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1、第1章 水1 水分子的缔合作用水为偶极分子，能形成氢键。水分子有2个氢受体和2个氢给体，最多能与另外4个水分子通过氢键结合，结合力强。水分子间氢键的键合程度取决于温度。冰转变为水时，邻近的水分子间距离减小，净密度增大；当继续升温和加热至3.98时密度达最大。此后又逐渐下降。水的黏度：低，与结构有关。水的溶解性：电解质：高介电常数非电解质：偶极性，氢键两亲分子：二. 冰定义：冰是水分子有序排列形成的晶体，水分子之间靠氢键连接在一起形成低密度的刚性结构。每个水分子同其它四个水分子缔合。冰的晶胞群结合在一起呈正六方形对称结构，每个水分子同其缔合的四个水分子呈四面体亚结构。溶质的种类、数量可以影响冰晶
2、的数量、大小、结构、位置和取向。结构：六方形：在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻，且溶质的性质和浓度不严重干扰水分子的迁移时形成。是大多数冷冻食品中重要的结晶形式。不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶、各种中间形式的结晶三冷冻冰点：0 过冷温度：开始出现过冷晶核时的温度。 冻结点：结冰温度低共溶点：食品中含有一定水溶性成分，冻结点下降至低共溶点，一般在-55-65之间。我国冷藏温度常为-18，大部分水已冻结。速冻：冰晶体呈针形，较细小，冻结时间短且微生物活动受限，食品品质好。冷冻在食品稳定性中的作用：冷冻法是保存大多数食品的理想方法。作用主要在于低温。水溶液等冻结过程中，水转变为高纯度冰晶，非水组分浓
3、缩至未结冰的水中，相当于脱水。冻结浓缩程度主要受最终温度影响，溶质的低共熔温度、搅拌和冷却速度影响较小。不利后果：水结冰后，食品中非水物质的浓度变大；水结冰后其体积比结冰前增加9%。四水和冰的物理性质与具有相似分子量和相似原子组成的分子相比：水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容、相变热等物理常数较高与液体相比，水的热导性较大；与非金属固体相比，冰的热导性中等；0时冰的热导性是同温度下水的4倍；冰的热扩散速度是水的9倍。水的密度较低，水结冰时体积增加。五食品中水与溶质的相互关系水与离子和离子基团的相互作用:食品中结合得最紧密的一部分水。所有离子对水的结构起破坏作用。某些离子能阻碍水形成网状结
4、构，流动性增大。如K+。某些离子有助于水形成网状结构，流动性比纯水小。如Na+。水与非极性物质的相互作用：笼形水合物（clathratehydrates）:水通过氢键形成像笼一样的结构，通过物理作用方式将非极性物质截留在笼中。水与非极性物质的相互作用：笼形水合物的微结晶与冰的晶体相似，但当形成大的晶体时，逐渐变成多面体结构。笼形水合物在0以上和适当压力下能保持稳定晶体结构。笼形水合物晶体目前未开发利用。疏水相互作用：维持蛋白质三级结构的重要因素。六食品中水的存在状态结合水：或称束缚水、固定水，通常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。分为：化合水：结合最
5、牢、构成非水物质组成的那些水。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。主要结合力是水-离子和水-偶极缔合作用，其次是水-溶质氢键力。多层水：主要靠水-水和水-溶质间氢键形成。自由水：或称体相水，通常指没有被非水物质化学结合的水。分为滞化水：指被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水，又称不移动水。毛细管水：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，在生物组织中又称细胞间水。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。七、水分活度1.概念：水分活度是指食品中水的蒸压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。（是水分活度； 是某种
6、食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；是相同温度下纯水的蒸汽压；ERH为样品周围的空气平衡相对湿度；N是溶剂摩尔分数； 为溶剂摩尔数； 为溶质摩尔数。）2.水分活度的测定方法：冰点测定法：先测定样品的冰点降低和含水量，然后计算，其误差很小（0.001aw/）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，然后用湿度测量仪测定样品和环境空气的平衡相对湿度，计算aw。恒定相对湿度平衡室法：置样品于恒温密闭的小容器中，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。3.水分活度与温度的关系（H为纯水的汽化潜热（40537.2
7、J/mol）。）冰点下lnaw随1/T变化率加大，且不受样品中非水物质影响。冰点以下样品的蒸汽分压等于相同温度下冰的蒸汽压，且水分活度式中的p0应采用过冷纯水的蒸汽压。冰点上和冰点以下aw的区别：冰点以上是样品的组成和温度的函数，冰点以下仅是温度的函数。就食品而言，冰点上和冰点下的意义不同。4.吸湿等温线：在恒定温度下，食品的水分含量（每单位干物质量中水的质量）与它的水分活度之间的关系图为吸湿等温线。（注意看图）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）。在aw一定的时，食品的解吸过
8、程一般比回吸过程时含水量高。5.水分活度与微生物生命活动的关系：影响食品稳定性：细菌、酵母、霉菌微生物的生长繁殖都要求有最低限度的aw。微生物在不同的生长阶段，所需的aw阈值不同。为抑制微生物生长、繁殖或产生毒素，要求食品的水分活度降低到其阈值以下。发酵食品加工中，为了有益菌生长、繁殖、分泌代谢产物，要求提高水分活度至所需值以上。微生物对水分的需要也受pH值、营养成分、氧气等共存因素的影响。6.水分活度与食品化学变化的关系：对淀粉老化的影响：含水量在30%60%时，淀粉老化速度最快；含水量降低，淀粉老化速度减慢；含水量降至10%15%时，淀粉不会发生老化。对脂肪氧化酸败的影响：在吸湿等温线区，
9、氧化速度随水分的增加而降低；在吸湿等温线区，氧化速度随水分的增加而加快；在吸湿等温线区，氧化速度随水分的增加而降低。对蛋白质变性的影响：蛋白质变性是改变了蛋白质分子多肽链特有的有规律的高级结构，使蛋白质的许多性质发生改变。水分活度大会加速蛋白质的氧化作用，破坏保持蛋白质高级结构的副键，导致蛋白质变性；当水分含量达4%时，蛋白质变性仍能缓慢进行；当水分含量在2%以下时，蛋白质不发生变性。对酶促褐变的影响：当水分活度至0.250.30，能有效减慢或阻止酶促褐变的进行。对非酶褐变的影响：水分活度在0.2以下，褐变难以发生；水分活度在0.60.7，褐变最为严重；水分活度大于褐变高峰的aw值，褐变速度减
10、慢。一般情况下，浓缩的液态食品和中湿食品位于非酶褐变的最适水分含量的范围内。对水溶性色素分解的影响：水溶性色素分解的速度随水分活度增大而加快。7. 降低水分活度提高食品稳定性的机理：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。大多数化学反应必须在水溶液中进行。很多化学反应是属于离子反应，反应的条件是反应物首先必须进行离子化或水化作用。很多化学反应和生物化学反应必须有水分子参加才能进行（如水解反应）。许多以酶为催化剂的酶促反应，水除起一种反应物的作用外，还能作为底物向酶扩散的输送介质，并通过水化促使酶和底物活化。八、分子流动性对食品稳定性中的影响：玻璃态：是聚合物的一种状态，
11、它既像固体一样有一定的形状和体积，又像液体一样分子间排列只是近似有序，因此是非晶态或无定形态。其形变很小，类似于坚硬的玻璃。橡胶态：高聚物转变成柔软而具有弹性的固体。黏流态:大分子聚合物链能自由运动,出现类似一般液体的黏性流动的状态.玻璃化温度（Tg）：非晶态食品从玻璃态到橡胶态的转变称为玻璃化转变，此时的温度为玻璃化温度。无定形：是一种物质的非平衡、非结晶状态。当饱和条件占优势并且溶质保持非结晶时，过饱和溶液可被称为无定形。分子流动性（Mm）：是分子的旋转移动和平动移动的总度量。决定食品Mm的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。九、含水食品的水分转移：食品中水分的相转移主要形式为水分蒸
12、发和蒸汽凝结。绝对湿度：空气中实际所含有的水蒸气的数量，即单位体积空气中所含水蒸气或水蒸气所能具有的最大压力。饱和湿度：在一定温度下，单位体积空气所能容纳的最大水蒸气量或水蒸气所能具有的最大压力。相对湿度：空气绝对湿度与同温度下饱和湿度的比值，用%表示。饱和湿度差：空气中饱和湿度与同一温度下空气中的绝对湿度之差。受空气温度、绝对湿度、流速影响。水分蒸发：食品中的水分由液相变为气相而散失的现象。与空气湿度和饱和湿度差有关。水蒸汽的凝结：空气中的水蒸气在食品的表面凝结成液体水的现象。第二章：蛋白质一.蛋白质分类：单纯蛋白：仅氨基酸结合蛋白:氨基酸+非蛋白部分衍生蛋白：酶或化学方法处理后的产物二氨基
13、酸1.分类：非极性氨基酸：8种，R为疏水性：亮氨酸 缬氨酸 异亮氨酸 苯丙氨酸 色氨酸 脯氨酸 蛋氨酸（甲硫氨酸） 丙氨酸 侧链不带电荷的极性氨基酸：7种，R含极性基团，不离解，可形成氢键：丝氨酸 苏氨酸 酪氨酸 半胱氨酸 天冬酰胺 谷氨酰胺 甘氨酸碱性氨基酸：3种，R含有氨基或亚氨基：赖氨酸 精氨酸 组氨酸酸性氨基酸：2种，R含有羧基：谷氨酸 天冬氨酸 2.性质：（1）旋光性:碳原子为手性（甘氨酸除外）（2）紫外吸收和荧光：酪氨基、色氨酸、苯丙氨酸有紫外吸收（278、279、259nm）；有荧光。（3）离解: 中性水溶液，偶极离子或两性离子；单氨基单羧基氨基酸 ，二元酸；R有离解基团 三元酸
14、 （4）等电点pI: 当氨基酸分子在溶液中呈电中性时的pH值。单氨基单羧基氨基酸：2pI=pKa1+pKa2酸性氨基酸：2pI=pKa3+pKa2碱性氨基酸：2pI=pKa1+pKa3（5）疏水性: 1mol氨基酸从水溶液中转移到乙醇溶液中时所产生的自由能变化。较大正值，疏水性；较大负值，亲水性；赖氨酸侧链多亚甲基，较大正值，亲水性（6）与亚硝酸反应：与亚硝酸定量反应产生氮气 （7）与醛类反应：与醛类反应生成Schiff碱 （8）酰基化反应：与苄氧基甲酰氯在弱碱性条件反应 ，生成氨基衍生物。（9）羟基化反应：与二硝基氟苯反应生成黄色化合物。（10）酯化反应：在干燥HCl存在下，与无水甲醇或乙醇
15、反应生成酯。（11）脱羧反应：大肠杆菌含谷氨酸脱羧酶。（12）形成肽键：两个氨基酸分子羧基和氨基相互反应缩合。（13）茚三酮反应：弱碱性条件下，水合茚三酮与氨基酸共热反应生成蓝紫色化合物，570nm最大吸收；脯氨酸生成黄色化合物，440nm最大吸收。（14）.R含有-SH基，氧化剂存在可生成二硫键；在还原剂存在下，二硫键可被还原。（ 反应）3.制备：蛋白质水解：酸、碱、酶催化水解 人工合成：色氨酸、蛋氨酸微生物发酵法：碳水化合物、无机元素转化，如：谷氨酸、赖氨酸三蛋白质的结构：一级结构：指由共价键结合在一起的氨基酸残基的排列顺序。二级结构：指多肽链借助氢键作用排列成为沿一个方向、具有周期性结构的构象。三级结构：指多肽链借助各种作用力，进一步折叠卷曲形成紧密的复杂球形分子的结构。极性氨基酸R基位于分子表面；非极性氨基酸R基位于分子内部四级结构：两条或多条肽链间以特殊方式结合，形成有生物活性的蛋白质。四蛋白质性质：酸碱性质：两性 等电点pI水解：酸、碱、酶 最终产物氨基酸，中间产物蛋白胨和肽类；碱催化破坏胱氨酸、半胱氨酸、精氨酸；引起氨基酸外消旋化；酸催化破坏色氨酸；酶法理想，但速度慢，需多种酶，产生氯代丙醇颜色反应：双缩脲反应，呈紫红色。茚三酮反应：生成蓝紫色化合物疏水性：蛋白质平均疏水性为各
