华中农大食品化学课件word版.doc

1 华中农业大学食品化学课件第二章水本章提要重点: 水和冰的结构及其在食品体系中的行为对食品的质地、风味和稳定性的影响。水分活度与水分吸着等温线及水分活度对食品稳定性的影响。食品中水分含量和水分活度的测定方法。难点:分子淌度与食品稳定性的关系,笼形水合物。 概述 Introduction 水.. 战争之源“下一场世界大战将是对水资源的争夺”.. 生命之源, 组成机体,维持生命活动、调节代谢.. 水是唯一的以三种物理状态广泛存在的物质.. 水是食品中非常重要的一种成分,也是构成大多数食品的主要组分.. 水对食品的结构、外观、外表、质地、风味以及对腐败的敏感性有着很大的影响.. 各种食品都有显示其品质的特征含水量, 如果蔬: 75%-95%, 肉类:50%-80%, 面包:35%-45 谷物:10%-15% 水和冰的结构 Structure of water and ice 1. 水和冰的物理特性 Physical character of water and ice .. 与元素周期表中邻近氧的某些元素的氢化物比较( CH4 、 NH3 、 HF、 H2S ) -表面张力、介电常数、热容及相变热等.. 与冰比较(密度、热扩散率等) ..Viscosity decreases with pressure (at temperatures below 33° C) ..Hot water may freeze faster than cold water; the Mpembaeffect 2. 水和冰的结构 Structure of water and ice 水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力以及水和冰具有不寻常结构(2) 分子的缔合[Hydrated hydroxide ion (H7O4-), with 3 water molecules donating hydrogen bonds to the hydroxide ion] (3) 水分子缔合的原因:① 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. ②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. ③静电效应. (4) 冰的结构六方型冰晶 Ice 1①六方冰晶形成的条件: .. 在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻.. 溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移。②按冷冻速度和对称要素分,冰可分为四大类.. 六方型冰晶.. 不规则树枝状结晶.. 粗糙的球状结晶.. 易消失的球状结晶及各种中间体(5) 冰形成分子动力学过程研究了过冷水( 230K ) 体系中冰的形成( Masakazu Matsumoto,NATURE/VOL 416 /28 ,03,2002 ) 2 .. 四个阶段: -静态化学势能相对稳定期(t= 256 – 290 ns); -短暂的化学势能快速衰减期( t= 290 - 320ns ) -短暂的化学势能快速增加期( t= 320 - 360ns) -终止期,化学势能虽有降低但相对恒定,冰结构完全形成( t> 360ns ) 3. 水的结构 Structure of water 目前提出的 3 类水的结构模型: .. 混合模型: 混合模型强调了分子间氢键的概念, 认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间, 成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡. .. 连续模型: 分子间氢键均匀地分布于整个水样, 水分子的连续网络结构成动态平衡. .. 填隙式模型: 水保留在似冰状或笼状结构中, 个别的水分子填充在笼状结构的缝隙中. (1) 水分子的结构特征.. 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.. 水分子氢键键合程度取决于温度温度(℃) 配位数分子间距 nm 04 83 食品中水的存在形式 Categories of water in foods 自由水体相水截留水水化合水结合水邻近水多层水 Constitutional water:Water that is an integral part of anonaqueousconstitutents. ..在-40 ℃下不结冰.. 无溶解溶质的能力.. 与纯水比较分子平均运动为 0 .. 不能被微生物利用 Vicinal water:Water that strongly interacts with specific hydrophilic sites of nonaqueousconstituents by water-ion and water-dipole associations ..在-40 ℃下不结冰.. 无溶解溶质