食品物性学

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1、食品多为组分复杂的非均质构造。一般食品不仅含有固体，还有水、空气的存在，属于分散系统或称为非均质分散系统， 简称为分散系。真溶液：分散相为原子、原子团或小分子物质的溶液食品。如碳酸饮料、果汁饮料、运动饮料。 胶体溶液：脱脂牛奶、豆乳等，以高分子物质（主要是蛋白质）为分散相的液体。 乳胶体：牛奶、稀奶油、蛋黄酱，由较大脂肪球在水中分散的液体。水包油型（0/W型），水为连续相，油为分散相。生奶油（cream ），蛋黄酱油包水型（W/0型），水为分散相，油为连续相。黄油（butter），人造奶油乳化：将水和油这样互不相溶的液体激烈混合搅拌，分散相变成微粒分散到分散介质中去的现象。得到的分散系统称为

2、乳浊液或乳胶液。溶胶（sol）:胶体粒子在液体中分散的状态。一般胶体粒子分散介质是水，具流动性，称为亲水性胶体（hydrocolloid ），水溶胶。凝胶（gel）:分散介质中的胶体粒子或高分子溶质，形成整体结构失去流动性，或胶体全体虽含有大量液体介质而固化 的状态。力学性质柔韧性凝胶；脆性凝胶透光性质透明凝胶；不透明凝胶保水性易离水凝胶；难离水凝胶热学性质热可逆性凝胶；热不可逆性凝胶凝胶状态的重要性1、很多食品都在凝胶状态下食用2、凝胶状态食品的力学性质对其口感、风味（软硬、嚼劲、筋道感、柔嫩感）起着决定性作用。因此蛋白、多糖等易形 成凝胶的物质常用为口感改良剂，如和面的时候加鸡蛋。3、研究

3、改善食品的质地（texture ）,主要是研究凝胶状态物质的模型，如肉制品嫩度须经过蒸煮。降低pH，这个时候酪蛋白球就会因为静电斥力的降低而聚集凝结在一起形成一个网状的凝胶。这种通过降低pH值让酪 蛋白凝集的方法被称为酸凝乳。 凝乳酶对酪蛋白进行修整也可以达到这一效果，称之为凝乳酶凝乳。 流变性质与食品的化学成分、分子构造、分子内结合状态、分子间结合状态、分散状态，以及组织构造有极大关系。 流变学研究对象：油脂、黏塑性材料、橡胶、淀粉、蛋白、玻璃、沥青等力学性质介于固态液态之间的物质。 物体的异常黏性、塑性、触变性、黏弹性。 解决的问题：面粉糊、果冻、面团、黄油、香肠等，胶体分散系统的流变性质

4、。 食品的嗜好性质与其高度相关；加工中遇到的切断、搅拌、混合、成型、冷却 等操作都会极大影响这一性质。 黏性：阻碍流体流动的性质称为黏性；微观上，是流体受力作用，质点间做相对运动时产生阻力的性质。 假塑性流动：随着流速增加，表观黏度会减少（流的越快越像水）； 胀塑性流动：随剪切应力、流速增大，表观黏度增大。 胀塑性流体，如生淀粉糊。缓慢倾斜容器，它会流动，而如果你用力搅动它，就会变硬，失去流动性 剪切稀化：多含高分子胶体粒子，静态、低速时形成链状巨大分子，相互缠绕勾结，形成粘稠液体。流动速率上升，剪 切作用使链状粒子滚动旋转收缩成团。胀容：胶体粒子致密充填，周围水层，形成糊状液搅动后形成多孔隙

5、、疏松结构排列，失去水层，黏性上升，同时体积 增大。胶黏性与食品加工 食品的胶黏性质：既有塑性、黏性，又有弹性。胶体化学的发展除了产生流变学外，还催生了界面化学与高分子化学。 食品的口感、风味与食品胶体的黏、弹、塑性，即流变性质有很大的关系。如汤汁是否可口，饮料爽口，馒头、面条的 咀嚼味感除了味道，主要取决于流变学性质。本质上就是要调整好胶体粒子分布或结合状态，使之稳定。泡沫的作用及消泡 泡沫口感滑爽、轻柔具有清凉感，还能使食品香气四溢，醇香诱人。而在一些加工工艺（淀粉、蛋白精提浓缩、溶液搅 拌、管道运输）中由于泡沫会导致传热传质受妨碍，降低生产效率，所以需要消泡剂来消除和抑制泡沫的存在、生成

6、。 各种成份对起泡性及泡稳定性的影响1蛋白的影响 pH 值的影响，蛋白浓度对起泡性和泡沫稳定性的影响2 糖类的影响以砂糖为代表的糖类以及多糖类的添加，一般可以抑制起泡性。然而由于黏度提高，却可以提高泡的稳定 性。3 脂质的影响脂溶性化合物，尤其是界面活性较强的极性脂质，如果在起泡前添加到蛋白质溶液中，无论是起泡性还是 泡稳定性都会下降。4 消泡原理消泡剂应具备如下性质：其分子中也有亲水基和亲油基，但难溶于水；比重低，易浮于液面；表面张力要小， 易在液面扩散气液界面的分子由于受内部拉力作用，都有向液体内运动的趋向。表面会自发地缩成液滴或使气泡成球状，此内聚力为 表面张力。界面存在于两相之间，厚度

7、均为几个分子大小的一薄层，简称界面。在相界面上普遍存在的物理化学现象称为界面 现象。界面现象产生的原因：由于界面层的分子和内部分子的处境不同，致使界面层（表面）分子的能量比内部分子高。 表面层分子的势能比体相内分子的势能高。表面愈大，则有愈多的分子在表面层，整个体系的势能就愈高。 任何体系有 自动减少势能的趋势，这就导致： 欲产生新的表面，即把分子从体相移到表面，就需消耗外功。（称为表面功，它是非体积功的一种W表） 液体表 面有自动收缩的趋势 界面层分子有自发吸附外来分子使势能下降的趋势可乐能够喷出来，靠的就是其中的气C02。在汽水的生产过程中，工厂会利用高压装置往水里添加CO2，溶解 于水，

8、反应生成碳酸。部分CO2从汽水中溢出，封闭在瓶中导致瓶内压力较高，汽水内的CO2含量也能一直保持较高 的水平。当瓶盖突然打开，瓶内气压迅速变低， CO2 的溶解度变低。此时汽水中的碳酸就是过饱和的状态，而过饱和的碳酸会 自发分解出 CO2 。这就是为什么我们能够喝到有气的水，汽水为什么会不停的冒泡。气泡的出现类似于空气中水汽的凝结，是一种成核作用，需要凝结核。因而产生气泡的位置往往固定。这些固定的位置可能是杯子上的瑕疵（例如微小的裂缝或是突起），或者是饮料中的杂质，它们被称作起泡点或是成核位 置。成核作用需要能量：水中本身并没有供气泡容身的空腔，新产生的气体必须打破水分子之间的吸引力挤出一块空

9、间 来才能形成气泡。当水中有凝结核时，形成气泡需要的能量低。在啤酒里面含有来自于麦芽等原料的多种有机物，其中的多肽和蛋白质等物质，可以起到表面活性剂的作用，让气泡不 容易破碎，更容易形成稳定的泡沫。所以啤酒泡形成的原因：密封的啤酒是一种二氧化碳的过饱和溶液，而且其中含有 大量的可以作为表面剂的有机物分子。质构特点：（1）由食品成分和组织结构决定的物理性质（2）属于机械的和流变学的物理性质（3）多因素决定的复合性 质（4）主要由食品与口腔、手等人体部位的接触而感觉（5）与气味、风味等性质无关（6）客观测定结果用力、变形和 时间的函数来表示 味觉识别阈：以酒石酸或柠檬酸，葡萄糖，氯化奎宁和食盐作为

10、酸甜苦咸四种基味的代表物质。以用口腔能感知到的最 小浓度，作为各种味的识别阈。触觉识别阈：对食品质构的判断，主要靠口腔的触觉来感觉。分为以舌、唇为主的皮肤触觉和牙齿触觉。 分析型感官评价以人的感觉作为测定仪器，测定食品的特性或差别。如：酒的杂味；识别人造肉代肉的阈值；评定食品的外观、口味、口感。 嗜好型感官评价根据消费者嗜好度来评定食品特性。如：饮料什么甜度最好；什么颜色最好。明确感官评价的目的，分清是利用人的感觉来测定物性还是通过物质来测定嗜 好度是设计感官实验的出发点。感官试验方法：1、差别试验（difference test）:对样品进行选择性比较。如不同贮藏时间食品味觉、口感、鲜度的变

11、化。主要有： 2点检验法、 1-2点比较法、 3点检验法、 5中取2检验法等。分析须查表 P289-292。2、阈值试验（threshold test）:主要用于味觉的测定。刺激阈（RL ）:能够分别出感觉的最小刺激量分辨阈（DL）:指感 觉上能够分辨出刺激量的最小变化值。主观等价值（DSE ）:主观感觉与标准剌激有相同感觉的剌激强度主要有极限法和 定常法3、排列试验（ran king test）:对食品的某一质量指标进行排序。简单，能判断两个以上样品，但是无法判断样品间差别 大小和程度。结果分析常用查表和方差分析。4、分级试验（scoring test）:以某个级数值来描述食品的属性。主要有

12、评分法、成对比较法、模糊数学法。结果用方差 分析。级数定义灵活，无严格规定。如甜度可定义为右表。5、描述试验( descriptive test):对食品的质量指标用合理、清楚的文字做准确描述。包括颜色和外观、风味、质构、定量描述。 38 名评定员一起描述 试样特性。主要用于新产品开发、品控和评审员培训。目前多用定量描述特性试验法感觉器官的机能活动，不仅取决于 受体的直接刺激，还受交互联系、作用。因此，食品的感官感觉是不同强度各种感觉的总和。目前常用定量描述特性试 验法QDA，以特性与特性强度绘图，以图形变化定量描述试样品质变化。6、消费者试验（consumer test）:生产食品的最终目的

13、是使食品被消费者接受。消费者试验可以确定消费者对食品的态 度。主要用于市场调查、介绍新产品、市场预测要求形式简单明了易操作，使乐于接受，并保证较多的参与人数。食品的光物性还包括对可见光、不可见光波的吸收、反射、透过特性。在食品的无损检验方面，通过光物性的测定来检 验其品质是目前较常用与可靠的方法。透光法测定食品品质食品无损检测常用方法，典型应用有:果蔬成熟度检测、谷类水分含量测定，玉米霉变损伤检测、碎米程度、颜色，鸡 蛋内血丝混入检测，利用透光特性测水分，利用与光透过相关的物质或色素。玻璃态:玻璃态不是物质的一个状态，而是结构的描述。组成原子不存在结构上长程有序或平移对称性的一种无定型状 态。

14、固态物质分为晶体和非晶体，构成晶体的原子（或离子或分子）具有一定的空间结构（即晶格），晶体具有一定的晶 体形状，和固定熔点，不具各向同性。非晶体中玻璃态没有固定的形状和固定熔点，具有各向同性。随着温度升高逐渐 变软，最后熔化。变软后可加工成各种形状。爆米花:许多实验都证明，决定爆率最重要的是水分和种皮的完整度:当玉米粒中的水分在 13%-14.5%的时候膨胀比最 高，而种皮的任何缺损都会导致膨胀比降低。适合做爆米花的爆裂玉米是种皮比较结实并且角质胚乳含量超高的类型，因此 破裂前内部压强更大，爆出来的淀粉糊也更大更蓬松。研究食品电物性的意义 电物理加工方法能满足食品加工中对食品资源充分利用的要求

15、，同时也能减少加工中营养损失，并保持生物物质活性。 使用电场或电磁场有可能对构成食品的最小单位进行最富效果的加工处理。电磁场的生物效应在生鲜食品的储藏保鲜方 面显示了巨大的潜力。由于化石燃料能源的不可再生性，电力在食品工业能耗中占有的比例将越来越大。电物理特性的检测对食品加工自动化、品质控制精确化方面提供了重要手段。 食品加工中电物性的利用原理和方法 对食品电物性的利用，除了对食品品质的无损检测或品质分析外，还可用于对食品的加工处理，包括静电场处理、动电 处理、通电处理、高频电场处理、微波处理、红外线处理等。1、静电场处理。静电熏制原理：在静电场内让熏烟雾粒子向各种食品表面或内部渗透，达到快速

16、均匀熏制的目的。肉制 品的熏制不仅可以改善制品的风味，还可以有效防止氧化和霉变。优点：高效，25 min缺点：不能起到通常烟熏那样的干燥效果，还要配以微波或远红外处理。2电渗透脱水。原理：蛋白质E电位和周围离子气氛的存在，使固液界面产生双电层粒子分布现象，即液体带有与蛋白质胶粒等量而符号相反的过剩电荷。当有静电场存在时，液体受自身所带电荷影响而运动。应用黏弹性和口感比一般烘烤加热处理有明显提高。优点1加热均匀，克服了其他加热方式外表升温快、内部慢的缺点；2、加热过程不需要搅拌或混合 3、加热能量只在被 加热物料处发热，热损失少，节约能源 4、较大形状的物料可实现快速、均匀加热 5、设备体积小，无污染6、通电加热 还有特殊的灭菌效果4、微波加热微波：频率30OMHz3OOGHz的电磁波