发布时间 : 星期日 文章食品化学更新完毕开始阅读a2c72dba960590c69ec376f7
1、水是食品的重要组成部分
1.1 许多食品是水状的或以水为分散媒介的。 1.2 水与食品的感官质量密切相关 1.3 水与食品的质构密切相关 水的性质和结构
? 与相近元素的氢化物相比，有着异常的物理常数
? 孤电对和键合电子相互排斥，呈四面体（Tetrahedral） ? O－H键高度极化
? 分子间具有强的氢键作用 (~10% 的共价键)
? 每个水分子可与两个相邻的分子通过氢键形成3D结构（Association of Water
Molecules）
水变成冰后密度减小，水结冰时体积膨胀约9%。
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 水的介电常数很高， 20℃时为80.36，生物体的干物质的介电常数为2.2~4.0。
水的溶解能力强，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。
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，所以同一食物的冻结要比解冻快得多。
形成冰时，密度将减小。 单个水分子的结构特征
? H2O分子的四面体结构有对称性； ? H－O共价键有离子性；
? 氧的另外两对孤电子有静电性； ? H－O键具有电负性。
~1 A
O 104°
H
H
水分子在三维空间形成多重氢键键合——每个水分子具有相同数量的氢键给体和受体，能够在三维空间形成氢键网络。 水分子缔合的原因为：
i）H－O键间电荷的非对称性分布使H－O键具有极性，这种极性使分子之间产生引力； ii）由于每个水分子具有相同数量的氢键给体和受体，可以在三维空间形成氢键网络； iii）静电效应。 冰的结构
? 水分子有序排列的晶体 ? 水分子之间氢键结合
? 冰有11种晶系，其中六方晶系最稳定 ? 冰分子中质子常发生错位
柑橘和牛奶含水量均在87%左右，为什么柑橘呈固态，而牛奶液态？ 水和溶质的相互作用
1、水结合（Water binding ）和水合作用（hydration）
这两个概念常用来表示水与亲水性物质包括多孔原料结合的一般趋势。
水结合或水合作用的程度和强度取决于许多因素，包括非水组分的性质、盐的组成、pH和温度。
2、持水容量（Water holding capacity）
用于描述以低浓度存在的大分子基质以阻止水分渗出的形式物理捕获大量水的能力。 3、水中的作用力
静电作用 ，氢键作用 ，范德华力 ，疏水相互作用
(1) 食品中一些最强结合的水。离子的永久电荷与水的偶极之间的相互作用。
(2) 偶极—偶极相互作用的弱氢键结合。允许极性组分溶解。 (3) Water – non-polar molecules
热力学上不利——熵减少 界面上形成类冰的包络物 偶极—诱导偶极
非极性基团在液相环境中的缔合 水与溶质相互作用的分类
Strength compared to Type Example water-water hydrogen bond 水—游离离子 偶极—离子相互作水—有机分子的带用 电基团
较大但比单一共价键弱
水—蛋白质的NH 偶极—偶极相互作水—蛋白质的CO 用 水—侧链的OH 水 + Rc → R(水憎水水合作用 合) R(水合) + R(水合) 不可比(>憎水相互憎水相互作用 → R2(水合) + H2O 作用；ΔG<0) 食品中水存在的状态
相当小 (ΔG>0) equal 接近相等Approx.
水
体相水
自由水
以毛细管力结合的水 截留水
结合水
构成水 邻近水 多层水
以氢键结合力结合的水
构成水
? 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 邻近水
与非水组分的亲水部位通过水—离子和水—偶极关联强烈相互作用的那部分水 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大大减少（此种水很稳定，不易引起食品的腐败变质。） 不能被微生物利用
多分子层水
在非水组分的亲水基团周围占据剩余的第一层部位、形成几个附加层的那部分水；主要由水—水和水—溶质的氢键支配。
? 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 体相水
位于远离非水组分的那部位水；由水—水氢键支配
? 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，易引起食品的腐败变质，但与食品的风味及
功能性紧密相关。
体相水
游离水：能结冰，但冰点下降
溶解能力强，干燥时易除去 与纯水分子运动接近
适宜于微生物生长和大多数化学反应
{
结合水 ：在-40℃不结冰
水
无溶解溶质的能力 与纯水比较分子运动为0 不能被微生物利用
相同或相近水分含量的不同物质之间由于其组成成分不同，继而水分与非水组分的结合方式及紧密程度也不相同，从而导致形态的差异。 Question 3
为什么相同水含量的食品贮藏期限不同？ 水分活度
由于食品中水分存在形式的差异，尽管人们知道水分与食品腐败变败之间存在一定的关系，但相同水分的食品却有着不同的贮藏期限，甚至某些水分较低的食品比水分含量较高的食品更易变质。
这样，仅用食品中的水分含量不足以预测食品的贮藏期限。必须寻找新的指标值。
fAw? f0f----溶剂（水）的逸度