水在食品中的重要作用
a.水是食品的重要组成成分，是形成食品加工工艺考虑的 重要因素；
某些代表性食品的含水量
食品名称 水分% 食品名称 水分% 食品名称 水分%
番茄 莴苣 卷心菜 啤酒 柑橘 苹果汁
95 95 92 90 87 87
牛奶 马铃薯 香蕉 鸡 肉 面包
87 78 75 70 65 35
果酱 蜂蜜 奶油 稻米面粉 奶粉 酥油
1、与离子或离子基团的相互作用 当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团 的盐类物质时，这些物质由于在水中可以溶解而且 解离出带电荷的离子，因而可以固定相当数量的水。 例如食品中的食盐和水之间的作用。
Na+
Cl-
随着离子种类的变化及所带电荷的不同，与水之 间的相互作用也有所差别。大致可以分作两类： 阻碍水分子之间网状结构的形成 其溶液的流动性比水大，此类离子如：K+、Rb+、 Cs+、NH+4、Cl-、Br-、I-、NO-3、BrO-3等。
出现冰晶时温度迅速回升到0℃
一般食品的结晶
低共熔点结晶
一般食品中的水均是溶解了其它可溶性成分所形成 的溶液，因此其结冰温度均低于0℃。把食品中水完全 结晶的温度叫低共熔点，大多数食品的低共熔点在55～-65℃之间。
冷藏食品一般不需要如此低的温度，如我国冷藏食 品的温度一般定为-18℃,这个温度离低共熔点相差甚多， 但已使大部分水结冰，且最大程度的降低了其中的化学 反应。
第二章 水
主要内容
• • • • • • • 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 引 言 水、冰的结构和性质 食品中水与非水组分之间相互作用 食品中水的存在状态 水分活度 水与食品的稳定性 分子移动性与食品稳定性
第一节
引
言
• 生物体系的基本成分包括：蛋白质、碳水 化合物、脂质、核酸、维生素、矿物质和 水。 • 水是最普遍存在的组分，占50%～90%。 • 是其它食品组分的溶剂。
四、水、冰的物理特性与食品质量关系 a.水的熔点、沸点比质量和组成相近的分子高
如甲烷的b.p：-162℃ ，m.p：-183℃ ，而水在 0.1MPa下b.p：100℃ ，m.p：0℃ ，这些特性将对食 品加工中的冷冻和干燥过程产生很大的影响。
b.水在冻结时体积增加 水的密度较低，水在冻结时体积增加，表现出异 常的膨胀行为，这会使得含水的食品在冻结的过程中 其组织结构遭到破坏。
有助于水分子网状结构的形成
其溶液的流动性小于水，此类离子一般为离子 半径小、电场强度大或多价离子，如：Li+、Na+、 H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、OH-等。
2、与具有氢键键合能力的中性分子或基团的相互作用
H H H H O O O H H H H O H O H H H O H O H H O
H H O H
由于水分子之间除了通过氢键结合外，还有极 性的作用力，因此水分子之间的缔合数可能大于 4。
• 水分子缔合的原因有哪些？
• 氢键 • 静电效应 • H-O键的极性
在通常情况下，水有三系： 在气态下，水分子之间的缔合程度很小，可看作以自由 的形式存在。 在液态，水分子之间有一定程度的缔合，几乎没有游离 的水分子，由此可理解为什么水具有高的沸点。 在固态也就是结冰的状态下，水分子之间的缔合数是4， 每个水分子都固定在相应的晶格里，这也是水的熔点高的原 因。
28 20 16 12 4 0
b.水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、 质地、风味、新鲜程度会产生极大的影响； c.是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因， 直接关系到食品的贮藏特性。
水与食品加工的关系
• 大多数食品加工的单元操作都与水有关。
干燥、浓缩、冷冻、水的固定。
• 复水、解冻没有完全成功。 • 了解水在食品中的存在形式是掌握食品加 工和保藏技术原理的基础。
食品所含溶质的种类和数量可以影响冰晶的数 量、大小、结构、位置和取向。一般有4种类型，即 六方形、不规则树状、粗糙球状、易消失的球晶。 六方形是多见的、在大多数冷冻食品中重要的 结晶形式。这种晶形形成的条件是在最适的低温冷 却剂中缓慢冷冻，并且溶质的性质及浓度不严重干 扰水分子的迁移。 现代食品冷藏技术中提倡速冻，这是因为速冻 形成的冰晶细小，呈针状，冻结时间短且微生物活 动受到更大限制，从而保证了食品品质。
在冰的晶体结 构中，每个水 和另外4个水 分子相互缔合， O－O之间的最 小距离为 0.276nm，O－ O－O之间的夹 角为109°。
纯水的结晶 过冷温度结晶
尽管冰点是0℃，但常并不在0℃结冻，而是出 现过冷状态，只有当温度降低到零下某一温度时才 可能出现结晶（加入固体颗粒或振动可促使此现象 提前出现），把开始出现稳定晶核时的温度叫过冷 温度。
第二节
水、冰的结构和性质
一、水分子的结构
SP3
O H
104.50
H
1.84D
二、水分子的缔合与水的三态
由于水分子的极性及两种组成原子的电负性差 别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现缔合 状态：
由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此 每个水分子的可以通过氢键结合4个水分子。
由于水分子之间可以以不同数目和不同形式结 合，因此缔合态的水在空间有不同的存在形式， 如：
水的黏度与水分子之间缔合的关系：
水具有一定的黏度是因为水分子在大多数情况下是缔合
的。 水的流动性与水分子之间缔合的关系： 水具有流动性是因为水分子之间的缔合是动态的。当水 分子在很短的时间内改变它们与临近水分子之间的氢键键合 关系时，会改变水的流动性。
三、冰的结构和性质
冰是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的 低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构。
c.食品冻结速度比解冻速度快 水的热导率较大，然而冰的热导率却是水同温度 下的4倍。这说明冰的热传导速度比非流动水（如动、 植物组织内的水）快得多，水的冻结速度比熔化速度 快得多。 d.冰可以用来降温和冷藏 冰的热扩散速度是水的9倍，因此在一定的环境 条件下，冰的温度变化速度比水大得多。
第三节 食品中水与非水组分之间的相互作用