食品化学第二章重点
食品化学重点
P2第一章绪论1.食品化学:是从化学的角度研究食品的本质和变化的科学,它涉及食品化学组成的含量分析和结构测定,及其在食品加工、贮运、营销和鉴定等过程中表现出的性质和变化;主要研究方向包括:食品生物化学、食品营养化学、食品工艺化学和食品风味化学;简言之,食品化学即是研究食品的组成、结构、功能及其变化规律,从分子水平认识食品的一门科学;2.食品化学的研究内容1研究食品中营养成分,呈色、香、味成分和有害成分的化学组成、性质、结构和功能;2阐明食品成分之间在生产、加工、储存、运输中的各类化学变化,即化学反应历程、中间产物和最终产物的结构及其对食品的品质和卫生安全性的影响;3研究食品储藏和加工的新技术,开发新的产品和新的食品资源以及新的食品添加剂等;4研究食品中化学反应的动力学行为及其环境因素的影响;3.食品化学的研究领域1根据研究内容分类,食品化学主要包括:食品营养成分化学、食品色香味化学、食品工艺化学、食品物理化学和食品有害成分化学;2根据研究内容的物质分类,食品化学主要包括:食品碳水化合物化学、食品油脂化学、食品蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂化学、维生素化学、食品矿物质元素化学、调味品化学、食品风味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学;P11第二章水分第二章水第一节引言生物体系的基本成分包括:蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸、维生素、矿物质和水;水是最普遍存在的组分,占50%~90%是其它食品组分的溶剂水在食品中的重要作用a.水是食品的重要组成成分,是形成食品加工工艺考虑的重要因素;b.水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响;c.是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因,直接关系到食品的贮藏特性;水与食品加工了解水在食品中的存在形式是掌握食品加工和保藏技术原理的基础;决定食品的市场品质,是食品的法定标准;大多数食品加工的单元操作都与水有关;干燥、浓缩、冷冻、水的固定;复水、解冻没有完全成功第二节水、冰的结构和性质二、水分子的缔合与水的三态由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差别,导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合状态:由于每个水分子上有四个形成氢键的位点,因此每个水分子的可以通过氢键结合4个水分子;由于水分子之间可以以不同数目和不同形式结合,因此缔合态的水在空间有不同的存在形式,如:由于水分子之间除了通过氢键结合外,还有极性的作用力,因此水分子之间的缔合数可能大于4;在通常情况下,水有三种存在状态,即气态、液态和固态;水分子之间的缔合程度与水的存在状态有关;在气态下,水分子之间的缔合程度很小,可看作以自由的形式存在;在液态,水分子之间有一定程度的缔合,几乎没有游离的水分子,由此可理解为什么水具有高的沸点;而在固态也就是结冰的状态下,水分子之间的缔合数是4,每个水分子都固定在相应的晶格里,这也是水的熔点高的原因;水具有一定的黏度是因为水分子在大多数情况下是缔合的,而水具有流动性是因为水分子之间的缔合是动态的;当水分子在很短的时间内改变它们与临近水分子之间的氢键键合关系时,会改变水的流动性;水分子不仅相互之间可以通过氢键缔合,而且可以和其它带有极性基团的有机分子通过氢键相互结合,所以糖类、氨基酸类、蛋白质类、黄酮类、多酚类化合物在水中均有一定的溶解度;另外,水还可以作为两亲分子的分散介质,通过这种途径使得疏水物质也可在水中均匀分散;三、冰的结构和性质冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构;普通冰的晶胞和基础平面可如下图所示:在冰的晶体结构中,每个水和另外4个水分子相互缔合,O-O之间的最小距离为,O-O-O之间的夹角为109°;当水溶液结冰时,其所含溶质的种类和数量可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向;一般有4种类型,即六方形、不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶;六方形是多见的、在大多数冷冻食品中重要的结晶形式;这种晶形形成的条件是在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻,并且溶质的性质及浓度不严重干扰水分子的迁移;纯水结晶时有下列行为:即尽管冰点是0℃,但常并不在0℃结冻,而是出现过冷状态,只有当温度降低到零下某一温度时才可能出现结晶加入固体颗粒或振动可促使此现象提前出现;出现冰晶时温度迅速回升到0℃;把开始出现稳定晶核时的温度叫过冷温度;如果外加晶核,不必达到过冷温度就能结冰,但此时生产的冰晶粗大,因为冰晶主要围绕有限数量的晶核成长;一般食品中的水均是溶解了其它可溶性成分所形成的溶液,因此其结冰温度均低于0℃;把食品中水完全结晶的温度叫低共熔点,大多数食品的低共熔点在-55~-65℃之间;但冷藏食品一般不需要如此低的温度,如我国冷藏食品的温度一般定为-18℃,这个温度离低共熔点相差甚多,但已使大部分水结冰,且最大程度的降低了其中的化学反应;现代食品冷藏技术中提倡速冻,这是因为速冻形成的冰晶细小,呈针状,冻结时间短且微生物活动受到更大限制,从而保证了食品品质;四、水、冰的物理特性与食品质量关系水是一种特殊的溶剂,其物理性质和热行为有与其它溶剂显着不同的方面:a.水的熔点、沸点比质量和组成相近的分子高得多;如甲烷的:-162℃,:-183℃,而水在下:100℃,:0℃;这些特性将对食品加工中的冷冻和干燥过程产生很大的影响;b.水的密度较低,水在冻结时体积增加,表现出异常的膨胀行为,这会使得含水的食品在冻结的过程中其组织结构遭到破坏;c.水的热导率较大,然而冰的热导率却是水同温度下的4倍;这说明冰的热传导速度比非流动水如动、植物组织内的水快得多;因此水的冻结速度比熔化速度要快得多;d.冰的热扩散速度是水的9倍,因此在一定的环境条件下,冰的温度变化速度比水大得多;正是由于水的以上物理特性,导致含水食品在加工贮藏过程中的许多方法及工艺条件必须以水为重点进行考虑和设计;特别是在利用食品低温加工技术时要充分重视水的热传导和热扩散的特点;1 与离子或离子基团的相互作用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,这些物质由于在水中可以溶解而且解离出带电荷的离子,因而可以固定相当数量的水;例如食品中的食盐和水之间的作用:第三节食品中水与非水组分之间的相互作用由于离子带有完整的电荷,因此它们和水分子之间的极性作用比水分子之间的氢键连接还要强,如Na+与水分子之间的结合能力大约是水分子间氢键连接力的4倍;正是由于自由离子和水分子之间的强的相互作用,导致破坏原先水分子之间的缔合关系,使一部分水固定在了离子的表面;随着离子种类的变化及所带电荷的不同,与水之间的相互作用也有所差别;大致可以分作两类:能阻碍水分子之间网状结构的形成,溶液的流动性比水大,此类离子如:K+、Rb+、Cs+、NH+4、Cl-、Br-、I-、NO-3、BrO-3等;有助于水分子网状结构的形成,水溶液的流动性小于水,此类离子一般为离子半径小、电场强度大或多价离子,如:Li+、Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、OH-等;2与具有氢键键合能力的中性分子或基团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,其结构中含有大量的极性基团,如羟基、羧基、氨基、羰基等,这些极性基团均可与水分子通过氢键相互结合;因此通常在这些物质的表面总有一定数量的被结合、被相对固定的水;不同的极性基团与水的结合能力有所差别;一般情况下,氨基、羧基等在生理条件下可以呈解离状态的极性基团均与水有较强的结合,而羟基、酰胺基等非解离基团与水之间的结合较弱;带有极性基团的有机物质由于和水能够通过氢键相互结合,因此对纯水的正常结构都有一定程度的破坏,而且也可降低冰点;带极性基团的食品分子不但可以通过氢键结合并固定水分子在自己的表面,而且通过静电引力还可吸引一些水分子处于结合水的外围,这些水称为临近水:尽管结合或附着在分子上的水分子数量并不多,但其作用和性质常常非常重要;它们常是一些酶保持活性结构并能发挥作用的重要因素;也常是食品保持正常结构的重要因素;3 与非极性物质的相互作用非极性的分子通常包括烃类、脂类、甾萜类等,通过化学的手段也可在一些含极性基团的分子如蛋白质等中引入非极性部分基团;当水中存在非极性物质,即疏水性物质时,由于它们与水分子产生斥力,可以导致疏水分子附近的水分子之间的氢键键合增强;由于在这些不相容的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构,使得熵下降,此过程称为疏水水合作用;由于疏水水合在热力学上是不利的,因此水倾向于尽可能地减少与存在的非极性实体靠近;如果存在两个分离的非极性实体,那么不相容的水环境将促使它们相互靠近并缔合,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,被称为“疏水相互作用”;第四节食品中水的存在状态理解食品中水的存在状态是掌握水在食品中的作用及各种与水相关的加工技术的关键;而水在食品中的存在状态说到底是水在食品中和各类食品物质之间的关系及水的存在量;二、食品中水的存在状态根据食品中水与非水物质之间的相互关系,可以把食品中的水分作体相水和结合水如下页图结合水也称束缚水、固定水;结合水又分为化合水、临近水、多层水;结合水与自由水主要的区别在于: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;结合水对食品品质和风味有较大的影响,当结合水被强行与食品分离时,食品质量、风味就会改变b.结合水的蒸气压比体相水低得多,所以在一定温度100℃下结合水不能从食品中分离出来;c.结合水不易结冰,由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力;而多汁的组织在冰冻后细胞结构往往被体相水的冰晶所破坏,解冻后组织不同程度的崩溃;d.结合水不能作为可溶性成分的溶剂,也就是说丧失了溶剂能力;e.体相水可被微生物所利用,结合水则不能;第五节水分活度与吸湿等温曲线一、引言食品的水分含量~食品的腐败性存在相关性;但发现水分含量相同,腐败性显着不同;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;与微生物生长和许多降解反应具有相关性二、水分活度的定义和测定方法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严格差别1% 仅适合理想溶液RVP,相对蒸汽压Aw =P/P0=ERH/100ERH 食品上空已经恒定了的水蒸气的分压与同温下水的饱和蒸汽压的比值用乘以100后的整数表示Aw 是食品内在的品质,与食品的组成结构有关,而ERH则与食品平衡时大气的性质有关;ERH与周围大气的平衡需要一个过程;应用aw =ERH/100时必须注意:①aw 是样品的内在品质,而ERH是与样品中的水蒸气平衡是的大气性质. ②仅当食品与其环境达到平衡时才能应用;Aw 测定方法:冰点测定法;相对湿度传感器测定法;恒定相对湿度平衡法;水分活度测定仪测定冰点以上与冰点以下的Aw的比较:1.冰点以上温度时,水分活度与食品组成和温度有关;冰点以下温度时,水分活度仅与温度有关;2. Aw的意义不同;3.冰点以下的Aw不能预测相同食品冰点以上的Aw;1.食品中非水物质可以分为哪几种类型2.食品中水的存在形式有哪几种主要区别在哪里3.水分活度的定义三、水分吸着等温线在恒定温度下,食品水分含量每克干物质中水的质量与Aw的关系曲线;一定义MSI的实际意义:1、由于水的转移程度与Aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移;2、据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响;3、从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱;MSI上不同区水分特性区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BET单层:区Ⅰ和Ⅱ接界;H2O/ g干物质;Aw =;相当于一个干制品能呈现最高的稳定性时含有的最大水分含量区Ⅱ的水的性质:通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合;流动性比体相水稍差;大部分在-40℃不结冰;导致固体基质的初步肿胀;多层水;区Ⅰ和区Ⅱ的水占总水分的5%以下真实单层:区Ⅱ和Ⅲ接界;H2O/ g干物质;Aw =;完全水合所需的水分含量,即占据所有的第一层部位所需的水分含量;区Ⅲ的水的性质:体相水;被物理截留或自由的;宏观运动受阻;性质与稀盐溶液中的水类似;占总水分的95%以上MSI与温度的关系:水分含量一定T↑,Aw↑;Aw一定T↑,水分含量↓二滞后现象1、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;在一指定的Aw时,解吸过程中试样的水分含量大于回吸过程中的水分含量高糖-高果胶食品空气干燥苹果:总的滞后现象明显;滞后出现在真实单层水区域;Aw>时,不存在滞后高蛋白食品冷冻干燥熟猪肉:Aw<开始出现滞后;滞后不严重;回吸和解吸等温线均保持S形淀粉质食品冷冻干燥大米:存在大的滞后环;Aw=时最严重2、滞后现象产生的原因1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;2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;3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;第六节水与食品的稳定性一、水分活度与食品的稳定性1 水分活度与微生物生命活动的关系食品质量及食品加工工艺的确定与微生物有密切的关系;而食品中微生物的存活及繁殖生长与食品中水分的活度有密切的关系;下表列出了不同微生物生长与食品水分活度的关系;2水分活度与食品劣变化学反应的关系几类重要的反应速度与Aw的关系除非酶氧化在Aw<时有较高反应速度外,其它反应均是逾小反应速度愈小;也就是说愈小有利于食品的稳定性;在Aw=范围内,随Aw↑,反应速度↓的原因:1、水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行;2、这部分水能与金属离子形成水合物,降低了其催化性;在Aw=范围内,随Aw↑,反应速度↑的原因:1、水中溶解氧增加2、大分子物质肿胀,活性位点暴露,加速脂类氧化3、催化剂和氧的流动性增加当Aw>时,随Aw↑,反应速度增加很缓慢的原因:催化剂和反应物被稀释二、冷冻与食品稳定性冷冻后食品中非水分组分的浓度将比冷冻前变大水结冰后体积比结冰前增大9%;冷冻使溶质的浓度上升即浓缩效应;浓缩效应的结果是增大了反应速度;三、含水食品的水分转移1 水分的位转移影响因素水分的位转移的主要因素有温度和水分活度,其中水分活度对水分的位转移的影响更大;2 水分的相转移水分的蒸发:食品中的水分由液相变成气相而散失的现象称为食品的水分蒸发;水分蒸发主要和空气湿度和饱和湿度差有关系;水蒸气的凝结:空气中的水蒸汽在食品表面凝结成液体水的现象称为水蒸汽的凝结;第七节分子移动性与食品的稳定性一几个概念1 、玻璃态glass stste:是聚合物的一种状态,它既象固体一样有一定的形状,又象液体一样分子间排列只是近似有序,是非晶态或无定形态;处于此状态的聚合物只允许小尺寸的运动,其形变很小,类似于玻璃,因此称~;2 玻璃化温度glass transition temperature, Tg:非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称玻璃化转变,此时的温度称~;3 无定形Amorphous:是物质的一种非平衡,非结晶的状态;4 分子流动性Mm:是分子的旋转移动和平动移动性的总度量;决定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水分;二状态图State diagrams二元体系的状态图分子流动性与食品性质的相关性1大多数物理和部分化学变化由分子流动性控制决定化学反应速度:A:扩散因子D; B:碰撞频率因子A; C:活化能因子Ea2 玻璃化温度对食品的扩散限制性的稳定性有着密切的关系在食品保藏温度低于玻璃化温度时,所有的扩散限制的变化都会收到很好的限制;3 在溶解或融化温度范围内Mm和扩散限制性食品性质和温度的关系Tm-Tg范围内,T下降,Mm减少;在此范围内食品的稳定性也依赖温度,并与T-Tg成反比;4 水含量强烈影响Tg水含量越高,玻璃化温度越低;纯水的Tg最低,为-135摄氏度;若Tg高于环境温度时,则该食品体现在常温下也是稳定的;溶质的种类强烈影响Tg和Tg’:Tg’是最大冷冻浓缩液的玻璃化温度,是Tg的一个特定值;注意:Tg强烈依赖水分含量和溶质的种类,但Tg’只依赖溶质的种类;Aw和Mm方法研究食品稳定性的比较:二者相互补充,非相互竞争;Aw法主要注重食品中水的有效性,如水作为溶剂的能力;Mm法主要注重食品的微观黏度Microviscosity和化学组分的扩散能力;1.简述水的缔合程度与其状态之间的关系;2.将食品中的非水物质可以分作几种类型水与非水物质之间如何发生作用3.水分含量和水分活度之间的关系如何P59 第三章蛋白质一.蛋白质的变性:由于外界因素的作用,使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化,从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化,不包括一级结构上肽键的断裂;二.蛋白质变性对功能和结构的影响:1疏水基团暴露于外——溶解度下降;2高级结构解散——失去生物活性,杀菌,除去某些有害蛋白质或抗营养物质,提高安全性;3肽键暴露——容易受到蛋白酶的攻击;4与水结合能力下降——溶解度和持水性下降;5分子散开——粘度增大;6酶类失活——提高食品的品质和储藏性;7发生沉淀——固定食品形状、产生良好口感、搅打时稳定气泡等;食品蛋白质变性后通常引起溶解度降低或失去溶解性,从而影响蛋白质的功能特性或加工特性;在某种情况下,变性又是需宜的;例如,①豆类中胰蛋白酶抑制剂的热变性,可能显着高动物食用豆类时的消化率和生物有效性;②部分变性蛋白比天然状态更易消化,或具有更好的乳化性、起泡性和胶凝性;在某些情况下,变性过程是可逆的,例如,有的蛋白质在加热时发生变性,冷却后,又可复原;可逆变性~三级和四级结构变化;不可逆变性~二级结构也发生变化;二硫键的断裂→不可逆变性三、蛋白质的物理变性1加热变性2冷冻变性3机械处理4静高压5辐照6界面作用1.加热变性在加热条件下,肽键产生强烈的热振荡,导致维持蛋白质空间结构的次级键破坏,天然构象解体;变性速率取决于温度;对许多反应来说,温度每升高1℃,转化速率约增加2倍;可是,对于蛋白质变性反应,当温度上升1℃,速率可增加600倍左右,因为维持二级、三级和四级结构稳定性的各种相互作用的能量都很低;蛋白质对热变性的敏感性取决于多种因素,如氨基酸组成、水活性、蛋白质浓度、pH、离子强度等;疏水氨基酸↑,变性↑;水的含量↑,变性↑;变性温度Td:蛋白质溶液在逐渐加热到临界温度以上时,蛋白质的构象从天然状态到变性状态有一个显着地转变,这个转变的中点温度称为熔化温度Tm,或变性温度Td;此时天然状态与变性状态浓度比为1;2.冷冻变性蛋白质可以发生冻结变性,其原因:①是由于蛋白质周围的水与其结合状态发生变化,这种变化破坏了一些维持蛋白原构象的力,同时由于水保护层的破坏,蛋白质的一些基团就可以发生直接的接触和相互作用,导致蛋白质发生聚集或原来的亚基发生重排;②由于大量水形成冰后,剩余的水中无机盐浓度大大提高,这种局部的高浓度盐也会使蛋白质发生变性;3.机械处理机械处理,如揉捏、振动、均质或搅打等高速机械剪切,都能引起蛋白质变性;在加工面包或其他食品的面团时,产生的剪切力使蛋白质变性,主要是因为β—螺旋的破坏导致了蛋白质的网络结构的改变;剪切速率愈高,蛋白质变性程度则愈大;同时受到高温和高剪切力处理的蛋白质,则发生不可逆变性;4.静高压压力诱导蛋白质变性的原因主要是蛋白质的柔性和可压缩性;尽管氨基酸残基是被紧密地包裹在球状蛋白质分子的内部,但是仍然存在一些恒定的空隙空间,这就使蛋白质具有可压缩性;压力引起的蛋白质变性是高度可逆的高压导致的蛋白质变性不会损害蛋白质中的必须氨基酸的风味,也不会导致有毒化合物的形成;高静压在食品加工过程中作为一种工具已经引起食品科学家的广泛关注,例如灭菌和胶凝化;在200--1000 MPa高压下灭菌,使细胞膜遭到不可逆破坏,同时引起微生物中细胞器的解离,从而达到灭菌的目的;关于压力胶凝化作用已有不少报道和应用,如将蛋清、16%大豆球蛋白或3%肌动球蛋白在1OO—700MPa静液压下,于25℃加压30min,则可形成凝胶,其质地比热凝胶柔软;静液压也常用于牛肉的嫩化加工,一般处理压力为100—300 MPa;压力加工,目前是一种较热加工理想的方法,加工过程中不仅必需氨基酸、天然色泽和风味不会损失,特别是一些热敏感的营养或功能成分能得到较好的保持,而且不会产生有害和有毒化合物;但是因为成本关系,尚未得到广泛应用5.辐照芳香族氨基酸残基吸收紫外线;若能量高,能打断二硫键,导致构象变化;食品进行一般的辐射保鲜时,对食品蛋白质的影响极小;原因:1.辐射剂量低;2.食品中水的裂解减少了其他物质的裂解;。
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。
食品化学 2水分
食 品 中 水 分 的 存 在 形 式
1、结合水
化合水,又称组成水
是指与非水物质结合得最牢固并构成非水 物质整体的那些水。
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
食 品 中 水 分 的 存 在 形 式
邻近水(单分子层水) 是指处在非水组分亲水性最强的基团周围的 第一层位置,与离子或离子基团缔合的水。
这些离子大多为负离子和大的正离子 如:K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-I-,NO3-,BrO3,IO3-,ClO4-等。 结果:粘度变小,流动性增加
离子对水的净结构的影响
水 与 离 子 基 团 的 相 互 作 用
②净结构形成效应:溶液比纯水具有较低的流动性。
一些离子有助于水形成网状结构 这些离子大多是电场强度大,离子半径小的离子。 如:Li+, Na+, Ca2+, Ba2+,Mg2+, Al3+,F,OH-
结晶大分子的亲水基团间的距离是与纯水中最邻近两 个氧原子间的距离相等。
如果在水合大分子中这种间隔占优势,这将会促进第一 层水和第二层水之间相互形成氢键。
在生物大分子的 两个部位或两个大 分子之间可形成由 几个水分子所构成 的“水桥”。
木瓜蛋白酶中的三分子水桥
水 与 非 极 性 物 质 的 相 互 作 用
结果:粘度增加,流动性变小
水与具有形成氢键能力的中性基团(亲水性溶 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。
共价键 H2O-离子 H2O-H2O H2O-亲水性溶质 键的强度
食品化学期末复习重点
食品化学期末复习重点第1章(绪论)你认为食品化学的“增长点”是什么?答1、继续研究不同食品的组成性质和在食品中加工储藏中的变化及其对食品品质和安全性的影响2.研发新食品,发现并去除食品资源中的有害成分,同时保护有益成分的营养和功能性3、继续研究解决现有食品工业生产中存在的各种技术问题,如变色,味,质地粗糙,货架期短,风味等问题4.研究食品中功能因子的组成、结构、性质、去除活性、定量和定性分析、分离提取方法及综合开发措施,为保健食品的开发提供科学依据5、现代储藏保鲜技术中辅助性的化学处理剂和膜剂的研究应用6.利用现代分析手段和高新技术,深入研究食品的风味化学和加工技术。
7.新型食品添加剂的开发、生产和应用研究8、快速定量,定性分析方法或新的检测技术的研究开发9、资源精深加工和综合利用的研究10、食品基础原料的改性技术的研究第一章水分1结合水:指食品中那些与非水组分通过氢键结合的水。
2自由水:也称为“散装水”。
除了结合水,剩余的水被称为自由水,远离非水成分。
3毛细管水:食品中的组织含有天然的毛细管,其内部保留的水称为毛细管水,实际上主要存在于细胞间隙中。
4水活度:指溶液(食物)中水的蒸汽压与同一温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
5“滞后”现象:对于食品体系,采用向干燥样品中添加水(回吸作用)的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠,这种不重叠性称为滞后现象。
6食品的吸湿等温线:吸湿等温线,MSI。
在恒定温度下,以食物的aw值为横坐标。
此时,食物中达到平衡的水分含量是纵坐标,绘制的曲线称为吸湿等温线。
8单层水:指第一层水分子层中直接与强极性基团(如-COOH、-NH2等)结合的水,称为单层水,也称为“邻水”。
9.结合水主要性质为:①冰点为-40℃,②没有溶剂作用,③食物中的微生物孢子不能利用结合水进行发芽和繁殖,④低流动性。
10.第二章蛋白质1、蛋白质功能性质:在食品加工、贮藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需宜特征作出贡献的那些物理、化学性质。
食品化学重点
第一章绪论1、食品科学(food Science)——一门将基础学科和工程学的理论用于研究食品基本的物理、化学和生物化学性质以及食品加工原理的学问。
它是一门涉及到食品的特性及其变化、保藏和改性原理的科学。
2、食品化学(Food Chemistry)论述食品的成分和性质以及食品在处理、加工和贮藏中经受的化学变化。
第二章水1、水在生物体内的生理功能:✧化学作用的介质,也是化学反应的反应物或生成物。
✧水是一种溶剂,能够作为体内营养素运输、吸收和废弃物排泄的载体。
✧是维持体温的载温体。
✧是生物体内减缓磨擦的润滑剂。
2、食品中的水构成大多数食品主要组分水分子的含量和分布直接影响到食品的外观、色泽、风味、质量、状态、贮藏时间及其对腐败的敏感性等。
不同的食品有其特征性的水分含量。
3、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。
4、水分子缔合解释水的许多性质?低蒸汽压高沸点高熔化点高蒸发热5、按冷冻速度和对称要素(对称面、对称轴、对称中心),冰可分为四大类:o六方型冰晶:是大多数冷冻食品中重要的冰结晶形式,它是一种高度有序的普通结构。
o不规则树枝状结晶o粗糙的球状结晶o易消失的球状结晶及各种中间体。
6、六方冰晶形成的条件:①在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻②溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移。
7、在正常压力及0℃时,只有普通的六方形冰是稳定的。
8、冷冻速度、溶质的种类及浓度等会影响冰结晶的结构。
例,随着冷冻速度增大或明胶浓度的提高,主要形成立方形和玻璃状冰结晶。
9、液态水分子的结构特征⏹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。
10、水的特点一、高沸点(bp)(H2O)n,打破氢键需额外能量。
压力P下降,bp降低。
高海拔处烹煮食物难熟。
二、高比热,高蒸发热水为优良的冷却剂。
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?
食品化学复习章节重点
第一章水1.疏水相互作用、疏水水合、水分活度、水分吸着等温线的定义。
当两个分离的非极性基团存在时,不相容的水环境会促使它们缔合,从而减小了水-非极性界面,这是一个热力学上有利的过程(ΔG<0)。
此过程是疏水水合的部分逆转,被称为疏水相互作用。
向水中添加疏水物质时,由于它们与水分子产生斥力,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,此过程称为疏水水合。
水分活度:a w =f/f 0,f:溶剂(水)的逸度。
逸度:溶剂从溶液逃脱的趋势 f 0 :纯溶剂的逸度。
在低压(例如室温)下,f/f 0 和p/p 0 之间的差别小于1%,a w =p/p 0 此等式成立的前提是溶液是理想溶液和存在热力学平衡。
在恒定温度下,食品水分含量(每单位干物质质量中水的质量表示)对水分活性作图得到的曲线称为水分吸着等温线。
2.水分子的结构特征、液态的水以缔合状态存在的原因。
结构特征:①H2O 分子的四面体结构有对称性。
②H-O 共价键有离子性。
③氧的另外两对孤对电子有静电力。
④H-O 键具有电负性。
水分子缔合的原因:①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。
②H-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。
③静电效应。
3.化合水、邻近水、多层水、体相水的概念及其特点。
化合水:与非水组分结合最强的水,已成为非水物质的整体部分。
如存在于蛋白质分子的空隙区域的水和成为化学水合物的一部分的水。
化合水的特征:在-40℃下不结冰;不能用作其他添加溶质的溶剂;与纯水比较分子平均运动为0 ;不能被微生物利用邻近水:与非水组分特定亲水位点通过水-离子和水-偶极作用发生强烈相互作用的那部分水。
邻近水特征: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,不易引起食物的腐败变质多层水:占有非水组分的亲水基团第一层中剩下位置的水以及在邻近水的外层形成的几层水。
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
食品化学总结
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。
食品化学第2章糖类
整理ppt
22
葡萄糖的变旋现象
D-葡萄糖只能与一个醇(甲醇)形成缩醛。
不与NaHSO3反应。
无醛基
IR(infrared ray )图谱中没有羰基的伸缩振动
1HNMR图谱(nuclear magnetic resonance)、
中没有醛基质子的吸收峰。
整理ppt
4
微生物多糖具有植物多糖不具备的优良性质,它们生产 周期短,不受季节、地域和病虫害条件限制,具有较强的市 场竞争力和广阔的发展前景.目前,许多微生物多糖已作为 胶凝剂、成膜剂、保鲜剂、乳化剂等,广泛应用于食品、制 药、石油、化工等多个领域.据估计,全世界微生物多糖年 加工业产值可达50~100亿美元.
H
OH
H HO
bH
CHO
OH
H OH
b
CH2OH
H
OH
HO H H
OH
OH
CH2OH
H
O OH
H OH H
OH
H
H OH
H OH
Haworth式
D吡喃葡萄 糖
D吡喃 葡 萄 糖
整理p端pt 基异构体(Anomers)
27
♦葡萄糖的五元环结构
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
Fischer投 影 式
The Nobel Prize in Chemistry 1902
CHO
H
OH
HO
H
H
OH
H
OH
C H 2O H
Hermann Emil Fischer
食品化学重点内容
第一章、绪论一、食品安全:是利用化学的理论和方法研究食品本质的一门科学,即从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及它们在生产、加工、贮存和运销过程中的变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学,是为改善食品品质、开发食品新资源、革新食品加工工艺和贮运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理论基础的学科。
二、影响食品反应的因素主要有:食品自身的因素,如食品的组成、水分活度、pH值等;环境的因素:如温度、时间、大气成分、光照等。
这些因素也是决定食品在加工贮藏中稳定性的因素。
在这些因素中最重要的是温度、时间、pH值、水分活度和产品中组成成分。
(掌握了这些反应条件就能调控反应速度。
)第二章、水氢键:水分子具有形成三维氢键的能力,每个水分子最多能够与另外四个水分子通过氢键结合形成四面体构型。
水与非离子、亲水溶质的相互作用力比水与离子间的相互作用弱,而与水-水氢键相互作用的强度大致相当。
一、冰的结构:是水分子通过氢键结合,有序排列形成的低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构,最邻近的水分子的O-O核间距为0.276nm,O-O-O键角约为109°,十分接近理想四面体的键角109°28′二、速冻工艺:要求在30min内通过食品最大冰晶生成带(-5—-1℃),速冻后食品中心温度必须达到-18℃,并在-18℃以下的温度贮藏三、表2-4食品中水的分类与特征&表2-5食品中水的性质分类特征典型食品中比例%结合水化合水邻近水多层水食品中非水成分的组成部分与非水成分的亲水集团强烈作用形成单分子层;水-离子以及偶极结合在亲水集团外形成另外的分子层;水-水以及水-溶质结合<0.030.1-0.91-5游离水自由流动水截留和毛细管水自由流动,性质同稀的盐溶液,水-水结合为主容纳于凝胶或基质中,水不能流动5-965-96四、水分活度●概念:a w=f/f0:f为溶剂逸度f0为纯溶剂逸度。
食品化学课堂重点内容(老师强调)
食品化学课堂重点内容(老师强调)第一章绪论食品化学是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质,以及食品在加工、储藏和运销过程中发生的变化及其对食品品质(色、香、味、质构、营养)和安全性影响的科学。
食品科学的四大支柱学科:食品化学、微生物学、生物化学、食品工程思考题1.比较食品化学和生物化学等相关学科研究内容的异同点,正确理解其定义。
第二章水分1. 水与食品品质的关系(1)储藏: 保水、保鲜(温度、湿度保持、保持原有色泽)(2)加工: 水分的转移①除水: 干制品、浓缩果菜汁、焙烤食品②改变水分状态: 冷冻食品、冻结浓缩食品③复水:冻干果菜、方便面等方便食品2.在温差相等时,生物组织的冷冻速度快还是解冻速度快?在温差相等时,生物组织的冷冻速度比解冻速度快。
冷冻过程靠冰传热——冰是冷源与水的传热介质解冻过程靠水传热——水是热源与冰的传热介质3、水与溶质的相互作用:偶极-离子(H2O-游离离子、H2O-有机分子的带电基团)、偶极-偶极(H2O-蛋白质NH、H2O-蛋白质CO、H2O-蛋白质OH)、疏水水合、疏水相互作用(H2O + R→R(水合)、R(水合) + R(水合) →R2(水合) +H2O)4、水的存在形式: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)5、水分活度: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6、lnAw与1/T呈直线关系7、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;8、对于食品体系,水分回吸等温线(将水加入一个干燥的试样)很少与解吸等温线重叠,这两条曲线的不一致现象称为滞后现象9、水分含量一定时,温度上升,Aw上升;Aw一定时,温度上升,水分含量降低。
《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。
食品化学期末考试知识点总结
第一章绪论1、食品化学:是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及它们在生产、加工、贮存和运销过程中的变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学,是为改善食品品质、开发食品新资源、革新食品加工工艺和贮运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理论基础的学科.2、食品化学的研究范畴第二章水3、在温差相等的情况下,为什么生物组织的冷冻速率比解冻速率更快?4、净结构破坏效应:一些离子具有净结构破坏效应(net structure-breaking effect),如:K+、Rb+、Cs+、NH4+、Cl- 、I—、Br—、NO3—、BrO3- 、IO3-、ClO4—等。
这些大的正离子和负离子能阻碍水形成网状结构,这类盐溶液的流动性比纯水更大.净结构形成效应:另外一些离子具有净结构形成效应(net structure-forming effect),这些离子大多是电场强度大、离子半径小的离子或多价离子。
它们有助于形成网状结构,因此这类离子的水溶液的流动性比纯水的小,如:Li+、Na+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、F—、OH —等。
从水的正常结构来看,所有离子对水的结构都起到破坏作用,因为它们都能阻止水在0℃下结冰。
5、水分活度目前一般采用水分活度表示水与食品成分之间的结合程度.aw=f/f0 其中:f为溶剂逸度(溶剂从溶液中逸出的趋势);f0为纯溶剂逸度。
相对蒸气压(Relative Vapor Pressure,RVP)是p/p0的另一名称。
RVP与产品环境的平衡相对湿度(Equilibrium Relative Humidity,ERH)有关,如下:RVP= p/p0=ERH/100注意:1)RVP是样品的内在性质,而ERH是当样品中的水蒸气平衡时的大气性质;2)仅当样品与环境达到平衡时,方程的关系才成立。
食品化学复习知识点
第二章一、水的结构水是唯一的以三种状态存在的物质:气态、液态和固态(冰)(1)气态在气态下,水主要以单个分子的形式存在(2)液态在液态下,水主要以缔合状态(H2O)n存在,n可变氢键的特点;键较长且长短不一,键能较小(2-40kj/mol)a.氢键使得水具有特别高的熔点、沸点、表面张力及各种相变热;b.氢键使水分子有序排列,增强了水的介电常数;也使水固体体积增大;c.氢键的动态平衡使得水具有较低的粘度;d.水与其它物质(如糖类、蛋白类)之间形成氢键,会使水的存在形式发生改变,导致固定态、游离态之分。
(3)固态在固体(冰)状态下,水以分子晶体的形式存在;晶格形成的主要形式是水分子之间的规则排列及氢键的形成。
由于晶格的不同,冰有11种不同的晶型。
水冷冻时,开始形成冰时的温度低于冰点。
把开始出现稳定晶核时的温度称为过冷温度;结晶温度与水中是否溶解有其它成分有关,溶解成分将使水的结晶温度降低,大多数食品中水的结晶温度在-1.0~-2.0C˚。
冻结温度随着冻结量的增加而降低,把水和其溶解物开始共同向固体转化时的温度称为低共熔点,一般食品的低共熔点为-55~-65℃。
水结晶的晶型与冷冻速度有关。
二、食品中的水1.水与离子、离子基团相互作用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,与水发生静电相互作用,因而可以固定相当数量的水。
例如食品中的食盐和水之间的作用2.水与具有氢键能力的中性基团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,其结构中含有大量的极性基团,如羟基、羧基、氨基、羰基等,这些极性基团均可与水分子通过氢键相互结合。
因此通常在这些物质的表面总有一定数量的被结合、被相对固定的水。
带极性基团的食品分子不但可以通过氢键结合并固定水分子在自己的表面,而且通过静电引力还可吸引一些水分子处于结合水的外围,这些水称为邻近水(尿素例外)。
3.结合水与体相水的主要区别(1)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,如100g蛋白质大约可结合50g 的水,100g淀粉的持水能力在30~40g;结合水对食品品质和风味有较大的影响,当结合水被强行与食品分离时,食品质量、风味就会改变;(2)蒸汽压比体相水低得多,在一定温度下(100℃)结合水不能从食品中分离出来;(3)结合水不易结冰,由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力;而多汁的组织在冰冻后细胞结构往往被体相水的冰晶所破坏,解冻后组织不同程度的崩溃;(4)结合水不能作为可溶性成分的溶剂,也就是说丧失了溶剂能力;(5)体相水可被微生物所利用,结合水则不能。
食品化学 第二章 糖类
D(+)甘露糖
D(+)葡萄糖
D(+)半乳糖
单糖的环状结构
1、单糖的环状结构的证据
(1)、不象醛类那样形成缩醛,而是只和一分子 的醇形成半缩醛(Hemiacetals)
(2)、葡萄糖的醛基不能象一般醛类那样与Schi ff试剂(品红-亚硫酸)起反应发生紫红色反应, 即不能使被亚硫酸漂白了的品红呈现红色。葡萄 糖也不能与亚硫酸氢钠起加成反应。
• D-果糖C5上的羟基与C2的酮基加成形成五元环的为呋
喃(型)果糖(Fructofuranose)
38%
62%
D-葡萄糖在水溶液中主要以 吡喃糖(pyranose) 存在,
呋喃糖(furanose) 次之。
0.02%
<0.5%
<0.5%
5 6
• D-果糖在水溶液中主要以呋喃糖存在,吡喃糖次之。
• 天然存在的已醛糖都是D型的。
• 含有n个C*的化合物,旋光异构体的数目为2n,
组成2n/2对对映体。
D(+)甘油醛
D(-)赤藓糖
D(-)苏糖
D(-)来苏糖 D(-)核糖 D(-)阿位伯糖 D(+)木糖
D(+)葡萄糖
D(+)甘露糖
D(+)半乳糖
dihydroxyacetone 二羟丙酮 erythrulose D(-)-赤藓糖
(3)、变旋现象(mutarotation):一般醛类在水溶液中 只
有一个比旋度,但新配制的葡萄糖水溶液的比旋随时 间而变化。 [α] =+112° [α] =+18.7° 称α-D-(+)葡萄糖 称β-D-(+)葡萄糖
变旋现象将这两种葡萄糖分别溶于水后,其旋光率都 逐渐变为+52.7°,这一现象称变旋现象。
《食品化学》重点与难点
重点与难点
第 1 章绪论
食品化学的概念、内涵与分类
第 2 章水分
1.重点:食品中水的组成,以及水分活度的概念和对食品安全性的影响
2.难点:①、水分活度的概念与应用;
②、滞后现象。
分子流动性的概念与应用
第 3 章碳水化合物
1.重点:糖类在食品加工过程中的各类变化
2.难点:淀粉的糊化与老化机理
第 4 章蛋白质、氨基酸
1.重点:蛋白质在食品体系中的各类功能性质
2.难点:蛋白质食品功能性质结构——效应关系
第 5 章脂质
1.重点:油脂的物理化学特性以及他们在食品加工中的变化
2.难点:油脂氧化的机理以及防止油脂氧化的方法
第 6 章酶
1.重点:酶在食品加工中的应用
2.难点:酶工程
第 7 章维生素
1.重点:掌握各种维生素的一般理化性质;维生素在食品贮存、处理、加工中所发生的物理化学变化,以及对食品品质所产生的影响
2.难点:加工和储藏中维生素损失的主要原因、掌握VA、VD、VE、VB1、VB2、VC
第 8 章矿物质
1.重点:食品加工对矿物质的影响、食品中重要的矿物质
2.难点:矿物质在食品加工、处理中所发生的变化以及对机体利用率产生的影响
第 9 章色素
1.重点:食品中色素的形成及有关变化,掌握食品色素在食品加工、储藏过程中的变化规律
2.难点:血红素、叶绿素在食品贮藏和加工中发生的重要变化及其条件,食品褐变的原理与控制
第 10 章风味
1.重点:食品风味物质的基本性质与化学变化
2.难点:食品味觉的相互作用以及食品香气的形成途径。
食品化学整理
《食品化学》复习第2章:水分一.水具有的特殊物理性质?(是什么决定的)(与冰比较)(1).密度:水: 3.98℃——1Kg/L 0℃——0.9998Kg/L冰:0℃——0.9168Kg/L水结冰时体积膨胀,膨胀系数(1.62ml/L)(应用:防止结冰时体积膨胀造成的破坏)(2).沸点:1个大气压下水的沸点是100℃●压强升高→沸点升高(应用:高沸点——高压锅煮熟食物)●压强降低→沸点降低(应用:低沸点——浓缩牛奶、果汁,防止高温变质及V破坏)。
(3).比热:水的比热大——吸收同样热量时温度升高的幅度小。
(4).介电常数高:易被电解质电离;能促进电解质电离。
(5).溶解能力强:水溶解离子型化合物的能力较强;极性有机物如糖类、醇类、酮类等靠氢键溶于水中;而脂肪、蛋白质可分散于水中,形成乳浊液或胶体溶液。
因此,水的溶、沸点高,介电常数、表面张力、热容相变热(熔融热蒸发热升华热)等异常高,但密度低;此外,水结冰时体积增强,也表现出异常的膨胀特性。
水的热导值(导热系数)大于其它液态物质,冰的热导值略大于非金属固体(0℃时冰的热导值约为水的4倍→冰的热传导速度比生物组织中非流动的水快得多;冰的热扩散速度约为水的9倍→在一定环境下,冰的温度变化速度比水快得多。
)二.水存在状态:例共价键,离子键的大小和顺序等等键的强度:共价键>H2O-离子键>H2O- H2O>H2O-亲水性溶质三.可形成氢键的基团?羟基,氨基,羰基,酰基,亚氨基四.疏水相互作用?向水中加入疏水性物质,例如烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质的非极性基团,由于它们与水分子产生斥力,从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强。
由于在这些不相容的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构,使得熵下降,此过程被称为“疏水水合”。
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”。
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食品化学模拟试卷——第二章一.名词解释1.水分活度:食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值,即Aw=p/p0。
Aw为水分活度,p为食品上空水蒸气的分压力,p0为在相同温度下纯水的饱和蒸汽压。
2.滞后现象:采用向干燥食品样品中添加水的方法绘制的水分吸附等温线和按解吸过程绘的等温线并不相互重叠,这种不重叠性称为滞后现象。
3.分子移动性Mm:又称分子流动性,是分子旋转移动和平动移动的总度量(不包括分子的振动)。
4.吸附等温线(MSI):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成为水分的吸附等温线。
5.结合水:又称束缚水或固定水,通常指存在于溶质或其他非水组分附近的,与溶质分子之间通过化学键结合的那部分水。
6.疏水相互作用:疏水基团尽可能聚集在一起以减少它们与水分子的接触的作用。
7.笼合水合物:即冰状包合物,其中水为“主体”物质,通过氢键形成了笼状结构,物理截留了另一种被称为“客体”的分子。
8.邻近水:指处在非水组分亲水性最强的基团周围第一层位置,主要结合力是水—离子和水—偶极间的缔合作用。
9.过冷温度:开始出现稳定晶核的温度。
10.无定形态:指物质的所处的一种非平衡、非结晶状态。
当饱和条件占优势并且溶质保持非结晶时形成的固体就是无定形态。
二.填空题1.维持蛋白质三级结构的重要因素是(疏水相互作用)。
2.根据食品中水分子与非水物质间相互作用的性质和程度,可将水分为(体相水)、(结合水)。
3.结合水可分为:(化合水)、(邻近水)和(多层水)。
4.体相水可以分为:(不移动水)、(毛细管水)和(自由流动水)。
5.与离子或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,它们是通过(静电相互作用)而产生水合作用。
6.水对非极性物质产生的结构形成响应,其中有两个重要结果:(笼形水合物的形成)、(蛋白质中疏水相互作用)。
7.在常温和0℃时,(六方形)冰晶最稳定。
8.大多数天然食品的初始冻结点在(-2.6到-1.0℃),并随冻结量增加,冻结点持续下降到更低,直到食品达到(低共熔点)。
9.我国的冷藏食品温度常为(-18℃)。
10.笼形水合物的“主体”水分子与“客体”分子之间相互作用一般是(范德华力)。
11.在冰点以上温度时,水分活度是(食品组成)和(温度)的函数,并以(食品组成)为主。
12.在冰点以下温度时,由于冰的存在,水分活度不再受食品中非水组分种类和数量的影响,只与(温度)有关。
13.在不同溶质影响下,冰的结构主要有4种:(六方形)、(不规则树状)、(粗糙球状)、(易消失的球晶)。
14.在常温和0℃时,(六方形)冰晶最稳定。
15.高浓度盐溶液中,水的结构与邻近离子的水相同,即水的结构完全由(离子)控制。
16.木瓜蛋白酶肽链之间存在一个由( 3 )个水分子构成的水桥。
17.邻近水主要的结合力是(水—离子和水—偶极间的缔合作用)。
18.在较大温度范围的lnAw——1/T图,并非始终是一条直线;当冰开始形成时,直线将在(结冰温度)时出现明显折点。
19.0°C时冰的热导值约为同一温度下水的(4)倍,冰的热扩散速率约为谁的(9)倍。
20.食品中含有一定的水溶性成分,这将使食品的结冰温度(下降)。
21水结冰时,开始出现稳定晶核时的温度叫(过冷温度)。
22.影响冰结构的因素:(溶质的数量与种类)和(冻结速度)。
23.食品中水能与(离子及离子集团)、(具有形成氢键能力的中性基团)和(非极性物质)相互作用。
24.食品中水能与具有形成氢键能力的中性基团相互作用,其中中性基团有(羟基)、(羧基)和(氨基)等。
25.水分子缔合作用是通过(氢键)形成的一个四面体。
26.食品中的水分活度决定了微生物在食品中萌发的(时间)、(生长速率)、(死亡率)。
27.食品冻藏有(速冻)、(慢冻)两种方法。
28.真空包装的水产和畜产加工制品流通标准规定其水分活度要低于(0.94)。
29.同一食品,在一定范围内,温度升高,水分活度(提高)。
30.在预测食品稳定性的比较时,(Tg)、(Aw)、(Mm)是3个互补的方法。
31.大多数食物的水分吸附等温线呈(S)型,而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物以及多聚糖物哈娘不高的食品的等温线为(J)型。
32.纯水冷却到过冷状态,开始出现稳定的(晶核),才开始向冰晶体转化。
33.在一定的环境条件下,冰的温度变化速率比水(大得多)。
34.一个化学反应的速率由(扩散系数)、(碰撞频率因子)、(反应的活化能)三方面决定。
35.水分子具有大的(偶极矩),能与离子产生强的相互作用,离子或离子基团的电荷与水分子偶极发生(静电相互作用)。
36.水分子为(四面体)结构,即(角锥体)结构,氧原子位于(四面体的中心)。
37.食品中,各种微生物的生长繁殖,一般来说,(细菌)对低水分活度最敏感,(酵母菌)次之,(霉菌)的敏感性最差。
38.食品的(单分子层水)的值可以准确地预测干燥产品最大稳定时的含水量。
39.根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合水分成(单分子层水)和(多分子层水)。
40.把纯水作为食品。
则其Aw=(1)。
41.与离子或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,它们是通过离子或离子基团的(电荷)与水分子(偶极)发生静电相互作用而产生(水和作用)。
42.物质处于完全而完整的(结晶)状态下其Mm为(零),物质处于完全的玻璃态(无定形态)时其Mm几乎为(零),其他情况下Mm值(大于)零。
43.在温差相等的情况下,生物组织的冷冻速率比解冻速率(小)。
44.食品中含有一定的水溶性成分,这将使食品的冻结点(降低)。
45.在估计由扩散限制的性质时,(Mm)方法明显更有效。
46.邻近水是指处在非组分亲水性最强的基团周围的(第一层)位置,主要结合力是(水-离子)和(水-偶极)间的(缔合作用)。
47.(水分活度)是指食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值。
48.大分子质量的“客体”如蛋白质、糖类、脂类和生物细胞内的其他物质也能与水形成(笼形水合物),使水合物的凝固点降低。
49.水分活度对酶促反应的影响体现在两个方面:一方面影响(酶促反应的底物的可移动性);另一方面影响(酶的构象)。
50.大多数食品的水分吸附等温线呈(S形),而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物以及多聚物含量不高的食品等温线为(J形)。
三.判断与解析1.当Aw值一定时,解吸过程中食品的水分含量大于回吸过程中的水分含量。
(√)2.纯水的冰点是0℃,含有溶质的冰溶液的冰点低于0℃。
(√)4.物质处于完全而完整的结晶状态下其Mm为零,物质处于完全的玻璃态(无定形态)时其Mm值也几乎为零,其他情况下Mm值大于零。
决定Mm之的是非水组分。
(对)5.水分活度在0.91以上时,食品的微生物变质以细菌为主。
(√)6.冰晶中的水分子以及它形成的氢键是固定不变的。
(×)7.食品的水分吸附等温线都呈S型。
(×)8. 大多数食品的水分吸附等温线呈S形,而水果、糖制品等为J形。
(√)9、解吸和回吸的等温线是一条曲线。
(×)10.一般来说,细菌对于低水分活度最敏感,霉菌次之,酵母菌的敏感性最差。
(错)细菌最敏感,霉菌最不敏感四.解答1. 水的作用是什么?答:①水使人体体温保持稳定;②水是一种溶剂;③水是天然的润滑剂;④水是优良的增塑剂,同时是生物大分子聚合物构象的稳定剂2、如何理解MSI?P263、比较冰点以上和冰点以下的Aw值。
答:①在冰点以上的温度时,水分活度是食品组成和温度的函数,以食品组成为主。
在冰点以下的温度时,水分活度不再受食品中非水组分种类和数量的影响,只与温度有关;②在冰点以上和以下的温度时就食品稳定性而言,Aw的意义是不一样的;③在冰点以下的Aw数据不能被用于于是冰点以上的相同食品的Aw。
4、对比速冻比缓冻的区别?答:速冻,冻结速度快,形成冰晶数量多颗粒小,小冰晶的膨胀力小,对食品细胞组织的破坏小,营养保存好;缓冻相反,形成的冰晶大,膨胀时将食品的细胞破坏大,解冻时,细胞液流失,营养损失大。
5、结合水与体相水的区别?答:①结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较稳定的比例关系;②.结合水的蒸汽压比体相水低得多;③.结合水不易结冰;④.结合水不能作为溶剂;⑤体相水能为微生物所利用,而结合水不能。
6、什么是水的吸湿等温曲线,它代表的意义是什么?答:定义:在恒定温度下,食品的水分含量(以g水/g干物质表示)对其水分活度绘图形成的曲线称为等温吸湿曲线(MSI);意义:①⑤⑥了解在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度和相对蒸汽压的关系;②测定包装材料的阻湿性;③可以预测多大的水分含量时才能抑制微生物的生长;④可以看出不同食品中非水组分与水结合能力的强弱。
3.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?答:水与离子及离子基团是静电相互作用,与亲水性物质是氢键,与疏水性物质是疏水相互作用和笼形水合物的形成。
五.论述1. 简述等温线的滞后现象以及可能引起滞后现象出现的原因。
P28答:采用向干燥食品样品中添加水(回吸作用)的方法绘制的水分吸附等温线和按解吸过程绘制的等温线并不互相重叠,这种不重叠性称为滞后现象。
一般来说,当Aw值一定时,解吸过程中食品的水分含量大于回吸过程中的水分含量。
现在比较认可的大致原因是:①食品解吸过程中的一些吸水部位与非水组分作用而无法释放出水分;②食品不规则形状而产生的毛细管现象,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压;③解吸时将食品组织发生改变,当再吸水时就无法紧密结合水分,由此可导致较高水分活度。
2、试述降低水分活度提高食品稳定性的机理。
P32答:①大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行,降低Aw,减少体相水的比例,能使食品中许多可能发生的化学、酶促反应受到抑制;②许多化学反应属于离子反应,反应发生的条件是在足够的体相水中,反应物首先进行离子化或水合作用;③很多化学反应和生物化学反应都必须有水分子参加才能进行,降低Aw,就减少了参加反应的体相水的数量,化学反应的速度也就变慢;④许多以酶为催化剂的酶促反应,水除了起着一种反应物的作用外,还能作为底物向酶扩散的输送介质,并且通过水化促使酶和底物活化;⑤食品中的微生物的生长繁殖都要求一定最低限度的Aw,党Aw低于0.60时,巨大多数微生物就无法生长。
3、P31:脂类氧化和Aw之间的关系。
4、.试述食品低温冻藏的利弊。
P33答:利:可以提高一些食品的稳定性,低温下可以抑制微生物的生长繁殖,降低化学反应速率,提高食品稳定性;弊:对于具有细胞结构的食品和食品凝胶,有两个不利后果。
①水转化成冰之后,体积相应增加9%,体积的膨胀就会产生局部压力,使具有细胞组织结构的食品受到机械性损伤,造成解冻后汁液的流失,或者使得细胞内的酶与细胞外的底物接触,导致不良反应的发生;②冷冻浓缩效应。