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1、第二章水n水的重要性水的重要性n水和冰的物理性質水和冰的物理性質n水分子及其締合、冰的結構水分子及其締合、冰的結構n水在食品中存在的狀態(tài)水在食品中存在的狀態(tài)n水水溶質的相互作用溶質的相互作用n水分活度和食品穩(wěn)定性水分活度和食品穩(wěn)定性n分子流動性和食品穩(wěn)定性分子流動性和食品穩(wěn)定性n總結總結水的重要性水的重要性n水是生物組織的主要成分（水是生物組織的主要成分（2/3）見表）見表2.1n為各種生物化學反應提供物理環(huán)境為各種生物化學反應提供物理環(huán)境n水的含量與存在形式與食品加工有極密切的關系水的含量與存在形式與食品加工有極密切的關系水和冰的物理性質 見書見書P.8表表2-2，與相似相對分子質量和原子成

2、分的分子相，與相似相對分子質量和原子成分的分子相比，水有以下特點：比，水有以下特點：n熔點、沸點、表面張力、介電常數(shù)、熱容、相轉變熱（熔熔點、沸點、表面張力、介電常數(shù)、熱容、相轉變熱（熔化熱、蒸發(fā)熱、升華熱）都很高化熱、蒸發(fā)熱、升華熱）都很高n有較低的密度，結晶時有異常的膨脹特性有較低的密度，結晶時有異常的膨脹特性n粘度正常，極性溶劑粘度正常，極性溶劑水分子及其締合、冰的結構水分子及其締合、冰的結構n水分子結構n水分子的締合：水分子的締合：P.10 圖圖2-2 這是一個三維氫鍵網(wǎng)，可解釋水的物理性質這是一個三維氫鍵網(wǎng)，可解釋水的物理性質 水分子的氫鍵排列是高度動態(tài)的，但在溫度恒定條件下，整個體

3、系的水分子的氫鍵排列是高度動態(tài)的，但在溫度恒定條件下，整個體系的氫鍵和結構程度保持不變，可解釋水的正常粘度氫鍵和結構程度保持不變，可解釋水的正常粘度n純冰的結構：有序的六方型冰晶，屬剛性結構純冰的結構：有序的六方型冰晶，屬剛性結構 書書P.11 圖圖2-3，2-4水在食品中存在的狀態(tài)(1)束縛水束縛水Bound water 書書P.14給出了許多給出了許多“結合水結合水”的定義的定義 不能在不能在-40以上結冰的水、不能作為溶劑的水以上結冰的水、不能作為溶劑的水 從一個理論觀點來看，可將結合水看作為存在于溶質和其他非水組分鄰近的從一個理論觀點來看，可將結合水看作為存在于溶質和其他非水組分鄰近的

4、水，并呈現(xiàn)出與同一體系中的水，并呈現(xiàn)出與同一體系中的“體相水體相水”顯著不同的性質顯著不同的性質 可分：可分：單分子層水單分子層水、多分子層水多分子層水(2)自由水自由水Free water 易結冰、也能溶解溶質的水易結冰、也能溶解溶質的水 含含 量：量大量：量大 類類 型：型：不可移動水、滯化水不可移動水、滯化水Immobilized water 毛細管水毛細管水Capillary water 自由流動水自由流動水Fluidal water單分子層水單分子層水(Monolayer water)：n書書P.19的的BET單層的概念單層的概念n存在方式：與非水組分中離子化的和強極性基團(如羧基,

5、氨基等)直接以偶級-離子相互作用或氫鍵結合。(第一層)與非水成分結合相當牢.n特點：蒸發(fā)能力很弱,蒸發(fā)潛熱大,不能為微生物所利用.n含量：并非固定不變,可與外層中的水交換，相當于與之結合的極性基團的摩爾數(shù).此含量可由吸附等溫方程式求出多分子層水(Multilayerwater)：n書書P.19的真實單層的概念，代表的真實單層的概念，代表“完全水合完全水合”n存在方式：單分子層外的幾個水分子層中的水,以及與非水組分的弱極性基團以氫鍵相結合的水。水與非水成分結合力仍然較顯著。n特點：蒸發(fā)能力也較弱,蒸發(fā)潛熱仍較大；干燥食品吸收了這部分水后,非水組分開始膨脹.n含量：高水分含量食品中,總量略低于食品

6、總水量的5%.不可移動水（滯化水）不可移動水（滯化水）Immobilized water為生物膜或食品凝膠網(wǎng)絡所阻留的水不能流出體外,可通過透過生物膜或大分子網(wǎng)絡向外蒸發(fā)毛細管水毛細管水Capillary water細胞組織間隙和食品中由毛細管力所系留的水,在生物組織中,又稱為細胞間水。水蒸汽壓隨毛細管直徑減少而降低；可在毛細管內自由流動,易蒸發(fā)；但不能流出體外；可以用加壓方法將其壓出體外自由流動水自由流動水Fluidal water可以自由流動的水,存在于動物血漿,尿液、液體食品如果毛細管的直徑很小(如低于0.2)時,水被結合得很牢,與束縛水相當水結合和水合水結合和水合表示水與親水物質締合的

7、一般傾向持水力持水力常被用來描述由分子（通常由低濃度的大分子）所構成的基質，物理截留大量水以防止?jié)B出的能力水結合（水結合（water binding）水合水合(hydration)持水力持水力(water holding capacity)水水溶質的相互作用溶質的相互作用n見書見書P.14表表2-3n水與離子和離子基團的相互作用水與離子和離子基團的相互作用偶極和離子的相互作用偶極和離子的相互作用n水與具有氫鍵形成能力的中性基團（不帶電荷的親水性物質）的相互水與具有氫鍵形成能力的中性基團（不帶電荷的親水性物質）的相互作用作用 形成水形成水溶質氫鍵溶質氫鍵n水與非極性物質水與非極性物質 P.17圖

8、圖2-9，2-10 疏水水合和疏水締合疏水水合和疏水締合 此時，水與溶質之間的結合力非常弱此時，水與溶質之間的結合力非常弱P.18圖圖2-11 疏水相互作用疏水相互作用n水與雙親物質水與雙親物質 P.19圖圖2-12 以上三種情況的集合體以上三種情況的集合體 蛋白質的水合過程蛋白質的水合過程 P.19表表2-4水分活度和食品穩(wěn)定性水分活度和食品穩(wěn)定性1.水分活度基本概念水分活度基本概念書P.22圖2-13溶質特殊效應使RVP成為食品穩(wěn)定和安全的不良指示物2.食品的穩(wěn)定性與水分活食品的穩(wěn)定性與水分活度有關度有關當食品中水分的蒸汽壓=環(huán)境中水分的蒸汽分壓水分活度的測量水分活度的測量a蒸汽壓測量蒸汽

9、壓測量 b冰點下降測量冰點下降測量c以濕度測定為基礎的測量以濕度測定為基礎的測量適于小試樣的測定適于小試樣的測定P.22水分活度和食品穩(wěn)定性水分活度和食品穩(wěn)定性（1）水分活度（wateractivity）AW的一般理解（2）AW與溫度關系（3）AW與食品水分含量的關系（4）AW與食品品質穩(wěn)定性的關系水分活度的一般理解n反映系統(tǒng)中水和非水成分締合強弱程度；反映系統(tǒng)中水和非水成分締合強弱程度；n反映系統(tǒng)中水分的可利用程度；反映系統(tǒng)中水分的可利用程度；n可以看成系統(tǒng)中水的可以看成系統(tǒng)中水的“有效濃度有效濃度”；n可以作為食品穩(wěn)定性的可以作為食品穩(wěn)定性的一般標準一般標準。AW與溫度關系AW與食品水分含

10、量的關系水分吸著等溫線分吸著等溫線 （Moisture sorption Isotherms）AW與食品品質穩(wěn)定性的關系與食品品質穩(wěn)定性的關系(P.28 Fig.2-22)nAW與微生物生長關系與微生物生長關系.(P.29表表2-5)nAW與生化作用的關系與生化作用的關系 食品的包裝和貯藏中食品的包裝和貯藏中,控制水分成了關鍵控制水分成了關鍵 主要的障礙是由于缺乏數(shù)值化的這種熱力學性質主要的障礙是由于缺乏數(shù)值化的這種熱力學性質分子流動性與食品穩(wěn)定性分子流動性與食品穩(wěn)定性nMm:molecularmobility，指分子的移動或轉動，與平均分子量有關，取決于水和起支配作用的一個溶質或幾個溶質n無

11、定形物質：無定形物質：處于非平衡、非結晶狀態(tài)的物質-高聚物n玻璃態(tài)：玻璃態(tài)：無定形物質處于鏈段被凍結的狀態(tài)，此時只有較小的運動單元如側基，支鏈和較小的鏈節(jié)能夠進行有限的運動，此時的狀態(tài)稱為玻璃態(tài)。nTg:glasstransitiontemperature，是無定形液體轉變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度，可描述Mm大小Tg越低，說明該食品的Mm越高（一般來說，越不穩(wěn)定）P40.表2-9Aw與與Mm的關系的關系 互相補充互相補充 Aw表示食品中水的有效性，Mm表示食品的微觀粘度和化學組成的擴散性。一般說，Aw越高、Tg越低，食品越不穩(wěn)定。實際指導意義實際指導意義 貯藏貯藏 含水量較多的食品，如豬肉、濃縮果汁。P

12、40表2-10。若能將食品保藏于Tg以下，則能大大延長食品的保藏期如剛烤制出爐的面包，水分含量較高，柔軟，Tg較低，室溫放置下，T貯Tg，失水，淀粉老化變硬，米飯、饅頭類似 淀粉類制品餅干等干食品在常溫下貯藏即可。分子流動性與食品穩(wěn)定性分子流動性與食品穩(wěn)定性總結總結 水是食品中最豐富的組分，賦予食品理想水是食品中最豐富的組分，賦予食品理想的質構特征和性質，同時又是食品易腐敗的質構特征和性質，同時又是食品易腐敗的原因；水是決定許多期望和不期望的化的原因；水是決定許多期望和不期望的化學反應的因素，是導致食品在冷凍期間發(fā)學反應的因素，是導致食品在冷凍期間發(fā)生不期望的副反應的一個強烈因子。生不期望的副反應的一個強烈因子。