高级食品化学专题一(水分).ppt
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1、研究生高级生物化学/2011-6,1,高级食品化学,汪东风82031575,研究生高级生物化学/2011-6,2,高级生物(食品)化学,高级生物(食品)化学内容提要及学习要求 高级食品化学是在学习掌握了基础生物化学、无机化学、有机化学及食品化学等课程基础上的提高课程。以专题讲座和讨论的形式进行课堂理论学习。,一、专题讲座的主要内容有:1,食品中水分研究进展2,生物无机化学及研究进展(生命金属元素的基础知识及生物功能,生物无机化学应用现状及前景);3,模拟酶的基础知识及研究进展4,孟祥红教授二个专题。,研究生高级生物化学/2011-6,3,二,课堂讨论的主要内容有:1,指定主题讨论;2,自选主题
2、讨论;三,学习要求:1,对专题讲座及课堂讨论的主要内容有较好了解和掌握;2,不论是指定主题讨论还是自选主题讨论都应有较新的文献综述及较强的文字组织。课程论文文字不少于4000字,最新的外文文献不少于8篇左右;3,本课程是研究生的必修课,因此需要考核成绩。考核方式:笔试50%,课堂讨论50%联系电话:82031575,E-,研究生高级生物化学/2011-6,4,第一专题 水分,1.1概述,水在食品和人体中的功能,食品中水与非水成分之间的相互作用,在食品中的功能,在人体中的功能,与非水成分之间的相互作用,水在食品中的存在形式,水分活度与食品稳定性,水分活度,水分活度与温度的关系,水分活度与水分含量
3、的关系,水分活度与食品的稳定性,研究生高级生物化学/2011-6,5,1.2冷冻和脱水过程中食品变化的相关基础理论,相平衡,相平衡,相,相图,单组分系统,水的相图,理想的完全互溶双溶液体系的p-x图,理想的完全互溶双溶液体系的T-x图,二组分系统,完全互溶双溶液体系,研究生高级生物化学/2011-6,6,二组分系统,二组分部分互溶体系,H2O-C6H5NH2体系的溶解度图,水-三乙基胺体系的溶解度图,具有最低会溶温度双溶液体系,具有最高会溶温度的双溶液体系,研究生高级生物化学/2011-6,7,二组分不互溶体系,具有简单低共熔混合物的二组分体系,A与B共存时,各组分的蒸气压与其单独存在时一样,
4、液面上的总蒸气压等于两纯组分饱和蒸气压之和,即:p=pA*+pB*,低共熔混合物的相图,H2O-(NH4)2SO4的相图,研究生高级生物化学/2011-6,8,状态图,二组分体系的状态图,研究生高级生物化学/2011-6,9,1.2.2 结晶,1.2.2.1 成核作用,成核只能是在温度低于凝固点温度Tm的条件下才能产生,均相成核温度Thom要比非均相成核温度Thet低,即ThomThetTm(下图)。,一些物质的凝固点温度(Tm)、均相成核温度(Thom)和浓度的关系,研究生高级生物化学/2011-6,10,但是当溶液处于过饱和时,G晶G液。此时结晶相从溶液中的析出将有利于降低体系的总自由能,
5、因此离子有向群集继续堆积的倾向,从而有可能形成晶核。但与此同时,结晶相的析出使得体系的相数从一个变为两个,在两相之间产生了相界面。由于相界面具有表面自由能,因而结晶相的出现从另一方面又导致体系的总自由能增高。,(一)均相成核,晶核大小与体系自由能的关系,晶核临界半径(rc)与过冷度(T)的关系,注:G为体系的总自由能的变化;-G1为结晶相与液相两者自由能的差值;G2为两相界面的表面自由能;rc为晶核临界半径;Gc为成核能。,研究生高级生物化学/2011-6,11,(二)非均相成核和二次成核,(三)分散体系中的成核作用,1.3冻藏时冰对食品稳定性的影响,微生物的繁殖被抑制,机械性损伤,冰冻浓缩效
6、应,低共熔混合物逸出,研究生高级生物化学/2011-6,12,1.4玻璃化温度与食品稳定性,1.4.1 基本概念,amorphous,glassy state,rubbery state,glass transition temperature Tg,Tg,气体、液体、玻璃和晶体的X射线散射曲线示意图,晶态与非晶态蔗糖的X衍射图谱,茶多糖与面包混合后的X-衍射图,研究生高级生物化学/2011-6,13,食品的玻璃态,食品小分子物质的玻璃态,小分子纯物质的玻璃态转化及其与结晶/熔化转化的比较(实线表示平衡态,虚线表示非平衡态)(1)比体积与温度(T)的关系(2)表观黏度(a)与温度(T)的关系(
7、3)比热容与温度(T)的关系(在温度升高时正向表示吸热变化),研究生高级生物化学/2011-6,14,食品大分子物质的玻璃态,结论:小分子物质形成玻璃态非常困难,而大分子物质形成玻璃态则很容易,高分子体系的玻璃态转化(1)糊化马铃薯淀粉的凝固点温度(Tm)和玻璃态转化温度(Tg)与水分含量(ww)的关系(在含水量极低时的数值是外推的,虚线表示葡萄糖的Tg曲线);(2)高分子体系温度与流变性质的关系(G为弹性剪切模量,单位Pa);a为表观黏度,单位Pas,研究生高级生物化学/2011-6,15,(1)为TTg,明胶凝胶处于玻璃态;(2)为当T=Tg时,发生玻璃态转化,并进入“韧性区”,弹性模量降
8、低了大约三个数量级;(3)和(4),TgTTm,为橡胶态平稳变化区和橡胶态流动区;(5)为黏性液态流动区。值得注意的是,在TgTTm,明胶凝胶可以允许一些物质分子自由扩散,只有在TTg,这种扩散作用才得到抑制。其他大分子物质也有相同的趋势,如支链淀粉、挤压淀粉、淀粉和葡萄糖混合物、改性面筋等。,明胶的弹性模量在玻璃化过程中的变化,研究生高级生物化学/2011-6,16,食品混合物的玻璃态,与纯物质体系相比,混合物的结晶作用更容易受到阻碍,更容易形成玻璃态。因为在一般情况下,一些成分会阻止另一些成分结晶。另外,体系的黏度大大增大,足以阻止结晶成分的扩散作用。,蔗糖-水体系状态图注:ws为蔗糖质量
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