-第二章水思考及练习题
一、名词解释
1.结合水：亦称束缚水、固定水，是指通过化学键结合的水。
2.自由水：亦称体相水，是指没有被非水物质化学结合的水。
3.毛细管水：是指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，在生物组织中又称为细胞间水，其物理和化学性质与滞化水相同。
4.水分活度（Water activity ）：是指一定温度下食品样品水分蒸气压与纯水蒸气压的比值。
5.食品的等温吸湿线：是指在恒定温度下，食品的水含量（以g水/g干物质表示）对其活度形成的曲线称为等温吸湿曲线（MSI）。
6.滞后现象：是指向干燥的样品中添加水（回吸作用）后绘制的吸湿等温线和由样品中取出一些水（解吸作用）后绘制的吸湿等温线并不完全重合，这种不重合性称为滞后现象。
7.单分子层水：一般的MSI均可分为三个区，一般把Ⅰ区和Ⅱ区交界处的水分含量称为食品的“单分子层”水含量，这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水量的近似值。
二、填空题
1.冰的导热系数在0℃时近似为同温度下水的导热系数的（4）倍，冰的热扩散系数约为水的（9）倍，说明在同一环境中，冰比水能更（容易）的改变自身的温度。
水和冰的导热系数和热扩散系数上较大的差异，就导致了在相同温度下组织材料冻结的速度比解冻的速度（快）。
2.按冷冻速度和对称要素冰可分为四大类型：即（六方形冰晶）、（不规则树状冰晶）、（粗糙球状冰晶）、（易消失的球状结晶），此外，还存在各种各样的中间形式的结晶。
3.按照食品中的水与其他成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成（结合水）和（自由水），微生物赖以生长的水为（自由水）。
4.水分含量的测定一般是以（100～105℃）恒重后的样品重量的减少量作为食品水分的含量。
5.按照定义，水分活度的表达式为【a w =p/p 0=ERH/100=N=n1/(n 1+n 2)】。
6.水分活度是从（0～1）之间的数值，纯水时（a w =1），完全无水时（a w =0）。
食品中结合水的含量越高，食品的水分活度就（越低）。
7.由于水分活度不同引起的水分转移，水分从a w （高的地方）自动地向a w （低的地方）转移。
8.根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合水分成（化合水或称为构成水）、（邻近水）和（多层水）。
9.食品中的自由水可分为三类：即（滞化水）、（毛细管水）和（自由流动水）。
10.一般说来，大多数食品或食品原料的吸湿等温线为（S ）型，而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物等食品的吸湿等温线为（J ）型。
11.一种食物一般有两条等温吸湿线，一条是（回吸等温线），另一条是（解吸等温线），往往这两条曲线是（不重合的），把这种现象称为（滞后现象）。
12.除非酶氧化在a w ≤0.3时有较高反应外，其他反应均是a w 愈小（速度愈小）。
也就是说，有利于食品的（稳定性）。
13.食物的水分活度随温度的升高而（增大）。
三、问答题（5、6题任选一题）
1、水在食品中有何重要作用？
参考答案：
1）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；2）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；3）水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和安全特性。
2、简述水和冰的物理特性及与食品质量关系。
参考答案：
水是一种特殊的溶剂，除黏度外，其物理性质和热行为与其它溶剂有显著不同的方面：1）水的熔点、沸点、介电常数表面张力、热容和相变热等物理常数均比质量和组成相近的分子高得多。
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；2）水的密度较低，水结冰时体积增加，表现出异常的膨胀特性，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；3）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，因此水的冻结速度比熔化速度要快得多；4）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。
3、简述水的缔合程度与其状态之间的关系。
参考答案：
在通常情况下，水有三种存在状态，即气态、液态和固态。
水分子之间的缔合程度与水的存在状态有关。
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；而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。
4、MSI有何实际意义？
参考答案：
1）由于水的转移程度与aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度，也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移。
2）据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响。
3）从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱。
5、简要概括水分活度与食品化学变化的关系。
参考答案：
食品中的水分活度与食品中所发生的化学变化的种类和速度有密切的关系；而食品中的化学变化是依赖于各类食品成分而发生的。
总之，降低食品中的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。
但水分活度太低，反而会加速脂肪的氧化酸败。
要使食品具有最高的稳定性，最好将水分活度保持在结合水范围内。
这样，既可使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和持水性。
6、食品中的化学反应和水分活度之间有什么样的关系？
参考答案;
淀粉：淀粉的食品学特性主要体现在老化和糊化上。
老化是淀粉颗粒结构、
淀粉链空间结构发生变化而导致溶解性能、糊化及成面团作用变差的过程。
在含水量大30～60%时，淀粉的老化速度最快；降低含水量老化速度变慢；当含水量降至10～15%时，淀粉中的水主要为结合水，不会发生老化。
脂肪：影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸败过程的化学本质是空气氧的自动氧化。
脂类的氧化反应与水分含量之间的关系为：在Ⅰ区，氧化反应的速度随着水分增加而降低；在Ⅱ区，氧化反应速度随着水分的增加而加快；在Ⅲ区，氧化反应速度随着水分增加又呈下降趋势。
其原因是在非常干燥的样品中加入水会明显干扰氧化，本质是水与脂肪自由基氧化中形成的氢过氧化合物通过氢键结合，降低了氢过氧化合物分解的活性，从而降低了脂肪氧化反应的速度；从没有水开始，随着水量的增加，保护作用增强，因此氧化速度有一个降低的过程；除了水对氢过氧化物的保护作用外，水与金属的结合还可使金属离子对脂肪氧化反应的催化作用降低。
当含水量超过Ⅰ、Ⅱ区交界时，较大量的水通过溶解作用可以有效地增加氧的含量，还可使脂肪分子通过溶胀而更加暴露；当含水量到达Ⅲ区时，大量的水降低了反应物和催化剂的浓度，氧化速度又有所降低。
蛋白质及酶：据测定，当食品中的水分含量在2%以下时，可以有效的阻止蛋白质的变性；而当达到4%或其以上时，蛋白质变性变得越来越容易。
水促使蛋白质变性的原因是，水能使多孔蛋白质润胀，暴露出长链中可能被氧化的基团，导致氧化反应的发生，破坏保持蛋白质高级结构的弱键，从而使蛋白质变性。
褐变反应是影响食品质量和外观特性的重要的化学反应，包括酶促褐变和非酶褐变两类。
酶促褐变是在酶作用下，食品中的酚类化合物发生特殊的氧化反应使食品颜色变劣的过程。
当食品中的水分活度在0.25～0.30之间时，酶促褐变可被有效防止；但当水分活度在此基础上增加时，酶促反应就会明显发生。
非酶褐变指食品通过一些非酶氧化而导致食品变色的反应。
也与水分活度有密切的关系，当食品中的水分活度在0.6～0.7之间时，非酶褐变最为严重；水分活度下降，褐变速度减慢，在0.2以下时，褐变难以发生。
但当水分活度超过褐变高峰要求的值时，其褐变速度又由于体系中溶质的减少而下降。
水溶性色素：一般而言，当食品中的水分活度增大时，水溶性色素（常见的是花青素类）分解的速度就会加快。
总之，降低食品中的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少
营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。
但水分活度太低，反而会加速脂肪的氧化酸败。
要使食品具有最高的稳定性，最好将水分活度保持在结合水范围内。
这样，既可使化学变化难以发生，同时又不会使食品丧失吸水性和持水性。
7、冷冻包藏食品有何利弊？采取哪些方法可以克服不利因素的影响？
参考答案：
优点：低温抑制微生物的繁殖，减慢反应速度，提高食品的稳定性。
缺点：水转化成冰后，体积增加，产生局部压力，使具有细胞组织结构的食品受到机械性损伤，导致不良反应发生；产生冷冻浓缩效应，食品中存在非冻结相，在非冻结相中，非水组分浓度提高，引起食品体系的理化性质发生改变。
方法：尽量控制温度恒定或冷冻食品玻璃化保存。
如，速冻的肉，解冻时要采取缓慢解冻的方法，使肉中的冰晶逐渐融化成水。
所以应尽量采用速冻和缓慢解冻的方法，冰激凌的玻璃化保存可提高其质量和货架寿命。
四、填表题：食品中水的性质比较。