积水=52s，已知水密度=998kg/m³，果汁密度ρ=1050kg/m³，则果汁的运动黏度ν=________×10⁻⁶m²/s。答案：ν18.在食品玻璃化转变研究中，采用Gordon–Taylor方程拟合二元体系时，需已知各组分的________与________。答案：质量分数；各自的19.采用质构仪TPA模式测定面包弹性时，第二次压缩与第一次压缩的________之比定义为弹性指标。答案：恢复形变20.当食品乳液液滴平均粒径从1µm减小到0.1µm，若其他条件不变，其creaming速率将变为原来的________。答案：1/100（按Stokes定律，速率正比于）三、简答题（每题8分，共24分）21.简述利用动态流变仪测定酸奶凝胶线性黏弹区的实验步骤，并说明确定线性区的意义。答案：(1)仪器：应力控制型流变仪，平行板40mm，1mm间隙，温控4°C。(2)步骤：a.将酸奶样品轻轻摇匀，避免破坏结构，取适量置于下板，合拢上板，刮去多余样品。b.设置频率1Hz，应变扫描范围0.01%–10%，记录、随应变变化。c.绘制–strain曲线，取下降5%以内的最大应变为临界应变。(3)意义：在线性区内，结构参数与应变无关，测得的、可真实反映样品本质黏弹性，后续时间–温度扫描、频率扫描均需在线性区内进行，确保数据可比性。22.说明食品粉体“结块”现象的微观机制，并提出两种工业上可行的预防措施。答案：机制：粉体颗粒间因水分吸附形成液桥，溶质（糖、盐）结晶析出形成固桥；表面可溶物溶解–再结晶导致颗粒熔并；脂肪熔化后重新固化亦会形成黏结。措施：(1)包埋处理：采用流化床在颗粒表面喷涂一层疏水包材（氢化植物油、改性纤维素），降低吸湿速率。(2)添加抗结剂：0.5%–1%二氧化硅或磷酸三钙，作为物理隔离点，减少接触面积，降低液桥形成概率。(3)控制环境：包装内放置分子筛或硅胶，维持相对湿度低于临界值R（通常<40%）。23.解释“高甲氧基果胶在低糖体系中无法形成凝胶”的原因，并给出改进方案。答案：原因：高甲氧基果胶（DE>50%）需糖质量分数>55%才能通过疏水相互作用形成三维网络，低糖体系水活度高，果胶分子间排斥力大于吸引力，无法形成连接区。改进：(1)引入钙离子：将果胶部分酰胺化或选用低甲氧基果胶，利用Ca²⁺与羧基形成“蛋盒”结构，可在糖含量<30%时成胶。(2)复配协同：与黄原胶按质量比3:1复配，通过分子间氢键增强网络，降低对糖依赖。(3)pH调节：将体系pH降至3.2–3.5，减少羧基解离，降低静电排斥，辅助疏水聚集。四、计算题（共26分）24.（10分）某品牌冰淇淋在–18°C储存时，通过DSC测得部分冰融化吸热峰面积为42J/g，已知冰淇淋总水分含量为60g/100g，冰的比熔化焓为333J/g，求未冻结水含量。解：熔化冰质量=总水=未冻结水=答：未冻结水占样品47.4%。25.（16分）采用平行板流变仪测定某花生酱在25°C下的流动曲线，板半径R=20mm，间隙h=1mm，测得转速N=10rpm时扭矩T=0.08N·m。(1)求剪切速率γ˙(2)求剪切应力τ；(3)若花生酱服从Herschel–Bulkley模型τ=+K，已知=35Pa，n=0.5，求稠度系数(4)计算表观黏度。解：(1)剪切速率γ(2)剪切应力τ(3)代入模型6366(4)表观黏度=五、综合设计题（15分）26.某企业拟开发一款“零添加”植物基奶油，要求：①搅打后膨胀率≥120%；②常温30min内形状不塌陷；③口感清爽、无油腻。已知原料为椰子油（熔点24°C）、燕麦蛋白、豌豆蛋白、天然淀粉。请设计一套基于物性学原理的配方与工艺方案，并说明关键控制参数。答案：(1)油脂结构：采用30%椰子油与70%液态菜籽油进行酯交换，制备SL型结构脂质，降低SFC曲线斜率，使熔点拓宽至20–32°C，入口即化且常温抗塌陷。(2)蛋白膜：燕麦蛋白:豌豆蛋白=2:1，总蛋白3%，pH调至7.0，85°C热处理10min，使蛋白适度变性，表面疏水基团暴露，利于吸附油滴。(3)乳化均质：第一阶段60MPa，第二阶段20MPa，粒径控制在0.4µm，防止奥氏熟化；添加0.2%向日葵卵磷脂降低界面张力至12mN/m。(4)打发阶段：冷却至4°C，使部分脂肪结晶（SFC≈15%），采用充气式连续搅打机，overrun控制120–140%，气泡平均直径30µm，蛋白膜与脂肪晶共同稳定气泡。(5)关键参数：a.SFC（NMR法，20°C）=12–18%，过高口感硬，过低塌陷；b.界面蛋白吸附量≥2.5mg/m²，确保Pickering效应；c.出料温度≤8°C，防止晶体熔化；d.储藏冷链4–6°C，避免温度波动>2°C，抑制重结晶。六、论述题（任选1题，10分）27.从分子运动角度论述食品玻璃化转变对干燥果蔬质构劣变的影响，并提出基于物性学指标的货架期预测模型。答案：玻璃化转变温度以下，食品基质处于玻璃态，分子扩散系数降低2–4个数量级，质构劣变（塌陷、黏连）速率显著减缓。当储存温度T>，体系进入橡胶态，链段运动能力