食品化学-第2章_水.ppt

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1、第2章水1.水在食品中的重要性体现在哪里？2.食品化学中为什么要研究水呢？思考题：水的功能水在食品工艺学方面的功能食品理化性质：起着溶解、分散蛋白质、淀粉等水溶性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食品安全性：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、水的固定等二、水的功能水在食品生物学方面的功能水是良好的溶剂；水为必须的生物化学反应提供一个物理环境水是体内物质运输的载体；水是维持体温的载温体；水是体内摩擦的润滑

2、剂；2.1水和冰的结构与性质2.2水和非水成分的相互作用2.3食品中水分存在的状态2.4水分活度与水分吸附等温线2.5水分活度与食品稳定性的关系2.6分子流动性与食品稳定性2.7本章小结与思考题主要内容2.1.1水和冰的物理性质2.1.2水分子2.1.3水分子间的相互作用2.1.4冰的结构2.1.5水的结构2.1水和冰的结构与性质水与元素周期表中邻近氧的某些元素的氢化物（如HF、H2S与NH3）的物理性质相比，除黏度外，其他性质均有显著差异。水的比热容和相变热（熔化热、蒸发热和升华热）等物理常数都异常的高，这对食品的冷冻和干燥加工过程有重大影响。2

3、.1.1水和冰的物理性质尝试解释一个现象：在温差相等的情况下，为什么生物组织的冷冻速率比解冻速率更快？冰的导热值、热扩散率等明显大于水。2.1.1水和冰的物理性质图1：单个水分子的结构示意图(气态水分子的范德华半径)2.1.2水分子图2：水分子具有形成三维氢键的能力，每个水分子最多能够与另外四个水分子通过氢键结合形成四面体构型2.1.3水分子的相互作用水的三维空间结构冰的结构六方形冰晶HexagonalIce冰是水分子有序排列形成的晶体。水结冰时分子之间氢键连接在一起形成低密度的刚性结构。2.1.4冰的结构图4：沿C轴方向观察到的六边形结构冰的基础

4、平面（a）沿c轴方向观察到的六方形结构（b）基础平面的立体图圆圈代表水分子的氧原子冰的扩展结构2.1.5水的结构在液态水中，水分子并不是以单个分子形式存在，含有偶极的水分子在三维空间上靠静电引力和氢键的缔合作用形成大分子(H2O)n，其中温度和溶质对其影响最大。一般认为液态水分子间只存在范德华力和氢键，但是最近发表的研究成果表明，在液态水中间还存在部分的共价键力。回目录2.2水和非水成分的相互作用2.2.1水与离子或离子基团的相互作用2.2.2水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用2.2.3水与非极性物质的相互作用思考题：食品中的水分与离子、亲水

5、性物质、疏水性物质的作用方式有何特点？2.2水和非水成分的相互作用当向纯水中添加可解离的溶质时，纯水靠氢键键合形成的四面体的正常结构遭到破坏。对于既不具有氢键受体又没有给体的简单无机离子，它们与水相互作用时仅仅是离子-偶极的极性结合。2.2.1水与离子或离子基团的相互作用图5：NaCl邻近的水分子可能出现的排列方式（图中仅表示出纸平面上的水分子）2.2.1水与离子或离子基团的相互作用水与非离子、亲水溶质的相互作用力比水与离子间的相互作用弱，而与水-水氢键相互作用的强度大致相当。水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基和亚氨基等极性基团发生氢键键

6、合作用。另外，在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。2.2.2水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用向水中加入疏水性物质，例如烃、以及引入脂肪酸、蛋白质等的非极性疏水基团，它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合作用增强，结构更为有序；而疏水基团之间的相互聚集，减少了它们与水的接触面积，导致自由水分子增多。2.2.3水与非极性物质的相互作用非极性物质具有两种特殊的性质：一种是蛋白质分子间产生的疏水相互作用（hydrophobicinteraction），这是疏水基团之间为减少水与非极性实体

7、的界面面积而进行缔合的作用；另一种是极性物质和水形成的笼形水合物（clathratehydrate）即是像冰一样的包含化合物，水为“宿主”。2.2.3水与非极性物质的相互作用回目录思考题：1.水分存在的状态有哪些？有何特点？2.水对食品品质的影响可能有哪些？2.3食品中水分存在的状态自由水体相水截留水毛细管水水化合水结合水邻近水多层水2.3食品中水分存在的状态回目录体相水（游离水）没有被非水物质化学结合的水，体相水包括：截留水、毛细管水和自由流动水三种类型能结冰，但冰点有所下降?溶解溶质的能力强，干燥时易被除去?与纯水分子平均运动接近很适于微生物生

8、长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。结合水Constitutionalwater