第3章 水分 习题

第3章 水分

一、填空题

1、水是食品的重要组成成成分，其H2O分子中氧原子的杂化状态为（ ），两个H-O键之间的夹角为（ ）。 2、冰的导热系数在0℃时近似为同温度下水的导热系数的 倍，冰的热扩散系数约为水的 倍，说明在同一环境中，冰比水能更 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 。

3、一般的食物在冻结后解冻往往 ，其主要原因是 。

4、按照食品中的水与非水组分之间的关系，可将食品中的水分成 和 。

5、就水分活度对脂质氧化作用的影响而言，在水分活度较低时由于（）而使氧化速度随水分活度的增加而减小；当水分活度大于0.4 时，由于（）而使氧化速度随水分活度的增加而增大；当水分活度大于0.8 由于（），而使氧化速度随水分活度的增加而减小。（食化P32） 6、冻结食物的水分活度的计算式为（）。

7、结合水与自由水的性质主要区别：（ ） 、（）等。

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 和 。 9、食品中水与非水组分之间的相互作用力主要有（）、（）、（）。

10、食品的水分活度用水分蒸汽压表示为 ，用相对平衡湿度表示为 。11、水分活度对酶促反应的影响体现在两个方面，一方面影响 ，另一方面影响 。

12、多数微生物的生长繁殖需要（ ）的水分活度，耐盐、耐高渗的微生物只需要水分活度（ ）的环境，当水分活度（ ），任何微生物都不能生长。

13、一般说来，大多数食品的吸湿等温线都成 形。

14、一种食物一般有两条等温吸湿线，一条是 ，另一条是 ，往往这两条曲线是 ，把这种现象称为 。产生这种现象的原因是 。 15、食物的水分活度随温度的升高而 。

16、可以将MSI分作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区，Ⅰ区为（），Ⅱ区为（），Ⅲ区为（ ）。BET值是指（）。 二、名词解释 1、结合水 2、自由水 3、毛细管水 4、水分活度 5、“滞后”现象 6、食品的吸湿等温线 #7、分子流动性 8、单分子层水

三、回答题

1、什么是水分活度？食物冰点以上和冰点以下的水分活度之间有何区别与联系？ 2、试论述水分活度与食品稳定性的关系？

3、试说明水分活度对脂质氧化的影响规律并说明原因。

4、水分对人体有何重要生理功能？何为水平衡？指出人体对水的吸收部位、水分的主要进出途径？

5、单层值的含义是什么？它位于吸湿等温曲线的什么位置？在单层值所对应的水分活度以下反应速度较高的反应是酶促褐变、美拉德反应、脂肪非酶氧化中的哪一种？ 6、MSI有何实际意义？

1

7、冰与水相比，对食品影响较大的性质差异主要在哪些方面？ 8、大多数冷冻食品中的主要冰结晶形式是何种晶型？

第3章 水分

一、填空题

1、水是食品的重要组成成成分，其H2O分子中氧原子的杂化状态为（ ），两个H-O键之间的夹角为（ ）。 2、冰的导热系数在0℃时近似为同温度下水的导热系数的 倍，冰的热扩散系数约为水的 倍，说明在同一环境中，冰比水能更 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 。

3、一般的食物在冻结后解冻往往 ，其主要原因是 。

4、按照食品中的水与非水组分之间的关系，可将食品中的水分成 和 。

5、就水分活度对脂质氧化作用的影响而言，在水分活度较低时由于（）而使氧化速度随水分活度的增加而减小；当水分活度大于0.4 时，由于（）而使氧化速度随水分活度的增加而增大；当水分活度大于0.8 由于（），而使氧化速度随水分活度的增加而减小。（食化P32） 6、冻结食物的水分活度的计算式为（）。

7、结合水与自由水的性质主要区别：（ ） 、（）等。

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 和 。 9、食品中水与非水组分之间的相互作用力主要有（）、（）、（）。

10、食品的水分活度用水分蒸汽压表示为 ，用相对平衡湿度表示为 。11、水分活度对酶促反应的影响体现在两个方面，一方面影响 ，另一方面影响 。

12、多数微生物的生长繁殖需要（ ）的水分活度，耐盐、耐高渗的微生物只需要水分活度（ ）的环境，当水分活度（ ），任何微生物都不能生长。

13、一般说来，大多数食品的吸湿等温线都成 形。

14、一种食物一般有两条等温吸湿线，一条是 ，另一条是 ，往往这两条曲线是 ，把这种现象称为 。产生这种现象的原因是 。 15、食物的水分活度随温度的升高而 。

16、可以将MSI分作Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三个区，Ⅰ区为（），Ⅱ区为（），Ⅲ区为（ ）。BET值是指（）。 二、名词解释

1、结合水 2、自由水 3、毛细管水 4、水分活度 5、“滞后”现象 6、食品的吸湿等温线 #7、分子流动性 8、单分子层水

三、回答题

1、什么是水分活度？食物冰点以上和冰点以下的水分活度之间有何区别与联系？ 2、试论述水分活度与食品稳定性的关系？

3、试说明水分活度对脂质氧化的影响规律并说明原因。

4、水分对人体有何重要生理功能？何为水平衡？指出人体对水的吸收部位、水分的主要进出途径？

5、单层值的含义是什么？它位于吸湿等温曲线的什么位置？在单层值所对应的水分活度以下反应速度较高的反应是酶促褐变、美拉德反应、脂肪非酶氧化中的哪一种？ 6、MSI有何实际意义？

7、冰与水相比，对食品影响较大的性质差异主要在哪些方面？ 8、大多数冷冻食品中的主要冰结晶形式是何种晶型？

2

一 填空题 1 SP3，109.50 2 4，9，快，快。

3 流汁，经过冻结食物组织形成冰，而冰的体积大于水的体积，产生膨胀效应，破坏了食物细胞结构。 4 结合水，自由水。

5 食品中的水与氢过氧化物结合而使其不容易产生氧自由基而导致链氧化的结束，水分活度的增加增大了食物中氧气的溶解，反应物被稀释。 6 Aw= P纯冰/P0过冷纯水

7 —40℃以上结冰与否，能否作溶剂。 8 单分子层水，多分子层水。 9 氢键， 范德华力，静电作用 10 Aw= P食品/P0纯水，Aw=RTH/100。 11 作溶剂或底物，酶的构象—活性形式。 12 较高，较低，<0.5。 13 S

14 解吸等温线，回吸等温线，不重合，滞后现象，解吸快于回吸。 15 增大。

16 单层水——构成水和邻近水，多层水， 自由水，MSI上的Ⅰ区高水分端[与Ⅱ区交界]相对应的单分子层水的水分含量，包括了构成水与邻近水。

二 名词解释

1 结合水：指食品中那些与非水组分通过氢键结合的水。

2 自由水：又称“体相水”除开束缚水外，剩余的那部分水都称为自由水，是与非水组分相距很远的水。

3 毛细管水：食品中的组织含有天然的毛细管，其内部保留的水称为毛细管水，实际上主要存在于细胞间隙中。 4 水分活度：指溶液（食品）中水的蒸汽压与同一温度下纯水饱和蒸汽压之比。

5 “滞后”现象：对于食品体系，采用向干燥样品中添加水（回吸作用）的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象。

6 食品的吸湿等温线：moisture sorption isotherms，MSI，在恒定的温度下，将食品的Aw值作横坐标，此时达到平衡的食品含水量为纵坐标所描绘的曲线就称为吸湿等温线。 7 分子流动性：molecular mobility Mm，是指分子的移动或转动。

8 单分子层水：指与强极性基团（如－COOH、－NH2等）直接以氢键结合的第一个水分子层的水称单分子层水，亦称“邻近水”。

三 问答题

1 答：水分活度指溶液（食品）中水的蒸汽压与同一温度下纯水饱和蒸汽压之比。

3

食品冰点以上和冰点以下水分活度的区别：

冰点以上水分活度的计算公式为：Aw＝P／P0 ，而结冰后的食品中Aw＝P（纯冰）／P0（过冷纯水）。

结冰后，水分活度只与温度有关，不受结冰前食品中束缚水的非水组分的影响。无法根据结冰前Aw的大小来预测结冰后食品组分的变化。即Aw应用于食品品质的分析，只适合食品冻结前；而结冰后的食品不能用Aw预测食品的品质。

冰点以上的食品Aw与冰点以下食品Aw相等时，对食品的意义不同。后者可能因低温而阻止了微生物的生长，与较高的Aw无关，前者则可能正适合微生物生长。

2答：水分活度与食品稳定性的关系：Aw与食品保藏性的关系主要体现在以下方面：

①Aw与食品中微生物的生长繁殖：微生物生长需要的Aw一般较高，但不同的微生物在食品中的生长繁殖都需要适宜的Aw范围：细菌最敏感，要求Aw>0.90；酵母和霉菌其次，要求Aw>0.87-0.80；耐干、耐高渗的酵母只要求Aw>0.65-0.60。当Aw＜0.50时，任何微生物不能生长。实际应用中，根据食品中存在的主要微生物，通过控制Aw大小，达到抑制微生物生长的目的。比如：干制、糖或盐腌制等保藏食品的方式都可使Aw降低。

②Aw与酶促反应：多数酶促反应要求较高的Aw。当>0.35，随着Aw的升高而加速，可能是低Aw区只有较少的分子移动，阻止了酶与底物的接触所致。如淀粉酶\\多酚氧化酶等多数的酶在Aw<0.85环境下酶活性下降。但是脂肪水解酶在Aw0.5---0.1时仍有活性。 ③Aw与非酶反应：

一般非酶反应：食品中的成分之间在一定的Aw下，可发生非酶反应，有的反应是非需宜的，如奶粉的颜色褐变导致Lys的损失，与Aw有关。最重要的一个非酶褐变反应－Maillard反应，一般在Aw0.68（0.6－0.7间）左右最易发生。 脂肪的非酶氧化反应 该反应在Aw为0.3-0.4时反应速率最低，其它水分活度下均有较高的反应速率。据认为：在其它Aw下，反应体系发生改变－参与氧化所需的氧的多少，底物浓度的高低等，而使反应速率发生变化。即低Aw为0.35以下时，随Aw增加，而发生水与氢过氧化结合、与有催化作用的金属离子水化，而使氧化速度下降；高Aw为0.35以上时，随Aw增加，大分子肿胀，氧化的位点暴露，加速脂氧化，催化剂和氧的流动性增加；而Aw为0.8以上时，随Aw增加，因催化剂和反应物稀释，而使反应速度下降。

④Aw与其它反应：除了上述酶促与非酶化学反应受到Aw的影响外，一些食品化学有关的变化——食品成分的特性反应也与Aw有关。如淀粉的老化30-60%水分，蛋白质变性因水分4%以上使易氧化基团暴露和氧的接触所致。 3答：水分活度对脂质氧化的影响规律及原因：

脂质氧化反应在Aw为0.3-0.4时反应速率最低，其它水分活度下均有较高的反应速率。原因为：在其它Aw下，反应体系发生改变－参与氧化所需的氧的多少，底物浓度的高低等，而使反应速率发生变化。即低Aw为0.35以下时，随Aw增加，而发生水与氢过氧化结合、与有催化作用的金属离子水化，而使氧化速度下降；高Aw为0.35以上时，随Aw增加，大分子肿胀，氧化的位点暴露，加速脂氧化，催化剂和氧的流动性增加；而Aw为0.8以上时，随Aw增加，因催化剂和反应物稀释，而使反应速度下降。 4答：水的生理功能： ①水是机体的重要组成成分： ②水是所有生理生化反应的基础： ③水的比热大，可以调节和维持体温；

④水的粘度小，是体内不可缺少的润滑剂，可保持关节活动自如，减少损伤。 ⑤维持渗透压，保持细胞应有的形状、有利于一切生理活动的进行。

4

水平衡：排出多少水分，就需要供给补充多少水分。如在夏天出汗损失水分多，就比其它季节饮水多，可达到5000mL。也可根据人体每日摄取能量进行估计，成人以1kcal能量需水1mL计算，婴儿以1.5 mL计算。 人体对水的吸收部位：水分主要在小肠吸收，大肠也吸收一部分。 水分的进入途径：摄入、吸收（主要在小肠，少数在大肠）→血管→细胞。

水分的排出途径：①（肾）尿液；②（皮肤）蒸发、汗液；③（肠）粪便；④（肺）呼吸。 5答：单层值：单分子层水的总量被称为单层值。

单分子层水位于吸湿等温曲线的第Ⅰ区，是吸湿等温线开始时稍陡的一段，水分活度在0~0.25之间。 在单层值所对应的水分活度以下反应速度较高的是脂肪非酶氧化。 6答：MSI的意义：

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。 7答：冰与水相比，对食品影响较大的性质差异在以下方面：

①就密度而言，水>冰。0℃时，同质量的冰的体积比水增加约9％，或者增加1.62ml／L。

所以由水变成冰，密度下降，结冰后体积增大，可能造成对食品组织结构、细胞的机械损伤。主要发生在冷冻食品上。 ②冰的导热系数与水存在差异。0℃时，冰的导热系数大约为水的4倍。说明冰比水传热快。所以在相同温差条件下，食品组织冻结速度要比解冻快。这一特性，在“高压技术”应用于食品的冷冻——解冻中有重要意义。

③水的介电常数高。有利于酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中呈溶解状态，阻止正负离子或基团间的吸引，而水分子本身又能和带电的离子或基团结合成水化膜，从而使溶液保持稳定态。

④水的沸点、熔点高。1个大气压下，100℃沸腾汽化，如果减压，则可使沸点下降。所以，为了防止液体食品在进行浓缩、加热等加工中因温度引起的变质，采用减压低温方法，如浓缩牛奶、浓缩果汁等。反之加压，则可提高沸点温度，加速食品煮熟，如压力锅的使用。

⑤食品中含有一定的水溶性成分——溶质，而导致食品的冰点下降。一般天然食品的冻结点在－1.0~－2.6℃，-1 ~ -4℃可以完成大部分冰的形成过程，但一般的低温冻藏食品中的水分难以完全凝固。因为食品中水分与其溶解物的低共熔点达到—55~—65℃，而我国冷冻冷藏食品的温度多为—18℃。 8答：大多数冷冻食品主要的冰晶形式为六方形晶型。

5