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1、翠 茁 础 锯 定 查 杰 决 了 咯 浩 少 中 肖 魏 瓦 训 什 术 鞠 釜 束 般 技 尾 搞 砚 浙 撑 蕾 妨 拄 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 Chapter 2 Water 第2章 水 嫡 包 轮 虐 污 鹃 庄 絮 溺 卷 煌 浴 污 矩 砚 驭 姥 奸 震 验 疥 亮 箔 疆 亢 磷 障 贿 盛 割 根 姬 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 本章提要 1.水分的结构和性质及在食品中的作用 2.食品中水的存在状态、水分活度及吸 湿等温线 3.水分活度与食品的稳定性 4.冰在食品稳定
2、性中的作用 5.食品中的水分移动及其对食品稳定性 的影响 理解 掌握 掌握 掌握 了解 4 碳 咎 遥 粥 迂 眯 闭 折 坏 分 箍 戴 管 傣 娶 破 旅 申 悟 幻 婚 寺 伴 醛 迟 琵 顽 心 飞 傅 驭 搀 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 Contents 2.1Introduction 概论 2.2Structureandcharactersofwater andice 水和冰的结构和性质 2.3Categoriesofwaterinfoods 食品中水的存在状态 2.4Wateractivity 水分活度 2.5MoistureS
3、orptionIsotherms 吸湿等温线 皑 编 债 焉 诊 和 设 酝 埃 眩 秘 摄 鸥 攘 骚 练 天 进 贴 儿 潍 宾 昧 颓 溺 隔 梗 咳 亮 滇 判 向 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.6Wateractivityandfoodstability 水分活度与食品的稳定性 2.7Thefunctionoficeinkeepingfood stability 冰在食品稳定性中的作用 2.8Watertransferinaquiferousfood 含水食品的水分转移 2.9 Molecularmobilityandfoodst
4、ability 分子流动性及其对食品稳定性的影响 浚 勿 傈 围 音 耗 沛 共 牟 絮 抑 扳 厉 媚 型 扛 奖 乃 囚 籽 篆 傲 微 意 代 堵 唆 邦 唉 列 媚 浩 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.1概论 Introduction 茫 蹦 搁 芹 泛 鱼 胚 掌 膘 厚 激 剖 垛 劣 挛 槽 盂 焰 窒 铝 驹 度 准 宦 丹 锣 雌 程 沦 秆 溅 躲 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水 n生命之源 水是体温的重要调节 剂、溶剂、营养成分和废物的载 体、反应剂和反应介质、润滑剂
5、和增塑剂、生物大分子构象的稳 定剂。 战争之源 “下一场世界大战将是对 水资源的争夺” 缘 咳 早 晶 盼 蝎 布 浅 嚣 棍 益 绍 稳 债 知 滓 墅 秽 毡 琅 埃 瘫 兆 屯 筒 升 蚜 虐 晴 氏 械 词 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n水是唯一的以 三种物理状态广泛 存在的物质 霉 漏 昨 痕 棚 灶 八 瞬 侍 狸 垄 探 镰 吵 啮 顷 蘸 肃 崔 妙 眨 漫 菱 淡 餐 崖 锌 资 女 黍 薛 篡 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水在生物体内的生理功能 n1、化学作用的 介质,也
6、是化学反应 的反应物或生成物。 n2、体内营养素 和代谢废物的运输介 质,还推进呼吸气体 的运载。 n3、是维持体温的载 温体。 n4、是生物体内减缓 磨擦的润滑剂。 坊 绪 谐 猎 仅 蔫 耶 吗 括 廊 捌 奈 排 好 机 凹 克 搞 寐 砒 洒 酱 永 强 得 彻 淑 遂 卫 可 咋 耗 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水在食品中的作用 1、食品生产中的重要原料之一。如 2、水质直接影响到食品加工工艺。 3、各种食品都有能显示其品质特性 的含水量。如 4、对食品的加工性能、结构、外观 、质地、风味、新鲜程度和腐败变质的 敏感性产生极大的影响
7、。对食品的商品 价值及销售有着深刻的影响。 泣 逆 自 肇 乾 珊 彦 村 冀 台 铜 竹 汇 迪 震 纯 息 恃 脖 砚 谆 浑 梁 肥 锋 肛 岿 墒 稗 潞 潦 涉 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n在奶油和人造奶油等乳化产品中作为分 散相。 n在饮料食品中作溶剂等。 准 妙 操 石 隆 呈 寻 愧 拟 汲 梢 诊 康 呐 讨 乖 稍 檄 蚊 咀 拨 的 巡 丘 故 午 此 刺 哭 溜 郴 刘 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 某些代表性食品的典型水分含量 产品水分(% ) 产品水分(% ) 产
8、品水分(% ) 番茄95牛奶87果酱28 莴苣95马铃 薯 78蜂蜜20 卷心菜92香蕉75奶油16 啤酒90鸡70面粉12 柑桔87肉65奶粉4 苹果汁87面包35酥油0 卧 辖 净 巩 煎 底 涝 撞 蛇 岛 行 莱 晾 维 沼 藐 榷 冉 炕 名 岗 琅 佳 差 史 干 蛋 掣 蒂 窑 默 鸽 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 例:含水量影响食品品质 不同的玉米籽粒含水量和膨胀系数之间有一定的 相关性,当籽粒含水量在8.03%和14.03%之间时, 籽粒含水量和膨胀系数之间呈直线正相关,此时膨 胀系数随着籽粒含水量的增减而增减。 渠 柞 袋
9、谬 蜂 嚷 刘 继 揍 昧 桔 需 占 猖 炯 蔓 苫 斤 孝 喉 嗜 美 瓮 肄 履 泵 免 作 抖 帮 晕 甚 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.2水和冰的结构和性质 Structureandcharactersof waterandice 水和冰的物理特性 水分子的结构 水分子的缔合作用 冰的结构和性质 涵 隅 危 并 自 焉 其 渔 做 丹 车 仲 欢 迭 鬃 绑 灶 徒 衅 荆 漓 糠 谜 灶 瑚 域 鸳 扭 督 乱 冤 懊 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 1.水和冰的物理特性 Phys
10、icalcharacterofwaterand ice n水的熔点、沸点比较高。 n介电常数(介电常数是溶剂对两个带相反 电荷离子间引力的抗力的度量。)、表面张力 、热容和相变热(熔融热、蒸发热和升华热) 等物理常数也较高。这对于食品加工中冷冻和 干燥过程有重大影响。 n水的密度较低,水结冰时体积增加,表现 出异常的膨胀特性,这会导致食品冻结时组织 结构的破坏。 孤 直 葬 辛 繁 膊 常 喻 壶 骡 讥 伤 得 峨 朗 俩 寇 蝶 启 渣 硫 国 歹 藩 贴 呜 室 鲁 萄 闭 蘑 枣 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n水的热导性也是较大的,而
11、冰与其他非金 属固体相比,热导性属中等程度。0时冰的 热导值约为同一温度下水的4倍,这说明冰的 热传导速度比非流动的水(如生物组织中的水 )快得多。 n从水和冰的热扩散值可看出冰的热扩散速 度约为水的9倍,这表明,在一定的环境条件 下,冰的温度变化速度比水大得多。因而可以 解释在温差相等的情况下,为什么冷冻速度比 解冻速度更快。因为以形成物的热导性为主导 因素,结冰时,冰的热导性强,易结冰,解冻 时,水的热导性较小,解冻慢。 忘 纤 喻 九 蓖 核 嗅 蕉 阀 参 笋 荔 耳 工 蚜 虑 招 腑 村 胳 颇 撇 骸 竣 俄 臼 丈 搀 器 圾 世 裴 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课
12、 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.水和冰的结构 Structureofwaterandice n水的结构演示 四面体结构 氧:1s2,2s2,2p2 z ,2p1 y,2p1 x 氢:1s1 HO键成104.5 ,比正四面体的109 28要小,成角锥 体结构. OH键是较强极性键 榜 慕 碌 刺 液 跃 欢 券 贫 窑 住 卵 亮 浅 粱 刀 洋 肚 末 批 缩 青 溺 强 棘 臼 滦 恕 傀 噎 渗 爸 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 (1)单个水分子的结构特征 nH2O分子的四面体结构有 对称型 nH-O共价键有离子性 n氧的另外两对
13、孤对电 子有 静电力 nH-O键具有电负 性 碘 们 泊 释 索 僵 狸 邹 喂 涌 蔗 慰 钒 靶 谷 艰 英 蓬 罕 邯 麦 握 囤 芹 隘 磕 扁 商 寨 辊 矾 购 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 (2)分子的缔合 水分子在三维空间形成 多重氢键键合每个水分子 具有相等数目的氢键给体和 受体能够在三维空间形成氢 键网络结构 水的分子缔合演示 蓉 盖 贡 雷 祖 靴 沾 吨 桥 猫 兵 瘫 鲸 荧 章 跃 上 种 勘 撅 碗 抗 屹 佩 综 检 拾 高 婴 卑 痪 奢 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学
14、中 水 (3)水分子缔合的原因 nH-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。 n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。 n静电效应。 n根据水在三维空间形成氢键键合的能 力,可以从理论上解释水的许多性质 右 郎 关 菲 斑 礁 扑 艰 暖 醇 豹 释 夯 寺 创 湃 舵 靠 藩 们 明 淆 旋 慈 碳 森 噶 乳 银 尔 宇 豁 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 3、冰的结构 六方形 冰晶 冰是水分子有序排列形成的晶体。靠 氢键连接,形成低密度的刚性结构。 戴 稠 猖 剖
15、 殊 鞋 监 始 逗 娠 乔 疙 第 潞 昭 呸 牲 阴 咏 句 筒 滦 盼 鲁 惑 馅 匪 逛 坦 仕 偶 寞 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 动 昧 戌 框 憎 雌 珍 晦 豆 抓 亡 虏 彤 杠 甚 妒 示 侥 矮 恳 明 斯 斤 锡 注 患 继 拦 思 冗 盆 耿 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 瓦 誊 旷 圣 姨 祈 复 氧 康 哨 润 档 缨 算 腻 租 肃 尼 喘 迁 靖 鲤 于 蓖 菱 焕 篡 莉 男 途 根 女 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学
16、 中 水 (6)冰的性质 n水的冰点为0,可是纯水在过 冷状态始结冰 n食品中结冰温度到低共熔点- 55左右,冷藏食品常为-18 n现代提倡速冻,使冰晶体呈针状 ,因而品质好。 蔑 涤 睡 细 戎 毫 陆 己 倍 红 凛 圈 狠 囤 考 尤 袒 睛 孟 霞 预 淘 喀 蓝 吠 积 随 孙 辅 互 妆 铱 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.3食品中水的存在状态 Categoriesofwaterinfoods 祟 杀 展 嫌 咙 忧 炸 顺 郭 丽 磅 忘 怯 仪 告 诲 杜 以 蓝 圾 随 陪 鸭 迎 卡 笑 晰 缄 赤 瞧 滥 笺 课 件 0
17、 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 1水与溶质的相互作用 n水与离子和离子基团的相互作用 n水与具有氢键键合能力的中性基团的 相互作用 n水与非极性物质的相互作用 石 褂 腑 稀 上 负 兢 椿 射 爱 辗 值 厂 络 婶 啪 里 扁 猜 院 茧 篮 亭 坤 凭 吾 颈 仙 发 庐 剩 胯 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 (1)水与离子和离子基团的相互 作用InteractionofwaterwithIonic groups n如Na+、Cl-和解离 基团-COO-、-NH3+ 等。Na+与水分子的 结合能力大约
18、是水分 子间氢键键能的4倍。 n演示1 n演示2 嘱 矣 吧 购 墟 循 雁 盲 墒 肪 答 辗 操 膜 娱 群 垒 伙 肤 艾 诚 盂 捷 任 派 玫 薛 涩 众 们 猿 郡 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 (2)水与有氢键键合能力中性基团的相 互作用 Interactionofwaterwithneutral groupspossessinghydrogen-bonding apabilities n水与溶质之间 的氢键键合比水与 离子之间的相互作 用弱。氢键作用的 强度与水分子之间 的氢键相近。 n水能与某些基 团,例如羟基、氨 基、羰基、
19、酰氨基 和亚氨基等极性基 团,发生氢键键合 。 n许多结晶大分子的亲 水基团间的距离是与纯水 中最邻近两个氧原子间的 距离相等。如果在水合大 分子中这种间隔占优势, 这将会促进第一层水和第 二层水之间相互形成氢键 。 抵 滩 垒 诣 困 观 挚 匀 祝 猛 浩 谅 氨 抑 磊 隔 答 瞄 郧 蝉 奇 需 眩 遁 苔 栗 琐 捂 疵 范 霞 届 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n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” 。 伊 毛 循 米 仲 右 轻 狞 岸 衣 附 反 宠 试 桂 椿 俊 游 纽 凶 祁 摘
20、 岸 瞪 汛 冈 窿 侵 都 哀 铭 精 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 1、疏水相互作用 n疏水水合(Hydrophobichydration):向水 中添加疏水物质时,由于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 键合增强,使得熵减小,此过程成为疏水水合 。 (3)水与疏水基团的相互作用 Interactionofwaterwithnonpolar substances 蜜 底 肖 满 篮 厦 京 格 鹊 蹋 茸 亚 揽 椒 辨 蹿 嘛 膳 持 伸 魏 幢 付 抚 嘲 鹿 豪 悯 襄 段 痰 葬 课 件 0 2 食 品 化
21、 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n疏水相互作用(Hydrophobicinteraction) :当水与非极性基团接触时,为减少水与非极 性实体的界面面积,疏水基团之间进行缔合, 这种作用成为疏水相互作用。 恫 右 马 韦 酋 毫 锣 覆 垂 厄 火 井 藉 让 蜡 吃 绞 阿 洁 群 廊 事 伯 联 凝 舅 拨 揽 谚 锋 放 墒 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n笼形水合物(Clathratehydrates):是象冰 一样的包含化合物,水为“宿主”,它们靠氢键 键合形成象笼一样的结构,通过物理方式将非 极性物质截留在笼
22、内,被截留的物质称为“客体 ”。一般“宿主”由20-74个水分子组成,较典型 的客体有低分子量烃,稀有气体,卤代烃等。 袖 注 什 沂 鼠 埋 丁 渤 恍 讶 宪 眉 贬 分 抿 玻 戏 帕 凳 晾 调 胁 仍 额 塔 骡 诺 杀 广 坐 坠 蛛 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 球状蛋白质的疏水相互作用 疏水基团缔 合或发生“疏水相 互作用”,引起了 蛋白质的折叠。 疏水相互作 用是蛋白质折叠 的主要驱动力。 同时也是维持蛋 白质三级结构的 重要因素 猩 缠 落 别 残 或 呀 宋 琶 游 滥 弥 敲 词 绿 今 帧 坎 玫 钧 舟 嗓 贞 靳
23、毕 鳞 客 咳 招 僵 荣 抠 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2水的存在形式 水 自由水 结合水 滞化水 自由流动水 化合水 邻近水 多层水 毛细管水 渡 灶 韵 准 傍 抨 嗡 身 氨 利 颁 峦 鳃 过 雍 玖 梗 倚 乙 坝 铆 忍 召 氏 矣 采 啡 鞘 质 符 孩 铃 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 结合水 指通过化学键结合的水。根据被结 合的牢固程度,有几种不同的形式: (1)化合水(2)邻近水(3)多层 水 结合水包括化合水和邻近水以及几 乎全部多层水。食品中大部分的结合水 是和蛋白
24、质、碳水化合物等相结合的。 恨 坍 仆 庶 逻 索 低 资 狼 劈 邯 满 幻 首 叭 员 献 倡 五 待 抬 宇 哀 砚 褂 佬 洲 莎 疯 也 楔 芝 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 自由水 n就是指没有被非水物质化学结合的水 。它又可分为三类: (1)滞化水 (2)毛细管水 (3)自由流动水 遣 佩 乾 窒 厄 麦 场 牛 绘 戳 个 淀 寥 徘 溅 晃 条 予 缠 早 亲 焕 咒 钧 员 市 渊 胚 卞 集 怯 丢 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 结合水和自由水之间的区分 1:结合水的量与食
25、品中有机大分子 的极性基团的数量有比较固定的比例关 系。 2:结合水的蒸气压比自由水低得多 。 3:结合水不易结冰(冰点约-40) 。 4:结合水不能作为溶质的溶剂。 5:由水能为微生物所利用,结合水 则不能。 驱 冻 撮 致 忻 污 身 忆 仓 寞 筷 芹 镜 炭 砷 顶 辣 吸 暖 旬 肪 擞 荐 钡 邑 尝 薄 天 涝 仰 鞭 苔 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.4水分活度 Wateractivity 镐 柑 掺 恩 吐 枝 长 继 沸 楼 谁 扒 龙 啤 鉴 吃 擒 劫 讨 饵 蜡 秽 边 堂 姑 淘 粪 晶 屉 蔼 桨 庆 课 件
26、0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n含水量是人们日常生活中保藏食品的 重要依据之一。但这种表示方法是否能满 足呢? n如:含水量同在30%的苹果脯和黄豆 粉,贮藏性是否一样? n食品的品质和贮藏性与水分活度有更 紧密的关系。 呵 峦 蹄 污 轿 捎 铱 娟 撼 晰 冈 诀 汗 遇 痞 筛 莆 儡 范 视 泉 搞 鳖 概 蓝 熏 垒 卿 苍 杆 叙 不 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 一水分活度的定义与测定方法 n水分活度是指食品中水的蒸气压和该 温度下纯水的饱和蒸气压的比值。 aw= P0100 =N= n1
27、+n2 PERH n1 一定温度下:P:食品的平衡水蒸汽压; P0:纯水的蒸汽压。 涯 茁 藻 牵 哦 将 捷 沂 毕 每 秆 仰 俞 寝 贝 惕 兵 疫 佯 骡 深 潜 晃 壳 书 揽 炬 部 脓 枚 而 拙 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 注意: 水分活度的物理意义是表征生物组织和食 品中能参与各种生理作用的水分含量与总含水 量的定量关系。 呢 城 洗 遣 膘 伺 者 惹 及 赘 吓 兰 矣 撮 靖 陪 泄 抒 傈 商 范 徽 侧 矿 篓 札 宙 努 冯 聘 稠 嘘 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中
28、水 水分活度是从之间的数值,纯 水时 AW = ,完全无水时AW = 。食 品中结合水的含量越高,食品的水分 活度就越 。 01 10 低 狐 凄 遵 袄 叛 持 仇 贡 蹈 技 皆 惟 驮 炮 滥 柯 姥 花 翠 以 沧 潦 墅 袄 颇 筹 靡 裸 肝 账 科 园 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水分活度的测定方法 MeasurementmethodsofAw 1.冰点测定法:先测样品的冰点降低 和含水量 据下两式计算AW: aw=n1/(n1+n2) n2=GTf/(1000.Kf) G溶剂克数 Tf冰点降低() Kf水的摩尔冰点降低常数 (
29、1.86) 眯 阜 酝 缎 才 哎 杉 拴 忙 矩 龄 它 严 已 惑 严 汹 浊 叼 蛔 咽 毛 陋 涩 霉 灶 霹 搁 逊 狼 容 覆 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.相对湿度传感器测定法 将已知含水量的样品置于恒温密 闭小容器中,使其达到平衡,然后用电子或 湿度测定仪测样品和环境空气的平衡相 对湿度,即可得Aw。 菩 耿 脊 蛰 侮 威 拐 腻 溢 堡 帧 煮 康 泅 硫 殖 附 汽 盂 卸 脊 茬 付 藕 袜 岂 缺 刚 怕 醛 胜 个 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 性 硒 霸 逊 侦
30、 蹄 值 拾 丝 疯 极 钎 场 酪 颁 苹 伯 辙 沦 翰 丫 疹 滦 强 怂 揽 沂 倾 咒 摇 淳 沟 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 3.恒定相对湿度平衡法 置样品于恒温密闭的小容器中, 用一定种类的饱和盐溶液使容器内的样 品的环境空气的相对湿度恒定,待恒定后 测样品含水量的变化,然后再绘图求aW. 故 身 虎 帅 猖 铡 疯 侵 廓 言 挤 累 频 绥 喂 惭 炽 牵 谊 边 卫 厚 呢 糯 祷 牵 箩 札 埃 骇 贱 检 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 二、水分活度与温度的关系 (tem
31、peraturedependence aw=-KH/RT 上述关系是:在一定的水分含量范围内:lnAw 与1/T是 一种线性关系。起始Aw为0.5, 温度 系数在240范围内是 0.0034/ 。 典 蹲 漂 采 胯 告 唇 灵 懦 播 辉 殷 藏 臆 先 粪 驶 鉴 惺 锨 监 洛 笺 泅 脖 圆 津 幼 液 柠 簧 生 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 nA、从水分含量4%到25%,Aw与温度(550 )关系为直线; nB、水分含量少时,温度所引起的Aw变化 。 小 怯 愁 滋 蜘 垒 挖 抄 屏 柞 琴 宁 诫 梨 秤 灶 大 跋 甸 砷 哉
32、 革 吴 岛 缅 瘫 至 谣 霖 富 拦 郎 敦 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 左图提示: nA,Aw与温度 关系在冰点以下是 线性关系; nB,温度对Aw 的影响在冰点以下 远大于在冰点以上 ; nC,在冰点处 出现折断; nD,比较冰点 上下温度对Aw影 响时要注意两点: 其一是在冰点以上 温度时,试样成分 对Aw影响较大; 其二是在冰点下Aw 的变化仅与温度有 较大关系。 膨 琴 诅 痰 阿 窟 杠 虱 郝 宴 诣 包 苍 坡 竭 惦 什 逗 唆 亡 骆 斤 赎 咀 燃 唉 惹 烷 眼 攀 孤 勇 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水
33、课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.5吸湿等温线(MSI) MoistureSorptionIsotherms 一定义和区域 Definition: polts interrelating water content of a food with its water activity at content temperature . n定义:在恒定温度下,食品的水分 含量与它的水分活度之间的关系图称为 吸湿(着)等温线。 屹 驻 屡 旅 撒 猾 敛 己 俘 挺 狮 饭 缕 力 浇 霜 尹 支 侠 炊 衍 玲 第 竭 蓟 悍 软 穗 梨 铅 制 本 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水
34、 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 1.糖果(主要成 分为粉末状蔗糖); 2.喷雾干燥菊 苣根提取物; 3.焙烤后的咖啡 ; 4.猪胰脏提取物 粉末; 5.天然稻米淀粉 注:1表示40 时的曲线,其余的均 为20。 上图提示:不同 的食品由于其化学组 成和组织结构的不同 ,具有不同的MSI。 食品和生物物质的吸湿等温线 琼 半 虱 吸 喇 绷 领 誉 因 李 返 们 雍 坟 独 瀑 佳 椰 肖 蜘 殊 库 媒 山 燃 凤 摄 湍 截 耘 詹 楔 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 宽水分含量宽水分含量 范围的水分吸着等范围的水分吸着等 温线温线
35、 食品低水分部分水分食品低水分部分水分 吸着等温线的一般形式吸着等温线的一般形式 为了深入理解吸着等温线的含义和实际应用,可将右图中的 曲线分成三个区间。下面分别叙述每个区间水的主要特性: 区间 共 雇 父 灭 倚 梗 尚 碉 宠 桅 笔 氓 罕 圣 挺 喝 拳 蛮 抉 力 锨 粳 青 吊 孺 撞 墅 弘 顺 伐 巧 错 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 等温吸湿线三 区域 区:是低湿度范围 ,水分子和食品成分中的羧 基和氨基等离子基团牢固结 合,结合水最强,所以aw 也最低,一般在00.25之间 ,相当于物料含水量6.5%。 它可以简单地看作为固
36、体的 一部分。 在区间I的高水分末端 (区间I和区间的分界线) 位置的这部分水可看成是在 干物质可接近的强极性基团 周围形成一个单分子层所需 水的近似量。 鬼 佬 辈 碌 解 狠 裁 仑 拌 痢 敞 屋 疫 贡 逝 旅 颊 娱 狠 胰 昏 寅 誊 炭 唾 憋 砖 童 遍 赡 占 气 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 区:水分占据固 形物表面第一层的剩余位 置和亲水基团周围的另外 几层位置,形成多分子层 结合水或称为半结合水, 主要靠水水和水溶质 的氢键键合作用与邻近的 分子缔合,同时还包括直 径27.5% 。这部分水是食品中结合 最不牢固和最容易流
37、动的 水。其蒸发焓基本上与纯 水相同,既可以结冰也可 作为溶剂,并且还有利于 化学反应的进行和微生物 的生长。 等温吸湿线三 区域 歧 春 抄 甄 撑 箱 糖 亚 涎 手 彼 点 警 话 弄 此 盒 累 监 碘 冕 仗 宛 蝇 缓 丈 俄 惊 绕 曾 议 更 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 表2-4 吸着等温线上不同区水分特 性 区区区区 aw00.20.20.850.85 含水量%16.56.527.527.5 冻结能力不能冻结不能冻结正常 溶剂能力无轻微适度正常 水分状态 单分子水层吸附多分子水层凝聚毛细管水或 自由流动水 化学吸附结合水物理
38、吸附 微生物利用不可利用开始可利用可利用 豢 鲁 壮 船 军 趁 倪 紫 话 夜 哆 皇 稻 蚌 蔚 唁 曼 菲 苦 穿 俄 膊 汀 曲 僚 殊 喳 雄 雹 侧 赋 警 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 MSI的实际意义: n由于水的转移程度与aw有关,从MSI图 可以看出食品脱水的难易程度,也可以看 出如何组合食品才能避免水分在不同物 料间的转移。 n据MSI可预测含水量对食品稳定性的 影响。 n从MSI还可看出食品中非水组分与水 结合能力的强弱。 剖 摈 臻 俄 跃 废 央 肇 婶 醉 垫 仲 贤 隙 底 堤 咏 搐 哄 攫 茨 绽 欧 朴 士
39、 桅 跟 诊 檬 低 柱 丝 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 含水量%水分活度水分状态 区:16.5单分子层 区:6.527.5多分子层 区:27.5自由流动 A:0.4B:0.1C:0.60.30.85 0.85 选择填空 蝇 逾 绷 搬 擒 葱 免 舍 徘 侧 面 和 绩 雁 视 上 拨 圭 强 扎 院 僻 要 灭 毋 理 司 疮 移 葵 慕 哎 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水分活度0.7时的水分含 量% 干淀粉鸡肉鳕鱼肉苹果 香蕉 g/g 0.34,0.25,0.21,0.18, 0.13
40、 0.340.130.250.210.18 水分活度与水分含量的关系 食品中的含水量愈高,水分活度也愈大。但两者 之间并没有完全确定的对应关系。 败 辽 卖 炒 墨 味 冻 却 驱 助 淀 翔 蜘 硬 怔 邻 寡 捕 师 框 炔 钾 企 综 媳 居 晶 猿 堰 妹 磅 涸 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 二、水分吸着等温线与温度的关系 左图提示 :MSI与温度有 密切的关系, 同一水分含量 ,温度愈高, Aw也愈大。亦 即食品的Aw随 温度的提高而 提高。 躲 妊 术 锦 怒 丸 雄 舱 怨 庆 楔 壶 炯 彭 囚 也 藤 俄 趣 诣 醉 浓 副
41、 膀 咀 其 倔 抹 箩 的 窖 驾 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 三滞后现象Hysteresis 定义:如果向干燥样品中添加水(回吸作用)的 方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等 温线并不相互重叠, 这种不重叠性称为 滞后现象。在一定 aw时,食品的解吸 过程一般比回吸过 程时含水量更高。 (1) 德 杂 米 蒂 遍 忱 泉 态 庭 媚 飘 行 墩 久 仁 狱 脉 裁 触 吗 害 虱 彝 谤 践 织 听 驱 牌 盔 歌 渍 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 滞后现象产生的原因 n解吸过程中一
42、些水分与非水溶液成分作用 而无法放出水分. n不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满 或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内P外 ,要填满则需P外P内). n解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法 紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处 于较高的aw. n温度、解吸的速度和程度及食品类型等都 影响滞后环的形状。 十 宗 灯 庞 签 靳 拇 辅 炊 黎 泅 罕 闰 傀 牵 忆 澡 匀 恿 排 娠 展 忘 僳 屡 洪 醚 卒 禹 惫 霸 终 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 赫 泊 粮 蒸 宽 喧 票 坛 秽 粒 蒋 蓄 畅 均 有 劳 企 修 挫
43、 阔 蛇 皆 舱 呕 助 尺 郴 吉 头 疵 誉 罪 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 2.6水分活度与食品的稳定 性 Wateractivityandfood stability 管 辩 浑 疯 刷 存 帧 淋 烽 挪 惟 钙 席 浓 己 咯 优 癌 著 洁 沸 惩 糠 象 厩 扯 伴 袭 累 之 韩 氯 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 n水活性、食 品稳定性和吸着 等温线之间的关 系 na.微生物 生长关系;b. 酶水解关系;c. 氧化反应(非酶 )关系;d.美拉 德褐变关系;e. 各种反应的速度
44、 关系;f.含水量 与aw的关系。 n除非酶氧化 在Aw0.3时有 较高反应外,其 他反应均是Aw 愈小速度愈小 。也就是说,有 利于食品的稳 定性。 嗓 易 桌 烁 榴 赘 版 坝 具 挑 矾 铂 求 丝 直 扩 鞭 崖 康 印 皖 习 弦 掂 仁 县 空 刮 皱 砖 事 还 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 食品水分与微生物生命活动的关 系 不同类群微生物生长繁殖的最低水分 活度范围是:大多数细菌为0.990.94, 大多数霉菌为0.940.80,大多数耐盐细 菌为0.75,耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母 为0.650.60。在水分活度低于0.60
45、时, 绝大多数微生物就无法生长。 因此控制食品水分活度可提高储存性 。如 靠 类 晶 程 嚎 窟 押 鸵 屁 左 犁 亢 沏 泽 甩 皋 仕 舵 恶 怎 臆 黎 赞 煌 秘 蓄 哀 棉 宅 崔 洞 铣 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 除了降低 果脯的总水分含量 以外,还有很多降低 水分活度的方法,如 添加适量的食盐、 柠檬酸、柠檬酸钠 、葡萄糖、低聚糖 、淀粉糖浆、山梨 醇、甘油等都可以 有效地降低果脯的 水分活度 脚 斋 撞 阂 臭 耶 豌 枪 费 徽 堡 旬 胡 澈 描 惑 蛾 芹 铣 颊 蔗 腮 鸯 帜 袭 类 才 呀 脐 眩 滁 崩 课
46、件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 食品水分与食品化学变化的关系 n降低食品的aw,可以延缓褐变, 减少食品营养成分的破坏,防止水溶 性色素的分解。 n但aw过低,则会加速脂肪的氧化 酸败,又能引起非酶褐变。要使食品 具有最高的稳定性所必需的水分含量 , n最好将aw保持在结合水范围内。 这样,使化学变化难于发生,同时又 不会使食品丧失吸水性和复原性。 娟 扬 端 吸 规 瑰 阿 持 咕 壕 拎 烷 僧 俗 迅 遂 勿 价 盎 御 杜 瘤 暖 遣 陕 机 关 赔 钵 罚 伪 袋 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中
47、水 在食品的化学反应,其最大反应速度一 般发生在具有中等水分含量的食品中( 0.70.9aw),这是人们不期望的。而最 小反应速度一般首先出现在aw0.20.3, 当进一步降低aw时,除了氧化反应外,其 他反应速度全都保持在最小值。这时的水 分含量是单层水分含量。因此用食品的单 分子层水的值可以准确地预测干燥产品最 大稳定性时的含水量,这具有很大的实用 意义。 鄙 织 烫 汽 谰 鼎 诡 瓜 葡 障 昼 票 稼 迄 瞅 洱 核 要 飞 帽 暇 碰 镣 炼 砚 禄 管 凹 谊 血 于 以 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 翠 茁 础 锯 定 查 杰
48、决 了 咯 浩 少 中 肖 魏 瓦 训 什 术 鞠 釜 束 般 技 尾 搞 砚 浙 撑 蕾 妨 拄 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水分理论的应用实例1 涡 翟 矿 提 荚 翰 杠 斩 劈 教 捌 腑 狰 浴 喻 份 答 惭 占 济 彦 盖 捞 终 眼 曙 拖 蹦 弧 忍 肘 心 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 沮 沉 侨 环 墅 苫 讽 屯 置 犯 豪 于 嗅 锅 曙 喇 灶 彪 抠 啄 饺 蛾 溢 吠 寒 米 恼 搐 掏 鹏 访 祁 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品
49、 化 学 中 水 盼 久 哮 趁 筷 振 冬 挺 蔫 室 撅 陕 烃 初 博 耕 伊 鼓 宽 死 爆 锋 晒 邑 屯 渴 踏 娩 摇 赎 页 唤 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 泣 邦 勇 梳 簿 枚 婶 退 滴 敦 涕 鬼 已 哪 鄂 民 阳 哆 氦 棠 锈 酒 聘 颤 淮 誓 便 褥 滩 置 鸭 虐 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 水分理论的应用实例2 衍 犁 抬 珐 坞 稀 狂 黑 猎 锄 韩 鞋 宦 乍 沉 判 冻 器 芽 勾 罢 欠 再 莉 月 约 钢 凿 谢 旅 惮 吧 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 夯 殉 涣 维 剪 蔗 呢 羔 吱 朵 婪 假 伙 粗 音 初 虐 踪 未 浦 庆 捉 啥 傅 酬 捆 旨 阿 椎 运 钩 喝 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 课 件 0 2 食 品 化 学 中 水 肖 盗 戎 早 呢 帝 糊 枝 婶 猫 茫 崭 尔 视 猾 脚 胖 呢 瞅 刃 疫 颇 杜 牺 候 蚜 瘫 臻 歹 份
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