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食品化学

Enter10/18/20231食品化学多媒体课件目录第一章绪论第二章水分第三章碳水化合物第四章蛋白质第五章脂质第六章食品添加剂▲■▼10/18/20232食品化学多媒体课件第一章绪论1.1食品化学的概念与发展简史

1.1.1食品化学的概念

1.1.2食品化学的发展简史1.2食品化学研究的内容和范畴1.3食品中主要的化学变化概述1.4食品化学的研究方法1.5食品化学在食品工业技术发展中的作

用▲■▼10/18/20233食品化学多媒体课件1.1.1食品化学的概念

一﹑与食品化学相关的几个概念

营养素(nutrient)：指那些维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。目前已知的有40～45种人体必需的营养素，从化学性质可分为6大类，分别为蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水，目前也有人提出将膳食纤维列为第七类营养素。

食物(foodstuff，foodmaterial)：指含有营养素的物料。

食品(food)：经过加工的食物称之为食品。但通常也泛指一切食物为食品。

食品化学(foodchemistry)：食品化学是食品科学▲■▼10/18/20234食品化学多媒体课件

的一个重要组成部分（食品科学是一门主要包括微生物、化学、生物学和工程学等多学科的科学），它是一门研究食品的组成特征及其产生化学变化的科学。二﹑食品化学与化学、生物化学、生理学、植物学、动物学和分子生物学的密切联系

联系：⑴

首先，食品化学是依赖以上学科的知识为基础，来研究和控制作为人类食品来源的生物物质的。

⑵

另外，生物物质所固有的特性和研究它们的方法是食品化学家和其它生物学家共同感兴趣的。

区别：然而，食品化学家的某些特殊兴趣是不同于生物学家的。

⑴

生物科学：在与生命相适应或几乎相适应的条件下，生物物质所进行的繁殖﹑生长和变化。⑵食品化学：关心的是死的或将要死的生物物▲■▼10/18/20235食品化学多媒体课件

质（采摘后的果蔬或宰杀后的肌肉），主要关心它的采后生理（与贮存有密切关系）、动物宰杀后的肌肉等的生理变化以及在不同处理条件下食品营养成分的变化，甚至于生物物质所固有的特性以及研究它的方法等。

例

果蔬的保鲜：适宜于维持残有的生命过程的最适条件是食品化学家关心的问题。加工过程中：试图长期保存食品时加工是不可少的，热处理、冷冻、浓缩、脱水、辐照、化学防腐剂的添加，此时食品化学家则主要研究在不适宜生命生存的条件下或在以上这些加工和保存条件下食品中各种组分可能发生的物理、化学和生物化学的变化以及这些变化对食品质量和食品安全的影响。

总之，食品化学家虽然和生物化学家有很多共同▲■▼10/18/20236食品化学多媒体课件

的研究内容，然而食品化学有它自己研究和解决的特殊问题，而这些问题对于食品的加工和保存过程（或人类的生活）具有很重要的实际意义。▲■▼10/18/20237食品化学多媒体课件1.1.2食品化学的发展简史

一、食品化学的历史

食品化学直到20世纪才成为一门独立的学科。它历史一直与农业化学的历史紧密联系在一起。由于缺少详尽的文献记载，所以完整地介绍其历史是有困难的，最主要的是始于18世纪末期一些著名化学家的重要发现。

二、食品化学大事记

⑴瑞典人CarlWilhelmscheeie分离和研究了乳酸的性质（1780年），从柠檬汁（1784年）和醋栗(1785年)中分离出柠檬酸，从苹果中分离出苹果酸（1784年），▲■▼10/18/20238食品化学多媒体课件

并检测了20种普通水果中的柠檬酸和酒石酸等等。

⑵法国化学家AntoineLaurentLavoisier(1743—1794)年首先测定了乙醇的元素成分。

⑶法国化学家(Nicolas)TheodoredeSaussure(1767—1845）用灰化的方法测定了植物中矿物质的含量，并首先完成了乙醇的精确化学分析。⑷英国化学家Humpheydavy在1813年出版了第一本《农业化学原理》。⑸法国化学家MichelFugeneChevreul（1786—1889

年）在动物脂肪成分上的研究导致了硬脂酸和油酸的发现和命名。⑹德国的W.Hanneberg和F.Stohman（1860年）发明了一种用来常规测定食品中主要成分的方法。⑺JeanBaptisteDumas（1871年）提出仅由蛋白质、▲■▼10/18/20239食品化学多媒体课件

碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类生命。⑻JustusVonLiebig（1872年）将食品分类为含氮的（植物纤维蛋白、酪蛋白等）和不含氮的（脂肪、碳水化合物等），并于1847年出版了《食品化学的研究》，这是第一本有关食品化学方面的书，但此时仍未建立食品化学学科。到20世纪初，食品工业已成为发达国家和一些发展中国家的重要工业，大部分的食品物质组成已成为化学家、生物学家和营养医学家的研究所探明，食品化学学科建立的时机才成熟。近年来，食品化学的研究领域更加拓宽，研究手段日趋现代化，研究成果的应用周期越来越短。

20世纪30-50年代,食品化学学科正式建立.(P3)相继派生了相关的分支领域.

三、食品化学的发展趋势

现在食品化学的研究正向反应机理、风味物的结▲■▼10/18/202310食品化学多媒体课件

构和性质研究、特殊营养成分的结构和性质研究、食品材料的改性研究、食品现代和快速分析方法的研究、高新分离技术的研究、未来食品包装技术的化学研究、现代化贮藏保鲜技术和生理生化研究，新食源、新工艺和新添加剂的研究等方向发展。

我国食品化学的研究和教育较多集中在高等院校，都把它作为高等院校研究和教学的重点之一。食品化学已成为食品科学与工程专业的专业基础课，并对我国食品工业的发展产生了重要影响。▲■▼10/18/202311食品化学多媒体课件1.2食品化学研究的内容和范畴

一、食品化学研究的内容

正如前面所述，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的影响的科学。食品化学的主要研究内容：⑴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；⑵阐明食品成分之间在生产、加工、贮存、运销中的变化，即化学反应历程、中间产物和最终产物的结构▲■▼10/18/202312食品化学多媒体课件

及其对食品的品质和卫生安全性的影响；

⑶研究食品贮藏加工的新技术，开发新的产品和新的食品资源以及新的食品添加剂等。二、食品化学研究的范畴根据研究内容的主要范围，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。根据研究的具体物质分类，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。另外，在生活饮用水处理、食品生产环境保护、活性成分的分离提取、农产品资源的深加工和综合利用、生物技术的应用、绿色食品和▲■▼10/18/202313食品化学多媒体课件

有机食品以及保健食品的开发，食品加工、包装、贮藏和运销等领域中还包含着丰富的其他食品化学内容。▲■▼10/18/202314食品化学多媒体课件1.3食品中主要的化学变化概述

一、在食品加工或贮藏中可能发生的变化分类

表1-1

二、改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应

表1-2

三、食品贮藏或加工中发生变化的因果关系

表1-3

四、决定食品在贮藏加工中稳定性的重要因素

表1-4▲■▼10/18/202315食品化学多媒体课件食品加工或贮藏中可能发生的变化（直观）分类

属性变化质地失去溶解性、失去持水力、质地变坚韧、质地软化风味出现酸败、出现焦味、出现异昧、出现美味和芳香颜色褐变(暗色)、漂白(退色)、出现异常颜色、出现诱人色彩营养价值蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用性改变安全性产生毒物，钝化毒物．产生有调节生理机能作用的物质10/18/202316食品化学多媒体课件改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应

反应类型

例子非酶褐变

焙烤食品表皮成色

酶促褐变切开的水果迅速变褐

氧化脂肪产生异昧、维生素降解、色素退色、蛋白质营养损失

水解脂类、蛋白质、维生素、碳水化台物。色素水解金属反应金属与花青素作用改变颜色、叶绿素脱镁、作为自动氧化催化剂

脂类异构化顺→反异构化、非共轭脂→共轭脂

脂类环化产生单环脂肪酸脂类聚合油炸中油起泡沫蛋白质变性卵清凝固、酶失活蛋白质交联在碱性条件下加工蛋白质使营养价值降低

糖酵解宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸

10/18/202317食品化学多媒体课件食品贮藏或加工中发生变化的因果关系初期变化二次变化影响脂类水解游离脂肪酸与蛋白质反应质地、风味、营养价值

多糖水解糖与蛋白质反应质地、风味、颜色、营养价值脂类氧化氧化产物与许多其它成分反应质地、风味、颜色、营养价值水果破碎细胞打破、酶释放、氧气进入

质地、风味、颜色、营养价值绿色蔬菜加热细胞壁和膜的完整性破坏、酸释放、酶失活质地、风味、颜色、营养价值肌肉组织加热蛋白质变性凝聚、酶失活

质地、风味、颜色、营养价值脂类的顺—反异构化

在油炸中油的热聚合

油炸过度时起泡沫，降低油脂的营养价值10/18/202318食品化学多媒体课件决定食品在贮藏加工中稳定性的重要因素

产品自身的因素各组成成分（包括催化剂）的化学性质、氧气含量、pH值、水分活度（aw）、玻璃化温度（Tg）、玻璃化温度时的水含量（Wg）

环境因素

温度（T）、处理时间（t）、大气成分、经受的化学和物理及生物处理、光照、污染、极端的物理环境

10/18/202319食品化学多媒体课件1.4食品化学的研究方法

一、食品主要质量特性和可能发生的不良变化高质量的食品具有代表它的重要特征的性质,在食品配制、加工和贮藏过程中的物理和化学变化与这些性质有关；另外某些化学和生物学变化也对食品的质量和卫生下降有着重要的影响。因此，确定关键的化学和生物化学反应是如何影响食品的质量和安全，并将这种知识应用于在食品配制、加工和贮藏过程中可能遇到的各种情况是食品化学的基本研究方法。食品的主要质量特性包括:颜色、风味、质构和营养价值以及安全性。

▲■▼10/18/202320食品化学多媒体课件

表1-5列出了食品的主要质量特性和可能发生的不良变化。许多化学反应和生物学反应会导致食品变质或损害食品的安全，这些反应中较重要的是非酶促褐变、酶促褐变、脂类水解、、脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解和天然色素的降解。上述各类反应的产物可能直接导致食品质量下降，也可能进一步引起其他反应损害食品质量和安全。

例:

脂类经水解产生的游离脂肪酸会形成不良风味，而游离脂肪酸比甘油三酸酯更易发生氧化反应，从而产生酸败味。此外，脂类氧化的中间产物会破坏一些重要的营养成分，如氨基酸和维生素的结构。

▲■▼10/18/202321食品化学多媒体课件方法的四个方面1确定能代表安全、高质量食品重要特性的相关性质。2确定对食品质量和卫生（安全）下降有重要影响的那些化学和生物化学反应。3综合以上两点以了解关键化学和生物化学反应是如何影响质量和安全的(机理)4将这些知识应用于食品的配方设计、加工和储藏及各种情况中。10/18/202322食品化学多媒体课件表1-5食品中可能发生的不良变化特征不良变化特征不良变化颜色变黑

质构

溶解性丧失退色

分散性丧失产生其他不正常颜色

持水能力消失硬化软化风味产生恶臭

营养价值维生素损失或降解

产生酸败味

矿物质损失或降解

产生烧煮的或焦糖的风味

蛋白质损失或降解

产生其他异味

脂类损失或降解

其他具有生理功能的物质的损失或降解

10/18/202323食品化学多媒体课件

二、食品变质的一系列基本变化

应注意到某种质量特性的改变可以是几种不同基本变化的结果(表1-5).反过来,一种变化又能引起多种质量特性的改变(表1-6)。具体研究路线有两种：

⑴从左到右：首先研究某种特定的基本变化及其产生的结果，并能由此预测可能的宏观变化。基础→现实

⑵从右到左：根据质量变化→找出可能的原因。首先根据质量变化的特性考虑所有可能涉及的基本变化，然后通过适当的化学试验将导致质量变化的关键的基本变化确定下来，实现有效的控制。现实→原因→关键因素分析及试验的确定→解决▲■▼10/18/202324食品化学多媒体课件表1-6食品变质的原因和结果一些基本变化结果质量变化一些基本变化结果质量变化脂类的水解游离脂肪酸与蛋白质的反应质构绿色蔬菜的加热细胞壁和膜的完整性受损，释放酸和酶质构风味风味营养价值色泽营养价值多糖的水解糖与蛋白质的反应质构肌肉组织的加热蛋白质变性和聚集、酶失活质构风味风味色泽色泽营养价值营养价值水果的破损细胞破裂、酶被释放与氧接触质构风味色泽营养价值10/18/202325食品化学多媒体课件图1-7食品重要成分所能产生的反应及相互作用L——脂类库（三酰基甘油、脂肪酸和磷）C——碳水化合物库（多糖、糖和有机酸）

P——蛋白质库（蛋白质、肽、氨基酸和其他含氮化合物）10/18/202326食品化学多媒体课件

三、食品加工和保藏过程中主要成分之间的相互作用

在食品加工和保藏过程中主要成分之间的相互作用对于食品质量有着重要的影响，请参见图1-7。四、导致食品在加工和保藏过程中变质的因素前面介绍了优质、安全食品的特性，导致食品变质的重要化学反应及它们两者之间的关系，如何应用这些知识解决食品加工过程中所遇到的实际问题?

食品在加工和保藏过程中重要的可变因素有温度（T）、时间（t）、温度变化的速度（dT/dt)、pH、产品成分、气相组成和水分活度（aw)。

⑴温度

温度也许是这些因素中最重要的，这是因为它对食品加工和保藏过程中可能发生的所有类型物理、化学和生物化学都有广泛的影响。温度对单个反应的影响可用Arrhenius关系式或k=Ae-△E/RT表示。当绘制▲■▼10/18/202327食品化学多媒体课件

logk-1/T图时,符合Arrhenius关系式的数据产生一条直线。在某个中间温度范围内,食品中的反应一般符合

Arrhenius关系式,但是在温度过高或过低时,会偏离这些关系。因此，只有在一定的经过实验测验的温度范围内,才能将Arrhenius关系式应用于食品体系。下列一些变化可以导致食品体系偏离Arrhenius关系式,其中的大多数是由温度过高或过低引起的:

①酶失去活性；②存在的竞争反应使反应路线改变或受影响；③体系的物理状态可能发生变化；④一个或几个反应可能短缺。

⑵时间必须将它和温度随时间变化的速度一起考虑。在食品贮藏期间常常需要考虑在某一质量水平上食品能保存多久。因此，人们关注的是,在一个指定▲■▼10/18/202328食品化学多媒体课件

的贮藏期内各个化学或微生物变化发生的时间，以及这些变化按何种方式结合起来决定了产品的具体贮藏寿命。时间因素对同时进行的反应的相对重要性也有重要的影响。例如,脂类氧化和非酶促褐变都能引起某一种食品的变质,而褐变反应的产物恰恰是抗氧化剂；如果褐变反应在氧化反应之前或同时发生,那么这两个反应的相互作用对于食品的质量会产生重要的影响。

⑶pHpH也是一个可变因素,pH会影响许多化学反应和酶催化反应的速度。有时pH的微小变化能导致食品质量的极度变化。例如，豆腐的凝结和果胶凝结的形成，肌肉的品质（罐头的pH是4.6）。

⑷产品的成分

①含糖量会影响脱水或油炸时的褐变程度。②PPO，PO活性会影响变色的程度。③牲畜屠宰时的状态会影响到蛋白质的分解。④糖酵解和▲■▼10/18/202329食品化学多媒体课件

ATP的降解的程度和速度会影响到肉的存放时间、持水性、坚韧性、风味和色泽等。⑤原料的掺合可能引起意外的相互作用。例如，酸化剂、螯合剂、氧化剂的加入，抑制了某些变化或加速某种变化→达到高品质藕制品或面粉；或者除去不需要的反应物来控制食品加工的成分（例如，从脱水蛋清蛋白中除去葡萄糖，防止变色）从原料藕中除去底物（稀盐水浸渍）。

⑸气相成分

主要是氧，氧分压高低对贮藏影响非常明显。在食品贮藏过程中少量氧气的残存引起的损害有时是很明显的。例如，形成少量的脱氢抗坏血酸会导致在贮藏过程中的褐变。

⑹水分活度

水分活度aW也是一个控制食品反应速度的重要可变因素。水分活度在酶反应、脂类氧化、非酶褐变、蔗糖水解、叶绿素降解和许多其他反应中▲■▼10/18/202330食品化学多媒体课件

是一个重要的因素。在水分活度低于或相当于中等水分食品的水分活度

aW

（0.75～0.85）时，多数反应倾向于减慢速度，这主要是由于水相减少后溶剂的容量降低。但脂类的氧化以及相关的次级作用，如类胡萝卜素脱色，不符合此规则；也就是说，在水分活度低限，这些反应加速了速度。

总之，食品化学是食品科学中发展很快的一个领域。近年来，在食品加工和贮藏过程中引入了大量的高新技术，如微胶囊技术、膜分离技术、超临界提取技术、新灭菌技术、复合包装材料，微波技术、超微粉碎技术、可食用膜技术等。这些技术推动了食品化学的发展，也对食品化学的研究方法提出了更高的要求。

例如，在微胶囊技术中，壁材(Wallmaterials)中▲■▼10/18/202331食品化学多媒体课件

各个组分的结构和性质，各组分之间的相互作用以及它们对微胶囊产品超微结构的影响，都是食品化学研究的课题；这就需要应用更先进的分析和测试手段，从宏观、分子水平和超微结构3个方面着手将这项高新技术正确地应用于食品工业。▲■▼10/18/202332食品化学多媒体课件1.5食品化学在食品工业技术发展中的作用

一、食品化学的基础地位

食品科学的基础是基础科学知识或基础知识，这些基础科学知识是由各个学科的学者搜集和组织的。／纯理论基础基础共享、相互依赖＼应用类学科基础

二、食品科学可以分为几个专门的方向

①食品化学：食品组分的化学和物理化学性质；这些组分在食品加工和保藏中的变化；对它的化学分析。

②物理食品学：食品体系的流变特性和物理性质。▲■▼10/18/202333食品化学多媒体课件

③结构食品学：食品体系的微观和宏观结构。

④环境食品学：微生物的侵入和食品体系的腐败（食品微生物学），食品保护，包括卫生和包装。

⑤食品加工学：通过物理、化学和微生物方法实现食品转化、制作和保存的原理。工程学为主

三、结论

食品化学食品科学学科中涉及范围最宽的一门次

级学科，它的内容还包括食品毒理学、营养学以及营

养和毒物的生物检测技术、味觉和嗅觉的原理，是食

品科技者不可缺少的条件之一。▲■▼10/18/202334食品化学多媒体课件四、食品化学在食品工业技术发展中的作用举例10/18/202335食品化学多媒体课件表1-8食品化学指导下现代食品工业的发展

方面过去发展食品配方依靠经验确定依据原料组成、性质分析和理性设计工艺

依据传统，经验和粗放小试

依据原料及同类产品组成、特性的分析，根据优化理论设计开发食品

依据传统和感觉盲目开发

依据科学研究资料，目的明确地开发，并大大增加了功能性食品的开发控制加工和贮藏变化依据经验，尝试性简单控制依据变化机理，科学地控制开发食品资源盲目甚至破坏性的开发科学地、综合地开发现有和新资源深加工规模小、浪费大、效益低规模增大、范围加宽、浪费少、效益高10/18/202336食品化学多媒体课件表1-9食品化学对各食品行业技术进步的影响

食品工业影响方面果蔬加工贮藏

化学去皮，护色，质构控制，维生素保留，脱涩脱苦，打蜡涂膜，化学保鲜，气调储藏，活性包装，酶促榨汁，过滤和澄清及化学防腐等肉品加工储藏

宰后处理，保汁和嫩化，护色和发色，提高肉糜乳化力、凝胶性和粘弹性，超市鲜肉包装，烟熏剂的生产和应用，人造肉的生产，内脏的综合利用（制药）等饮料工业

速溶，克服上浮下沉，稳定蛋白饮料，水质处理，稳定带肉果汁，果汁护色，控制澄清度，提高风味，白酒降度，啤酒澄清，啤酒泡沫和苦味改善，防止啤酒馊味，果汁脱涩，大豆饮料脱腥等。乳品工业

稳定酸乳和果汁乳，开发凝乳酶代用品及再制乳酪，乳清的利用，乳品的营养强化等10/18/202337食品化学多媒体课件续表1-9焙烤工业生产高效膨松剂，增加酥脆性，改善面包皮色和质构，防止产品老化和霉变等食用油脂工业

精炼，冬化，调温，脂肪改性，DHA、EPA及MCT的开发利用，食用乳化剂生产，抗氧化剂，减少油炸食品吸油量等调味品工业生产肉味汤料、核苷酸鲜味剂、碘盐和有机硒盐等发酵食品工业发酵产品的后处理，后发酵期间的风味变化，菌体和残渣的综合利用等基础食品工业

面粉改良，精谷制品营养强化，水解纤维素和半纤维素，生产高果糖浆，改性淀粉，氢化植物油，生产新型甜味料，生产新型低聚糖，改性油脂，分离植物蛋白质，生产功能性肽，开发微生物多糖和单细胞蛋白质，食品添加剂生产和应用，野生、海洋和药食两用可食资源的开发利用等食品检验检验标准的制定，快速分析，生物传感器的研制等10/18/202338食品化学多媒体课件其实生物工程在食品中应用的成功与否紧紧依赖着食品化学：首先，必须通过食品化学的研究来指明原有生物原料的物性有哪些需要改造和改造的关键在哪里，指明何种食品添加剂和酶制剂是急需的以及它们的结构和性质如何；其次，生物工程产品的结构和性质有时并不和食品中的应用要求完全相同，需要进一步分离、纯化、复配、化学改性和修饰，在这些工作中，食品化学具有最直接的指导意义；最后，生物工程可能生产出传统食品中没有用过的材料，需由食品化学研究其在食品中利用的可能性、安全性和有效性。

10/18/202339食品化学多媒体课件近20年来，食品科学与工程领域发展了许多高新技术，并正在逐步把它们推向食品工业的应用。例如可解降食品包装材料、生物技术、微波食品加工技术、辐照保鲜技术、超临界萃取和分子蒸馏技术、膜分离技术、活性包装技术、微胶囊技术等，这些新技术实际应用的成功关键依然是对物质结构、物性和变化的把握，因此它们的发展速度也紧紧依赖于食品化学在这一新领域内的发展速度。（相互影响的）

10/18/202340食品化学多媒体课件思

考

题

什么是食品化学？它的研究内容和范畴是什么？试述食品中主要的化学变化及对食品品质和安全性的影响。导致食品在加工和保藏过程中变质的主要因素？食品化学的研究方法有何特色？你认为食品化学有哪些“生长点”？食品科学包括的内容有哪几个方面?10/18/202341食品化学多媒体课件第二章水分2.1——2.32.4——2.72.8——2.9▲■▼10/18/202342食品化学多媒体课件2.1——2.3

2.1概述2.1.1水在食品中的作用2.1.2水和冰的物理特征2.2水和冰的结构和性质2.2.1水分子的结构2.2.2水分子的缔合作用2.2.3冰的结构和性质2.3食品中水的存在状态2.3.1水与溶质的相互作用2.3.2水的存在状态▲■▼10/18/202343食品化学多媒体课件2.4——2.7

2.4水分活度2.4.1水分活度的定义与测定方法2.4.2水分活度与温度的关系2.5吸湿等温线2.5.1定义和区域2.5.2滞后现象2.6水分活度与食品的稳定性2.6.1水分活度与微生物生命活动的关系2.6.2水分活度与食品化学变化的关系2.7冰在食品稳定性中的作用▲■▼10/18/202344食品化学多媒体课件2.8——2.9

2.8含水食品的水分转移2.8.1水分的位转移2.8.2水分的相转移2.9分子流动性对食品稳定性的影响2.9.1几个专门的术语概念2.9.2状态图2.9.3Mm与食品稳定性关系研究中的

几个重要认识▲■▼10/18/202345食品化学多媒体课件2.1概述2.1.1水在食品中的作用

一、水在食品中的作用

水(water)是食品的主要组成成分，食品中水的含量、分布和状态对食品的结构、外观、质地、风味、新鲜程度产生极大的影响。食品中的水分是引起食品化学性及微生物性变质的重要原因之一，因而直接关系到食品的贮藏特性。水还是食品生产中的重要原料之一，食品加工用水的水质直接影响到食品的品质和加工工艺。因此，全面了解食品中水的特性及其对食品品质和保藏性的影响，则对食品加工具有重要意义。

二、某些代表性食品的典型水分含量（表2-1）▲■▼10/18/202346食品化学多媒体课件某些代表性食品的典型水分含量产品水分/%产品水分/%产品水分/%番茄95牛奶87果酱28莴苣95马铃薯78蜂蜜20卷心菜92香蕉75奶油16啤酒90鸡70稻米、面粉12柑橘87肉65奶粉4苹果汁87面包35酥油010/18/202347食品化学多媒体课件

2.1.2水和冰物理性质

鉴于水和冰的结构和性质，大家在《普通化学》这门课程中已经学过，因此这里不作详细的介绍。具体内容请参阅中国农业大学出版社出版的、由阚建全主编的《食品化学》。

2.2水和冰的结构和性质2.2.1水分子的结构2.2.2水分子的缔合作用2.2.3冰的结构和性质▲■▼10/18/202348食品化学多媒体课件2.3食品中水的存在状态

2.3.1水与溶质的相互作用

一、水与离子和离子基团的相互作用

与离子或离于基团相互作用的水是食品中结合得最紧密的一部分水。由于水中添加可解离的溶质，使纯水靠氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏。对于既不具有氢键受体又没有给体的简单无机离子，它们与水相互作用时仅仅是极性结合。

在稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的。某些离子，例如K+、Rb+、Cs+、NH4+、Cl—、Br—、I—NO3—、BrO3—、IO3—和ClO4—等，能阻碍水形成网状结构，这类盐的溶液比纯水的流动性更大。另一类是▲■▼10/18/202349食品化学多媒体课件

电场强度较强、离子半径小的离子，或多价离子，它们有助于水形成网状结构，因此这类离子的水溶液比纯水的流动性小，例如Li+、Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、A13+、F—和OH—等属于这一类。实际上，从水的正常结构来看，所有的离子对水的结构都起破坏作用，因为它们能阻止水在0℃下结冰。

二、水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用

在生物材料和食品中，水可以与食品中蛋白质，淀粉、果胶物质、纤维素等成分通过氢键而结合。水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。各种有机分子的不同极性基团与水形成氢键的牢固程度有所不同。蛋白质多肽链中赖氨酸和精氨酸侧链上的氨基，天冬氨酸和谷氨酸侧链上的羧基，肽链两端▲■▼10/18/202350食品化学多媒体课件

的羧基和氨基，以及果胶物质中的未酯化的羧基，无论是在晶体还是在溶液时，都是呈电离或离子状态的基团，这两种基团与水形成的氢键，键能大，结合得牢固。蛋白质中的酰胺基、淀粉、果胶质、纤维索等分子中的羟基与水也能形成键，但键能小，不牢固。由氢键结合的水，它们的流动性极小。凡能够产生氢键键合的溶质可以强化纯水的结构，至少不会破坏纯水的结构。然而在某些情况下，溶质氢键键合的部位和取向在几何构型上与正常水不同，因此，从这一角度理解其实这些溶质通常对水的正常结构也会产生一定的破坏。像尿素这种小的氢键键合溶质，由于几何构型原因，对水的正常结构有明显的破坏作用。同样，大多数氢键键合溶质都会阻碍水结冰。但是当体系中添加具有氢键键合能力的溶质时，每摩尔溶液中的氢键总数不会明显地改变。▲■▼10/18/202351食品化学多媒体课件

这可能是因为已断裂的水—水氢键被水—溶质氢键所代替，因此，这类溶质对水的网状结构几乎没有影响。

氢键结合水和其邻近的水虽数量有限，但其作用和性质常常非常重要。例如：它们可形成“水桥”，维持大分子的特定构象。P19

三、水与非极性物质的相互作用向水中加入疏水性物质，例如烃，稀有气体及引入脂肪酸，氨基酸、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(hydrophobichydration)。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▲■▼10/18/202352食品化学多媒体课件

存在的非极性实体的缔合。

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，被称为“疏水相互作用（hydrophobicinteraction）”。

▲■▼10/18/202353食品化学多媒体课件2.3.2水的存在状态

一、自由水和结合水

根据食品中水分的存在状态，可将食品中的水分为自由水和结合水。

二、结合水的定义和种类

结合水（或称为束缚水、固定水），通常是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的力结合的那部分水。根据结合水被结合的牢固程度的不同，结合水也有几种不同的形式：⑴化合水是结合得最牢固的、构成非水物质组成的那些水，例如，作为化学水合物中的水。▲■▼10/18/202354食品化学多媒体课件

⑵邻近水它是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是结合最紧密的邻近水。主要的结合力是水—离子和水—偶极缔合作用，其次是一些具有呈电离或离子状态的基团的中性分子与水形成的水—溶质氢键力。如蛋白质的水化膜.

⑶多层水是指位于以上所说的第一层的剩余位置的水和在邻近水的外层形成的几个水层，主要是靠水—水和水—溶质间氢键而形成。尽管多层水不像邻近水那样牢固地结合，但仍然与非水组分结合得紧密，且性质与纯水的性质也不相同。因此，这里所指的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。

三、自由水的定义和分类▲■▼10/18/202355食品化学多媒体课件

自由水（体相水,自由水,游离水）就是指没有被非水物质化学结合的水。它又可分为三类：不移动水或滞化水、毛细管水和自由流动水。⑴滞化水是指被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水，由于这些水不能自自流动，所以称为不移动水或滞化水。一块重100g的肉，总含水量为70～75g，含蛋白质20g，除去近10g结合水外，还有60～65g水，这部分水极大部分是滞化水。⑵毛细管水是指在生物组织的细胞间隙和制成食品的结构组织中存在着的一种由毛细管力所系留的水，在生物组织中又称为细胞间水，其物理和化学性质与滞化水相同。⑶自由流动水指动物的血浆、淋巴和尿液、植物的导管和细胞内液泡中的水，因为都可以自由流动，所以叫自由流动水.同时包括一些湿润水.▲■▼10/18/202356食品化学多媒体课件

四、结合水和自由水的区分(别)

结合水和自由水之间的界限是很难定量地作截然的区分。只能根据物理、化学的性质来作定性的区分（表2-2）：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固定的比例关系。如每100g蛋白质可结合水分平均高达50g，每100g淀粉的持水能力在30～40g之间。结合水对食品的风味起着重大作用，当结合水被强行与食品分离时，食品风味、质量就会改变。②结合水的蒸汽压比自由水低得多，所以在一定温度（100℃）下结合水不能从食品中分离出来。多层水例外③结合水不易结冰（冰点约－40℃）。由于这种性质，▲■▼10/18/202357食品化学多媒体课件

使得植物的种子和微生物的孢子（几乎没有自由水）得以在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织（新鲜水果、蔬菜、肉等）在冰冻后细胞结构往往被自由水的冰晶所破坏，解冻后组织不同程度地崩溃。④结合水不能作为溶质的溶剂。⑤自由水能为微生物所利用，结合水则不能。

▲■▼10/18/202358食品化学多媒体课件食品中水的性质结合水自由水一般描述存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水。包括化合水和邻近水以及几乎全部多层水位置上远离非水组分，以水—水氢键存在冰点（与纯水比较）冰点大为降低，甚至﹣40oC不结冰能结冰，冰点略微降低溶剂能力无大平均分子水平运动大大降低甚至无变化很小蒸发焓（与纯水比较）增大基本无变化在高水分食品中占总水分含量/（%）﹤0.03～3约96%10/18/202359食品化学多媒体课件2.4水分活度(aw)

2.4.1水分活度的定义和测定方法

一、水分活度的定义

水分活度：是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。水分活度可用式⑴表示。

aw=p/po=ERH/100=N=n1/(n1+n2)

⑴式中：

aw是水分活度；p是某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸气分压；po是相同温度下的纯水的蒸汽压；ERH是样品周围的空气平衡相对湿度；

N是溶剂摩尔分数；n1为溶剂摩尔数；n2为溶质摩尔数。

n2可通过测定样品的冰点，然后按式⑵计算求得。

n2=G·△Tt/1000Kt

⑵▲■▼10/18/202360食品化学多媒体课件

式中：G是样品中溶剂的克数；△Tt是冰点降低（℃）；Kt是水的摩尔冰点降低常数（1.86）。由于物质溶于水后该溶液的蒸汽压总要低于纯水的蒸汽压，所以水分活度值便介于0～1之间。

二、水分活度的测定方法测量水分活度的方法有以下几种：⑴冰点测定法先测定样品的冰点降低和含水量(G)然后按式⑴和⑵计算水分活度aw，其误差（包括冰点测定和aw的计算）很小（＜0.001aw/℃）。⑵

相对湿度传感器测定方法将已知含水量的样品置于恒温密闭的小容器中，使其达到平衡，然后用电子或湿度测量仪测定样品和环境空气的平衡相对湿度，按式⑴即可得到aw。⑶

恒定相对湿度平衡室法置样品于恒温密闭的▲■▼10/18/202361食品化学多媒体课件

小容器中，用一定种类的饱和盐溶液使容器内样品的环境空气的相对湿度恒定，待平衡后测定样品的含水量。通常情况下，温度是恒定在25℃，扩散时间为20min，样品量为1g，并且是在一种水分活度较高和另一种水分活度较低的饱和盐溶液下分别测定样品的吸收或散失水分的重量，然后按式⑶计算aw。

aw=（Ax+By）/（x+y）⑶式中：A为水分活度较低的饱和盐溶液的标准水分活度；

B为水分活度较高的饱和盐溶液的标准水分活度，x为使用B液时样品重量的净增值；y为使用A液时样品重量的净减值。▲■▼10/18/202362食品化学多媒体课件2.4.2水分活度与温度的关系

一、克劳修斯—克拉伯龙方程

克劳修斯—克拉伯龙精确地表示了aw与绝对温度T之间的关系。dlnaw/d(1/T)=-△H/R

式中：R是气体常数，△H是样品中水分的等量净吸附热。将上式进行整理得：

lnaw

=﹣k△H/R（1/T）

▲■▼10/18/202363食品化学多媒体课件

式中aw和R、T的意义与前式相同，△H则为纯水的汽化潜热（40537.2J/mol）。k的意义可有下式表示：

K=(样品的绝对温度-纯水的蒸气压为P时的绝对温度)/纯水的蒸气压为P时的绝对温度K:温度系数（常数）

因此，根据上述方程，

lnaw与1/T作图为直线。其意义是：一定样品的水分活度的对数在不太宽的温度范围内随绝对温度升高而正比例升高。P.25二、aw在冰点以上与冰点以下的区别⑴在冰点以上，aw是样品组成与温度的函数，并且前者是主要因素；在冰点以下，aw与样品的组成无关，仅与温度有关。因此，不能根据冰点以上水分活度值来正确预测体系中溶质的种类和含量对冰点温度以下体系发生变化的影响。冰点以下温度对aw的影响远大于冰点以上.▲■▼10/18/202364食品化学多媒体课件

⑵冰点以上和以下时，就食品而言的aw意义是不一样的。例如：在aw为0.86的﹣15℃的产品中，微生物不再生长，而且化学反应缓慢进行，但是，在同样水分活度20℃的情况下，一些化学反应将快速进行，一些微生物将以中等速度生长。冰点温度时直线会出现明显的折断.▲■▼10/18/202365食品化学多媒体课件2.5吸湿等温线2.5.1定义和区域

一、吸湿等温线的定义

在恒定温度下，食品的水分含量（用每单位干物质质量中水的质量表示）与它的水分活度之间的关系图称为吸湿等温线（Moisturesorptionisotherms，缩写为

MSl）。在高含水量食品中（含水量超过干物质），aw

接近于1.0；当含水量低于干物重时，aw值小于1.0

（图2—12），当食品含水量较低，水分含量的轻微▲■▼10/18/202366食品化学多媒体课件

变动即可引起aw值的极大变动，将此线段放大得图

2—13。各种物质的吸湿等温线如图2—14所示。大多数食品的吸湿等温线呈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等食品的吸湿等温线为J形，见图2—14中曲线1。

二、吸湿等温线的区域

根据水分含量和水分活度的关系，吸湿等温线可分为三个区段进行讨论（表2—3）。

Ⅰ区：是水分子和食品成分中的羧基和氨基等基▲■▼10/18/202367食品化学多媒体课件

团通过水—离子或水—偶极相互作用而牢固结合的那部分水，所以aw也最低，一般在0～0.25

之间，相当于物料含水量0～0.07g/g

干物质。这种水不能作为溶剂，而且在﹣40℃不结冰，对固体没有显著的增塑作用，它可以简单地看作为固体的一部分.在区间Ⅰ的高水分末端（区间Ⅰ和区间Ⅱ的分界线）位置的这部分水相当于食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基▲■▼10/18/202368食品化学多媒体课件

团周围形成一个单分子层所需水的近似量，根据近似的估计，水与强极性基团间的摩尔数量比为1：1。

Ⅱ区：水分占据固形物表面第一层的剩余位置和亲水基团（如酰胺基、羧基等）周围的另外几层位置，成多分子层结合水，主要是靠水—水和水—溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔合，同时还包括直径<1μm

的毛细管中的水。

aw在0.25～0.8之间，相当于物料的含水量在0.07g/g至0.14～0.33g/g干物质。当食品中的水分含量达到相当于区间Ⅱ和区间Ⅲ的边界时，水将引起溶解过程，它还起了增塑剂的作用，并且促使固体骨架开始肿胀。溶解过程的开始将使反应物质流动，因此加速了大多数反应的速度。面团形成

Ⅲ区：是毛细管凝聚的自由水。aw在0.8～0.99之间，物料含水量最低为0.14～0.33g/g干物质，最高▲■▼10/18/202369食品化学多媒体课件

为20g/g干物质。这部分水是食品中结合最不牢固和最容易流动的水，也有人称之为体相水，在凝胶和细胞体系中，因为体相水以物理方式(表面张力)被截留，所以宏观流动性受到阻碍，但它与稀盐溶液中水的性质相似。区间Ⅲ的水，其蒸发焓基本上与纯水相同，这部分水既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。虽然等温线可划分为三个区间，但还不能准确地确定各区间的分界线，而且除化学吸附结合水外，等温线每一个区间内和区间与区间之间的水都能发生交换。另外，向干燥物质中增加水虽然能够稍微改变原来所含水的性质，即基质的溶胀和溶解过程，但是当等温线的区间Ⅱ增加水时，区间Ⅰ水的性质几乎保持不变；同样，在区间Ⅲ内增加水，区间Ⅱ水的性质也▲■▼10/18/202370食品化学多媒体课件

几乎保持不变（图2—13）。从而可以说明，食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定性起着重要作用。即自由水.▲■▼10/18/202371食品化学多媒体课件吸湿等温线上不同区水分特性区Ⅰ区Ⅱ区Ⅲ区aw0～0.20.2～0.85＞0.85含水量/%1～6.56.5～27.5＞27.5冻结能力不能冻结不能冻结正常溶剂能力无轻微～适度正常水分状态单分子水层吸附化学吸附结合水多分子水层吸附物理吸附毛细管水或自由流动水微生物利用不可利用部分可利用可利用10/18/202372食品化学多媒体课件2.5.2滞后现象

一、等温线滞后现象

如果向干燥样品中添加水（回吸作用）的方法绘制吸湿等温线和按解吸过程绘制的解吸等温线并不完全重叠，这种不重叠性称为滞后

现象（hysteresis），见图

2—15。很多种食品的吸湿等温线都表现出滞后现象，且滞后作用的大小、曲线的▲■▼10/18/202373食品化学多媒体课件

开头和滞后回线（hysteresisloop）的起始点和终止点都不相同，它们取决于食品的性质和食品除去或添加水分时所发生的物理\化学变化，以及温度、解吸速度和解吸时的脱水程度等多种因素。在一定aw时，食品的解吸过程一般比回吸过程时含水量更高。

二、引起食品解吸与回吸出现滞后现象的原因在实践中，吸湿等温线作为吸湿制品的观察研究用，而解吸等温线是用作调研干燥过程用的。引起食品解吸与回吸出现滞后现象的原因大致是：⑴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。⑵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蒸气压（要抽出需p内＞p外，解析）要填满即吸着时则需（p外＞p内）。▲■▼10/18/202374食品化学多媒体课件

⑶解吸作用时，因组织改变，如蛋白质变性等,当再吸水时无法紧密结合水分，自此可导致回吸相同水分含量时处于较高的水分活度。然而，对吸附滞后现象的确切解释还有待于作进一步研究。由于滞后现象的存在，由解吸制得的食品必须保持更低的aw值才能与由回吸制得的食品保持相同的稳定性。（水分相同）▲■▼10/18/202375食品化学多媒体课件2.6Aw与食品稳定性

2.6.1水分活度与微生物生命活动的关系

一、微生物生长繁殖的水分活度范围

水是一切生物体生命活动不可缺少的成分，微生物需要一定的水分才能进行一系列正常代谢。影响食品稳定性的微生物主要是细菌、酵母和霉菌，这些微生物的生长繁殖都要求有最低限度的aw如果食品的aw

低于这一数值，微生物的生长繁殖就会受到抑制。P30

不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是：

大多数细菌为0.99～0.94，大多数霉菌为0.94～0.80，大多数耐盐细菌为0.75，耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.65～0.60。在水分活度低于0.60时，绝大多数▲■▼10/18/202376食品化学多媒体课件

微生物就无法生长。P30二、水分活度与微生物生命活动的关系

当食品的水分活度降低到一定的限度以下时，就会抑制微生物繁殖（阀值）。高于此值的微生物生长、繁殖或产生毒素，使食品加工、保藏难以顺利进行。当然，在发酵食品的加工中，就必须把水分活度提高到有利于有益微生物生长、繁殖、分泌代谢产物所需的水分活度值以上。微生物对水分的需要也会受到pH值、营养成分、氧气等共存因素的影响。因此，在选定食品的水分活度时应根据具体情况进行适当的调整。▲■▼10/18/202377食品化学多媒体课件2.6.2水分活度与食品化学变化的关系

一、水分活度对食品的影响P.31-32

⑴对淀粉老化的影响；⑵对脂肪氧化酸败的影响；⑶对蛋白质变性的影响；⑷对酶促褐变的影响；⑸对非酶褐变的影响；D⑹对水溶性色素、维生素分解的影响。

综上所述，降低食品的aw，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但aw过低，则会加速脂肪的氧化酸▲■▼10/18/202378食品化学多媒体课件

败，还能引起非酶氧化。要使食品具有最高稳定性，最好将aw保持在结合水范围内。这样，既使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。

二、降低水分活度可以提高食品的稳定性的机理（微生物、化学变化两方面）

低水分活度能抑制微生物生长、食品化学变化，稳定食品质量，是因为微生物生长、食品中发生的化学反应和酶促反应是引起食品品质变化的重要原因之一，故降低水分活度可以提高食品的稳定性，其机理是：⑴大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行，如果降低食品的水分活度，则食品中水的存在状态发生了变化，结合水的比例增加了，自由水的比例减少了，▲■▼10/18/202379食品化学多媒体课件

而结合水是不能作为反应物的溶剂的，所以降低水分活度，能使食品中许多可能发生的化学反应、酶促反应受到抑制。

⑵很多化学反应是属于离子反应，该反应发生的条件是反应物首先必须进行离子化或水化作用，而发生离子化或水化作用的条件必须有足够的自由水才能进行。

⑶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（如水解反应）。若降低水分活度，就减少了参加反应的自由水的数量，反应物(水)的浓度下降，化学反应的速度也就变慢。

⑷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。当aw值低于0.8时，大多数酶的活力就受到抑制；若aw值降到0.25～0.30的▲■▼10/18/202380食品化学多媒体课件

范围，则食品中的淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶就会受到强烈的抑制甚至丧失其活力。但脂肪酶，水分活度在0.5～0.1时仍能保持其活性。

（5）当水分活度低于0.6时，绝大部分微生物就无法生长。

三、食品的单分子层水值的计算公式（BET直线）食品化学反应的最大反应速度一般发生在具有中等水分含量的食品中（aw为0.7～0.9），这是人们不期望的。而最小反应速度一般首先出现在等温线的区域Ⅰ与Ⅱ之间的边界（aw为0.2～0.3）附近，当进一步降低aw时，除了氧化反应外，其他反应的反应速度全都保持在最小值，这时的水分含量是单层水分含量。因此用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性时的含水量，这具有很大的实用意义。利用吸着等温线数据按布化奥尔（Brunauer）等3人提出的下述方程可以计算出食品的单分子层水值。（数学模型）▲■▼10/18/202381食品化学多媒体课件

aw

/[m(1﹣aw)]=1/m1c+[(c-1)/m1c]*aw

式中：aw是水分活度；m是水分含量（gH2O/g干物质）；m1是单分子层值（gH2O/g干物质）；C是常数。根据此方程，显然以aw

/[m(1﹣aw)]对aw作图应得到一条直线，称为BET直线。P.33为马铃薯淀粉的BET图，从直线中可以求得m1值。m1值对于一些低水分粉状料产品的干燥最终水分控制具有非常重要的意义。如奶粉产品。水分活度aw值除影响化学反应和微生物生长外，还影响干燥和半干燥食品的质地。例如，欲保持饼干、膨化玉米花和油炸马铃薯片的脆性，防止砂糖、奶粉和速溶咖啡结块，以及硬糖果、蜜饯等粘结，均应保持适当低的aw值。

▲■▼10/18/202382食品化学多媒体课件2.7冰在食品稳定性中的作用

一、低温冷冻对食品的影响

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时，将出现两个非常不利的后果：

⑴水结冰后，食品中非水组分的浓度将比冷冻前大；⑵水结冰后其体积比结冰前增加9％。

水溶液、细胞悬浮液或生物组织在冻结过程中，溶液中的水可以转变为高纯度的冰晶，因此，非水组分几乎全部都浓集到未结冰的水中，其最终效果类似▲■▼10/18/202383食品化学多媒体课件

食品的普通脱水，食品冻结的浓缩程度主要受最终温

度及降温速度的影响，而食品中溶质的低共熔温度以及搅拌对其也有影响,但影响较小。

二、低温冷冻对食品化学反应的影响

冷冻对反应速度有两个相反的影响：

⑴降低温度使反应变得非常缓慢；

⑵冷冻所产生的浓缩效应却又导致反应速度的增大。由于①某些反应一般是在刚好低于样品起始冰点几度时反应速度明显加快，（P35图2-18蛋白质的不溶性）P34表2-9②正常冷冻贮藏温度（﹣18℃）时的反应速度要比0℃时低得多；总之，即使冷冻有时会使某些反应速度加快（在冰点以下较高的温度），但多数反应在冷冻时是减速的，因此冷冻仍然说是一种有效的保藏方法。▲■▼10/18/202384食品化学多媒体课件2.8含水食品的水分转移

2.8.1水分的位转移▲■▼

一、水分位转移的定义

水分在同一食品的不同部位或在不同食品之间发生转移，导致了原来水分的分布状况的改变，称之为

水分的位转移。

二、水分位转移的机理

根据热力学有关定律，食品中游离水的化学势(μ)可以表示为：

μ=μ(T，P）+RTlnaw

由上式可以看出，如果食品的温度（T）或水分活度（aw）10/18/202385食品化学多媒体课件

不同，则水的化学势就不同，水分就要沿着化学势降落的方向运动，从而造成食品中水分的转移。理论上讲，水分的转移必须进行到食品中各部位水的化学势完全相等才能停止。

由于温差引起的水分转移，使食品中水分从高温区域沿着化学势降落的方向运动，最后进入低温区域，这个过程较为缓慢。由于水分活度不同引起的水分转移，水分从aw高的地方自动地向aw低的地方转移。如果把水分活度大的蛋糕与水分活度低的饼干放在同一环境中，则蛋糕里的水分就逐渐转移到饼干里，最终使两