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1、食品化学习题集第2章 水分 习题答案一、填空题1 6；4；SP3；近似四面体 2 增大；3.98；最大值；下降3 氢键；四面体；H-桥；多变形4 改变水的结构；影响水的介电常数；影响水对其他非水溶质和悬浮物质的相容程度5 氢键；水桥 6 缔合；疏水相互作用；蛋白质折叠；变弱；增强7 脂肪酸盐；蛋白脂质；糖脂；极性脂类；核酸；同一分子中同时存在亲水和疏水基团；羧基；羟基；磷酸基；羰基；含氮基团；增溶 8 自由水；结合水；化合水；邻近水；多层水；滞化水；毛细管水9 常压下，100105条件下恒重后受试食品的减少量10 天然食品组织；加工食品中的化学成分；化学成分的物理状态；离子和离子基团的相互作用
2、；与非极性物质的相互作用；与双亲分子的相互作用11 S；J 12 解吸等温线；回吸等温线；试样的组成；物理结构；预处理；温度；制作方法13 促进；抑制；0.35；抑制氧化；0.35；促进氧化 14 钟形曲线；0.30.7；增大至最高点；下降15 低温；降低温度使反应变得非常缓慢；冷冻产生的浓缩效应加速反应速率16 结构破坏；流失；减少；速冻；添加抗冷冻剂17 动态机械分析（DMA）；动态机械热分析（DMTA）；差示扫描量热法（DSC）18 较高；较小；明显降低；显著增大；增大；加快19 非限制扩散；冰点以下；溶质饱和或过饱和；增大；限制性扩散反应 20 较好；降低二、选择题1 B；2 C；3
3、A；4 D；5 D；6 D；7 B；8 B；9 D；10 A 11 C；12 D；13 D；14 B15 C；16 C；17 B；18 C；19 C；20 D三、名词解释1 离子水合作用在水中添加可解离的溶质，会使纯水通过氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏，对于不具有氢键受体和给体的简单无机离子，它们与水的相互作用仅仅是离子-偶极的极性结合。这种作用通常被称为离子水合作用。2 疏水水合作用向水中加入疏水性物质，如烃、脂肪酸等，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，处于这种状态的水与纯水结构相似，甚至比纯水的结构更为有序，使得熵下降，此过程被称为疏水水合
4、作用。3 疏水相互作用如果在水体系中存在多个分离的疏水性基团，那么疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水的接触面积减小，此过程被称为疏水相互作用。4 笼形水合物指的是水通过氢键键合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。通常被截留的物质称为“客体”，而水称为“宿主”。5 结合水通常是指存在于溶质或其它非水成分附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那部分水。6 化合水是指那些结合最牢固的、构成非水物质组成的那些水。7 状态图就是描述不同含水量的食品在不同温度下所处的物理状态，它包括了平衡状态和非平衡状态的信息。8 玻璃化转变温度对于低水分食品，其玻璃化转变温度一般大于0，称为T
5、g；对于高水分或中等水分食品，除了极小的食品，降温速率不可能达到很高，因此一般不能实现完全玻璃化，此时玻璃化转变温度指的是最大冻结浓缩溶液发生玻璃化转变时的温度，定义为Tg。9 自由水又称游离水或体相水，是指那些没有被非水物质化学结合的水，主要是通过一些物理作用而滞留的水。10自由流动水指的是动物的血浆、植物的导管和细胞内液泡中的水，由于它可以自由流动，所以被称为自由流动水。11 水分活度水分活度能反应水与各种非水成分缔合的强度，其定义可用下式表示：其中，P为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；P0表示在同一温度下纯水的饱和蒸汽压；ERH是食品样品周围的空气平衡相对湿度。12 水分
6、吸着等温线在恒温条件下，食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）与W的关系曲线。13 解吸等温线对于高水分食品，通过测定脱水过程中水分含量与W的关系而得到的吸着等温线，称为解吸等温线。14 回吸等温线对于低水分食品，通过向干燥的样品中逐渐加水来测定加水过程中水分含量与W的关系而得到的吸着等温线，称为回吸等温线。15 滞化水 是指被组织中的显微结构和亚显微结构及膜所阻留的水，由于这部分水不能自由流动，所以称为滞化水或不移动水。16 滞后现象MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。17 单分
7、子层水在MSI区间的高水分末端（区间和区间的分界线，W=0.20.3）位置的这部分水，通常是在干物质可接近的强极性基团周围形成1个单分子层所需水的近似量，称为食品的“单分子层水（BET）”。四、简答题1 简要概括食品中的水分存在状态。食品中的水分有着多种存在状态，一般可将食品中的水分分为自由水（或称游离水、体相水）和结合水（或称束缚水、固定水）。其中，结合水又可根据被结合的牢固程度，可细分为化合水、邻近水、多层水；自由水可根据这部分水在食品中的物理作用方式也可细分为滞化水、毛细管水、自由流动水。但强调的是上述对食品中的水分划分只是相对的。2 简述食品中结合水和自由水的性质区别？食品中结合水和自
8、由水的性质区别主要在于以下几个方面：食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得很多，随着食品中非水成分的不同，结合水的量也不同，要想将结合水从食品中除去，需要的能量比自由水高得多，且如果强行将结合水从食品中除去，食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变；结合水的冰点比自由水低得多，这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水，可在较低温度生存的原因之一；而多汁的果蔬，由于自由水较多，冰点相对较高，且易结冰破坏其组织；结合水不能作为溶质的溶剂；自由水能被微生物所利用，结合水则不能，所以自由水较多的食品容易腐败。3 比较冰点以上和冰点以下温度的W差异。在比较冰点以上和冰点以下温度
9、的W时，应注意以下三点：在冰点温度以上，W是样品成分和温度的函数，成分是影响W的主要因素。但在冰点温度以下时，W与样品的成分无关，只取决于温度，也就是说在有冰相存在时，W不受体系中所含溶质种类和比例的影响，因此不能根据W值来准确地预测在冰点以下温度时的体系中溶质的种类及其含量对体系变化所产生的影响。所以，在低于冰点温度时用W值作为食品体系中可能发生的物理化学和生理变化的指标，远不如在高于冰点温度时更有应用价值；食品冰点温度以上和冰点温度以下时的W值的大小对食品稳定性的影响是不同的；低于食品冰点温度时的W不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的W。4 MSI在食品工业上的意义MSI即水分吸着等温线
10、，其含义为在恒温条件下，食品的含水量（每单位干物质质量中水的质量表示）与W的关系曲线。它在食品工业上的意义在于：在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与W有关；配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；测定包装材料的阻湿性的必要性；测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量关系。5 滞后现象产生的主要原因。MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。产生滞后现象的原因主要有：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；不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满
11、或抽空水分需不同的蒸汽压；解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的W；温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。6 简要说明W比水分含量能更好的反映食品的稳定性的原因。W比用水分含量能更好地反映食品的稳定性，究其原因与下列因素有关：（1）W对微生物生长有更为密切的关系；（2）W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高度的相关性；（3）用W比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况；（4）从MSI图中所示的单分子层水的W（0.200.30）所对应的水分含量是干燥食品的最佳要求；（5）W比水分含量易测，且又不破坏试样。
12、7 简述食品中W与化学及酶促反应之间的关系。W与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行；通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点；高含量的水由于稀释作用可减慢反应。8 简述食品中W与脂质氧化反应的关系。食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（W0.35左右）时，可抑制氧化作用，其原因可能在于：覆盖了可氧化的部位，阻止它与氧的接触；与金属离子的水合作用，消除了由金属离子引发的氧化作用；与氢过氧化合物
13、的氢键结合，抑制了由此引发的氧化作用；促进了游离基间相互结合，由此抑制了游离基在脂质氧化中链式反应。当食品中W0.35时，水分对脂质氧化起促进作用，其原因可能在于：水分的溶剂化作用，使反应物和产物便于移动，有利于氧化作用的进行；水分对生物大分子的溶胀作用，暴露出新的氧化部位，有利于氧化的进行。9 简述食品中W与美拉德褐变的关系。食品中W与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中W0.30.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，造成食品中W与美拉德褐变的钟形曲线形状的主要原因在于：虽然高于BHT单分子层W以后美拉德褐变就可进行，但W较低时，水多呈水-水和水-溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔
14、合作用不利于反应物和反应产物的移动，限制了美拉德褐变的进行。随着W增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但W继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。10 分子流动性的影响因素。分子流动性指的是与食品储藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式，它涵盖了以下分子运动形式：由分子的液态移动或机械拉伸作用导致其分子的移动或变型；由化学电位势或电场的差异所造成的液剂或溶质的移动；由分子扩散所产生的布朗运动或原子基团的转动；在某一容器或管道中反应物之间相互移动性，还促进了分子的交联、化学的或酶促的反应的进行。分子流动性主要受水合作用大小及温度高低的影响，水分含量的多少和水与非水成分之间
15、作用，决定了所有的处在液相状态成分的流动特性，温度越高分子流动越快；另外相态的转变也可提高分子流动性。五、论述题1 论述食品中水分与溶质间的相互作用。食品中水分与溶质间的相互作用主要表现在以下几个方面：水与离子和离子基团的相互作用：在水中添加可解离的溶质，会破坏纯水的正常结构，这种作用称为离子水合作用。但在不同的稀盐溶液中，离子对水结构的影响是有差异的。某些离子如K+、Rb+、Cs+、Cl-等具有破坏水的网状结构效应，而另一类电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子则有助于水形成网状结构，如Li+、Na+、H3O+、F-等。离子的效应不仅仅改变水的结构，而且影响水的介电常数、水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度。水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：食品中蛋白质、淀粉、果胶等成分含有大量的具有氢键键合能力的中性基团，它们可与水分子通过氢键键合。水与这些溶质之
