⑸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:
⑴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;
⑵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; ⑶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αW;
⑷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αW比水分含量能更好的反映食品的稳定性的原因。
αW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)αW对微生物生长有更为密切的关系;
(2)αW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αW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αW(0.20~0.30)所对应的水分含量是干燥食品的最佳要求;
(5)αW比水分含量易测,且又不破坏试样。
7 简述食品中αW与化学及酶促反应之间的关系。
αW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:
⑴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; ⑵通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应;
⑶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; ⑷高含量的水由于稀释作用可减慢反应。
8 简述食品中αW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(αW=0.35左右)时,可抑制氧化作用,其原因可能在于:
⑴覆盖了可氧化的部位,阻止它与氧的接触;
⑵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; ⑶与氢过氧化合物的氢键结合,抑制了由此引发的氧化作用;
⑷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αW>0.35时,水分对脂质氧化起促进作用,其原因可能在于: ⑴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; ⑵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αW与美拉德褐变的关系。
食品中αW与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状,当食品中αW=0.3~0.7时,多数食品会发生美拉德褐变反应,造成食品中αW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αW以后美拉德褐变就可进行,但αW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αW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αW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:
⑴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。
⑵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。水与这些溶质之间的氢键键合作用比水与离子之间的相互作用弱,与水分子之间的氢键相近,且各种有机成分上的极性基团不同,与水形成氢键的键合作用强弱也有区别。
⑶水与非极性物质的相互作用:向水中加入疏水性物质,如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团,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作用增强,此过程称为疏水水合作用;
当水体系存在有多个分离的疏水基团,那么疏水基团之间相互聚集,此过程称为疏水相互作用。
⑷水与双亲分子的相互作用:水能作为双亲分子的分散介质,在食品体系中,水与脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂类、核酸类,这些双亲分子亲水部位羧基、羟基、磷酸基或含氮基团的缔合导致双亲分子的表观“增溶”。 2 论述水分活度与温度的关系。
⑴当温度处于冰点以上时,水分活度与温度的关系可以用下式来表示:
式中T为绝对温度;R为气体常数;△H为样品中水分的等量净吸着热;κ的意义表示为:
若以lnαW对1/T作图,可以发现其应该是一条直线,即水分含量一定时,在一定的温度范围内,αW随着温度提高而增加。
⑵当温度处于冰点以下时,水分活度与温度的关系应用下式来表示: 式中Pff表示未完全冷冻的食品中水的蒸汽分压;P0(SCW)表示过冷的纯水蒸汽压;Pice表示纯冰的蒸汽压。在冰点温度以下的αW值都是相同的。 3 论述水分活度与食品稳定性之间的联系。
水分活度比水分含量能更好的反映食品的稳定性,具体说来,主要表现在
以下几点:
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