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食品化学答案

第2章:水分

1.如何从理论上解释水的独特理化性质？

水分子中的O原子的电负性更大,O——H键的共用电子对强烈地偏向于O原子一边,使得H原子几乎成为带有一个正电荷的裸露质子,整个水分子发生偶极化,形成偶极分子.同时,其H原子也极易与另一水分子的O 原子外层上的孤电子对形成H键,水分子间通过这种H键产生了较强的缔合作用.由于每个水分子具有等数目的H键给体和受体,能狗在三维空间形成H键网络结构.水分子的H键网络结构为说明水的异常理化性质奠定了理论基础.

2.食品中的离子、亲水性物质、疏水性物质分别以何种方式与水作用？食品中水的存在形式有哪些？各有何特点？

答.（1）、水与离子及离子基团的相互作用：与离子和离子基团的相互作用的水是食品中结合最紧密的一部分水。它们是通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用而产生水合作用。对于既不具有氢键受体又没有供体的简单无机离子，它们与水相互作用时仅仅是极性结合，这种作用通常称为离子水合作用（属于静电相互作用）。（2）、水与亲水性物质的相互作用：水与亲水性物质通过氢键而结合。（3）、水与疏水性物质的相互作用：疏水基团和水形成笼形水合物及和蛋白质产生疏水相互作用。

水存在的形式及特点：

食品中水的存在形式有体相水与结合水，体相水又分为滞化水、自由水、毛细管水。结合水又分为化合水、邻近水（单层水）和多层水三种类型

（1）化合水的性质：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

（2）邻近水( Vicinal water) 的性质：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大大减少、不能被微生物利用、此种水很稳定，不易引起Food的腐败、变质

（3）多层水的性质:大多数多层水在-40℃下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低。有一定溶解溶质的能力、与纯水比较分子平均运动大大降低、不能被微生物利用

（4）体相水（游离水）的性质:能结冰，但冰点有所下降、溶解溶质的能力强，干燥时易被除去、与纯水分子平均运动接近、很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。

3.水分含量与水分活度的关系和区别在哪些方面？什么是水分的吸附等温线？其曲线形状受哪些因素的影响？水分活度对食品稳定性有哪些影响？

（1）水分含量：

（2）水分活度：是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值。Aw=f/f0=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)

水含量和水活动性

水含量和水活性之间的关系是复杂的。a的增量w与在水含量的增量几乎总是伴随，但是非线性地。水活

性和水分之间的这个关系在一个特定温度称水分吸着等温线。

用aw比用水分含量能更好的反应食品的稳定性。究其原因与下列因素有关：

☐ 1 aw对微生物生长有更为密切的关系。

☐ 2 aw与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有高度的相关性。

☐ 3 用aw比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况。

☐ 4 从MSI图中所示的单分子层水的aw(0.25-0.3)所对应的含量是干燥食品的水分含量的最佳要求。

☐ 5 另外，aw比水分含量更易测，且又不破坏试样。

（3）水分的吸附等温线：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附等温线（MSI）

（4）影响因素：大多为“s”；水果，含糖量高的，含可溶性小分子的咖啡提取物，多聚物含量不高的是“J”。一定水分含量是，温度越高，水分活度越高。

（5）水分活度与食品稳定性的关系：Aw与食品保藏性的关系主要体现在以下方面：

①Aw与食品中微生物的生长繁殖：微生物生长需要的Aw一般较高，但不同的微生物在食品中的生长繁殖都需要适宜的Aw范围：细菌最敏感，要求Aw>0.90；酵母和霉菌其次，要求Aw>0.87-0.80；耐干、耐高渗的酵母只要求Aw>0.65-0.60。当Aw＜0.50时，任何微生物不能生长。实际应用中，根据食品中存在的主要微生物，通过控制Aw大小，达到抑制微生物生长的目的。比如：干制、糖或盐腌制等保藏食品的方式都可使Aw降低。

②Aw与酶促反应：多数酶促反应要求较高的Aw。当>0.35，随着Aw的升高而加速，可能是低Aw区只有较少的分子移动，阻止了酶与底物的接触所致。如淀粉酶\多酚氧化酶等多数的酶在Aw<0.85环境下酶活性下降。但是脂肪水解酶在Aw0.5---0.1时仍有活性。

③Aw与非酶反应：

一般非酶反应：食品中的成分之间在一定的Aw下，可发生非酶反应，有的反应是非需宜的，如奶粉的颜色褐变导致Lys的损失，与Aw有关。最重要的一个非酶褐变反应－Maillard反应，一般在Aw0.68（0.6－0.7间）左右最易发生。

4.冰对食品稳定性有哪些影响？采取哪些方法可以克服冰冻法保藏食品的不利因素？

冷藏时冰对食品稳定性的影响

冷冻法是保藏大多数食品最理想的方法，其作用主要在于低温，而不是因为形成冰。具有细胞结构的食品

和食品凝胶中的水结冰，将出现两个非常不利的后果：

①水结冰后，食品中非水组分的浓度将比冷冻前变大（浓缩效应）；

②水结冰后其体积比结冰前增加9%。

冷冻对反应速度有两个相反的影响，即降低温度使反应变得非常缓慢，而冷冻所产生得浓缩效应却又导致

反应速度的增大。

虽然冷冻有时会使某些反应速度加快（在冰点以下较高的温度），但大多数反应在冷冻时是减速的，因此

冷冻仍然是一种有效的保藏方法

随着食品原料的冻结、细胞内冰晶的形成，将破坏细胞的结构，细胞壁被穿透发生机械损伤；

解冻时细胞内的物质就会移至细胞外，致使食品汁液流失；结合的水减少，使一些食物冻结后失去饱满性、

膨胀性和脆性，对食品质量造成不利影响。

采取的方法：采取速冻、添加抗冷冻剂等方法可降低食品在冻结的不利影响，更有利于冻结食品保持原有

的色、香、味和品质。在食品冻藏时,要尽量保持温度的恒定。

因为在冻藏过程中温度出现波动，温度升高时，已冻结的小冰晶融化；

温度再次降低时，原先未冻结的水或先前小冰晶融化的水将会扩散并附着在较大的冰晶表面，造成再结晶

的冰晶体积增大，这样对组织的破坏性很大。

解冻时，采用缓慢解冻的方法较好。

5.如何解释Tg在食品保藏中的作用？

玻璃化温度（Tg）:指非结晶态的食品体系从玻璃态到橡胶态的转变时的温度。Tg′是特殊的Tg ，是指食

品体系在冰形成时具有最大冷冻浓缩效应的玻璃化转化温度。

玻璃态转变理论在食品中尤其是干制品和冷冻食品中的应用非常广泛。一方面，可以用玻璃态转变理论很

好地解释食品加工与贮藏过程中的某些食品品质的变化。例如：某些方便食品的组织软化、面包老化、粉

状时的风化和吸湿、冷冻食品的干缩等问题都可以用玻璃态转变来解释，食品贮藏过程中褐变、脂肪氧化、

结晶等也和玻璃态转变有很大的关系。另一方面，用玻璃化转变温度（Tg）和水分活度（Aw）的关系，还

可以预计食品的贮存期及贮藏条件。

6.什么是分子移动性（Mm)?Mm与食品稳定性有何关系？

分子移动性M m：又称分子流动性，是分子的旋转移动和平动移动的总度量。物质处于完全而完整的结晶状态，或处于完全的玻璃态时，其Mm值为零。决定食品Mm值的主要成分是水和食品中占优势的非水组

分。Mm集中关注食品的微观黏度和化学组分的扩展能力。

7.水分活度、分子移动性和Tg在预测食品稳定性中的作用有哪些？请对他们进行比较？Aw是判断食品稳定性的有效指标，主要研究食品中水的有效性（利用程度）；Mm用于评估食品稳定性，