第二水ChapterWater.ppt
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1、第二章 水 Chapter 2 Water,一、食品中的水分含量及功能 二、 食品中的水分状态及 与溶质间的相互关系 三、水分活度 四、水对食品的影响 五、分子流动性与食品稳定性,一、食品中的水分含量及功能,(一) 水分含量 一般生物体及食品中水分含量为397% 某些食品的水分含量见表21。 表21 某些食品的水分含量 食品 水分含量 ( % ) 白菜,菠菜 9095 猪肉 5360 新鲜蛋 74 奶 88 冰淇淋 65 大米 12 面包 35 饼干 38 奶油 1520 水果 75-95,(二)水的功能 1、 水在生物体内的功能 稳定生物大分子的构象,使表现特异的生物活性 体内化学介质,使生
2、物化学反应顺利进行 营养物质,代谢载体 热容量大,调节体温 润滑作用 2、 食品功能 组成成分 显示色、香、味、形、质构特征 分散蛋白质、淀粉、形成溶胶 影响鲜度、硬度 影响加工,起浸透、膨胀作用 影响储藏性,二、食品中的水分状态及 与溶质间的相互关系,(一) 水分状态 1、 结合水(束缚水,bound water,化学结合水) 可分为单分子层水(monolayer water),多分子层水(multilayer water) 作用力:配位键,氢键,部分离子键 特点:在-40以上不结冰,不能作为外来溶质的溶剂,与纯水比较分子平均运动大大减少,不能被微生物利用。 2、 自由水( free wat
3、er)(体相水,游离水,吸湿水) 可分为滞化水、毛细管水、自由流动水(截留水、自由水) 作用力:物理方式截留,生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留;毛细管力 特点: 可结冰,溶解溶质;测定水分含量时的减少量;可被微生物利用。,(二)水与溶质间的关系 1、 水与离子和离子基团的相互作用 作用力:极性结合,偶极离子相互作用 阻碍水分子的流动的能力大于其它溶质; 水离子键的强度大于水水氢键; 破坏水的正常结构,阻止水在0时结冰,对冰的形成造成一种阻力; 改变水的结构的能力与离子的极化力有关。,2、水与可形成氢键的中性基团的相互作用 水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键; 作用力小于水与
4、离子间作用力;流动性小;对水的网状结构影响小;阻碍水结冰; 大分子内或大分子间产生“水桥”,3、水与非极性物质的相互作用 笼形水合物的形成:由于非极性基团与水分子产生斥力,使疏水基团附近的水分子间氢键键合力 熵值s 2074个水分子将“客体”包在其中,形成“笼形水合物”。 作用力:范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用,三、 水分活度 Water activity,(一) 概念 问题:(1)含水18%的果脯与含水18%的小麦比较,哪种耐储藏? (2)含水量标准:大豆、油菜籽9%,玉米14% 水分活度食品中水分逸出的程度 ,可以用食品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示,也可以用平衡
5、相对湿度表示。 Aw = f(溶液中水的逸度)/fo(纯水的逸度) P(食品中水的蒸汽压)/Po(纯水饱和蒸汽压) 因为纯水的水分活度=1,所以溶液的水分活度1,由拉乌尔定理 (理想稀溶液) P = P0 X1 (X1溶剂摩尔分数) ( P/P0 = X1 ) Aw = P/P0 = n1 /( n1 + n2) (n1 、 n2 - 溶剂、溶质摩尔分数) 例如:2mol蔗糖溶于1000g H2O中 1000/18.016 = 55.5 (mol) Aw = n1 /( n1+n2 )= 55.5/(55.5+2) =0.9652 = 96.52% 所以,Aw可以用平衡相对湿度ERH表示 (e
6、quilibrium relative humidity) 即 Aw = P/P0 = ERH/100,只有当溶质是非电解质且浓度小于1mol/L的 稀溶液时,其水分活度才可以按 Aw =n1/(n1+n2) 计算: 溶质B Aw 理想溶液 0.9823=55.51/(55.51+1) 丙三醇 0.9816 蔗糖 0.9806 氯化钠 0.967 氯化钙 0.945 B:1千克水(约55.51mol)溶解1mol溶质,(二)Aw与温度的关系 1、 Aw随着温度的变化而变化 Clasius-Clapeyron方程 d lnAw/d (1/T)= -H/R 图2-4(P23图2-14)可以看出:
7、含水量相等时,温度越高,Aw越大。 2、 低于冰点时,Aw与温度的关系 Aw= Pff(部分冻结食品中过冷水蒸气分压)(scw,纯过冷水蒸气压)ice(纯冰蒸气压)(scw) 图2-5(P23图15) 复杂食品在冰点以上和冰点以下时Aw和温度的关系 (1)低于冰点时,Aw与成线性关系 (2)冰点时,出现折断 (3)温度对Aw的影响远大于冰点以上(陡些),3、 结论 高于冰点时,Aw与食品组成及有关,其中食品组成是主要因素,当组成水同,上升,则Aw 上升。 低于冰点时,Aw与食品组成无关,仅与温度有关。 冰点以上或以下,Aw对食品稳定性影响是不同的。 例:-, Aw0.86 微生物不繁殖 , A
8、w0.86 微生物繁殖,(三) 吸湿等温线(MSI) Moisture Sorption Isotherms 1、概念及意义 在等温条件下,以食品含水量为纵坐标,以Aw为横坐标作图,所得曲线称为吸湿等温线。 图2-6,2-7(P24图16,2-17)吸湿性食品的吸湿等温线 不同食品,因其化学组成和组织结构不同,对水束缚能力不一样,有不同的吸湿等温线,但都为型。 图8(P25图1)各种食品和生物物质的回吸等温线 意义:吸湿等温线表示了食品的Aw与含水量对应关系,除去水(浓缩、干燥)的难易程度与Aw有关,配制食品混合应注意水在配料间的转移,测定包装材料的阻湿性质,测定一定水分含量与微生物生长的关系
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