食品中水与非水组分之间的相互作用

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1、WelcometoJoin!Startshere!有您会更精彩《食品化学》—打开食品科学之门的钥匙主讲人：李红所在单位：食品与生物工程学院日期：2006级课程第二章水分掌握水在食品中的重要作用；了解水和冰的结构及性质；掌握水在食品中的存在状态；掌握水分活度和水分等温吸湿线的概念、意义；掌握水分活度与食品的稳定性之间的关系。教学目的和要求2.1概述2.1.1水的作用水是地球上储量最多、分布最广的物质；生物体内水分含量一般70~80%；成年人含水量为58~67%，正常情况，每人每日需要摄入2~2.7L水，维

2、持生命活动。水使人体体温保持稳定；水使一种溶剂，能作为体内营养素运输、吸收和代谢物运转的载体，也可作为体内化学和生物化学的反应物和反应介质；水是天然的润滑剂，使摩擦面润滑，减少损伤；水是优良的增塑剂，是生物大分子聚合物构象的稳定剂，酶催化剂等大分子动力学行为的促进剂。木瓜蛋白酶中的三分子水桥水是食品非常重要的一种成分，也是构成大多数食品的主要成分。食品名称水分%食品名称水分%食品名称水分%番茄95莴苣95卷心菜92啤酒90柑橘87苹果汁87牛奶87马铃薯78香蕉75鸡70肉65面包35果酱28蜂蜜20奶

3、油16稻米面粉12奶粉4酥油0表2.1某些代表性食品的含水量水在食品中的重要作用水分含量、分布和状态不仅对食品的结构、外观、质地、风味、色泽、流动性、新鲜程度和腐败变质的敏感性产生极大的影响，而且对生物组织的生命过程也起着至关重要的作用。如：水在食品储藏加工过程中作为化学和生物化学的反应介质，又是水解过程的反应物；水是微生物生长繁殖的重要因素，影响食品的货架期；水与蛋白质、脂类和多糖通过物理相互作用影响食品的质构；水还能发挥膨润、浸湿的作用，影响食品的加工性。2.2水和冰的结构和性质2.2.1水分子的结

4、构2.2.2水分子的缔合作用由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态。由于每个水分子上有4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。因为每个水分子具有相等的氢键给予体和氢键接受体的部位，并且这些部位的排列可以形成稳定的三维空间结构，因此，水分子之间的吸引力比其他形成氢键的小分子（NH3或HF）要大的多。这就是为什么水的沸点较高。水的反常的介电常数也与氢键缔合有关，因为水的氢键缔合生成了庞大的水分子簇，产生了多分子偶极子，从而使水的介电常

5、数显著增大。水的低粘度也与结构有关，因为氢键是网络动态的，当分子在纳秒这样短暂的时间内改变他们与邻近分子间的氢键结合关系时，会增大流动性。水分子不仅相互之间可以通过氢键缔合，而且可以和其它带有极性基团的有机分子通过氢键相互结合，所以糖类、氨基酸类、蛋白质类、黄酮类、多酚类化合物在水中均有一定的溶解度。2.2.3冰的结构和性质冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的具有一定刚性的六方形晶体结构。冰的结构冰结构中存在两个平行的平面，当冰受压下“滑动”时，它们作为个单元滑动，这类成对平面构成冰的“基础平面”

6、尽管水的冰点是0℃，但常并不在0℃结冻，而是出现过冷状态，只有当温度降低到开始出现稳定性晶核时，或在振动的促使下才会向冰晶体转化并放出潜热，同时温度迅速回升到0℃。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。食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成的溶液，因此其结冰温度均低于0℃。食品中水完全结晶的温度叫低共熔点，大多数食品的低共熔点在-55～-65℃之间。但冻藏食品一般不需要如此低的温度，如我国冻藏食品的温度一般定为-18℃，大部分已水结冰，且最大

7、程度的降低了其中的化学反应。现代食品冷藏技术中提倡速冻，这是因为速冻形成的冰晶细小，呈针状，冻结时间短且微生物活动受到更大限制，从而保证了食品品质。2.3食品中水与非水组分之间的相互作用2.3.1食品中水与非水组分之间的相互作用2.3.1.1与离子和离子基团的相互作用（食品中结合最紧密的一部分水）通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用(离子-偶极子)而产生水和作用。由于水分子具有大的偶极距，因此能与离子产生强的相互作用，这种极性作用比水分子之间的氢键还要强，如Na+与水分子之间的结合能力

8、(83.68kJ/mol)大约是水分子间氢键(20.9kJ/mol)的4倍。2.3.1.2水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等，这些极性基团均可与水分子通过氢键相互结合。这种氢键作用比水与离子间的静电作用要弱，但与水分子间的氢键相近。水与蛋白质中两类功能基团形成氢键水与疏水性物质（如烃类、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性