食品化学 第二章水.ppt

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1、第二章水Water1.概述Introduction水在食品中的作用水是食品的重要组成部分如果蔬:75%-95%肉类:50%-80%面包:35%-45%谷物:10%-15%水分含量和存在形式对食品的结构,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在食品的贮藏和加工过程中作为化学和生化反应的介质和水解过程的反应物2.水和冰的结构Structureofwaterandice2.1水和冰的物理特性水异常的物理性质:熔点,沸点高介电常数大在20℃时,水的介电常数为80.6,而大多数生物体物质为2.2-4

2、.0.水的表面张力和相变热大.密度低,结冰时体积膨胀.导热值比非金属固体大.0℃时,冰的导热值为同温度下水的4倍,扩散速度为水的9倍.密度随温度而变化.2.2水和冰的结构2.2.1单个水分子的结构特征Thewatermolecule近似四面体结构氧有两对孤对电子（未成对电子）.H-O键角104.5Ċ.2.2.2水分子的结构特点(多个水分子在液态时的结构)水分子通过氢键形成缔合分子结构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的缔合Associationofwatermolecules水为什么具有很

3、特殊的物理性质？水分子之间存在很强的吸引力,水和冰在三维空间通过强氢键缔合形成网络结构.水分子缔合的原因:由于氧的电负性比氢大，H-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.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.静电效应.水形成三维氢键的能力可以用来解释它异常的物性.此外,水的低黏度特点也与水缔合形成的氢键网处于动态平衡紧密相关.2.2.3冰的结构Structureofice由水分子有序排列形成水分子之间靠氢键形成非常疏松的刚性结构冰晶分子内存在大

4、量空隙。所以冰具有熔点低,硬度和密度小的特点。冰的结构示意图冰中水分子的四面体形排列情况冰的结构主要为四种类型：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。大多数冷冻食品种的冰晶体为高度有序的六方晶系结构。3.食品中水的存在形式Categoriesofwaterinfoods自由水体相水截留水水化合水结合水邻近水多层水自由水远离非水组分，宏观流动性不受限制的水.截留水存在于动植物组织的细胞质、膜间隙中，任何组织的循环液，以及制成食品的结构组织中。结合水：与食品中成分以氢键结合而不能自由运动的水

5、化合水结合最牢固的水，与非水物质保持一个整体。邻近水仅次于最牢固的化合水，占据非水组织中亲水性最强的基团的第一层位置。多分子层水占据第一层剩下的的位置及在“邻近水”外形成的几层水。单分子层水持水量截留水的含量称为持水量.化合水+临近水单分子层水化合水+临近水持水量截留水的含量称为持水量.自由水与结合水的区分自由水的特点易结水.      可作为溶剂能被微生物利用可用简单的加热方法从食品中分离出来结合水的特点不易结冰（-40℃不结冰）不能作为溶剂不能被微生物利用用NMR氢谱或量热分析法分析4水和溶质的相互作用Wate

6、r–soluteinteractions水与溶质相互作用的分类种类实例偶极-离子H2O-游离离子H2O-有机分子带电基团偶极-偶极H2O-PR-NH，H2O-PR-COH2O-侧链OH疏水水合H2O+R→R（水合）疏水相互作用R（水合）＋R（水合）→R2（水合）+H2O4.1水与离子基团的相互作用InteractionofwaterwithIonicgroups4.2水与能产生氢键键合的中性基团的相互作用Interactionofwaterwithneutralgroupspossessinghydrogen-b

7、ondingcapabilities4.3水与疏水基团的相互作用Interactionofwaterwithnonpolarsubstances疏水水合作用疏水相互作用(Hydropinteraction)疏水基团为了避开水相，减小界面张力，疏水基团发生缔合，这种作用，称为疏水相互作用笼形水合物(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想笼一样的结构，通过物理方式将非极性物质截留在笼内，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

8、有低分子量烃，稀有气体，卤代烃等。笼形化合物结构示意图5.水分活度水分活度(aw)水分活度(wateractivity)是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值,可用下式表示:aw=P/P0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)P—某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸气分压P0.—相同温度下纯水的蒸汽压ERH—样品周围的空气平衡相对湿度n