食品化学 第二章 水 知识点总结
食品化学第二章水知识点总结
食品化学第二章水知识点总结第二章水分2.1食品中的水分含量和功能2.1.1水分含量？普通生物和食物中的水分含量为3 ~ 97%？生物体中水的含量约为70-80%。
动物体内的水分含量为256±199，随着动物年龄的增长而减少，而成年动物体内的水分含量为58-67%不同部位水分含量不同:皮肤60 ~ 70%；肌肉和器官脏70 ~ 80%；骨骼12-15%植物中水分的含量特征？营养器官组织(根、茎和叶的薄壁组织)的含量高达70-90%？生殖器官和组织(种子、微生物孢子)的含量至少为12-15%表2-1某些食物的含水量食物的含水量(%)卷心菜，菠菜90-95猪肉53-60新鲜鸡蛋74牛奶88冰淇淋65大米12面包35饼干3-8奶油15-20 2.2水的功能2.2.1水在生物体中的功能1。
稳定生物大分子的构象，使它们表现出特定的生物活性2。
体内化学介质使生化反应顺利进行。
营养物质，代谢载体4。
热容量大，体温调节5。
润滑。
此外，水还具有镇静和强有力的作用。
护眼、降血脂、减肥、美容2.2.2水的食物功能1。
食品成分2。
展示颜色、香气、味道、形状和质地特征3。
分散蛋白质、淀粉并形成溶胶4。
影响新鲜度和硬度5。
影响加工。
它起着饱和和膨胀的作用。
它影响2.3水的物理性质2.3.1水的三态1，具有水-蒸汽(100℃/1个大气压)2、水-冰(0℃/1个大气压)3、蒸汽-冰(> 0℃/611帕以下)的特征:水、蒸汽、冰三相共存(0.0098℃/611帕)* * 2.3.2水的重要物理性质256水的许多物理性质，如熔点、沸点、比热容、熔化热、汽化热、表面张力和束缚常数数，都明显较高。
*原因:水分子具有三维氢键缔合，1水的密度在4℃时最高，为1；水结冰时，0℃时冰密度为0.917，体积膨胀约为9%(1.62毫升/升)。
实际应用:是一种容易对冷冻食品的结构造成机械损伤的性质，是冷冻食品工业中应注意的问题。
水的沸点与气压成正比。
2-食品化学 第二章水
结合水：与食品中成分以氢键结合而不
能自由运动的水
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
化合水+临近水 持水量 截留水的含量称为持水量.
单分子层水 化合水+临近水
冰点温度以下ln Aw 此与1/T关系图的特点
冰点温度以下ln Aw 此与1/T也是直线关系。 冰点温度时，直线出现断点。 冰点温度以下，温度对影响比冰点以上大。 （直线斜率较大）
高于和低于冻结温度下的aw区别:
在冻结温度以上, aw是样品组分与温度的函数, 且前者是主要因素
A f (n , T )
4.1水与离子基团的相互作用 Interaction of water with Ionic groups
4.2水与能产生氢键键合的 中性基团的 相互作用
Interaction of water with neutral groups possessing hydrogen-bonding capabilities
食品化学与分析
Food chemistry and analysis
滞后现象 Hysteresis
定义:采用回吸(resorption)的方法绘制的 MSI和按解吸(desorption)的方法绘制的MSI并 不互相重叠的现象称为滞后现象.
滞后现象产生的原因
解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用 而无法放出水分. 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). 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.
【中国海洋大学食品化学】第二章_水(1)
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
4
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
配位数
O—H…O距离
冰（0℃）
干基表示：水分占食品干 物质质量的百分数。
湿基表示：水分占含水食 品总质量的百分数。
第二章 水
20
2、水分活度（aw）
水分活度的定义可用下式表示：
式中p为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时 的水蒸汽分压；
po为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压。
在数值上，食品水分活度等同于空气的平衡相 对湿度：
第二章 水
R（水合）+ R（水合）→ R2（水合）+H2O
R为非极第性二基章团水
13
疏水相互作用( Hydrophobic interaction)示意图
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。Βιβλιοθήκη （A）（B）第二章 水
14
（2）、笼状水合物(Clathrate hydrates)
第二章 水
28
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
等温线区间Ⅱ的水包括区间I的水加 上区间Ⅱ内增加的水(回吸作用)，区间 Ⅱ增加的水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， 这一部分水叫做多分子层水。多分子层 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，流动性比体相水 稍差，其蒸发焓比纯水大，相差范围从 很小到中等程度不等，主要取决于水与 非水组分的缔合程度。区间Ⅱ显得比较 平坦，其吸附量的大小取决于水蒸气压、 原始水分和温度。这种水大部分在-40℃ 时不能结冰。
食品化学--第二章水
特点 可正常结冰，具有溶剂能力，微生物可利用
5.水分活度
水分活度
食品水分含量和其腐败性之间存在一定关系，不同类型食品虽然水 分含量相同，但腐败性存在显著差异，说明将水含量作为判断食品稳 定性的唯一指标是不可靠的。部分原因是水与非水成分缔合强度上的 差别，强缔合的水比弱缔合的水较低程度支持降解活力。
Ⅲ区：毛细管凝集的自由水。aw在0.8～0.99之 间，物料水分含量大于0.33 g/g干物质，最高为 20g/g干物质。
这部分水是食品中与非水物质结合最不牢固、最 容易流动的水，也称为体相水。
在凝胶和细胞体系中，体相水以物理的方式被截 留，其宏观流动性受到影响，但它与稀盐溶液中水 的性质相似。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。
区Ⅱ：多层水区。即食品中与酰胺基、羧基等基 团和结合水、邻近水以水－溶质、水－水以氢键缔 合作用被相对固定的水，也包括直径小于1μm的 毛细管的水；这部分水的aw一般在0.25～0.8之间， 相当于物料含水量在0.07g/g干物～0.32g/g干物 质。
当食品中的水分含量相当于Ⅱ区和Ⅲ区的边界时， 水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用并且促 使固体骨架开始溶胀。溶解过程的开始将促使反应 物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。
4.食品中水的存在形式Βιβλιοθήκη 食品 中水 的存 在形 式
结合水
构成水
定义：与非水物质呈紧密结合状态的水 特点：非水物质必要的组分，-40度部结冰，
无溶剂能力，不能被微生物利用； 单分子层
定义：处于非水物质外围，与非水物质
邻近水
呈缔合状态的水；
水，0.5%
食品化学02第二章 水
第二章 水
第一节 引言 第二节 水和溶质的相互作用
一 宏观水平
持水力（water holding capacity）： 由分子（通常是以低浓度存在的大分子）构
成的基体通过物理方式截留大量水而阻止水渗出 的能力。
第二节 水和溶质的相互作用
一 宏观水平 二 分子水平
溶质和水的混合同时改变了溶质和水的性质 亲水溶质会改变邻近水分子的结构和流动性。 水会改变亲水溶质的反应性，甚至改变其结构。
二 分子水平
① 化合水 是与非水物质结合的最牢固的水，这些水是构成非水物
质结构的一部分。 ② 邻近水
处于非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置。是 水与离子或偶极缔合的这部分水。 ③ 多层水
占据邻近水剩余的位置和邻近水外层的几个水层，少量 水在-40℃可结冰，可溶解极少量的溶质。
二 分子水平
1 结合水： 2 体相水：具有类似纯水的性质，易结冰，能作
（P0-P）/ P0=n2/(n1+n2) P：食品在密闭容器中达到平衡时，水的蒸汽压 P0：同温度下纯水的饱和蒸汽压。 n1：溶剂的摩尔数 n2：溶质的摩尔数 上式仅适用理想溶液，电解质溶液误差很大。
第三节 水分活度与食品的稳定性
一 水分活度（Water Activity） 二 水分活度与温度的关系
键，形成四面体结构些不寻常的 性质?例如，高沸点.
由于每个水分子具有相同数目的氢 键供体和受体部位，它们可以形成
三维氢键，因此，每个水分子最多
2 水密度在4℃左右变化的原因?
能与其它4个水分子形成氢键，形成 四面体结构。
3 一些溶质溶于水后，为何水 的流动性会发生变化？
4 在中等至高水分含量食品中反 应速度随Aw提高而下降的原因 可能是?
食品化学水知识点
食品化学水知识点水是食品化学中一项重要的研究内容，它在食品加工和储存过程中起着至关重要的作用。
本文将介绍食品化学中与水相关的知识点，并解释其在食品加工中的作用。
1.水的化学性质水的化学式为H2O，是由一个氧原子和两个氢原子组成的化合物。
水是一种无色、无味、无臭的液体，它在室温下是液态存在的。
水是一种极性分子，具有良好的溶剂能力，可以溶解许多食品成分。
2.水的物理性质水的物理性质对于食品加工具有重要意义。
水的沸点为100摄氏度，冰点为0摄氏度。
水的密度随温度而变化，通常在4摄氏度时具有最大密度。
此外，水还具有热容量大、热传导性能好等特点，使其成为食品加工中常用的冷却、加热介质。
3.水在食品加工中的作用（1）溶剂：水是一种理想的溶剂，可以溶解许多食品成分，如糖、盐、酸等。
在食品加工过程中，水的溶解能力可以促进食品的溶解、混合和反应。
（2）稀释：水可以用来稀释食品中过高的浓度，使其达到适宜的口感和味道。
例如，酱油、醋等浓缩的调味品常常需要用水稀释后才能使用。
（3）调节温度：水作为一种热传导介质，在食品加工过程中可以用来调节温度。
例如，在烹饪中加入适量的水可以控制食物的温度，使其煮熟或煮烂。
（4）调节酸碱度：水的pH值为中性，当食品过酸或过碱时，可以用水来调节酸碱度，使其达到适宜的口感和保质期。
（5）保湿：水具有良好的保湿性能，可以防止食品失去水分，延长食品的保质期。
在面包、蛋糕等糕点制作中，水的添加可以增加面团的柔软度和保湿性。
4.水质对食品加工的影响水质对食品加工具有重要的影响。
水中的杂质和微生物会对食品的质量和安全性产生影响。
例如，硬水中的钙和镁离子会与食品中的某些成分发生反应，导致沉淀和不良的口感。
此外，水中的微生物可能导致食品腐败和变质。
为了确保食品的质量和安全性，食品加工过程中需要选择适宜的水源，并对水进行必要的处理和消毒。
总结：食品化学中的水知识点包括水的化学性质、物理性质以及在食品加工中的作用。
食品化学 第二章 水分
18种同位素变体 量极少
水分子的缔合作用
一个水分子可以和周围四个水分子缔合， 形成三维空间网络结构。
2015年10月25日
第二章 水分
水分子缔合的原因:
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.
R（水合的）＋R（水合的）→R2（水合 偶极-疏水性物质 疏水相互作用ΔG<0 的）＋水
2015年10月25日
疏水水合ΔG>0
第二章 水分
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 较大 水-有机分子上的带电基团 （离子水合作用）
水-蛋白质NH 水-蛋白质CO 水-侧链OH 水＋R→R（水合的） R（水合的）＋R（水合的）→R2 （水合的）＋水
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
第二章 水分
2015年10月25日
第四节
f Aw f0 f p f 0 po
差别1%
2015年10月25日
水分活度
f ——溶剂（水）的逸度 f0——纯溶剂（水）的逸度 逸度：溶剂从溶液逃脱的趋势
p Aw po
严格
p Aw po
第二章 水分
仅适合理想溶液
RVP,相对蒸汽
第四节
水分活度
一、定义: 指食品中水的蒸汽压和该温度下纯水 的饱和蒸汽压的比值
Aw=P/P0
食品化学 第二章 水 知识点总结
第二章水2.1 食品中的水分含量及功能2.1.1 水分含量▪一般生物体及食品中水分含量为3～97%•水在生物体内的含量约70~80%水在动物体内的含量特点随动物年龄的增加而减少，成人含水量为58~67%。
不同部位水分含量不同：皮肤60~70%；肌肉及器脏70~80%；骨骼12~15%。
水在植物体内的含量特点•营养器官组织（根、茎、叶的薄壁组织）含量最高70~90%。
•繁殖器官组织（种子、微生物的孢子）含量最低12~15%。
某些食品的水分含量表2—1食品水分含量( % )白菜，菠菜90—95猪肉53—60新鲜蛋74奶88冰淇淋65大米12面包35饼干3—8奶油15--202.2 水的功能2.2.1 水在生物体内的功能1.稳定生物大分子的构象，使其表现特异的生物活性2.体内化学介质，使生物化学反应顺利进行3.营养物质，代谢载体4.热容量大，调节体温5.润滑作用此外，水还具有镇静、强壮效果；保护眼睛，降脂减肥和美容作用。
2.2.2 水的食品功能1.食品的组成成分2.显示色、香、味、形、质构特征3.分散蛋白质、淀粉、形成溶胶4.影响鲜度、硬度5.影响加工，起浸透、膨胀作用6.影响储藏性2.3 水的物理性质2.3.1 水的三态1、以水—汽（100℃/1个大气压）2、水—冰（0℃/1个大气压）3、汽—冰（>0℃/611Pa以下）特点: 具有水、汽、冰三相共存（0.0098℃/611Pa）* * 2.3.2 水的重要物理性质•水的许多物理性质：如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和界电常数都明显偏高.* *原因:水分子间存在着三维氢键缔合的缘故１水的密度在4℃最大，为1；0℃时冰密度为0.917,水结冰时,体积膨胀约9%(1.62ml/L). 实际应用:这种性质易对冷冻食品的结构造成机械损伤,是冷冻食品行业中应关注的问题2.水的沸点与气压呈正相关关系.当气压升高时,则其沸电升高;当气压下降，则沸点降低。
食品化学总结_2
第二章，水水－溶质相互作用一、 与离子和离子基团的相互作用(P15)当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团的盐类物质时，产生偶极-离子相互作用，可以固定相当数量的水。
随着离子种类及所带电荷的不同，与水之间的相互作用也有所差别。
大致可以分作两类：1、有助于水分子网状结构的形成，水溶液的流动性小于水，如：Li +、Na +、H 3O +、Ca 2+、Ba 2+、Mg 2+、Al 3+、OH -等。
2、能阻碍水分子之间网状结构的形成，其溶液的流动性比水大，此类离子如：K+、Rb+、Cs +、NH 4+、C l-、B r-、I -、NO -3、BrO -3等；二、水与具有氢键形成能力的中性基团(亲水性溶质)的相互作用许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、果胶等中的极性基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等，均可与水分子通过氢键相互结合。
水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。
三、 水与非极性物质的相互作用非极性的分子通常包括烃类、稀有气体、脂肪酸、氨基酸和蛋白质的非极性基团等。
疏水水合作用 疏水相互作用 疏水基团还能和水形成笼形水合物。
四、水与双亲分子的相互作用双亲分子包括脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂类和核酸。
双亲分子在水中形成胶团。
食品中水的存在状态根据食品中水分的存在状态，可以把食品中的水分作不同的类型（如下页图）。
结合水，自由水（体相水）之间很难作截然的划分，其主要的区别在于：a.结合水的量与食品中所含极性物质的量有比较固定的关系。
b.结合水的蒸汽压比自由水低得多。
c.结合水不易结冰（冰点约－40℃）。
食品中水的存在形式构成水定义：与非水物质呈紧密结合状态的水特点：非水物质必要的组分，-40度部结冰，无溶剂能力，不能被微生物利用；邻近水定义：处于非水物质外围，与非水物质呈缔合状态的水；特点：-40度不结冰，无溶剂能力，不能被微生物利用；多层水定义：处于邻近水外围的，与邻近水以氢 键或偶极力结合的水；特点：有一定厚度(多层)，-40度基本不结 冰，溶剂能力下降，可被蒸发；单分子层水，0.5%5%结合水自由水被组织中的显微结构或亚显微结构或膜滞留的水滞化水不能自由流动，与非水物质没关系毛细管水由细胞间隙等形成的毛细管力所系留的水物理及化学性质与滞化水相同自由流动水以游离态存在的水可正常结冰，具有溶剂能力，微生物可利用定义特点定义特点定义特点d.结合水不能作为溶质的溶剂。
《食品化学》复习要点整理
《食品化学》复习要点第2章：水分1.水具有的特殊物理性质？（是什么决定的）水的异常物理性质与断裂的水分子间氢键需要额外能量有关P152.水存在状态：例共价键，离子键的大小和顺序等等共价键>H2O-离子键>H2O- H2O3.可形成氢键的基团？羧基、羰基、氨基、亚胺基、羟基、巯基等。
4.疏水相互作用如果存在两个分离的非极性基团，那么不相容的水环境将促进它们之间的缔合，从而减少水－非极性实体界面面积，此过程是疏水水合的部分逆转，称为“疏水相互作用”。
△G ＜0 热力学有利R(水合)＋R(水合) R2(水合)＋H2O5.水存在形式结合水：化合水、邻近水、多层水，自由水：滞化水、毛细管水、自由流动水6.结合水的特点（不被蒸发，不被微生物利用）:*结合水最牢固、在食品内部不能做溶剂、不容易被蒸发、-40以下不能结冰。
7.滞化水的特点是被组织中的显微结构与膜阻滞留住的水，不能自由流动。
8.水分活度（定义，意义，变化，与食品稳定性的关系，反正要掌握一切水分活度相关的知识点，必考）定义：食品中水分逸出的程度，可以用食品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示，也可以用平衡相对湿度表示。
Aw = f（溶液中水的逸度）水逃离的趋势fo(纯水的逸度）≈P（食品中水的蒸汽压）Po（纯水饱和蒸汽压）＝ERH/100意义：9．冰点上和冰点下的水分活度冰点以上，A w是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素；冰点以下，A w与样品组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时，A w不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据A w预测受溶质影响的反应过程；不能根据冰点以下温度A w预测冰点以上温度的A w；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。
10.吸湿等温线（定义，分区，掌握BET单层）定义：在恒定温度下，以食品的水分含量对它的水分活度绘图形成的曲线，称水分的吸湿等温线分区：•BET单层：区段I和区段II的边界，相当于食品的“BET单层”水分含量。
食品化学—水
与非极性物质相互作用
非极性物质：烃类、脂类等。 疏水水合作用，疏水相互作用。
重点掌握，可通过画图加深记忆
水
水在食品中存在形式
水与双亲分子的相互作用
结合水
构成水 邻近水
特征;在同一分子中间同时存在亲水性基团和疏水性基团。
和磷脂双分子层有相似之处
与非水物质呈紧密结合状态的水 处与非水物质外围，与非水物质呈缔合状态的的水。
《第二章 水》单元小结
水和冰的结构
水在食品中的作用
食品中的水 水在食品中的作用
水对食品加工和储藏品质变化的影响，包括质构，感官等
了解即可
水和冰的结构和性质
冰的结构 水分子的结构
冰的结构概念 什么是纯水结晶及其作用
水分子中氢氧结合 水的缔合概念
水分子的空间结构，冰的空间结构，缔合结构总结（重点）通过课堂小测，课后作 业加深理解。
等温吸湿曲线的滞后效应
在同样含水量下，解吸曲线水分活度较低
水分活度与食品的稳定性
水分活度对微生物繁殖的影响 水分活度对食品化学变化的影响
着重了解，更多是例子
பைடு நூலகம்
水的结构
水的缔合结构作用 水分子缔合与水的关系
水和冰的物理性质及与食品质量的关系
对食品的冷冻和干燥有着影响
联系现实，与实际相结合
水与溶质的相互作用
水与离子和离子基团的相互作用
不同离子与水之间相互作用不同 特点
重点掌握
与具有氢键键合能力的中性分子或基团的相互作用
定义 作用：可降低冰点，对一些酶保持活性有重要作用。
水分活度（食品中的水分活度在0-1之间）
定义 预示食品的安全性以及稳定性
与温度有关，测定水分含量时要表明温度；并不是完全可靠，一般情况下 比水分含量可靠。
烹饪化学-第二章-水详解
75
奶油
85
奶粉
85～90 稀奶油
90～95 油料种
子
含水量
35 28 8～12 37 2 16 4 53.6 3～4
（二）烹饪原料中水分的存在状态
烹饪原料中的水分由于与非水成分距 离远近不同，结合的紧 密程度不同，导 致在烹饪原料中的地位不同，即存在不同 的水分 存在状态。通常可将其划分为体 相水与结合水，它们各自具有不 同的物 理、化学性质及生物活性。
升华热(0℃)／(kJ／mo1) 50.91kJ／mol
熔化热：单位质量的晶体在熔化时变成同温度的液态
物质所需吸收的热量。（由固态变为液态的过程）
蒸发热：即汽化热，在标准大气压(101.325 kPa)下，
一摩尔物质在一定温度下蒸发所需要的热量。（由液态 到气态的变化过程）
升华热：单位质量的晶体直接变成气体时需要吸收的
水分子的缔合与水的温度有关，温度越低，缔合程度 越大。0时全部的水分子缔合在一起形成巨大的分子团。
（二）水的物理性质
相对分子质量
18.015
相变性质
熔点／℃
0.000 ℃
沸点／℃
100.000 ℃
熔化热(0℃)／(kJ／ mo1)
6.012kJ／mol
蒸发热(100E)／(kJ／ 40.63kJ／mo1 mo1)
导致水果蔬菜或动物肌肉细胞组织被 破坏，解冻后会导致汁液流失、组织 溃烂、滋味改变
（三）水的化学性质
水的化学性质非常活泼，它可以和 许多活泼的金属及金属氧化物发生化 学反应，也能和许多非金属及非金属 氧化物发生化学反应。
在烹调过程中，三大热能营养素 （碳水化合物、脂类、蛋白质）会发 生不同程度的水解反应，这非常有利 于人体对食物的消化吸收。
食品化学水2全解
温度系数
初始的水分活度为0.5时，在2～40℃的温度范 围内，湿度系数是0.0034℃。 研究结果表明，高碳水化合物食品或高蛋白 质食品的aw的温度系数(温度范围5～50℃，起始 的aw为0.5)范围为0.003～0.02℃。
对于不同的产品，温度改变10℃，则aw的变化 从0.03～0.2。于是，温度变化对水分活度的影响 能改变密封在袋内或罐内的食品的稳定性。
六、水分吸湿等温线 Moisture Sorption Isotherms
定义： 在恒定的温度下，食品的水分含量(用 单位干物质质量中水的质量表示，g水／g 干物质)与它的水分活度之间的关系图称 为吸附等温线（简称MSI）。
高含水量食品的吸湿等温线
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
MSI的实际意义���
A:1 千克水(约 55.51mol)溶解 1mol 溶质
水分活度的测定方法 Measurement methods of Aw
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，其误差很小（＜0.001 aw/℃） aw=n1/(n1+n2) n2=G△Tt / (1000.Kt) G—溶剂克数 △Tt—冰点降低(℃) Kt—水的摩尔冰点降低常数(1.86)
对于食品体系，滞后现象增加了复杂性,即不能 从回吸等温线来预测解吸等温线。
等温线的滞后现象
冷冻干燥苹果片的吸着滞后现象
冷冻干燥熟猪肉的吸着滞后现象
冷冻干燥大米的吸着滞后现象
滞后现象产生的原因���
•解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用 而无法放出水分。 •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)。 •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。
食品化学-02水全解
冰的结构
• 水结冰之后，分子之间以氢键连接形成刚性结构。由于分 子之间的距离大于液态水，冰的密度比水低，引而结冰后 体积增大。 • 冰有多种晶型，在一般情况下形成正六方形对称结构冰晶。 • 水首先冷却成为过冷状态，然后围绕晶核结冰，冰晶不断 长大。快速冻结可以形成较多晶核和较小冰晶，有利保持 食品品质。
水和冰的分子结构
• 水分子的电子结构 –氧原子电子结构：1S22S22Px22Py12Pz1 –两个共价键和两个孤对电子 –四个sp3杂化轨道 • 水分子的结构特点 –sp3杂化轨道顶点连线呈现假想的四面体结构 –部分的离子性质 –可以通过分子间氢键形成三维网状结构
图：水分子的电子云和共价键
• 水分子是一个极性分子，其共价键具有部分的离子性质， 分子具有较大偶极矩。
水与具有形成氢键能力的中性基团（亲水溶 质）的相互作用
• 水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基和亚氨 基等极性基团，发生氢键键合。
食品化学---水
根据与食品中非水组分氢键结合能力的强
弱，结合水可分为：
化合水 邻近水
多层水
2.3.1.1
化合水
是指那些结合最牢固、构成非水物质的组
成的那部分水。
2.3.1.2
邻近水
是指在非水成分中亲水基团周围结合的第一 层水，与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密
的邻近水。结合力为：水-离子和水-偶极缔合作
Aw与水分含量的关系
2.6.1
克劳修斯-克拉贝龙方程式
dlnAw / d(1/T) = -ΔH / R
冰点以上温度时， lnAw-1/T图始终为
一条直线，食品的Aw受食品中非水组分 和食品温度的影响较大。
冰点以下时，直线出现折点，lnAw
随1/T的变化率明显变大，并且Aw不再受 食品中非水组分的影响，而只与食品的
食品化学 Food chemistry
第2章 水(2学时）
轻化工程学院
主要内容
水和冰的结构特征
水-溶质的相互作用 水分活度
水分吸着等温线
2.1 引言
水是最普遍存在的组分，它往往占据 植物、动物或食品质量的50%-90%。食品品 种不同，含水量差别很大。 水为必需的生物化学反应提供物理环 促进氧气和二氧化碳的运输。
疏水基团的性质
笼形水合物的形成
使蛋白质分子产生疏水相互作用
2.4.3.1
笼形水合物
“主体”由20-74个水分子组成；
“客体”是低分子量化合物，如：低分子量
烃，稀有气体，烷基铵盐，卤代烃，CO2,SO2,环 氧乙烷，乙醇，磷盐等。 其微结晶与冰的结构很相似，当形成大的结 晶时，原料的四面体结构逐渐变成多面体结构。
“增溶”形成胶团 水能作为双亲分子的分散介质，水与双亲分
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食品化学第二章水知识点总结第二章水食品中的水分含量及功能水分含量一般生物体及食品中水分含量为3～97% 水在生物体内的含量约70~80% 水在动物体内的含量特点随动物年龄的增加而减少，成人含水量为58~67%。
不同部位水分含量不同：皮肤 60~70%；肌肉及器脏 70~80%；骨骼 12~15%。
水在植物体内的含量特点营养器官组织含量最高 70~90%。
繁殖器官组织含量最低 12~15%。
某些食品的水分含量表2—1食品水分含量 ( % )白菜，菠菜90—95 猪肉 53—60 新鲜蛋74 奶88 冰淇淋65 大米12 面包35 饼干3—8 奶油 15--20 水的功能水在生物体内的功能1.稳定生物大分子的构象，使其表现特异的生物活性2.体内化学介质，使生物化学反应顺利进行3.营养物质，代谢载体4.热容量大，调节体温5.润滑作用此外，水还具有镇静、强壮效果；保护眼睛，降脂减肥和美容作用。
水的食品功能 1.食品的组成成分2.显示色、香、味、形、质构特征3.分散蛋白质、淀粉、形成溶胶4.影响鲜度、硬度5.影响加工，起浸透、膨胀作用6.影响储藏性水的物理性质水的三态1、以水—汽2、水—冰3、汽—冰特点: 具有水、汽、冰三相共存 * * 水的重要物理性质水的许多物理性质：如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和界电常数都明显偏高. * *原因:水分子间存在着三维氢键缔合的缘故１水的密度在4℃最大，为1；0℃时冰密度为,水结冰时,体积膨胀约9%(/L). 实际应用:这种性质易对冷冻食品的结构造成机械损伤,是冷冻食品行业中应关注的问题2. 水的沸点与气压呈正相关关系.当气压升高时,则其沸电升高;当气压下降，则沸点降低。
实际应用:(1)热敏性的食品如牛奶、肉汁、果汁等的浓缩通常采用减压或真空方式来保护食品的营养物质(2)不易煮烂的食物，如动物的筋、骨、牛肉等可采用高压蒸煮，低酸性的罐头的杀菌 (3)高原上做饭应采用高压 3.水的比热较大水的比热大是因为当温度升高时，除了分子动能需要吸收热量外，同时缔合的分子转化为单分子时也需要吸收热量所致。
使得水温不易随气温的变化而异。
比如海洋性气候就是如此。
4. 水的介电常数很高,水的溶解能力强 20℃时，水为。
生物体的干物质的介电常数为~。
介电常数高，可促进电解质的解离，所以对酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中的溶解是非常重要的。
5. 冰的导电系数与热传递系数均比水的大，分别大3倍与4倍也就是说，在一定的环境中，冰改变自身的温度要比水的快得多，所以同一食物的解冻要比冻结快得多# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(1)水分状态结合水作用力：配位键，氢键，部分离子键特点：在-40℃以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂单分子层水: 与食物的非水组分中离子或强极性基团如氨基、羧基等直接以离子键或氢键结合的第一个水分子层中的水称之。
约为总水量的%。
多分子层水:处于单分子层水外的几层水分子或与非水组分所含的弱极性基团如羟基、酰胺基等形成的氢键的水分子。
# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(2)自水作用力：物理方式截留，生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；毛细管力特点：可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微生物利用。
毛细管水：毛细管径>,约为几~几十um时,其内的水属于自水。
自流动水# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(3)水溶质间的相互关系水与离子和离子基团的相互作用作用力：极性结合，偶极—离子相互作用阻碍水分子的流动的能力大于其它溶质；水—离子键的强度大于水—水氢键；破坏水的正常结构,阻止水在0℃时结冰，对冰的形成造成一种阻力# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(4)水与可形成氢键的中性基团的相互作用水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键；作用力小于水与离子间作用力；流动性小；对水的网状结构影响小；阻碍水结冰；大分子内或大分子间产生“水桥”Η││∣—Ν—Η……Ο—Η……О＝С—# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(5)水与非极性物质的相互作用笼形水合物的形成：于非极性基团与水分子产生斥力，使疏水基团附近的水分子间氢键键合力↑“笼形水合物” :20～74个水分子将“客体”包在其中作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用水分活度与食品稳定性 * * 水分活度的意义问题(1) 含水18%的果脯与含水18%的小麦比较，哪种耐储藏？水分活度: 食品中水的蒸汽分压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示Aw=P/Po对于纯水： P=Po Aw=1；而对于食品中的水分，因其中溶有其它物质，所以P总是易程度与Aw有关.1.配制食品混合应注意水在配料间的转移2.测定包装材料的阻湿性质3.测定一定水分含量与微生物生长的关系4.预测食品稳定性与水分含量的关系。
２.吸湿等温线与温度的关系Ｔ升高，则Aw升高，对同一食品，Ｔ升高，形状近似不变，曲线位置向下方移动.不同温度下马铃薯的吸湿等温线# 吸湿等温线的滞后现象测定水加入到干燥食品的吸湿等温线与测定高水分食品→脱水的解吸等温线；二线不完全重合，显示吸湿等温线滞后环吸湿等温线的滞后现象 ;吸湿等温线与解吸等温线不完全重合的现象水分含量相同时，对应的Aw ，解湿V降低 Aw与脂肪的氧化Aw对脂肪的非酶氧化反应的影响比较复杂。
Aw Aw ↑ V ↑ Aw > Aw↑ V↑ (稀释浓度) Aw与水溶性色素分解，维生素分解 Aw ↑ V分解↑* * 结冰对食品稳定性影响食品结冰时1.非冻结相中，溶质变浓，产生浓缩效应冻结的pH、粘度、离子强度、氧化还原电位、胶体性质等发生变化。
加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌红蛋白褐变蛋白质变性S↓2. 冰的体积增加9% ,导致机械伤害,发生错位现象氧化反应酶催化反应水对食品质构的影响(1)水%、Aw对干、半干、中湿食品质构有影响低Aw：饼干脆性油炸土豆片脆性硬糖防粘固体饮料防结块中湿：软糖防变硬蛋糕防变硬面包防变硬降低Aw的方法添加吸湿剂可在水分含量不变条件下，降低Aw值。
吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团，即有可与水形成结合水的亲水性物质。
如：多元醇：丙三醇、丙二醇、糖无机盐：磷酸盐、食盐动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶水对食品质构的影响(2)冷冻方式对质构的影响速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大干燥方法对质构的影响空气干燥质构破坏冷冻干燥相似质构如脱水蔬菜高温脱水质构破坏分子流动性与食品稳定性(1)无定形---- 非平衡、非结晶状态玻璃态----以无定形固体存在的物质于玻璃态玻璃化温度----过饱和溶液转变成玻璃态时的温度分子流动性与食品稳定性(2) 食品的物理变化和化学变化的速度分子流动性所决定分子流动性与温度有相依性大多数食品具有玻璃化温度溶质类型影响玻璃化温度分子的缠结能影响食品的性质Aw在~ ,其水分含量在20~40% 中间食品具有如下特征：能象干燥食品那样抵制微生物的繁殖生长；不必复水，且口感良好；能够长期保存; 营养成分容易调整; 包装经济。
讨论、思考题1、试列举水在生物体内的主要功能。
2、简述食品体系中水的存在类型与特点。
3、水的物理性质中有哪些与食品加工有关的？分别有何应用？4、解释：单分子层水、多分子层水、束缚水、毛细管水、截留水5、冻结对食品保藏有何不利的影响？6、为什么水分活度与食品的稳定性密切相关？7、解释：水分活度、玻璃态、玻璃化温度、分子流动性、吸湿等温线第二章水食品中的水分含量及功能水分含量一般生物体及食品中水分含量为3～97% 水在生物体内的含量约70~80% 水在动物体内的含量特点随动物年龄的增加而减少，成人含水量为58~67%。
不同部位水分含量不同：皮肤 60~70%；肌肉及器脏 70~80%；骨骼 12~15%。
水在植物体内的含量特点营养器官组织含量最高 70~90%。
繁殖器官组织含量最低 12~15%。
某些食品的水分含量表2—1食品水分含量 ( % )白菜，菠菜90—95 猪肉 53—60 新鲜蛋74 奶88 冰淇淋65 大米12 面包35 饼干3—8 奶油 15--20 水的功能水在生物体内的功能1.稳定生物大分子的构象，使其表现特异的生物活性2.体内化学介质，使生物化学反应顺利进行3.营养物质，代谢载体4.热容量大，调节体温5.润滑作用此外，水还具有镇静、强壮效果；保护眼睛，降脂减肥和美容作用。
水的食品功能 1.食品的组成成分2.显示色、香、味、形、质构特征3.分散蛋白质、淀粉、形成溶胶4.影响鲜度、硬度5.影响加工，起浸透、膨胀作用6.影响储藏性水的物理性质水的三态1、以水—汽2、水—冰3、汽—冰特点: 具有水、汽、冰三相共存 * * 水的重要物理性质水的许多物理性质：如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和界电常数都明显偏高. * *原因:水分子间存在着三维氢键缔合的缘故１水的密度在4℃最大，为1；0℃时冰密度为,水结冰时,体积膨胀约9%(/L). 实际应用:这种性质易对冷冻食品的结构造成机械损伤,是冷冻食品行业中应关注的问题2. 水的沸点与气压呈正相关关系.当气压升高时,则其沸电升高;当气压下降，则沸点降低。
实际应用:(1)热敏性的食品如牛奶、肉汁、果汁等的浓缩通常采用减压或真空方式来保护食品的营养物质(2)不易煮烂的食物，如动物的筋、骨、牛肉等可采用高压蒸煮，低酸性的罐头的杀菌 (3)高原上做饭应采用高压 3.水的比热较大水的比热大是因为当温度升高时，除了分子动能需要吸收热量外，同时缔合的分子转化为单分子时也需要吸收热量所致。
使得水温不易随气温的变化而异。
比如海洋性气候就是如此。
4. 水的介电常数很高,水的溶解能力强 20℃时，水为。
生物体的干物质的介电常数为~。
介电常数高，可促进电解质的解离，所以对酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中的溶解是非常重要的。
5. 冰的导电系数与热传递系数均比水的大，分别大3倍与4倍也就是说，在一定的环境中，冰改变自身的温度要比水的快得多，所以同一食物的解冻要比冻结快得多# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(1)水分状态结合水作用力：配位键，氢键，部分离子键特点：在-40℃以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂单分子层水: 与食物的非水组分中离子或强极性基团如氨基、羧基等直接以离子键或氢键结合的第一个水分子层中的水称之。
约为总水量的%。
多分子层水:处于单分子层水外的几层水分子或与非水组分所含的弱极性基团如羟基、酰胺基等形成的氢键的水分子。
# 食品中的水分状态及与溶质间的相互关系(2)自水作用力：物理方式截留，生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；毛细管力特点：可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微生物利用。