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水：一．为什么水会有跟其他分子量相同的分子（如CH4，NH3），性质比较特别？1．OH键中的氢原子带有部分正电性，而氧原子的孤对电子带有部分负电性，所以形成较大的偶极矩。2．每个水分子可以和4个其他水分子形成氢键，氢键向四面伸展，可以形成立体的连续氢键结构，也就是水分子的缔合作用。3．水形成三维氢键的能力可以用来解释它的一些不寻常的性质，这些性质都关系到打破分子间氢键所需的额外能量。二．水分子与离子基/疏水基相互作用的特点？离子基：1.水具有偶极，可以和离子发生水合作用。由于离子和水分子的结合能力高于氢键键能，水分子优先与离子结合。2.在所产生的离子水合物当中，水分子被严密地控制在离子周围，失去自由移动的能力。3.离子水合物当中的水不能结冰，不能蒸发，不能成为溶剂，表现和固体一样。4.在稀盐溶液中，离子对水结构的影响不同：a。某些离子，例如K+、Rb+、Cs+、NH4+、Cl-、Br-、I-、NO3-、BrO3-、IO3-和ClO4-等，具有破坏水的网状结构效应,它们是净结构破坏体,其中K+的作用很小。大多数是电场强度较弱的负离子和离子半径大的正离子，它们阻碍水形成网状结构，这类盐溶液的流动性比纯水的更大。b.另外一些离子具有净结构形成效应。这些离子大多是电场强度大，离子半径小的离子。如：Li+、Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、F-和OH-等。它们促进水形成网状结构，这类盐溶液的流动性比纯水的更低。5.在高浓度的盐溶液中不可能存在体相水，这种溶液中水的结构与邻近离子的水相同。也就是水的结构完全由离子所控制。疏水基：1.疏水基团与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强,结构更为有序。2.疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水的接触面积减小，结果导致自由水分子增多。3.疏水基团还有两种特殊的性质，即:和水形成笼形水合物，和蛋白质产生疏水相互作用。三.水活度的概念，与温度的关系。水活度：即某含水体系中的水蒸汽压和相同温度下纯水蒸气压的比值。与温度的关系：1.在冻结温度以上，aw是样品组分和温度的函数，前者是主要的因素。但在冻结温度以下时，aw与样品中的组分无关，只取决于温度。因此，不能根据水活性值(aw)准确地预测在低于冻结温度时体系中溶质的种类及其含量对体系变化所产生的影响。2.冻结温度以上和冻结温度以下水活性对食品稳定性的影响是不同的。3.低于冻结温度时的aw不能用来预测冻结温度以上的同一种食品的aw，因为低于冻结温度时aw值与样品的组成无关，而只取决于温度。四．水分吸着等温线的概念，分区，分区特点。滞后现象，类型，产生原因。水分吸着等温线：恒温条件下，以食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）对水活性绘图形成的曲线，称为水分吸着等温线。曲线可以划分为三个区域：Ⅰ区：为构成水和邻近水区，即与食品成分中的羧基、氨基等基团通过氢键或静电引力相互结合的那部分水。表格，课件特点：由于这部分水比较牢固的与非水成分结合，aw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，可以简单的看作固体的一部分。Ⅱ区：多层水区，即食品中与酰胺基、羧基等基团和结合水、邻近水以水－溶质、水－水氢键和缔合作用被相对固定的水，也包括直径小于1μm的毛细管的水。特点：这部分水的aw一般在0.25～0.8之间，相当于物料含水量在0.07g/g干物质至0.14～0.33g/g干物质。当食品中的水分含量相当于Ⅱ区和Ⅲ区的边界时，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溶胀。溶解过程的开始将促使反应物质流动，因此加速了大多数的食品化学反应。Ⅲ区：自由水区，aw在0.8～0.99之间，物料最低含水量在0.14～0.33g/g干物质，最高为20g/g干物质。特点：这部分水是食品中与非水物质结合最不牢固、最容易流动的水，也称为体相水。其蒸发焓基本上与纯水相同，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。食品中结合得最不牢固的那部分水对食品的稳定起着重要的作用。滞后现象：采用向干燥样品中添加水的回吸的方法绘制的MSI和按解吸的方法绘制的MSI并不互相重叠的现象称为滞后现象。滞后类型见PPT产生原因：•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,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压(要抽出需P内＞P外,要填满则需P外＞P内).•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aw.五．水活度与食品稳定，脂肪氧化，美拉德反应的关系。（见书28页）六．冷冻对食品保藏的影响。1.冰点以下储存时，食品中的自由水分结冰，使剩余溶液的冰点下降、浓度增高。2.期间，温度下降，反应速度降低,微生物增长受抑制；自由水减少，净效果类似于常规脱水，对变质反应速度降低起积极作用，有利于食品的保藏。3.但冷冻过程也对非水物质产生浓缩效果，促进了非水物质之间的接触机会，为一些反应创造了合适的反应条件；使酶的浓度提高，酶与激活剂、底物之间的接触机会大大提高;还可能造成离子强度、pH值、氧化还原电位等改变，从而促进许多化学反应的发生。这又对食品的变质反应速度起促进作用，不利于食品的保藏。碳水化合物：一．焦糖化反应的概念，产生色素的过程。焦糖化：糖类化合物在没有氨基化合物存在的条件下，加热熔融以后，在150-200℃高温下发生降解，缩合，聚合等反应，产生粘稠的黑褐色焦糖，这一反应称焦糖化反应。蔗糖形成焦糖的过程可以分为三个阶段：开始阶段：蔗糖熔融后，温度约达200℃左右，经过约35分钟的起泡，蔗糖脱去一分子水，生成无甜味但具有温和苦味的异蔗糖酐C12H20O10。中间阶段：生成异蔗糖酐后，起泡暂停。稍后又发生第二次起泡现象，持续时间约55分钟，在此阶段失水约9%，形成焦糖酐产物，可溶于水及乙醇，味苦，平均分子式为C24H36O18。最后阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯（C36H50O25），继续加热则生成高分子量深色难溶焦糖色素，分子式为C125H188O80，其结构尚不清楚。二．美拉德反应的概念，条件，机理，影响因素，在食品工业中的应用。美拉德反应：羰基化合物和氨基化合物在少量水存在下反应，形成褐色色素的过程。美拉德褐变发生的条件：少量氨基化合物、还原糖和少量水存在。机理见PPT影响因素：（1）糖的种类及含量a.开链式＞环式b.单糖双糖；五碳糖六碳糖c.还原糖含量与褐变成正比d.α-己烯醛α-二羰基化合物醛,酮（2）氨基酸及其它含氨物种类a.含S-S，S-H不易褐变b.有吲哚，苯环易褐变c.碱性氨基酸易褐变d.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变（3）pHpH4-9范围内，随着pH上升，褐变上升当pH≤6时，褐变反应程度较轻微pH在7.8—9.2范围内，褐变严重（4）温度：升温易褐变（5）水分：褐变需要一定水分，但过多的水分会降低褐变的速率（6）SO2和亚硫酸盐：亚硫酸盐防止褐变（7）金属离子Cu(I),Cu(II),Fe(II),Fe(III)能加速美拉德褐变的发生，其他金属离子影响较小。可以用一些金属螯合剂（如EDTA）控制。（8）氧：间接因素，影响不大。在食品工业中的应用：a.抑制Maillard反应注意选择原料：如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，一般选用蔗糖。保持低水分：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。如SiO2等。应用SO2：硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。保持低pH值：常加酸，如柠檬酸，苹果酸。其它的处理：热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量。冷藏库中马铃薯加工时回复处理(Reconditioniny)钙处理：如马铃薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可以防止褐变，产品白度大大提高。b.利用Maillard反应在面包生产，咖啡，红茶，啤酒，糕点，酱油等生产中产生特殊风味，香味。通过控制原材料、温度及加工方法，可制备各种不同风味、香味的物质。三．功能性低聚糖的生理功效：见PPT四．淀粉糊化，老化的历程和影响因素。糊化：淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。其本质是微观结构从有序转变成无序。影响因素：结构：直链淀粉不易糊化，而易老化，支链淀粉易糊化，且淀粉糊稳定。Aw：Aw提高，糊化程度提高。高浓度的糖和盐能降低Aw，故能抑制糊化。脂类：脂类可与淀粉形成包合物，阻止水渗透入淀粉粒。糖:高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。盐:高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。酸度:pH4时，淀粉水解为糊精，粘度降低（故高酸食品的增稠需用交联淀粉）；pH4-7时，几乎无影响；pH=10时，糊化速度迅速加快内源性酶：在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解（稀化），淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶活高)比陈米更易煮烂。老化：淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象，被称为淀粉的老化。影响因素：温度：2-4℃，淀粉易老化,60℃或20℃，不易发生老化，含水量：含水量30-60%，易老化。含水量过低（10%）或过高均不易老化。结构：直链淀粉比支链淀粉易老化（粉丝）。聚合度n中等的淀粉易老化；淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。共存物的影响：糊化淀粉在有单糖、二糖和糖醇存在时则不易老化。脂类和乳化剂可抗老化，多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。五．凝胶的形成和相关性质（？），果胶凝胶的形成条件和机制。果胶凝胶的形成条件：高甲氧基果胶(HM):分子中超过一半的羧基是甲酯化的(DE50%)。条件：可溶性固形物含量（一般是糖）超过55%，pH2.0-3.5。机制：高甲氧基果胶形成凝胶必须在糖和酸存在下才能形成凝胶，糖可使果胶粒表面吸附水减少，分子间形成结合区；酸能中和果胶所带的负电荷，当pH达到一定值时，果胶接近电中性，溶解度最小，故酸能加速凝胶的形成。低甲氧基果胶(LM):分子中低于一半的羧基是甲酯化的(DE50%)。条件：多价金属离子（Ca2+）的参与，可溶性固形物含量为10%-20%，pH2.5-6.5。机制：低甲氧基形成凝胶的机理是在二价阳离子等存在下，不同分子链的均匀区间形成分子间结合区。脂肪：一．脂肪在食品中的功能。1.赋予油炸食品香酥的风味2.热量最高的营养素(39.58kJ/g)3.脂溶性维生素的载体4.提供滑润的口感，光润的外观，塑性脂肪还具有造型功能二．决定脂肪塑性的因素。（1）油脂的晶型：油脂为β′型时塑性最好,因其在结晶时包含大量小气泡,从而赋予产品较好的塑性;β型结晶所包含的气泡大而少,塑性较差（2）熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大,油脂塑性越好。（3）固液两相比：油脂中固液两相比适当时塑性最好。固体脂过多则油脂过硬，塑性不好。液体油过多则流动性大，油脂过软易变形，塑性也不好。固液两相比例又称固体脂肪指数(SFI),是影响脂肪塑性最重要因素三．乳化剂失稳的三个阶段，常见的乳化剂，如何选择乳化剂。乳状液失稳的三个阶段为：分层或沉降，絮凝或群集，聚结。分层或沉降：由于重力作用，使密度不相同的相产生分层或沉降，沉降速度遵循斯托克斯（Stokes）定律絮凝或群集：乳状液絮凝时，脂肪球成群的而不是各自地运动。未均质的牛奶，脂肪球容易絮凝，絮凝会加快分层速度，但不能使包围每个脂肪球的界面膜破裂，因此，脂肪球原来的大小不会改变。球表面的静电荷量不足，斥力减少，是引起絮凝的主要原因。聚结：这是乳状液失去稳定性的最重要的途径，它使界面膜破裂，脂肪球相互结合，界面面积减小，严重时导致均匀脂相和均匀水相之间产生平面界面。聚结过程中脂肪球先互相接触，然后通过絮凝、分层或沉降以及布朗运动最终发生聚结。常见的乳化剂：PPT如何选择乳化剂：PPT