食品化学期末复习重点

《食品化学》期末复习重点

第二章水分

一、水的重要功能

1.是体内化学反应的介质水为生物化学反应提供一个物理环境。

2.生化反应的反应物。

3.养分和代谢物的载体。

4.热容量大，体质体温。

5.粘度小，有润滑作用。

6.生物大分子构象的稳定剂。

二、水分子的缔合

1.水分子具有形成三维氢键的能力，每个水分子至多能与其它四个分子形成氢键，静电力对氢键的键能做出了主要的贡献。

2.每个水分子具有数量相等的氢键给予体和氢键接受体的部位，并且这些部位的排列可以形成三维氢键。

3.与打破分子间氢键所需额外的能量有关的水的性质有：低蒸汽压、高蒸发热、高熔化热、高沸点。

4.水的介电常数也受氢键的影响，水分子的成簇氢键产生了多分子偶极，它能显著地提高水的介电常数。

三、冰的结构

冰可以以10种多晶型结构存在，也可能以无定形的玻璃态存在，但在11种结构中，只有普通的六方形冰（属于六方晶系中的双六方双晶体型）在0℃和常压下是稳定的。

四、水的结构

1.水有三个一般模型：混合模型、填隙模型和连续模型（也叫均一模型）。

2.水分子中分子间氢键键合的程度取决于温度，在0-4℃时，配位数的影响占主导，水的密度增大；随着温度继续上升，布朗运动占主导，水的密度降低。两种因素的最终结果是，水的密度在

3.98℃最大。

3.水的低粘度也与水的结构有关，水分子的氢键键合排列是高度动态的，允许各个水分子在毫微秒至微微秒的时间间隔内改变它们与邻近水分子间的氢键键合关系，增加了水的流动性。

五、持水力：

1.概念：描述由分子（通常以低浓度存在的大分子）构成的基质通过物理方式截留大量水以防止渗出的能力。

2.在组织和凝胶中几乎所有的水可被归类为物理截留，被物理截留的水甚至当组织状食品被切割或剁碎时仍然不会流出，这部分水在食品加工中的性质几乎与纯

水相似。

六、结合水

1.概念：结合水是存在于溶质及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，与同一体系中的体相水相比，它们呈现出不同的流动性和其它显著不同的性质，这些水在-40︒C下不会结冰。

2.根据结合水被结合的牢固程度的不同

其中：①构成水结合最强的水，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。②邻近水

占据着非水成

分的大多数亲水基团的第一层位置，如与离子或离子基团相缔合的水。③多层水占有第一层中剩下的位置以及形成了邻近水外的几层。虽然结合程度不如邻近水，仍与非水组分靠得足够近，其性质大大不同于纯净水的性质。

七、水与离子及离子基团的相互作用

1.水-溶质的相互作用(按从强到弱)分为：偶极-离子，偶极-偶极，疏水水合。

2.离子和有机分子的离子基团在阻碍水分子流动的程度上超过其他类型的溶质。

3.在稀离子水溶液中，第二层水以结构被扰乱的状态存在；在浓盐溶液中，不存在体相水，离子支配着水的结构。

4.一种离子改变水的净结构的能力与它的极化半径（电荷除以半径）或电场强度紧密相关。净结构破坏效应：溶液比纯水具有较高的流动性，主要是大离子和单价离子产生较弱电场，如K+, Rb+, Cs+, NH4+ , Cl-, Br-, I-, NO3- , BrO3- , IO3- , ClO4-；净结构形成效应：溶液比纯水具有较低的流动性，主要是小离子或多价离子产生强电场，如Li+, Na+, H3O+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+, F-, OH-。

八、疏水相互作用

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”。

九、水分活度和相对蒸汽压

1.水分活度含义：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，AW=p/p0≈f/f0，等式成立的前提条件是溶液是理想溶液且存在热力学平衡。

2.A W说明水与各种非水成分缔合的强度。

3.Aw=p/p0=%ERH/100；水分活度与温度的关系：当温度范围扩大时，lnP/P0—1/T

4.在冰点以上，水分活度是样品组成与温度的函数，并且前者是主要的因素；在冰点以下，水分活度仅与温度有关，即有冰相存在时，不受所存在的溶质的种类或比例的影响。

5.RVP作为物理和化学过程的指示剂在冰点以下比起冰点以上价值就低得多，而且不能根据冰点以下温度的水分活度预测冰点以上相同食品的温度的水分活度。

6.水分的吸附等温线

①概念：在恒定温度下，以食品的水分含量（用每单位干物质质量中水的质量表示）对它的水分活度绘图形成的曲线，即MSI

②

a.等温线区Ⅰ中的水是被最牢固地吸附着，是食品中最难流动的水，是构成水和邻近水，通过H2O-离子或H2O-偶极相互作用与可接近的极性部位缔合。在-40℃不能冻结，不具有溶解溶质的能力，它的量不足以产生对固体的增塑效应。可看作为固体的一部分。区Ⅰ的高水分端（区Ⅰ和区Ⅱ的边界）相当于食品的“BET 单层”水分含量，在高水分食品材料中，区Ⅰ水仅占总水量的极小部分。单层并不表示所有干物质被紧密堆积的单分子水层所覆盖；

b.区域II的水占剩余的第一层位置和固体的亲水基外的几层，被称为多层水。这部分水主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合（水－水和水－溶质），流动性比整体相水稍差，其中大部分在-40℃不能冻结。B.当水增加至靠近区Ⅱ的低水分端，它对溶质产生显著的增塑作用，降低了它们的玻璃化相变温度，并导致固体基质的初步肿胀。此作用和开始出现的溶解过程使大多数反应的速度加快；

c.区域III的水结合得最弱，流动性大，被称为体相水。

7.BET单层水：一个试样含有的相当于区Ⅰ和区Ⅱ接界的水分含量。BET单层不是物理上的单层，与极性基团有关。

真实单层水：“真实单层”不同于BET单层，真实单层涉及在区ⅡB和区Ⅲ接界的水分含量。也可表述为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。

8.等温线的滞后现象：把水加到干的样品中（回吸）所得的水分吸附等温线与解吸所得的等温线不一定重叠，这种不重叠现象即为滞后现象（Hysteresis）。9.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；一般来说，当水分活度一定时，解吸过程中食品的水分含量大于回吸过程中水分含量；用解吸方法制备试样时需要达到较低的P/P0（与用回吸方法制备的试样相比）才能阻止一些微生物的生长。

10.所有化学反应在解吸过程中首次出现最低反应速度是在等温线区Ⅰ和区Ⅱ的