食品化学2水分李海燕

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1、第二章水分Water教学目的和要求重点：水和冰的结构及其在食品体系中的行为对食品的质地、风味和稳定性的影响。水分活度与水分吸着等温线及水分活度对食品稳定性的影响。食品中水分含量和水分活度的测定方法。难点：分子淌度与食品稳定性的关系，笼形水合物2.1概述2.2水和冰的结构与性质2.3食品中水的存在形式2.4水分活度2.5水与食品稳定性2.6分子移动性与食品的稳定性本章主要内容水是唯一的以三种物理状态广泛存在的物质。生命之源组成机体维持生命活动调节代谢�主要内容第一节概述第二节水和冰的结构与性质第三节食品中水的存在形式第四

2、节水分活度和水分吸湿等温线第五节水分活度与食品稳定性第六节分子移动性与食品的稳定性第七节水分含量与水分活度的测定1.水在生物学方面的功能是体内化学反应的介质，水为生物化学反应提供一个物理环境。生化反应的反应物养分和代谢物的载体热容量大，维持体温粘度小，有润滑作用生物大分子构象的稳定剂2.1.1水的作用水的作用水的作用水是食品中非常重要的一种成分，也是构成大多数食品的主要组成；每一种食品具有特定的水分含量。☆水对食品的结构、外观和质构以及对腐败的敏感性有着很大的影响。水在食品工艺学方面的功能食品理化性质：起着溶解、分散蛋

3、白质、淀粉等成分的作用食品质地方面：对食品的新鲜度、硬度、风味、流动性、色泽、耐贮性和加工适应性有影响水是微生物繁殖的必需条件食品工艺角度：水起着膨润、浸透、均匀化等功能；大多数食品加工的单元操作都与水有关，如干燥、浓缩、冷冻、水的固定等食品安全性：2.水在食品工艺学方面的功能2.2水和冰的物理性质1.高熔点（0℃）、高沸点（100℃）2.介电常数高3.表面张力高4.热容和相转变热焓高熔化焓、蒸发焓、升华焓5.密度低（1g/cm3）6.凝固时的异常膨胀率7.粘度正常8.水和冰的热导率和热扩散的比较（密度大、热扩散率低）

4、与冰比较（密度、热扩散率等）：水密度大，结冰后体积增大，在冷冻工艺中应当注意，冰对食品的组织结构造成的机械损伤。例如：一般的食物在冻结后解冻往往有大量的汁液流出，其主要原因是冻结后冰的体积比相同质量的水的体积增大9%，因而破坏了组织结构。0℃同一温度下冰热导率=4倍水热导率冰热扩散率=9倍水热扩散率2.2水和冰的结构与性质2.2.1水1.水分子水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力以及水和冰具有不寻常结构。水和冰的结构与性质单个水分子的结构特征H2O分子的四面体结构有对称性H-O共价键有离子性氧的另外两对孤对电子

5、有静电力H-O键具有电负性2.水分子的缔合氢键供体氢键受体水和冰的结构与性质①H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性，这种极性使分子之间产生引力。②由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体，因此可以在三维空间形成多重氢键。③静电效应。水和冰的结构与性质由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此每个水分子的可以通过氢键结合4个水分子。水分子之间还可以以静电力相互结合，因此缔合态的水在空间有不同的存在形式，如：不同的缔合形式，可导致水分子之间的缔合数大于4。水的结构Structureofwater目前提出的3类水的

6、结构模型:混合型结构:强调了分子间氢键的概念，认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间，成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡。水和冰的结构与性质连续结构模型分子间氢键均匀地分布于整个水样，水分子的连续网络结构呈动态平衡。填隙结构水保留在似冰状或笼状结构中，个别的水分子填充在笼状结构的缝隙中。水和冰的结构与性质水的结构特征水是呈四面体的网状结构。水分子之间的氢键网络是动态的。水分子氢键键合程度取决于温度。温度(℃)配位数分子间距nm040.2761.54.40.2908.34.90.3052.2.2冰纯冰是水分

7、子通过氢键相互结合、有序排列形成的低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构。冰沿c轴方向观察到的六方形结构在冰的晶体结构中，每个水和另外4个水分子相互缔合，O－O之间的最小距离为0.276nm，O－O－O之间的夹角为109°。冰的结构主要有4种类型：六方型冰晶不规则树枝状结晶粗糙的球状结晶易消失的球状结晶及各种中间体当水溶液结冰时，其所含溶质的种类和数量可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向。冰在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻。六方冰晶形成的条件溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移。纯水结晶时有下列行为：即尽管冰点是

8、0℃，但常并不在0℃结冻，而是出现过冷状态，只有当温度降低到零下某一温度时才可能出现结晶（加入固体颗粒或振动可促使此现象提前出现）；出现冰晶时温度迅速回升到0℃。把开始出现稳定晶核时的温度叫过冷温度。如果外加晶核，不必达到过冷温度就能结冰，但此时生产的冰晶粗大，因为冰晶主要围绕有限数量的晶核成长。冰一般食品中的水均是溶解了其中可溶