食品化学课件PPT 水
合集下载
食品化学水分PPT课件
(p0-p)/p0 =n1/(n1+n2)
(1)
1kg水含55.51mole，1mole理想溶质溶在 1kg水中将使蒸汽压降低0.0177，或1.77％。
水分活度的由来 2
(p0-p)/p0 =n1/(n1+n2) 1- P/P0 =n1/(n1+n2) - P/P0 = - n2/(n1+n2) P/P0 = n2/(n1+n2)
水与离子化 合物通过离 子-偶极作 用结合。
水与极性基团的相互作用
蛋白质、淀粉、膳食纤维等具有极性基团的 物质都可以与水通过氢键而结合。
不同极性基团与水的结合能力不同，其中未 解离-NH2和-COOH结合力最强，-OH和 -CONH等基团结合力稍逊。
这些物质周围以氢键结合的水称为“临近 水”，对维持大分子构象十分重要。其第一 层水分子也失去了自由移动的能力。
图：水分子的氢键
水分子四面体氢键网络的形成。氢键键能为 25kJ/mol。
水分子的氢键
OH键中的氢原子带有部分正电性，而氧原 子的孤对电子带有部分负电性，形成偶极分 子，偶极矩为1.84D。
每个水分子可以和4个其他水分子形成氢键， 氢键向四面伸展，可以形成立体的连续氢键 结构，也就是水分子的缔合作用。
非极性物质之间倾向于彼此结合以减少与水 的接触表面，称为“疏水相互作用”。它是 维持蛋白质三级结构的重要力量之一。
4 水在食品当中的存在状态
1 化合水或结构水(constitutional water) 为结合最牢固的水
2 吸附水或临近水(vicinal water) 包括单 层水和多层水，为吸附水
水分含量与食品特性 1
蔬菜含水量在 90%以上。
水分含量与食品特性 2
食品化学幻灯片PPT
2.5 吸湿等温线
2.5.1定义和区域 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。 • 区域：分三区域分析
宽水分含量范围的 食品低水分部分水分吸 水分吸着等温线 着等温线的一般形式
等温吸湿线三区域
Ⅰ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0~0.25之间，相 当于物料含水量0~0.07g/g的干物质。它可以 简单地看作为固体的一部分。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。
水与离子和离子基团的相互作用 水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用 水与非极性物质的相互作用
2.3.2 水的存在状态
• 结合水 • 自由水 • 结合水和自由水之间的区分
2.3.1.1 水与离子和离子基团的相互作用
离子水合作用 如Na+、Cl-和解离 基团-COO-、-NH3+等。 Na+与水分子的结合 能力大约是水分子间 氢键键能的4倍。
食品化学幻灯片PPT
本PPT课件仅供大家学习使用 请学习完及时删除处理 谢谢！
2.1 概述
水在生物体内的生理功能
1、化学作用的介质，也是化学反应的反应物或 生成物。
2、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。
3、是维持体温的载温体。 4、是生物体内减缓磨擦的润滑剂。
2.1.1 水在食品中的作用
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 白质、碳水化合物等相结合的。
食品化学 第二章 水PPT课件
应用aw =ERH%时 必须注意:
① aw 是样品的内在品质,而ERH是 与样品中的水பைடு நூலகம்气平衡是大气性质
②仅当食品与其环境达到平衡时才 能应用
A
B
第二章 水
11
C
第二章 水
12
D
第二章 水
13
3、水与非极性物质的相互作用
（1）疏水相互作用
疏水水合(Hydrophobic hydration)：当水与非极性 物质混合显然是一热力学不利过程（△G>0）。由于非极 性物质与水分子产生斥力，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。
从左图可以看出，每个 水分子能够缔合另外4个水 分子（配位数为4），即1， 2，3和W'，形成四面体结构 。
第二章 水
5
2、水的结构
纯水是具有一定结构的液体。液体水的结构与冰的结构的区别在于 它们的配位数和二水分子之间的距离（下表） 。
水与冰结构中水分子之间的配位数和距离
应注意的是：其一，液体水的结构是不稳定的，并不单纯的 由氢键构成的四面体形状。通过“H-桥”的作用，水分可形成短 暂存在的多边形结构；其二，水分子中氢键可被溶于其中的盐及 具有亲水/疏水基团分子破坏。
2、自由水
（1）、滞化水 （2）、毛细管水 （3）、自由流动水
第二章 水
19
食品中不同状态水的性质比较
第二章 水
20
第三节、水分活度
一、水分活度的定义
1、食品的 平衡水分
定义：当食品内部的水蒸 气压与外界空气的水蒸气 压在一定温度和湿度下达 成平衡时，食品的含水量 保持一定的数值。
干基表示：水分占食品干 物质质量的百分数。
食品化学-第二章-水分PPT课件
2021/2/4
.
近似相等
疏水水合ΔG>0 疏水相互作用
ΔG<0
16
1、水与离子和离子基团的相互作用
类型
实例
作用强度 （与水-水氢键比）
偶极-离子
水-游离离子 水-有机分子上的带电基团
较大 （离子水合作用）
偶极-偶极
水-蛋白质NH 水-蛋白质CO 水-侧链OH
水＋R→R（水合的）
偶极-疏水性物 R（水合的）＋R（水合的）→R2
水分子簇所 密 0在以 度-33，增..99在加88这，℃℃个在以：范3上缔产高溶.高9围：合三生了剂8的内维水程℃了水性沸氢，分度时多的，相点键随子起，变分介可、网温热之决熔密子电以络等点度间定度偶 常 促中。、升的作最的极 数 进热高每距用大， ， 电容一，离，；有 所 解和个效 以 质水地 具 电分提 有 离子。 水分子是占 降可主 低导。移地动位，密度是个因又可氢此移键水随动，具温的同有度，时流的它形动升们成性高快新，速的黏而地氢度切键较断网低一，。
水＋R→R（水合的） R（水合的）＋R（水合的）
→R2（水合的）＋水
作用强度 （与水-水氢键比）
较大
近似相等
疏水水合ΔG>0 疏水相互作用ΔG<0
2021/2/4
.
19
3、水与非极性物质的相互作用
类型 偶极-离子 偶极-偶极
实例
水-游离离子 水-有机分子上的带电基团
水-蛋白质NH 水-蛋白质CO 水-侧链OH
净结构破坏效应：离子一般为低价离子，离子半径
较大，这些离子能阻碍水形成网络结构，因此这种溶液 比纯水的流动性要大。
K+、Rb+ 、 CI-
.
食品化学水分PPT课件
食品加工过程中，水分的含量 和状态会发生变化，进而影响 食品的品质和安全性。未来研 究将重点关注水分在食品加工 过程中的变化规律及其对产品 品质的影响。
探索降低食品中水分活度 的方法
降低食品中水分的活度可以提 高食品的稳定性和保质期。未 来研究将致力于探索新的降低 食品中水分活度的方法和技术 。
THANKS
食品化学水分ppt课 件
目录
• 食品中水分概述 • 食品中水分测定方法 • 不同类型食品中水分特点 • 食品加工过程中水分变化及控制
目录
• 食品贮藏过程中水分变化及控制 • 总结与展望
01
食品中水分概述
水分在食品中存在形式
01
02
03
游离水
以游离状态存在，是食品 的主要水分形式，影响食 品的口感和保水性。
可以更好地控制食品的质量和安全性，保障消费者的健康。
02 03
指导食品加工和贮藏
食品加工和贮藏过程中，水分的含量和状态对食品的口感、色泽、营养 价值和保质期等均有重要影响。因此，对食品中水分的研究可以为食品 加工和贮藏提供理论指导。
推动食品工业发展
随着食品工业的不断发展，对食品品质和安全性的要求也越来越高。深 入研究食品中的水分，可以为食品工业的技术创新和产品升级提供支持。
结合水
与食品成分紧密结合，不 易蒸发，影响食品的质地 和风味。
结晶水
以结晶状态存在，对食品 的口感和稳定性有重要影 响。
水分对食品性质影响
物理性质
影响食品的硬度、弹性、 黏性等物理性质。
化学性质
参与食品的化学反应，如 水解、氧化等，影响食品 的色泽、风味和营养价值。
微生物生长
适宜的水分活度有助于微 生物生长，过高或过低的 水分活度会抑制微生物生 长。
探索降低食品中水分活度 的方法
降低食品中水分的活度可以提 高食品的稳定性和保质期。未 来研究将致力于探索新的降低 食品中水分活度的方法和技术 。
THANKS
食品化学水分ppt课 件
目录
• 食品中水分概述 • 食品中水分测定方法 • 不同类型食品中水分特点 • 食品加工过程中水分变化及控制
目录
• 食品贮藏过程中水分变化及控制 • 总结与展望
01
食品中水分概述
水分在食品中存在形式
01
02
03
游离水
以游离状态存在，是食品 的主要水分形式，影响食 品的口感和保水性。
可以更好地控制食品的质量和安全性，保障消费者的健康。
02 03
指导食品加工和贮藏
食品加工和贮藏过程中，水分的含量和状态对食品的口感、色泽、营养 价值和保质期等均有重要影响。因此，对食品中水分的研究可以为食品 加工和贮藏提供理论指导。
推动食品工业发展
随着食品工业的不断发展，对食品品质和安全性的要求也越来越高。深 入研究食品中的水分，可以为食品工业的技术创新和产品升级提供支持。
结合水
与食品成分紧密结合，不 易蒸发，影响食品的质地 和风味。
结晶水
以结晶状态存在，对食品 的口感和稳定性有重要影 响。
水分对食品性质影响
物理性质
影响食品的硬度、弹性、 黏性等物理性质。
化学性质
参与食品的化学反应，如 水解、氧化等，影响食品 的色泽、风味和营养价值。
微生物生长
适宜的水分活度有助于微 生物生长，过高或过低的 水分活度会抑制微生物生 长。
《食品化学第二章水》PPT课件
相互作用的强度 与水-水氢键比较 较强
焓
近乎相等
远低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
熵 热力学不能自发进行
△G=△H-T△S
h
13
（二）结合水（bound water）
理论上 • 定义：结合水是存在于溶质及其它非水组分邻近的水，与同一体系中的
体相水相比，它们呈现出与同一体系中体相水显著不同的性质。 （熔点、沸点、流动性）
Aw
po
po
仅适合理想溶液 RVP,相对蒸汽压
h
31
Aw与产品环境的百分平衡相对湿度（ERH）有关
Aw p ERH p0 100
Aw是样品的内在品质，ERH是与样品平衡的大气 的性质 仅当产品与环境达到平衡时，关系式才能成立
h
32
Aw 测定方法
• 密闭容器达到表观平衡后测定压力或相对湿度 • 根据冰点下降测定RVP • 根据干、湿球温度计，查表读RVP • 测定精确性为±0.02
h
6
第四节 水分子的缔合
• O-H键具有极性 • 不对称的电荷分布 • 偶极距 • 分子间吸引力 • 强烈的缔合倾向 氢键受体 • 形成三维氢键 • 四面体结构 • 解释水的不寻常性质
氢键供体
h
7
第五节 冰的结构
• 水分子通过四面体之间的作用力结晶 • O-O核间最相邻距离为0.276nm • O-O-O键角约109°(四面体角109°28′) • 冰的六面体晶格结构 • 在C轴是单折射，其它方向是双折射 • 结晶对称性：六方晶系的六方形双锥体组 • 溶质的种类和数量影响冰结晶的结构
• 水分活度Aw – 水与非水成分缔合强度上的差别 – 比水分含量更可靠，也并非完全可靠 – 与微生物生长和许多降解反应具有相关性
食品化学-第1章+水-本科2019 53页PPT文档
水分活度与温度的相依性
测定样品水分活度时，必须标明温度，因为αw值随 温度而改变。经修改的克劳修斯－克拉伯龙(ClausiusClapeyron)方程，精确地表示了αw对温度的相依性。
T 绝对温度； R 气体常数； △H 样品中水分的等量净吸着热
ln αw = -kΔH/R(1/T)
αw
以lnαw对1/T作图（当水分含量一定时）应该是一条直线。
74-80 80-90 90-95
食品
谷物 全粒谷物 面粉
乳制品 奶油 羊奶 奶酪
焙烤食品 面包 饼干
糖制品 蜂蜜 果冻、果酱 砂、硬糖、巧克力
含水量%
10-12 10-13
15 87 40-75
35-45 5-8
20 ≦35 ≦1
基本物理性质
高熔点（0℃）、高沸点（100℃） 介电常数高 表面张力高 热容和相转变热焓高
食品中的结合水
多层水：是指位于以上所说的第一层的剩余位置的水和邻近 水的外层形成的几个水层。尽管多层水不像邻近水那样牢 固地结合，但仍然与非水组分结合得非常紧密，且性质也 发生明显的变化，所以与纯水的性质也不相同。 主要是水-水和水-溶质形成氢键。
水与离子和离子基团的相互作用
与离子或有机分子的 离子基团相互作用的水是 食品中结合得最紧密的一 部分水。由于水中添加可 解离的溶质，使纯水靠氢 键键合形成的四面体排列 的正常结构遭到破坏。对 于既不具有氢键受体又没 有给体的简单无机离子， 它们与水相互作用时仅仅 是离子-偶极的极性结合。
不同离子基团对水的作用
在稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的： K+、Rb+ 、Cs+ 、NH4+ 、Cl-、Br-、I-、NO3-、BrO3-、
食品化学第2章 水-PPT课件
物理意义 物体受热升温时，进入物体的热量沿途不断地被 吸收而使当地温度升高，在此过程持续到物体内部 各点温度全部扯平为止。由热扩散率的定义α=λ/ρc 可知： （1） 物体的导热系数λ越大，在相同的温度梯 度下可以传导更多的热量。 （2） 分母ρc是单位体积的物体温度升高1℃所 需的热量。ρc 越小，温度升高1℃所吸收的热量越 小，可以剩下更多热量继续向物体内部传递，能使 物体各点的温度更快地随界面温度的升高而升高。 这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以说 明，即从温度的角度看，α越大，材料中温度变化 传播的越迅速。可见α也是材料传播温度变化能力 大小的指标，因而有导温系数之称。
水是食物各种组分中含量最多的组分，食 品的含水量除谷物和豆类等种子较低外 (10～16％)，一般都比较高(60～90％)，大 致范围如下：
蔬菜
蛋类
水果 乳类 鱼类 猪肉 肉类
85 ～97％ 73 ～75％ 80 ～ 90 ％ 87 ～ 89％ 67 ～ 81 ％ 43 ～ 59％ 70 ～ 80%
4、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。 对食品的商品价值及销售有着深刻的影响。
5、在奶油和人造奶油等乳化产品中作为分 散相。 6、在饮料食品中作溶剂等。
2.2 水和冰的结构和性质 Structure and characters of water and ice
纯水是否导电？
水的密度较低，热胀冷缩、热缩冷胀
水的最高密度点在哪里？ 为什么食品冻结时组织结构会破坏？会导致什
么不良后果？
水的比热容是：4200J/(KG.℃) 冰的比热容是：2100J/(KG.℃)
食品化学课件-cha2 水
¾ 维持蛋白质四级结构 ¾ 疏水基团处在蛋白质
分子的内部
六、水与双亲分子的相互作用
水作为双亲分子的分散介质 双亲分子
一个分子中同时存在亲水和疏水基团 脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸
胶团
双亲分子在水中形成大分子聚集体 分子数从几百到几千
非极性区
极性区
1 2 3
脂肪酸盐
BET
真实单层
构成水：占据大分子溶质内部的特殊位置， 存在于干蛋白质中的水
自由水：宏观流动不受大分子基质的 物理限制
截留水：宏观流动受大分子基质的 物理限制
区Ⅰ的水的性质
最强烈地吸附 最少流动 水－离子或水－偶
极相互作用 在-40℃不结冰 不能作为溶剂 看作固体的一部分 构成水和邻近水 占总水量极小部分
五、水分活度与食品稳定性
0.95-0.91 0.91-0.87 0.87-0.80
不能根据冰点以下温度Aw预测冰点以上温 度的Aw
当温度改变到形成冰或熔化冰时，就食品 稳定性而言，水分活度的意义也改变了
四、水分吸着等温线
（一）定义和区
水分吸附等温线 （Moisture sorption isotherms,MSI）
在恒定温度下，使食品吸湿或干燥，所得到 的食品水分含量（每克干物质中水的质量） 与Aw的关系曲线。
疏水相互作用（hydrophobic
interaction）
△G ＜0 热力学有利
R(水合)＋R(水合)
R2(水合)＋H2O
与疏水基团相邻的水的结构
排斥正电荷 吸引负电荷
笼状水合物
“主体”物质—— 水（20～74个水分子） “客体”物质—— 低相对分子质量的化合物
分子的内部
六、水与双亲分子的相互作用
水作为双亲分子的分散介质 双亲分子
一个分子中同时存在亲水和疏水基团 脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸
胶团
双亲分子在水中形成大分子聚集体 分子数从几百到几千
非极性区
极性区
1 2 3
脂肪酸盐
BET
真实单层
构成水：占据大分子溶质内部的特殊位置， 存在于干蛋白质中的水
自由水：宏观流动不受大分子基质的 物理限制
截留水：宏观流动受大分子基质的 物理限制
区Ⅰ的水的性质
最强烈地吸附 最少流动 水－离子或水－偶
极相互作用 在-40℃不结冰 不能作为溶剂 看作固体的一部分 构成水和邻近水 占总水量极小部分
五、水分活度与食品稳定性
0.95-0.91 0.91-0.87 0.87-0.80
不能根据冰点以下温度Aw预测冰点以上温 度的Aw
当温度改变到形成冰或熔化冰时，就食品 稳定性而言，水分活度的意义也改变了
四、水分吸着等温线
（一）定义和区
水分吸附等温线 （Moisture sorption isotherms,MSI）
在恒定温度下，使食品吸湿或干燥，所得到 的食品水分含量（每克干物质中水的质量） 与Aw的关系曲线。
疏水相互作用（hydrophobic
interaction）
△G ＜0 热力学有利
R(水合)＋R(水合)
R2(水合)＋H2O
与疏水基团相邻的水的结构
排斥正电荷 吸引负电荷
笼状水合物
“主体”物质—— 水（20～74个水分子） “客体”物质—— 低相对分子质量的化合物
食品化学第二章水ppt课件
存在相关性 但发现水分含量相同，腐败性显著不同 水分含量不是一个腐败性的可靠指标
水分活度Aw
水与非水成分缔合强度上的差别 比水分含量更可靠，也并非完全可靠 与微生物生长和许多降解反应具有相关性
2019/9/6
30
二、水分活度的定义和测定方法
Aw f f0
f ——溶剂（水）的逸度
近乎相等
远低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
2019/9/6
20
对水结构的影响
一般会增加（至少不会破坏）水净结 构
溶质氢键部位的分布和定向在几何上 与水不相容时
对水结构具有破坏作用
• 尿素——显著破坏效应
总氢键数没有显著改变，对水的净结 构没有多大影响
2019/9/6
21
能与水形成氢键的基团
2019/9/6
6
第四节 水分子的缔合
O-H键具有极性 不对称的电荷分布 偶极距 分子间吸引力 强烈的缔合倾向 氢键受体 形成三维氢键 四面体结构 解释水的不寻常性质
氢键供体
2019/9/6
7
第五节 冰的结构
水分子通过四面体之间的作用力结晶 O-O核间最相邻距离为0.276nm O-O-O键角约109°(四面体角109°28′) 冰的六面体晶格结构 在C轴是单折射，其它方向是双折射 结晶对称性：六方晶系的六方形双锥体组 溶质的种类和数量影响冰结晶的结构
H2O-游离离子 H2O-有机分子上的带电基团 H2O-蛋白质 NH H2O-蛋白质 CO H2O-侧链 OH H2O + RR（水合） R(水合)+R(水合)R2(水合)+H2O
相互作用的强度 与水-水氢键比较 较强
近乎相等
远低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
水分活度Aw
水与非水成分缔合强度上的差别 比水分含量更可靠，也并非完全可靠 与微生物生长和许多降解反应具有相关性
2019/9/6
30
二、水分活度的定义和测定方法
Aw f f0
f ——溶剂（水）的逸度
近乎相等
远低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
2019/9/6
20
对水结构的影响
一般会增加（至少不会破坏）水净结 构
溶质氢键部位的分布和定向在几何上 与水不相容时
对水结构具有破坏作用
• 尿素——显著破坏效应
总氢键数没有显著改变，对水的净结 构没有多大影响
2019/9/6
21
能与水形成氢键的基团
2019/9/6
6
第四节 水分子的缔合
O-H键具有极性 不对称的电荷分布 偶极距 分子间吸引力 强烈的缔合倾向 氢键受体 形成三维氢键 四面体结构 解释水的不寻常性质
氢键供体
2019/9/6
7
第五节 冰的结构
水分子通过四面体之间的作用力结晶 O-O核间最相邻距离为0.276nm O-O-O键角约109°(四面体角109°28′) 冰的六面体晶格结构 在C轴是单折射，其它方向是双折射 结晶对称性：六方晶系的六方形双锥体组 溶质的种类和数量影响冰结晶的结构
H2O-游离离子 H2O-有机分子上的带电基团 H2O-蛋白质 NH H2O-蛋白质 CO H2O-侧链 OH H2O + RR（水合） R(水合)+R(水合)R2(水合)+H2O
相互作用的强度 与水-水氢键比较 较强
近乎相等
远低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
相关主题