食品化学水分

食品化学水分的思维导图，包含了水分活度与食品的稳定性、冰在食品稳定性中的作用、分子流动性（Mm）与食品稳定性、水分活度等内容，适合考前复习。

水分

• 水和冰的物理特性
  • 水分子
    • 极性分子，两个杂化轨道与两个氢原子结合形成两个σ键
  • 水分子的缔合作用
    • 结合方式
      • 分子内：共价键
      • 分子外：氢键
    • 缔合数
      • 固态：4
      • 液态：大于4
      • 气态：0
  • 冰和水的结构
    • 水的密度在3.98℃时最高
    • 液态水结构不稳定，水分子具有低粘度
• 食品中水的存在状态
  • 水与非水成分的相互作用
    • 水与离子和离子基团的相互作用
      • 净结构的破坏作用（比纯水流动性强）
        • 电场强度较弱的负离子和离子半径大的正离子（、、、、、、、、、）
      • 净结构的形成作用（比纯水流动性弱）
        • 电场强度较强的负离子和离子半径小的正离子（、、、、、、、、）
    • 水与具有氢键结合能力的中性基团的相互作用
      • 生物大分子之间可形成由几个水分子构成的水桥
    • 水与非极性物质的相互作用
      • 疏水水合作用（对于水）
        • 使疏水基团附近的水分子之间氢键键合增强
      • 疏水相互作用（对于油）
        • 使疏水基团与水的接触面积减小
      • 笼形水合物（分子量较小）
        • 水通过氢键键合将非极性物质留住
      • 蛋白质的疏水相互作用 （蛋白质非极性基团暴露在水中）
        • 引起蛋白质的折叠
    • 水与双亲分子的相互作用
      • 同时存在疏水基团和亲水基团
  • 食品中水分存在状态
    • 结合水
      • 化合水
        • 结合最牢固，构成非水物质的水 （不能被微生物利用）
      • 邻近水
        • 非水成分中亲水基团周围的第一层水 （单分子层水）
      • 多层水
        • 第一层的剩余位置和外层的几个水层
      • 结合非常牢固
    • 自由水
      • 滞化水
        • 被组织中显微或亚显微结构及膜所阻流的水
      • 毛细管水
        • 由于毛细管的物理限制所滞留的水
      • 自由流动水
        • 动物血浆、植物导管和细胞内液泡中的水
      • 可溶解溶质、可结冰、可被微生物利用的水，能引起食品的腐败变质
  • 食品中结合水和自由水的性质区别
    • 结合水缔合强度大
    • 结合水冰点比自由水低得多
    • 结合水不能作为溶剂
    • 结合水不能被微生物利用
• 水分活度
  • 定义
    • 水与各种非水组分缔合的强度（0<<1,=,水含量一定时，T↑，↑）
      • 含水体系中水分蒸汽压和相同温度下纯水蒸汽压之比
  • 与温度的关系
    • 冰点以上，成分是影响的主要因素
    • 冰点以下，与成分无关，只取决于温度
    • 不能根据冰点以下温度预测冰点以上温度的
    • 冰点以上或以下温度时，就食品稳定而言，的意义不同
• 水分吸着等温线（MSI）
  • 制作方法
    • 回吸法
    • 解吸法
    • 解吸线位于回吸线上方
  • 定义
    • 恒温条件下，食品的含水量与的关系曲线
  • 区间
    • Ⅰ
      • 0~0.25；化合水
    • Ⅱ
      • 0.25~0.8；多层水
    • Ⅲ
      • 0.8~0.99；自由水
  • 滞后现象
    • 原因
      • 解吸过程中， 部分水分与非水成分结合紧密无法放出水分
      • 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
      • 再吸水时无法紧密结合水，回吸相同的水分含量时处于较高的
      • 温度、解吸的速度和程度及视频类型都影响滞后环的形状
    • 发生
      • 高糖高果胶（<0.65）
        • 滞后现象明显
      • 高淀粉食品
        • 存在大的滞后环（=0.70时最严重）
      • 高蛋白食品（<0.85）
        • 存在滞后现象，但不严重
  • 形状
    • 大多数食品
      • S形
    • 含大量糖和其他可溶性小分子的提取物及多聚物含量不高的
      • J形
  • MSI与温度的关系
    • 水分含量一定，T↑,↑
    • 一定时，T上，水分含量↓
• 分子流动性（Mm）与食品稳定性
  • 分子流动性
    • 定义
      • 视频贮藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式
    • 因素
      • 碰撞频率
      • 碰撞时发生化学反应所必需的能量Ea
      • 扩散系数D
    • 分子受限
      • 无定形
      • 玻璃态
      • 橡胶态
      • 玻璃化温度(Tg)
    • 当食品处于玻璃态（或无定形态）时，其中的分子处于受限制状态，Mm几乎为0
  • 状态图
    • 描述不同含水量的食品在不同温度下所处的物理状态，在恒压下以溶质含量为横坐标，以温度为纵坐标作出的二元体系状态图
  • 和Mm方法研究食品稳定性的比较
    • 在估计不含冰的食品中非扩散限制化学反应速率及微生物生长方面，应用来判断视频的稳定性效果较好
    • 在估计扩散限制的性质，如冷冻食品的理化性质，冷冻干燥的最佳条件和包括结晶作用、凝胶作用和淀粉老化等物理变化时，应用Mm的方法较为有效，此时，方法在预测冷冻食品物理或化学性质上是无用的
• 冰在食品稳定性中的作用
  • 冷冻是保藏大多数食品最理想的方法，其作用主要在于低温
    • 食品中非水组分的浓度将比冷冻前变大产生“浓缩效应”
    • 体积比结冰前增加9%
    • 不利后果
  • 对反应速率的影响
    • 降低温度使反应变得非常缓慢
    • 产生浓缩效应加快反应速率
  • 采取速冻、添加抗冷冻剂等方法降低食品在冻结的不利影响，更有利于冻结食品保持原有的色、香、味和品质。
• 水分活度与食品的稳定性
  • 比水分更好的反应食品的稳定性
    • 与微生物生长有密切关系
    • 与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有关
    • 比水分含量更清楚的表示水分在不同区域的异动情况
    • 单分子层水的所对应的水分含量时干燥视频的最佳要求
  • 与微生物生长的关系
    • <0.5时，任何微生物不能生长
  • 与化学及酶促反应关系
  • 与脂质氧化的关系
    • 0<<0.35
      • 氧化速度逐渐下降
    • 0.35<
      • 氧化速度增加
  • 与美拉德褐变的关系（0.3<<0.7）
    • 较低时，水分子间缔合和水与溶质间的氢键作用，限制了反应的进行
    • ↑，有利于反应物和产物移动，褐变↑至最高点
    • 继续↑，反应物被稀释，褐变↓