食品化学 梁文珍主编-适合高职高专教育-中国农业大学出版社-第二章水分第三节水和非水组分的相互作用
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食品化学第1章--水分PPT课件
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33
食品中水的类型（Types 第二节 （
划分依据：水在食品中所处状态的不同以及与非 。（水组分结合强弱的不同（degree of water bindness
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34
化合水
定义:与非水物质呈紧密结合状态的水； 特点:非’必要的组分，-40℃不结冰，
食结
无溶剂能力，不能被微生物利用；
单分
品 中
合 水
➢ 冰晶的最小单位是冰晶胞。每个晶胞中含4
个水分子。
➢ 冰有11种结构，在常压和00C时，只有普通
正六方晶系是稳定的。大多数冷冻食品中的 冰晶体是高度有序的六方形结构。
.
30
➢过冷现象：纯水在冷冻时，尽管冰点是 0℃，但常不在0℃结冰，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（其他方法？ 加入晶核， 如固体颗粒，或振动）。
2.范德华半径 在分子晶体中，分子之间以范德华力相互接近，这时非
键的两个同种原子核间距离的一半，称为范德华半径。
3.偶极矩 衡量分子极性的大小，德拜（Debye）在1912年提出： 分子中电荷中心上的电荷量与正、负电荷中心间距离的
乘积。偶极矩是一个矢量，既有数量又有方向，其方向是从 正极到负极。
（二）水分子的缔合
H-bond strength = 10 Kcal/mol.
H+d O-d
H+d
H+d O-d
H+d H+d
O-d
O-d
H+d H+d
H+d
Water is a good dissolving solvent - Why?
1. Physical action of dispersion of solute molecule due to the highactivity of water molecules at the surface of the solute.
高级食品化学专题一水分
20
在不同温度下，抗坏血酸随时间而损失
上部的3条线分别代表-11.5℃、-14.3℃和-17.7℃的 数据，◆和■分别代表-8.0℃和-5.6℃的数据
卷心菜和土豆片的褐变与水分含量和TTg的关系
在一个模拟体系中，非酶褐变的 速度与T-Tg的关系
麦芽糊精（DE10）、L-赖氨酸和 D-木糖按13∶1∶1比例使用。在 每一个指出的温度，贮藏温度保 持恒定，通常改变试样的水分含 量使T-Tg发生变化
单组分系统
1.2.1相平衡
相 相图 相平衡
二组分系统
• 完全互溶双溶液体系
水的相图
理想的完全互溶双溶液体系的p-x图
理想的完全互溶双溶液体系的T-x图 4
二组分系统
• 二组分部分互溶体系
具有最高会溶温度的双溶液体系
具有最低会溶温度双溶液体系
H2O-C6H5NH2体系的溶解度图
水-三乙基胺体系的溶解度图
从最大冷冻浓缩溶液测定 Tg ，溶液的最初水 分含量为80%（质量分数）
17
1.4.4玻璃化温度与食品稳定性
一些物质的玻璃态转化温度与水分含量（ww） 的关系（淀粉为天然小麦淀粉） 18
1பைடு நூலகம்5分子移动性与食品的稳定性
1.5.1 基本概念
分子移动性（molecular mobility，Mm）：也称分子流动性，是分子的旋转移动和平动移 动的总度量（不包括分子的振动）。 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，其它情况下Mm值大于零。
1.4.2食品的玻璃态
食品小分子物质的玻璃态
小分子纯物质的玻璃态转化及其与结晶/熔化转化的比较
（实线表示平衡态，虚线表示非平衡态）
在不同温度下，抗坏血酸随时间而损失
上部的3条线分别代表-11.5℃、-14.3℃和-17.7℃的 数据，◆和■分别代表-8.0℃和-5.6℃的数据
卷心菜和土豆片的褐变与水分含量和TTg的关系
在一个模拟体系中，非酶褐变的 速度与T-Tg的关系
麦芽糊精（DE10）、L-赖氨酸和 D-木糖按13∶1∶1比例使用。在 每一个指出的温度，贮藏温度保 持恒定，通常改变试样的水分含 量使T-Tg发生变化
单组分系统
1.2.1相平衡
相 相图 相平衡
二组分系统
• 完全互溶双溶液体系
水的相图
理想的完全互溶双溶液体系的p-x图
理想的完全互溶双溶液体系的T-x图 4
二组分系统
• 二组分部分互溶体系
具有最高会溶温度的双溶液体系
具有最低会溶温度双溶液体系
H2O-C6H5NH2体系的溶解度图
水-三乙基胺体系的溶解度图
从最大冷冻浓缩溶液测定 Tg ，溶液的最初水 分含量为80%（质量分数）
17
1.4.4玻璃化温度与食品稳定性
一些物质的玻璃态转化温度与水分含量（ww） 的关系（淀粉为天然小麦淀粉） 18
1பைடு நூலகம்5分子移动性与食品的稳定性
1.5.1 基本概念
分子移动性（molecular mobility，Mm）：也称分子流动性，是分子的旋转移动和平动移 动的总度量（不包括分子的振动）。 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，其它情况下Mm值大于零。
1.4.2食品的玻璃态
食品小分子物质的玻璃态
小分子纯物质的玻璃态转化及其与结晶/熔化转化的比较
（实线表示平衡态，虚线表示非平衡态）
食品化学 梁文珍主编-适合高职高专教育-中国农业大学出版社-第二章水分第二节水和冰的结构
作业：
1 从水分子结构来看，水分子中氧的_______个价电子参与杂化，形成_______个_______杂化 轨道，有_______的结构。 2 冰在转变成水时，净密度_______，当继续升温至_______时密度可达到_______，继续升温 密度逐渐_______。 3 液体纯水的结构并不是单纯的由_______构成的_______形状，通过_______的作用，形成短 暂存在的_______结构。 4、 水分子通过_______的作用可与另4个水分子配位结合形成正四面体结构。 （A）范德华力 （B）氢键 （C）盐键 （D）二硫键
第二节
水和冰的结构
一、水的结构 （一）水分子的结构
水分子的结构图如下：
单个水分子的结构简图
水的分子结构
偶极矩方向
＋
偶极子（水分子）
－
－ － － － － － － － －
δ
＋
＋
δ
＋
δ
－
＋ ＋ δ δ
＋ ＋
＋
δ
－
＋ ＋ ＋
δ
＋
δ
＋
δ
－
＋ ＋
（极性）水分子在电场中的定向迁移
水的分子结构特点： 4个杂化轨道 2s2 2px2
从单个H2O的结构过渡到H2O －H2O； 将水的结构与水的宏观物理特征相联系； 将水的结构与构筑水体的化学键/作用力相联系。
物理特征 结构
水的宏观与微观的统一
化学键/作用力
二、冰的结构和性质
冰的结构
六方冰晶的形成条件：
在最适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
密度随温度的变化（配位数，分子间距离） 低黏度与（动态氢键网格） 良好溶剂与（多分子偶极、介电常数） 高比热、熔点、沸点、表面张力和各种相变
食品化学 第1章 绪论 第2章 水分
食品中的组分：
1.1.2 食品化学发展简史 食品化学相关的研究和报道始于18世纪末期。
1847年出版的《食品化学研究》；
1860年，将氮乘以6.25得蛋白质含量； 20世纪，食品化学方面的论文期刊： Agricultural and Biological Chemistry(1923); Journal of Food Nutrition(1928); Journal of Food Science and Agricultural(1950); 等。是食品化学科学化、系统化、理论化的标 志。
20世纪80年代：食品化学取代食品生物化学。
食品化学教学包括理论和实验教学两部分。
1.2 食品化学在食品科学与工程学科中的地位
1.2.1 食品化学对食品工业技术发展的作用 现代食品正向着加强营养、保健、安全和享受性方向发 展，食品化学的基础理论和应用研究成果，正在并继续指 导人们依靠科技进步，健康而持续地发展食品工业 。 1.2.2 食品化学对保障人类营养和健康的作用 食品的最基本的属性是为人们提供营养和感官享受，现 代食品化学的责任不仅是要保证食品中的成分有益健康和 享受性而且要帮助和指导社会及消费者正确选择和认识食 品的营养价值，以达到合理饮食。
表1-1 导致食品质量或安全性变化的一些化学和生物化学反应
食品中主要成份间的反应和相互反应：
在食品加工保藏过程中，各主要成分间的相互作用对食品质量有着 重要影响。各种反应及其相互作用如下图所示：
思考题：
1、概念：营养素；食品化学。
2、简述食品化学在食品科学与工程学科中的作用。 3、简述食品化学的研究目的和内容。
1.1.3 “食品化学”体系的形成与现状
1.1.3.1 国外“食品化学”体系的形成与现状 1976年到1985年间，美国（Owen R.Fennema）、日本 （林淳三、楼井芳人）、德国（Belitz H.D.）等国出版了 一些较权威的食品化学著作。 1.1.3.2 国内“食品化学”体系的形成与现状 最初：食品生物化学，
高级食品化学讲稿-16-09-02水
果酱 28 蜂蜜 20 奶油 16 稻米面粉 12 奶粉 4 酥油 0
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。
2.2 水、冰的结构和性质
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
2.2.1 水分子的结构
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
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。
2.2.3 水、冰的物理特性及与食品质量关系
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是要充分重视 水的热传导和热扩散的特点。
2.2.4 冰的结构和性质
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
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。
水 与 冰 的 结 构 与 性 质
30第二章水分和矿物质ppt
• 二、食品中水分状态与分类
划分依据：水在食品中所处状态的不同以及与非水组分结合强弱 的不同。
• （一）结合水（称固定水、束缚水） 存在于溶质或其它非水组分附近的、与溶质分子之间通过化学 键结合的那一部分水。它又可分为三类:化合水、邻近水和多 层水。
• 1.化合水 与非水物质结合得最牢固的并构成非水物质整体的那部分水， 在一40℃不结冰；不能作为所加人溶质的溶剂；也不能被微 生物所利用，在食品中仅占很少部分。
Aw =P/P0(p为食品中的水蒸气分压；P0为纯水的蒸汽压) 水分活度是从0～1之间的数值，纯水时AW =1，完全无水时AW =0。食品中结合水的含量越高，食品的水分活度就越低。
补充：平衡相对湿度（ERH）——食品中水分的蒸发达到 平衡时，食品周围已恒定的水蒸汽的分压力与在此温度下水 的饱和蒸汽压的比值。
• 2.邻近水
处在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置的水，主要的 结合力是水—离子和水—偶极间的缔合作用，与离子或离子基团 缔合的水是结合最紧密的邻近水。包括单分子层水和微毛细管 (<0.15μm直径)中的水。它们在-40℃不结冰、也不能作为所加人 溶质的溶剂。
• 3.多层水
位于以上所说的第一层的剩余位置的水和在单分子层水的外层形 成的另外几层水，主要是靠水—水和水—溶质氢键的作用。在40℃仍不结冰，即使结冰，冰点也大大降低；溶剂能力部分降低。
卡氏库伦水分测定仪
2-5min 显 示 测 定 结 果 ， 可 用于生产现场控制；精确 度高达0.0003Aw,数据可以 传输到打印机或计算机上。
mg
20
10
0 0
-10
-20
Aw值测定图解
DB 0.5 A
C 1 aw
第二章粮食科学和工程技术基础129页课件
(2)类脂
✓ 磷脂和蜡是粮食中两种最重要的类脂，它们在结构上 和溶解特性上都与脂肪相似。
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
18
一、粮食化学成分及分布
（四）脂类
1. 粮食中脂类的分类
(3)脂肪伴随物
✓ 脂肪伴随物在结构上与脂肪并不相似，但在溶解特性 上却与脂肪相似。粮食中的脂肪伴随物主要有色素、 植物固醇及某些脂溶性维生素等。
（三）糖类
1. 粮食中的糖类
(1)可溶性糖:
✓ 可溶性糖包括单糖和双糖，在大多数粮食及油料子粒 中含量不高，一般占干物质的2%~2.5%，其中主要是 蔗糖，分布于子粒的胚部及外围部分（包括果皮、种 皮、糊粉层及胚乳外层），在胚乳中的含量很低。
✓ 单糖是一类结构最简单的糖，是粮食作物的绿色部分 经光合作用而形成的初始产物，单糖运输到粮食子粒 后，则转化成多糖储存于粮粒中。
✓ 蔗糖为双糖，由葡萄糖和果糖结合而成，蔗糖水解后 即生成葡萄糖和果糖的等量混合物——转化糖。
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
15
一、粮食化学成分及分布
（三）糖类
1. 粮食中的糖类
(2)不溶性糖:
✓ 粮食子粒中的不溶性糖种类很多，主要包括淀粉、纤 维素、半纤维素和果胶等。
✓ 粮食中的淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳细胞里。 ✓ 纤维素和半纤维素是构成细胞壁的基本成分，在细胞
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
20
二、粮食中的生物活性物质
（一）酶
1. 淀粉酶
粮食及油料子粒中淀粉酶有三种：α-淀粉酶、β淀粉酶及异淀粉酶。α-淀粉酶又称糊精化酶，只 能水解淀粉中α-1，4糖苷键，α-淀粉酶对谷物食 用品质影响较大。大米陈化时流变学特性的变化 与α-淀粉酶的活性有关，随着大米陈化时间的延 长，α-淀粉酶活性降低。高水分粮在储藏过程中 淀粉酶活性较高，它是高水分粮品质变化的重要 因素之一。小麦在发芽后淀粉酶活性显著增加， 导致面粉的烘焙品质与蒸煮品质下降。
✓ 磷脂和蜡是粮食中两种最重要的类脂，它们在结构上 和溶解特性上都与脂肪相似。
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
18
一、粮食化学成分及分布
（四）脂类
1. 粮食中脂类的分类
(3)脂肪伴随物
✓ 脂肪伴随物在结构上与脂肪并不相似，但在溶解特性 上却与脂肪相似。粮食中的脂肪伴随物主要有色素、 植物固醇及某些脂溶性维生素等。
（三）糖类
1. 粮食中的糖类
(1)可溶性糖:
✓ 可溶性糖包括单糖和双糖，在大多数粮食及油料子粒 中含量不高，一般占干物质的2%~2.5%，其中主要是 蔗糖，分布于子粒的胚部及外围部分（包括果皮、种 皮、糊粉层及胚乳外层），在胚乳中的含量很低。
✓ 单糖是一类结构最简单的糖，是粮食作物的绿色部分 经光合作用而形成的初始产物，单糖运输到粮食子粒 后，则转化成多糖储存于粮粒中。
✓ 蔗糖为双糖，由葡萄糖和果糖结合而成，蔗糖水解后 即生成葡萄糖和果糖的等量混合物——转化糖。
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
15
一、粮食化学成分及分布
（三）糖类
1. 粮食中的糖类
(2)不溶性糖:
✓ 粮食子粒中的不溶性糖种类很多，主要包括淀粉、纤 维素、半纤维素和果胶等。
✓ 粮食中的淀粉以淀粉粒的形式存在于胚乳细胞里。 ✓ 纤维素和半纤维素是构成细胞壁的基本成分，在细胞
粮食工程导论
第一节 粮食的化学基础
20
二、粮食中的生物活性物质
（一）酶
1. 淀粉酶
粮食及油料子粒中淀粉酶有三种：α-淀粉酶、β淀粉酶及异淀粉酶。α-淀粉酶又称糊精化酶，只 能水解淀粉中α-1，4糖苷键，α-淀粉酶对谷物食 用品质影响较大。大米陈化时流变学特性的变化 与α-淀粉酶的活性有关，随着大米陈化时间的延 长，α-淀粉酶活性降低。高水分粮在储藏过程中 淀粉酶活性较高，它是高水分粮品质变化的重要 因素之一。小麦在发芽后淀粉酶活性显著增加， 导致面粉的烘焙品质与蒸煮品质下降。
碳水化合物 食品化学 梁文珍
单糖的化学性质
1、异构化反应： 在含有多个手性碳原子的具有旋光性的异构体之间，凡只有一个手性 碳原子的构型不同时互称为差向异构体。C2 差向异构
C4 差向异构
2、氧化反应：
单糖含有自由醛基或酮基具有还原性，都能 发生氧化作用。 葡萄糖可以与菲林试剂反应生成葡萄糖酸和 氧化亚铜，此反应可定性定量测定食品中还 原糖的含量 醛糖中加入溴水，稍加热后，溴水棕色退去， 而酮糖则不被氧化，此反应用来区分醛糖和 酮糖 酮糖和醛糖都可以与银氨溶液发生银镜反应， 生成银用来镀镜子
Maillard反应
美拉德反应是广泛存在于食品工业的一种 定义 非酶褐变，是羰基化合物（还原糖类）和氨基 化合物（氨基酸和蛋白质）间的反应，经过复 杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物 质类黑精或称拟黑素，所以又称羰胺反应。
反应过程
美拉德反应包含了较多的反应，目前较公认的 是：羰氨缩合→分子重排→果糖基胺脱水、脱胺→ 二羰基化合物作用→产生不稳定的饱和醛、黑色素 等。
H
OH
应当注意的是：碳链上的几个碳原子并不在一条直线上， 这可从分子模型看出。把结构式横写更容易看出分子中各 原子团之间的立体关系。
单糖结构：环状结构
葡萄糖的醛基可以与C5上的羟基缩合形成稳定的六 元环（吡喃糖），也可与C4上的羟基缩合形成少量的不 稳定五元环（呋喃糖）：
单糖结构：-与-构型 异侧
C1为手性碳原子，它有 右侧两种端位异构
同侧
单糖的变旋现象：
糖在溶液中，比旋光度自行转变为定值的 现象称为变旋现象，是由于链状结构与环状结 构形成平衡体系过程中比旋光度变化一起的。
H C O CH2OH α 型 37% 112° HO OH H C OH OH OH CH2OH 开链式 0.1% 52° O HO H C O CH2OH β 型 63% 19°
2024年塔里木大学 (809)食品化学考试大纲
塔里木大学硕士研究生入学考试《食品化学》考试大纲第一部分考试说明一、考查目标要求考生全面系统地掌握有关食品化学的基本概念、原理以及食品成分在加工和贮藏过程中的化学变化；能针对食品品质的变化，分析有关食品化学方面的原因，基本了解最前沿的食品化学的进展和发展趋势。
二、适用范围适用于报考塔里木大学食品科学与工程专业（一级学科）硕士的考生。
三、考试形式和试卷结构1、试卷满分及考试时间本试卷满分为150分，考试时间为180分钟。
2、答题方式及要求闭卷、笔试。
所有答案均写在答题纸上，在试卷上答题无效。
3、试卷内容结构试题类型主要包括：选择题、判断题、填空题、名词解释、简答题、论述题。
第二部分考试要点考试目标：食品化学考试旨在考查考生对食品化学基本知识、基本理论的掌握程度。
在此基础上，注重考查考生运用食品化学基础知识分析问题、解决问题的能力。
考试基本要求：测试考生对于与水、糖类、脂类、蛋白质、食品中有害物质、食品风味及食品色素相关的基本概念、基础理论的掌握和运用能力。
考试主要内容及要点：第一章绪论1.1食品化学的研究内容；1.2食品化学的研究方法。
第二章水分2.1 食品水分含量及水分活度；2.2 食品中水的类型及水与非水成分的相互作用；2.3 水分活度与食品稳定性；2.4 水与食品品质和加工稳定性的关系；第三章碳水化合物3.1 食品中的糖及其物理性质；3.2 美拉德反应及焦糖化反应；3.3 食品中典型多糖的性质、功能及应用；第四章蛋白质4.1 氨基酸和蛋白质的物理、化学性质；4.2 蛋白质的变性作用；4.3 蛋白质在食品中的功能性质；4.4 典型的食物蛋白；第五章脂类5.1 天然脂肪酸及三酰基甘油的结构和组成；5.2 常见食用油脂的组成特性；5.3 油脂的物理性质；5.4 油脂的氧化及乳化；5.5 油脂自动氧化机理及其影响因素、抗氧化剂的抗氧化机理；5.6 油脂加工化学的原理及应用，反式脂肪的形成及其危害。
5.7 油脂品质指标的测定原理及方法；第六章酶6.1 影响酶活力的因素；6.2 酶促褐变；6.3 酶的固定化；6.4食品加工中酶的应用；6.5 酶活的测定原理及方法。
食品化学 第二章 水分 ()
第二章水分中国农业大学食品科学与营养工程学院几种食物中水分的含量53~60%90~95%少于0.5%不少于75%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大多数食品加工的单元操作都与水有关复水、解冻没有完全成功水分子的结构氧原子的4个杂化轨道2s2,2p x2 2p y1 2p z1 由于氧的高电负性，O-H共价键是较强的极性键水分子的缔合冰的结构2.3.1 宏观水平水结合（Water binding）水合（Hydration）–水结合和水合常被用来表示水与亲水物质缔合的一般倾向。
影响水结合的程度和强度的因素–非水成分的本质–盐的组成–pH 值–温度持水力（Water holding capacity）–描述由分子（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。
例如：–果冻、淀粉凝胶、细胞不可比（熵驱动）R （水合的）＋R （水合的）→R 2（水合的）+H 2O 疏水相互作用较小水＋R →R （水合的）疏水水合水－侧链OH水－蛋白质CO近乎相等水－蛋白质NH偶极－偶极水－有机分子上的带电基团较大水－游离离子偶极－离子与水－水氢键相比的强度实例类型结合水是存在于非水组分邻近的水，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、流动性占总水量很小的一部分一个重要的概念：结合水结合水的分类构成水(constitutional water)–结合最强的水，已成为非水物质的一部分 邻近水(vicinal water)–占据着非水成分大多数亲水基团的第一层位置多层水(multilayer water)–占有第一层中剩下的位置以及邻近水外侧的几层水与离子及离子基团的相互作用离子对水的净结构的影响净结构形成效应(forming effect)–电荷/半径比值较大的离子产生强电场–具有比纯水较低的流动性和较紧密的堆积–典型例子：Li+, Na+, H3O+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+, F-, OH-净结构破坏效应(breaking effect)–电荷/半径比值较小的离子产生较弱电场–流动性比纯水强–典型例子：K+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-, I-, NO3-, BrO3-,IO3-, ClO4-水桥水与非极性基团的相互作用非极性物质指烃类、脂肪酸、氨基酸和蛋白质的非极性基团疏水水合作用（hydrophobic hydration）疏水相互作用（hydrophobic interaction）““（1）疏水水合（2）疏水相互作用排斥正电荷吸引负电荷水与双亲分子的相互作用双亲分子–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的大分子聚集体–分子数目从几百到几千非极性区极性区1234双亲分子的胶团结构非极性极性水分活度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水分活度的定义和测定方法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水分活度与温度的关系比较冰点以上和冰点以下Aw在冰点以上，Aw是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素在冰点以下，Aw与样品的组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时，Aw不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据Aw 预测受溶质影响的反应过程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水分吸着等温线（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。
中国农业大学食品化学课件12文档
大豆蛋白制品—豆腐 鱼制品—鱼丸、鱼膏。 肉糜—肉丸、肉饼。 乳制品—酸奶 ……
18
条件
加热—冷却 盐—钙离子 酶 碱
豆腐
19
网状结构的形成
蛋白—蛋白相互作用与蛋白—水相互作 用的平衡 肽链间静电引力和斥力的平衡 蛋白质的浓度 二硫键
20
蛋白质—多糖凝胶
蛋白质明胶—海藻酸盐 蛋白质明胶—果胶酸盐 卡拉胶
13
剪切稀释
不可逆—粘度下降 可逆—粘度下降
14
应用
维他奶 色拉酱 ……
15
蛋白质的凝胶性
缔合—分子水平（亚基）的变化 聚合—多聚体 沉淀—溶解度丧失 絮凝—非变性凝聚—静电引力下降
16
凝胶
凝结—变性 —蛋白—蛋白间的相互作用超过蛋
白—水间的相互作用 胶凝—蛋白质凝结时形成的网状结构
17
应用
3
牛乳
三酰甘油酯—磷脂—不溶性脂蛋白— 可溶性蛋白
4
酪蛋白
具有高疏水区 具有高亲水区 二者隔开 良好的乳化性质
5
可溶性蛋白
在蛋白质乳化体系中起重要作用 向油—水界面扩散和吸附的能力 吸附—单分子层
6
发泡性
泡沫—气体的分散体系 蛋白质的表面活性剂性质 蛋白质的发泡性—在气-液界面形成膜的能力， 表达方式：…… 泡沫稳定性 泡沫强度
蛋白质的乳化性质
乳化的物理化学概念 蛋白质在水质的乳化剂性质 蛋白质载量 乳化能力 乳液的稳定性
2
影响乳化的因素
盐—肉糜加氯化钠后乳化性好 pH—影响复杂—
pI时乳化性好 非pI时乳化性好
加热—降低蛋白质膜的硬度和粘度—降低蛋 白质乳化体系的稳定性 表面活性剂—降低蛋白质乳化体系的稳定性
18
条件
加热—冷却 盐—钙离子 酶 碱
豆腐
19
网状结构的形成
蛋白—蛋白相互作用与蛋白—水相互作 用的平衡 肽链间静电引力和斥力的平衡 蛋白质的浓度 二硫键
20
蛋白质—多糖凝胶
蛋白质明胶—海藻酸盐 蛋白质明胶—果胶酸盐 卡拉胶
13
剪切稀释
不可逆—粘度下降 可逆—粘度下降
14
应用
维他奶 色拉酱 ……
15
蛋白质的凝胶性
缔合—分子水平（亚基）的变化 聚合—多聚体 沉淀—溶解度丧失 絮凝—非变性凝聚—静电引力下降
16
凝胶
凝结—变性 —蛋白—蛋白间的相互作用超过蛋
白—水间的相互作用 胶凝—蛋白质凝结时形成的网状结构
17
应用
3
牛乳
三酰甘油酯—磷脂—不溶性脂蛋白— 可溶性蛋白
4
酪蛋白
具有高疏水区 具有高亲水区 二者隔开 良好的乳化性质
5
可溶性蛋白
在蛋白质乳化体系中起重要作用 向油—水界面扩散和吸附的能力 吸附—单分子层
6
发泡性
泡沫—气体的分散体系 蛋白质的表面活性剂性质 蛋白质的发泡性—在气-液界面形成膜的能力， 表达方式：…… 泡沫稳定性 泡沫强度
蛋白质的乳化性质
乳化的物理化学概念 蛋白质在水质的乳化剂性质 蛋白质载量 乳化能力 乳液的稳定性
2
影响乳化的因素
盐—肉糜加氯化钠后乳化性好 pH—影响复杂—
pI时乳化性好 非pI时乳化性好
加热—降低蛋白质膜的硬度和粘度—降低蛋 白质乳化体系的稳定性 表面活性剂—降低蛋白质乳化体系的稳定性
食品化学绪论
它的内容还包括食品毒理学、食品营养化学 以及食品营养价值和毒物的生物检验技术； 还涉及味觉和嗅觉原理。
1/27/2020
33
第一章 绪论
第三节 在ห้องสมุดไป่ตู้品科学中的地位
了解食品化学原理和掌握食品化学技术是从 事食品科技工作必不可少的条件之一。
1/27/2020
34
第一章 绪论
第四节 食品化学的研究方法
温度过高或过低会偏离这个关系。
1/27/2020
46
第一章 绪论
第四节 研究方法
时间：随温度而变化，可与温度一起考虑。
pH ：会影响许多化学反应和酶催化反应的速 度。
加工产品的组成 ：
决定了参与化学变化的反应物。
水分活度：在酶反应、脂类氧化、非酶褐变、 蔗糖水解、色素降解等中起着重要作用。
1/27/2020
22
第一章 绪论
第二节食品化学的历史
1860年德国的W.Hanneberg和F. Stohman 发明了一种用来常规测定食品中主要成分 的方法。
1/27/2020
23
第一章 绪论
第二节食品化学的历史
20世纪前半期,已发现了大部分基本的食用物 质,并对他们的性质作了鉴定,这些物质是维 生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸。
食品化学 Food Chemistry
邵秀芝
sxzsp@
1/27/2020
1
第一章 绪论
Introduction
1/27/2020
2
第一章 绪论
教学目的与要求
1.了解食品、食品化学、食品科学的概念、食品 化学的发展简史、研究内容以及食品化学在食 品工业技术发展中的重要作用。
1/27/2020
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第一章 绪论
第三节 在ห้องสมุดไป่ตู้品科学中的地位
了解食品化学原理和掌握食品化学技术是从 事食品科技工作必不可少的条件之一。
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第一章 绪论
第四节 食品化学的研究方法
温度过高或过低会偏离这个关系。
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第一章 绪论
第四节 研究方法
时间：随温度而变化，可与温度一起考虑。
pH ：会影响许多化学反应和酶催化反应的速 度。
加工产品的组成 ：
决定了参与化学变化的反应物。
水分活度：在酶反应、脂类氧化、非酶褐变、 蔗糖水解、色素降解等中起着重要作用。
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第一章 绪论
第二节食品化学的历史
1860年德国的W.Hanneberg和F. Stohman 发明了一种用来常规测定食品中主要成分 的方法。
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第一章 绪论
第二节食品化学的历史
20世纪前半期,已发现了大部分基本的食用物 质,并对他们的性质作了鉴定,这些物质是维 生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸。
食品化学 Food Chemistry
邵秀芝
sxzsp@
1/27/2020
1
第一章 绪论
Introduction
1/27/2020
2
第一章 绪论
教学目的与要求
1.了解食品、食品化学、食品科学的概念、食品 化学的发展简史、研究内容以及食品化学在食 品工业技术发展中的重要作用。
食品化学--绪论--适合高职高专教育教材-中国农业大学出版社
Байду номын сангаас
2.按时交作业。
建议：
1.做好课堂笔记及课程的预习、复习工作
2.有意见或建议请及时提出
绪论
1、食品化学的概念
（1）食品、食物、营养素、化学的概念
营养素( nutrient)：指那些能维持人体正常生长发育和新 陈代谢所必需的物质，包括水、碳水化合物、脂肪、蛋白质
、维生素和矿物质
食物（foodstuff）：指含有营养素的物料。
食品（food）：经过加工的食物称为食品，但通常也泛指一
切食物为食品。
化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分
析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学 和生物化学等。
（2）食品化学：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。
（4）利用新资源开发新产品，创新食品加工储 藏技术
将以上研究的成果应用到食品的生产实际中：
合理的原料配比、有效的反应物接触屏障的 建立、适当的保护或催化措施的应用、最佳 反应时间和温度的设定、光照、含氧量、水 分活度和pH等的确定，从而得出最佳的食品 加工储藏方法。
4、食品化学学习方法
3、主要研究内容
(1)食品的化学组成及性质
无机成分：水、矿物质 天然性成分 有机成分：蛋白质、碳水化合物、脂 类、维生素、激素与酶、色素等风味 物质、天然毒素
食品
食品添加剂 非天然成分 污染物质
（2）食品贮藏加工中可能发生的各种化学、生 物化学变化及其对食品品质及其安全性的影响
2.按时交作业。
建议：
1.做好课堂笔记及课程的预习、复习工作
2.有意见或建议请及时提出
绪论
1、食品化学的概念
（1）食品、食物、营养素、化学的概念
营养素( nutrient)：指那些能维持人体正常生长发育和新 陈代谢所必需的物质，包括水、碳水化合物、脂肪、蛋白质
、维生素和矿物质
食物（foodstuff）：指含有营养素的物料。
食品（food）：经过加工的食物称为食品，但通常也泛指一
切食物为食品。
化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分
析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学 和生物化学等。
（2）食品化学：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。
（4）利用新资源开发新产品，创新食品加工储 藏技术
将以上研究的成果应用到食品的生产实际中：
合理的原料配比、有效的反应物接触屏障的 建立、适当的保护或催化措施的应用、最佳 反应时间和温度的设定、光照、含氧量、水 分活度和pH等的确定，从而得出最佳的食品 加工储藏方法。
4、食品化学学习方法
3、主要研究内容
(1)食品的化学组成及性质
无机成分：水、矿物质 天然性成分 有机成分：蛋白质、碳水化合物、脂 类、维生素、激素与酶、色素等风味 物质、天然毒素
食品
食品添加剂 非天然成分 污染物质
（2）食品贮藏加工中可能发生的各种化学、生 物化学变化及其对食品品质及其安全性的影响
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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不同的类型（如下页图）。
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； 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； 特点：-40度不结冰，无溶剂能力，不 能被微生物利用； 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； 多层水 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%
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。
四、水与溶质的相互作用
结合水
食品 中水 的存 在形 式
自由水
5%
滞化水
定义 被组织中的显微结构或亚显微结构或膜滞留的水 特点 不能自由流动，与非水物质没关系
毛细管水
定义 由细胞间隙等形成的毛细管力所系留的水 特点 物理及化学性质与滞化水相同
自由流动水
定义 以游离态存在的水 特点 可正常结冰，具有溶剂能力，微生物可利用
三、结合水和自由水二者的比较
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”。
3、水与疏水基团的相互作用
1、疏水相互作用 疏水水合(Hydrophobic hydration）：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，此过程成为疏水水合。
疏水相互作用( Hydrophobic interaction）：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。
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”。
2、球状蛋白质的疏水相互作用
疏水基团缔合或发生 “疏水相互作用”， 引起了蛋白质的折叠。 疏水相互作用是蛋白 质折叠的主要驱动力。 同时也是维持蛋白质 三级结构的重要因素
结合水也称束缚水、固定水，自由水也称体相水。 这二者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，如100g蛋白质大约可结合50g 的水， 100g淀粉的持水能力在30～40g； b.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、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。
邻近水
（束缚水、固定水）
多层水
二、结合水和自由水
结合水：又称为束缚水，是指存在于食品中的 与非水成分通过氢键结合的水，是食品中与非 水成分结合的最牢固的水。 食品中的结合水的产生除毛细管作用外，大多 数结合水是由于食品中的水分与食品中的蛋白 质、淀粉、果胶等物质的羧基、羰基、氨基、 亚氨基、羟基等亲水性基团或水中的无机离子 的键合或偶极作用产生的。
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。
疏水基团还有两种特殊的性质，即能和水形成笼形 水合物及能和蛋白质产生疏水相互作用。
1、笼形水合物(Clathrate hydrates)：是象冰一样的 包含化合物，水为“宿主”，它们靠氢键键合形 成象笼一样的结构，通过物理方式将非极性物质 截留在笼内，被截留的物质称为“客体”。一般 “宿主”由20-74个水分子组成，较典型的客体有 低分子量烃，稀有气体，卤代烃等。
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：
Na+
Cl-
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。
简单来说，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。
自由水就是指没有被非水物质化学结合的 水。它又可分为三类： （1）滞化水 （2）毛细管水 （3）自由流动水
第二章 水分
第三节 水和非水组分的相互作用
一、 水的存在形式
食品中的水不是单独存在的，它会与食品 中的其他成分发生化学或物理作用，因而 改变了水的性质。 按照食品中的水与其他成分之间相互作用 强弱可将食品中的水分成结合水和自由水。
滞化水（不移动水）
自由水 （体相水） 毛细管水
水
结合水
自由流动水 化合水
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，其溶液的流动性比水 大，此类离子如：K+、Rb+、Cs+、N+H4、Cl-、Br-、I-、 NO-3、Br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。