第2章食品的主要形态与物理性质.ppt

2.1微观结构与作用力微观结构与作用力2.2聚集态结构与内聚能聚集态结构与内聚能2.3食品中的水分食品中的水分2.4食品分散体系食品分散体系2.5动物肌肉结构动物肌肉结构2.6植物细胞结构植物细胞结构物质的结构物质的结构：物质的组成单元：物质的组成单元(原子或分子原子或分子)之间相互吸之间相互吸引和相互排斥的作用达到平衡时在空间的几何排列。引和相互排斥的作用达到平衡时在空间的几何排列。分子结构分子结构：分子内原子之间的几何排列：分子内原子之间的几何排列聚集态结构聚集态结构：分子之间的几何排列：分子之间的几何排列高高分分子子链链近程结构又称一级结构近程结构又称一级结构远程结构又称二级结构远程结构又称二级结构高分子聚集态结构高分子聚集态结构又称三级或更高级结构又称三级或更高级结构a.键合力合力 b.范德范德华力力和和其其它介观力它介观力c.色散力色散力d.氢键e.疏水疏水键主价力主价力 次价力次价力 2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用a.键合力合力共价键共价键离子键离子键金属键金属键2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用在食品中，主要是共价键和离子键在食品中，主要是共价键和离子键键合原子之键合原子之间的吸引力间的吸引力 食品主要成份中共价键的键长与键能食品主要成份中共价键的键长与键能 肽键肽键：其键能是维持蛋白质的一级结构形态，：其键能是维持蛋白质的一级结构形态，与维持蛋白质空间构象的其他次级键相比，与维持蛋白质空间构象的其他次级键相比，其键能较高，因此蛋白质构象容易发生变化，其键能较高，因此蛋白质构象容易发生变化，但是氨基酸肽链不易断开。但是氨基酸肽链不易断开。二硫键二硫键：是维持蛋白质三级结构的键合力，：是维持蛋白质三级结构的键合力，其值略低于肽键。其值略低于肽键。共价键共价键a.键合力合力a.键合力合力又称盐键或盐桥，它是正电荷与负电荷之间的一种又称盐键或盐桥，它是正电荷与负电荷之间的一种静电相互作用。静电相互作用。吸引力与电荷电量的乘积成正比，与电荷质点间的吸引力与电荷电量的乘积成正比，与电荷质点间的距离平方成反比，在溶液中此吸引力随周围介质的距离平方成反比，在溶液中此吸引力随周围介质的介电常数增大而降低。介电常数增大而降低。库伦定律库伦定律在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基在近中性环境中，蛋白质分子中的酸性氨基酸残基侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离侧链电离后带负电荷，而碱性氨基酸残基侧链电离后带正电荷，二者之间可形成离子键。后带正电荷，二者之间可形成离子键。离子键平均键能为离子键平均键能为20kJ/mol。离子键离子键P5:图图2-1非键合非键合原子间和分子间的相互作用力。原子间和分子间的相互作用力。范德华力范德华力氢键氢键 静电力静电力诱导力诱导力色散力色散力 2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用b.范德范德华力和其力和其它它介观力介观力 范德华力范德华力：永远存在于一切分子之间的吸引力，：永远存在于一切分子之间的吸引力，没有方向性和饱和性。没有方向性和饱和性。静电力静电力：是极性分子间的相互作用力，由极性分子：是极性分子间的相互作用力，由极性分子的的永久偶极永久偶极之间的静电相互作用所引起。之间的静电相互作用所引起。作用能为作用能为12-20kJ/mol。b.范德范德华力和其力和其它它介观力介观力 Ek分子间静电相互作用能分子间静电相互作用能;1、2两种极性分子的偶极矩两种极性分子的偶极矩;R分子间的距离分子间的距离;T热力学温度热力学温度;k玻耳兹曼常数。玻耳兹曼常数。分子间的距分子间的距离影响最大离影响最大 式中：式中：b.范德范德华力和其力和其它它次次级键 诱导力诱导力：极性分子的极性分子的永久偶极永久偶极与其他分子的与其他分子的诱导偶诱导偶极极之间的作用力。作用能为之间的作用力。作用能为6-12kJ/mol。ED分子间诱导力作用能分子间诱导力作用能;1、2两种极性分子的偶极矩两种极性分子的偶极矩;R分子间的距离分子间的距离;1、2两种分子的极化率，也就是单位两种分子的极化率，也就是单位电场强度作用下诱导的偶极矩。电场强度作用下诱导的偶极矩。式中：式中：当极性分子与其他分子当极性分子与其他分子(包括极性分子和非极性分子包括极性分子和非极性分子)相互作用时，其他分子产生诱导偶极。相互作用时，其他分子产生诱导偶极。2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用c.色散力色散力色散力色散力：瞬间偶极瞬间偶极之间的相互作用力。之间的相互作用力。作用能一般为作用能一般为0.8-8kJ/mol。EL分子间色散力作用能分子间色散力作用能;I1、I2两种分子的电离能；两种分子的电离能；R分子间的距离分子间的距离;1、2两种分子的极化率。两种分子的极化率。式中：式中：在任何一瞬间，在任何一瞬间，一些电子与原子核之间必然会一些电子与原子核之间必然会发生相对位移，使分子具有瞬间偶极。发生相对位移，使分子具有瞬间偶极。2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用d.氢键氢键氢键：极性很强的：极性很强的X-H键上的氢原子与另一个键上电键上的氢原子与另一个键上电负性很大的负性很大的Y原子之间相互吸引而形成的原子之间相互吸引而形成的(X-HY)。作用能为。作用能为12-30kJ/mol。氢键既有饱和性氢键既有饱和性又有方向性。又有方向性。P6:表表2-32.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水化合物自发地相互靠近。的界面面积，疏水化合物自发地相互靠近。e.疏水疏水键疏水键疏水键：并不是疏水基团之间存在引力，而是体系为：并不是疏水基团之间存在引力，而是体系为了稳定自发的调整。键能在了稳定自发的调整。键能在530kJ/mol范围内，主范围内，主要与疏水基团的大小和形状有关。要与疏水基团的大小和形状有关。P7:图图2-2是疏水基团，是疏水基团，圆球周围的圆球周围的“L形形”物质是疏水物质是疏水表面定向的水分子，表面定向的水分子，代表与极性基团缔合的水分子代表与极性基团缔合的水分子疏水相互作用是疏水相互作用是蛋白蛋白质折叠质折叠的主要驱动力。的主要驱动力。同时也是同时也是维持蛋白质三维持蛋白质三级结构级结构的重要因素。的重要因素。e.疏水疏水键2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用维持高分子蛋白质结构的各种键维持高分子蛋白质结构的各种键2.1.1高分子内原子间与分子间相互作用高分子内原子间与分子间相互作用(a)盐键盐键(b)氢键氢键(c)疏水作用疏水作用(d)范德华力范德华力(e)二硫键二硫键P7:图图2-32.1.2高分子链结构与柔性高分子链结构与柔性自由联结链自由联结链：线形高分子链中含有成千上万个：线形高分子链中含有成千上万个键。如键。如果主链上每个单键的内旋转都是果主链上每个单键的内旋转都是完全自由完全自由的，则这种的，则这种高分子链称为高分子链称为自由联结链自由联结链。它可采取的构象数将无穷。它可采取的构象数将无穷多，且瞬息万变。这是柔性高分子链的理想状态。多，且瞬息万变。这是柔性高分子链的理想状态。长链分子可以卷曲成团，也可以伸展开来，这取决于长链分子可以卷曲成团，也可以伸展开来，这取决于分子本身的柔顺性及外部条件。分子本身的柔顺性及外部条件。高分子链之所以具有柔性的根本原因在于它含有许多高分子链之所以具有柔性的根本原因在于它含有许多可以内旋转的可以内旋转的单键单键。2.1.2高分子链结构与柔性高分子链结构与柔性u如果高分子主链上如果高分子主链上没有单键没有单键，则分子中所有原子在，则分子中所有原子在空间的排布是确定的，即只存在一种构象，这种分子空间的排布是确定的，即只存在一种构象，这种分子就是就是刚性分子刚性分子。u如果高分子主链上虽如果高分子主链上虽有单键但数目不多有单键但数目不多，则这种分，则这种分子所能采取的构象数也很有限，子所能采取的构象数也很有限，柔性不大柔性不大。u实际：高分子链中，键角是固定的。实际：高分子链中，键角是固定的。u就碳链而言，键角为就碳链而言，键角为10928，所以即使单键可能自，所以即使单键可能自由旋转，每一个键只能出现在以前一个键为轴，以由旋转，每一个键只能出现在以前一个键为轴，以2(=-10928)为顶角的圆锥面上。为顶角的圆锥面上。P9:图图2-82.1.2高分子链结构与柔性高分子链结构与柔性实验表明，除少数蛋白质分子实验表明，除少数蛋白质分子以外，线形高分子在溶液中的以外，线形高分子在溶液中的构象是构象是无规线团无规线团;非晶相非晶相本体高聚物中的高分子本体高聚物中的高分子链也是无规线团，但无规线团链也是无规线团，但无规线团之间互相贯穿。之间互相贯穿。柔性高分子链的外形呈柔性高分子链的外形呈椭球状椭球状。随着分子的热运动，。随着分子的热运动，高分子链的构象不停地发生变化。高分子链的构象不停地发生变化。无规线团无规线团：通常把无规则地改变着构象的椭球状高分通常把无规则地改变着构象的椭球状高分子称为无规线团。子称为无规线团。2.2.1食品形态微观结构食品形态微观结构按按分子的聚集排列方式分子的聚集排列方式主要有三种类型主要有三种类型:气态气态：分子间的几何排列不但远程无序，：分子间的几何排列不但远程无序，近程也无序。近程也无序。晶态晶态：分子：分子(或原子、离子或原子、离子)间的几何排列具有间的几何排列具有三维远程有序三维远程有序;液态液态：分子间的几何排列只有近程有序（即在：分子间的几何排列只有近程有序（即在1-2分子层内排列有序分子层内排列有序)，而远程无序，而远程无序;2.2.1食品形态微观结构食品形态微观结构两种过度态两种过度态 液晶态液晶态：分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子分子间几何排列相当有序，接近于晶态分子排列，但是具有一定的流动性排列，但是具有一定的流动性(如动植物细如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪胞膜和一定条件下的脂肪)。它与液态主要区别在于它与液态主要区别在于黏度黏度，玻璃态黏度非常高，以，玻璃态黏度非常高，以至于阻碍了分子间的相对流动，在宏观上近似于固态，至于阻碍了分子间的相对流动，在宏观上近似于固态，因此，玻璃态也被称为因此，玻璃态也被称为非结晶固态非结晶固态或或过饱和液态过饱和液态，是，是没有发生相变的固液转换。没有发生相变的固液转换。玻璃态玻璃态（无定形无定形）：分子间的几何排列只有近程有）：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即与液态分子排列相同。序，而无远程有序，即与液态分子排列相同。P17:图图2-172.2.1食品形态微观结构食品形态微观结构凝胶态凝胶态：有一定尺寸范围的粒子或者高分子在另一种介：有一定尺寸范围的粒子或者高分子在另一种介质中构成的三维网络结构形态，或者说另一种介质（例质中构成的三维网络结构形态，或者说另一种介质（例如：水、空气）填充在网络结构中。如：水、空气）填充在网络结构中。粒子凝胶粒子凝胶：具有相互吸引趋势的粒：具有相互吸引趋势的粒子随机发生碰撞形成粒子团，当这子随机发生碰撞形成粒子团，当这个粒子团再与另外的粒子团发生碰个粒子团再与另外的粒子团发生碰撞时又形成更大的粒子团，最后形撞时又形成更大的粒子团，最后形成一定的结构形态成一定的结构形态.球状蛋白、球状蛋白、脂肪晶体等脂肪晶体等2.2.1食品形态微观结构食品形态微观结构聚合物凝胶聚合物凝胶：都是由细而长的线形高分子，通过共价：都是由细而长的线形高分子，通过共价键、氢键、盐桥、二硫键、微晶区域、缠绕等方式形键、氢键、盐桥、二硫键、微晶区域、缠绕等方式形成交联点，构成一定的网络结构形态。成交联点，构成一定的网络结构形态。共价交联共价交联微晶微晶多糖分子、某些线形蛋白质等多糖分子、某些线形蛋白质等2.2.2聚集态的内聚能聚集态的内聚能内聚能内聚能：1mol的聚集体气化时所吸收的能量。分子间相的聚集体气化时所吸收的能量。分子间相互作用能的大小通常用内聚能或内聚能密度来表示。互作用能的大小通常用内聚能或内聚能密度来表示。EE 内聚能内聚能 LV 摩尔汽化热摩尔汽化热 RT 气化时做的膨胀功气化时做的膨胀功小分子小分子：内聚能：内聚能升华热升华热热力学数据热力学数据计算计算高聚物高聚物：分子间作用能力很大，吸收的能量不足以使：分子间作用能力很大，吸收的能量不足以使分子汽化时，已足以破坏高分子链上的化学键。分子汽化时，已足以破坏高分子链上的化学键。测定测定溶度参数溶度参数、平衡溶胀比平衡溶胀比等估算等估算高分子链上的极性基团的极性越小，单位摩尔体高分子链上的极性基团的极性越小，单位摩尔体积中的内聚能就越低，高分子链的柔软性就越好。积中的内聚能就越低，高分子链的柔软性就越好。2.2.3食品主要成分结构形态食品主要成分结构形态蛋白蛋白质 一级结构一级结构 Primary Structure二级结构二级结构 Secondary Structure三级三级结构结构 Tertiary Structure四级结构四级结构 Quaternary Structure蛋白质结构和空间构象与其生物功能密切相关，因蛋白质结构和空间构象与其生物功能密切相关，因此在食品工业中，加热、冷冻、辐射、腌渍、挤压、此在食品工业中，加热、冷冻、辐射、腌渍、挤压、拉丝、搅拌、乳化等都与蛋白质的结构变化有关。拉丝、搅拌、乳化等都与蛋白质的结构变化有关。引进化学方法、酶法和转基因方法，设计制作出引进化学方法、酶法和转基因方法，设计制作出新的蛋白质结构，使蛋白质功能达到最优化水平。新的蛋白质结构，使蛋白质功能达到最优化水平。2.2.3食品主要成分结构形态食品主要成分结构形态蛋白蛋白质 具体可分为三个方面具体可分为三个方面:加工与贮藏中，蛋白质结构向着不利方面发展，加工与贮藏中，蛋白质结构向着不利方面发展，如杀菌对蛋白质结构的破坏如杀菌对蛋白质结构的破坏;改变蛋白质的结构，使其产品的营养价值和感改变蛋白质的结构，使其产品的营养价值和感官物性更利于人类需求，如面包制作官物性更利于人类需求，如面包制作;面粉被揉捏时蛋白质分子伸展，二硫键形成，面粉被揉捏时蛋白质分子伸展，二硫键形成，疏水相互作用增强，面筋蛋白转化形成了立疏水相互作用增强，面筋蛋白转化形成了立体的、具有黏弹性的蛋白质网状结构。体的、具有黏弹性的蛋白质网状结构。2.2.3食品主要成分结构形态食品主要成分结构形态脂肪脂肪 层状层状 六方形六方形 六方形六方形 立方立方 晶体结构不晶体结构不同，其物性同，其物性也不同也不同.2.2.3食品主要成分结构形态食品主要成分结构形态碳水化合物碳水化合物 双螺旋结构双螺旋结构双螺旋聚合结构双螺旋聚合结构蛋盒式结构蛋盒式结构双螺旋水合结构双螺旋水合结构单螺旋结构：单螺旋结构：直链淀粉直链淀粉双螺旋结构双螺旋结构：角叉菜胶：角叉菜胶P25图图2-33蛋盒结构：蛋盒结构：海藻酸盐海藻酸盐P27图图2-352.2.3食品主要成分结构形态食品主要成分结构形态碳水化合物碳水化合物 淀粉糊化过程中的粘度变化淀粉糊化过程中的粘度变化颗粒代表支链淀粉，曲线代表直链淀粉颗粒代表支链淀粉，曲线代表直链淀粉 直链直链支链支链教材：教材：P262.3.1 2.3.1 水的基本物性水的基本物性2.3.2 2.3.2 水与离子、亲水溶质间的相互作用水与离子、亲水溶质间的相互作用 2.3.3 2.3.3 水与非极性物质的相互作用水与非极性物质的相互作用水水异异常常的的物物理理性性质质1、高熔点、高熔点(0),高沸点高沸点(100)2、介电常数大、介电常数大3、表面张力高表面张力高4 4、热容和相转变热焓高、热容和相转变热焓高熔化热、蒸发热和升华热熔化热、蒸发热和升华热 5、密度低、密度低(1g/cm3)，凝固时的异常膨胀率，凝固时的异常膨胀率6、粘度正常、粘度正常(1cPas)与元素周期表中与元素周期表中邻近邻近氧氧的某些元的某些元素的氢化物比较素的氢化物比较导致食品组织结构的破坏导致食品组织结构的破坏尽可能地缩小它的表面尽可能地缩小它的表面积积水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力水的异常性质可以推测水分子间存在强烈的吸引力水具有不寻常的结构水具有不寻常的结构2.3.1水的基本物性水的基本物性1.H-O键间电荷的非对称分布键间电荷的非对称分布使使H-O键具有极性，这种极键具有极性，这种极性使分子之间产生引力性使分子之间产生引力.2.由于每个水分子具有数目由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体，因相等的氢键供体和受体，因此可以在三维空间形成多重此可以在三维空间形成多重氢键，形成氢键网络结构。氢键，形成氢键网络结构。氢键供体氢键供体氢键供体氢键供体氢键受体氢键受体氢键供体氢键供体水分子的缔合水分子的缔合Association of water molecules2.3.1水的基本物性水的基本物性水的分子团水的分子团多孔隙构造多孔隙构造2.3.1水的基本物性水的基本物性P30:图图2-41每个水分子在结构中稳定的时间仅在每个水分子在结构中稳定的时间仅在10-12s左右，在极短的时间内，于其平衡位置振动左右，在极短的时间内，于其平衡位置振动和排列，并不断有水分子脱离和加入某一个和排列，并不断有水分子脱离和加入某一个分子团，这也是水具有低粘度和较好流动性分子团，这也是水具有低粘度和较好流动性的根本原因。的根本原因。2.3.1水的基本物性水的基本物性准稳定系统准稳定系统2.3.2水与离子、亲水溶质间的相互作用水与离子、亲水溶质间的相互作用离子和有机分子的离子基团与水形成离子和有机分子的离子基团与水形成水水-离离子键子键，其键能虽然远小于共价键，但是却大于，其键能虽然远小于共价键，但是却大于水分子间的氢键，使水分子的流动性下降。水分子间的氢键，使水分子的流动性下降。2.3.2水与离子、亲水溶质间的相互作用水与离子、亲水溶质间的相互作用 许多食品成分，如蛋白质、多糖、果胶等，许多食品成分，如蛋白质、多糖、果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如其结构中含有大量的极性基团，如羟基、羧基、羟基、羧基、氨基、羰基氨基、羰基等，它们均可与水分子通过氢键相等，它们均可与水分子通过氢键相互结合。因此通常在这些物质的表面总有一定互结合。因此通常在这些物质的表面总有一定数量的被结合、被相对固定的水。数量的被结合、被相对固定的水。水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱；氢键作用的强度与水分子之间的相互作用弱；氢键作用的强度与水分子之间的氢键相近。氢键相近。在淀粉糊中加入糖，糖与水的结合改变淀在淀粉糊中加入糖，糖与水的结合改变淀粉的糊化，使糊化和糊化后的老化粉的糊化，使糊化和糊化后的老化(化化)速度减慢。速度减慢。蛋白质的变性也需要水，因此，当糖存在蛋白质的变性也需要水，因此，当糖存在时蛋白质的变性也会减慢。时蛋白质的变性也会减慢。2.3.2水与离子、亲水溶质间的相互作用水与离子、亲水溶质间的相互作用 由于水参与并影响了溶质结构及物性，由于水参与并影响了溶质结构及物性，因此，通过水的这种性质，可以改善和调因此，通过水的这种性质，可以改善和调控食品某些特性。控食品某些特性。例如：例如：2.3.3水与非极性物质的相互作用水与非极性物质的相互作用疏水水合疏水水合：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生向水中添加疏水物质时，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斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。P31:图图2-432.3.3水与非极性物质的相互作用水与非极性物质的相互作用疏水相互作用疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。种作用成为疏水相互作用。为什么陈酒的口感好？为什么陈酒的口感好？2.3.3水与非极性物质的相互作用水与非极性物质的相互作用陈酿的酒在杯中显得陈酿的酒在杯中显得“粘粘”，酒精挥发，酒精挥发也慢一也慢一些，这可以认为，酒在长期存放中，些，这可以认为，酒在长期存放中，水分子与乙醇分子形成了疏水性的水合结构。水分子与乙醇分子形成了疏水性的水合结构。因此，陈放的酒口感也比较温和，没有即时因此，陈放的酒口感也比较温和，没有即时调制的酒那么调制的酒那么“辣辣”。一般的食品不仅含有固体，而且还有水、空气的存一般的食品不仅含有固体，而且还有水、空气的存在，属于分散系统。在，属于分散系统。1.1.分散系统分散系统：u数微米以下、数纳米以上的微粒子，在气体、液体数微米以下、数纳米以上的微粒子，在气体液体或固体中浮游悬浊或固体中浮游悬浊(即分散即分散)的系统。的系统。分散相分散相：微粒子：微粒子 分散介质分散介质：气体、液体或固体的介质，也称连续相：气体、液体或固体的介质，也称连续相分散体系中的分散介质和分散相都以各自独立的分散体系中的分散介质和分散相都以各自独立的状态存在，所以分散体系是一个状态存在，所以分散体系是一个非平衡状态非平衡状态。每个分散介质和分散相之间都存在着接触面，整每个分散介质和分散相之间都存在着接触面，整个分散体系的两相接触面面积很大，体系处于个分散体系的两相接触面面积很大，体系处于不不稳定状态稳定状态。2.2.分散体系的特点分散体系的特点按分散粒子按分散粒子的大小，大的大小，大致分为三种致分为三种:2.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类(1)分子分散体系分子分散体系：分散的粒子半径小于分散的粒子半径小于10-7cm，相当于单个分子或离子的大小。此时分散相与分散相当于单个分子或离子的大小。此时分散相与分散介质形成均匀的一相。因此分子分散体系是一种介质形成均匀的一相。因此分子分散体系是一种单单相体系相体系。与水的亲和力较强的化合物，。与水的亲和力较强的化合物，如蔗糖溶如蔗糖溶于水后形成的于水后形成的“真溶液真溶液”就是例子。就是例子。分子分散体系分子分散体系胶体分散体系胶体分散体系粗分散体系粗分散体系(2)胶胶体分散体系体分散体系：分散相粒子半径在分散相粒子半径在10-7-10-5cm的的范围内，比单个分子大得多。分散相的每一粒子均为范围内，比单个分子大得多。分散相的每一粒子均为由由许多分子或离子组成的集合体许多分子或离子组成的集合体。虽然用肉眼或普通。虽然用肉眼或普通显微镜观察时体系呈透明状，与真溶液没有区别，但显微镜观察时体系呈透明状，与真溶液没有区别，但实际上分散相与分散介质己并非为一个相，存在着相实际上分散相与分散介质己并非为一个相，存在着相界面。这种体系有时也简称为界面。这种体系有时也简称为“溶胶溶胶”。(3)粗分散体系粗分散体系:分散相的粒子半径在分散相的粒子半径在10-510-3cm的的范围内，可用普通显微镜甚至肉眼都能分辨出是多相范围内，可用普通显微镜甚至肉眼都能分辨出是多相体系。例如悬浮液体系。例如悬浮液(泥浆泥浆)和乳状液和乳状液(牛乳牛乳)就是例子。就是例子。2.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类教材教材P332.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类1）气气体体为连续相的相的胶胶体体气溶胶气溶胶：液体分散于气体介质中：液体分散于气体介质中云、雾、微小液滴飘浮在空气云、雾、微小液滴飘浮在空气粉末粉末：固体颗粒分散在空气中：固体颗粒分散在空气中分散分散飘浮飘浮在空气中在空气中沉积在一起的沉积在一起的集合状态集合状态状态状态2.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类2）液体）液体为连续相的相的胶胶体体乳胶体乳胶体：一般是指两种互不相溶的：一般是指两种互不相溶的液体液体，其中一方为，其中一方为微小的液滴分散在另一方液体中的胶体，微小的液滴分散在另一方液体中的胶体，牛奶牛奶。气泡气泡：在液体中分散有许多：在液体中分散有许多气体气体的分散系统，的分散系统，啤酒沫啤酒沫2.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类2）液体）液体为连续相的相的胶胶体体悬浮液悬浮液：明显的固体颗粒、浑浊，：明显的固体颗粒、浑浊，酱汤、果汁酱汤、果汁溶胶溶胶：胶体粒子在液体中分散的状态称为胶体溶液。：胶体粒子在液体中分散的状态称为胶体溶液。对于可流动的胶体溶液，称之为溶胶，对于可流动的胶体溶液，称之为溶胶，淀粉糊淀粉糊凝胶凝胶：胶体粒子或高分子溶质，形成整体构造而失：胶体粒子或高分子溶质，形成整体构造而失去了流动性，或胶体全体虽含有大量液体介质但处去了流动性，或胶体全体虽含有大量液体介质但处于固化的状态称为凝胶，于固化的状态称为凝胶，鸡蛋羹、豆腐鸡蛋羹、豆腐等。等。2.4.1食品分散体系的分类食品分散体系的分类干凝胶干凝胶：凝胶放置后，逐渐：凝胶放置后，逐渐离浆离浆脱水成为干燥状态，脱水成为干燥状态，称之为干凝胶，称之为干凝胶，干粉丝、方便面干粉丝、方便面。许多凝胶是由纤维状高分子相互缠结，或分子间键许多凝胶是由纤维状高分子相互缠结，或分子间键结合得到三维的立体网络结构而形成的。水保持在结合得到三维的立体网络结构而形成的。水保持在网络的网格中，全体失去流动性质。凝胶经过一段网络的网格中，全体失去流动性质。凝胶经过一段时间放置，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出时间放置，网格会逐渐收缩，并把网格中的水挤出来，把这种现象称为来，把这种现象称为离浆离浆（豆腐豆腐）。）。2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质1 1 泡沫形成原理泡沫形成原理2 2 泡沫的稳定性泡沫的稳定性3 3 气泡的性质气泡的性质4 4 消泡原理消泡原理 泡沫泡沫：含有天然或合成：含有天然或合成界面活性物质界面活性物质的液体分散于的液体分散于介质中，如图介质中，如图4-24(a)所示那样存在大量气泡的状态所示那样存在大量气泡的状态(球形泡沫球形泡沫)，或如图，或如图4-24(b)所示那样在大量气泡之间，所示那样在大量气泡之间，由很薄的液膜分隔，气泡呈多面体的状态由很薄的液膜分隔，气泡呈多面体的状态(多面体泡多面体泡沫沫)的总称。的总称。球形泡沫球形泡沫：密度一般较大，：密度一般较大，冰淇淋饮料；冰淇淋饮料；多面体泡沫多面体泡沫：密度较低，：密度较低，啤酒泡及一些碳酸饮料的啤酒泡及一些碳酸饮料的泡沫。泡沫。2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质1 1 泡沫形成原理泡沫形成原理1）表面表面张力力气液界面的分子，由于受内部拉力作用，都有向气液界面的分子，由于受内部拉力作用，都有向液体内运动的趋向，表面会自发地缩成液滴，或使气液体内运动的趋向，表面会自发地缩成液滴，或使气泡成球状。物理上称这种内聚力为泡成球状。物理上称这种内聚力为表面张力表面张力。液体表面张力的定义液体表面张力的定义：液体表面单位长度液体表面单位长度所受与之垂直的力。所受与之垂直的力。2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质2）表面活性物）表面活性物质使溶液表面张力使溶液表面张力降低降低的物质的物质由由亲水性亲水性极性基团和极性基团和疏水性疏水性非极性基团组成非极性基团组成的。的。表面活性物质分散于气水界面时，分子的亲表面活性物质分散于气水界面时，分子的亲水基团部分便有向水中扩散的倾向，而疏水基水基团部分便有向水中扩散的倾向，而疏水基团部分趋向气相，使表面能降低。团部分趋向气相，使表面能降低。表面活性物质具有表面活性物质具有稳定泡沫稳定泡沫的作用的作用。2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质蛋白质蛋白质分子都含有亲分子都含有亲水的氨基酸基团和疏水水的氨基酸基团和疏水性氨基酸基团，是很好性氨基酸基团，是很好的界面活性物质。的界面活性物质。（a）到达界面，疏水基到达界面，疏水基团伸向气相排列团伸向气相排列吸附在界面，吸附在界面，分子链被拉直分子链被拉直呈球形分子构造呈球形分子构造（b）（c）2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质1）泡沫泡沫稳定性原理定性原理吹入气体时，气体就会先由吹入气体时，气体就会先由气泡气泡4变成泡沫变成泡沫5，气泡呈球，气泡呈球形形9。当气泡不断上升时，气泡球当气泡不断上升时，气泡球形不断扩大，互相靠近，产形不断扩大，互相靠近，产生离液现象，气泡之间液体生离液现象，气泡之间液体隔膜隔膜变薄变薄（状态（状态6）。）。2 2 泡沫的稳定性泡沫的稳定性2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质状态状态7：液体成为：液体成为薄膜薄膜，气泡，气泡变成多面体构造变成多面体构造13。气泡升至最上面时，气泡更气泡升至最上面时，气泡更大，液膜更薄，更易破坏。大，液膜更薄，更易破坏。要维持泡沫稳定，就是设法使泡要维持泡沫稳定，就是设法使泡沫保持球形，互相隔膜较厚。沫保持球形，互相隔膜较厚。1）泡沫泡沫稳定性原理定性原理2 2 泡沫的稳定性泡沫的稳定性2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质2）影影响响泡沫泡沫稳定的主要因素定的主要因素(1)气泡壁液体由于重力作用产生气泡壁液体由于重力作用产生离液现象离液现象和和液体蒸发液体蒸发，引起泡膜变薄。引起泡膜变薄。在生产中为了增加液体的黏度，可以适当添加糖或在生产中为了增加液体的黏度，可以适当添加糖或使气液界面多吸附一些蛋白质。使气液界面多吸附一些蛋白质。(2)(2)表面黏度的影响表面黏度的影响：泡膜液体黏度越大，膜强度也：泡膜液体黏度越大，膜强度也越大；即使气泡细小，内压较大，离液也比较少，气越大；即使气泡细小，内压较大，离液也比较少，气泡比较稳定。泡比较稳定。2 2 泡沫的稳定性泡沫的稳定性2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质此效果有此效果有使泡膜稳定使泡膜稳定的作用，之所以不含表面活的作用，之所以不含表面活性物质的纯液体，不能形成泡沫，就是由于没有性物质的纯液体，不能形成泡沫，就是由于没有这种效果。这种效果。(3)(3)马兰高尼效果马兰高尼效果：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界面活性剂分子就会产生面活性剂分子就会产生局部的减少局部的减少，于是这些地方的，于是这些地方的表面张力表面张力就会比原来或周围其它地方的表面张力有所就会比原来或周围其它地方的表面张力有所增大增大。因此，表面张力小的部分就会被局部表面张力。因此，表面张力小的部分就会被局部表面张力大的部分所吸引，企图恢复原来的状态。这种现象称大的部分所吸引，企图恢复原来的状态。这种现象称作马兰高尼效果。作马兰高尼效果。2）影影响响泡沫泡沫稳定的主要因素定的主要因素2 2 泡沫的稳定性泡沫的稳定性2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质搅拌蛋清、皂角苷、大豆蛋白溶液时，最初形成的是搅拌蛋清、皂角苷、大豆蛋白溶液时，最初形成的是数量少的数量少的大气泡大气泡，然后才变成无数的，然后才变成无数的小气泡小气泡。在搅拌前期是在搅拌前期是气泡产生气泡产生为主的过程，后期是为主的过程，后期是气泡细化气泡细化的过程。的过程。在整个过程中，随着搅拌时间的延长，气泡的平均直在整个过程中，随着搅拌时间的延长，气泡的平均直径和分布发生着由大到小的变化。径和分布发生着由大到小的变化。保持搅拌条件不变，最终气泡会达到一个保持搅拌条件不变，最终气泡会达到一个平衡状态平衡状态，即平均直径和泡的分布达到一定。即平均直径和泡的分布达到一定。1）气气泡的分布泡的分布与与细化化3 3 气泡的性质气泡的性质2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质2）各各种种成分成分对起泡性及泡起泡性及泡稳定性的影定性的影响响起泡性：起泡性：打发前后单位重量液体的体积增加率。打发前后单位重量液体的体积增加率。泡的稳定性：泡的稳定性：30min静置后泡沫体积与打发静置后泡沫体积与打发结束时泡沫体积之比。结束时泡沫体积之比。3 3 气泡的性质气泡的性质2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质蛋白的影响蛋白的影响高高pH值或值或pH值呈酸性的值呈酸性的领域领域起泡性起泡性比较高，比较高，等电点等电点附近起泡性最差。附近起泡性最差。但等电点附近但等电点附近最稳定最稳定。2）各各种种成分成分对起泡性及泡起泡性及泡稳定性的影定性的影响响3 3 气泡的性质气泡的性质2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质一般抑制起泡性，但可一般抑制起泡性，但可提高泡的稳定性提高泡的稳定性。所以，制作食品泡沫时，一般都是先打发泡，所以，制作食品泡沫时，一般都是先打发泡，然后再添加糖，以使泡沫稳定。然后再添加糖，以使泡沫稳定。提高溶液的黏度提高溶液的黏度2）各各种种成分成分对起泡性及泡起泡性及泡稳定性的影定性的影响响3 3 气泡的性质气泡的性质2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质糖类的影响糖类的影响脂溶性化合物（尤其是极性脂质），在起泡前脂溶性化合物（尤其是极性脂质），在起泡前添加到蛋白质溶液中，起泡性和泡稳定性都会添加到蛋白质溶液中，起泡性和泡稳定性都会下降。下降。2）各各种种成分成分对起泡性及泡起泡性及泡稳定性的影定性的影响响3 3 气泡的性质气泡的性质2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质脂质的影响脂质的影响4 4 消泡原理消泡原理2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质消泡剂滴至泡膜时，会在膜表面扩散。消泡剂滴至泡膜时，会在膜表面扩散。在消泡剂扩散之处，在消泡剂扩散之处，表面张力局部降低表面张力局部降低，使得这部分膜变得很薄而导致破裂。使得这部分膜变得很薄而导致破裂。消泡剂性质：消泡剂性质：分子中也有亲水基和亲油基，难溶于水；分子中也有亲水基和亲油基，难溶于水；比重要小，易浮于液面；表面张力要小，比重要小，易浮于液面；表面张力要小，易在液面扩散。易在液面扩散。代表性的消泡剂代表性的消泡剂：硅油乳化液、油脂、酒精等：硅油乳化液、油脂、酒精等水溶性差的液体乳化剂都可作为消泡剂。水溶性差的液体乳化剂都可作为消泡剂。4 4 消泡原理消泡原理2.4.2泡沫和气泡的形成与性质泡沫和气泡的形成与性质肌肉肌肉肌束肌束肌纤维肌纤维10002000根根肌原纤维肌原纤维肌节肌节一个一个A带带和两个位于和两个位于A带两边的半个带两边的半个I带带A A带带：光线较暗的区域：光线较暗的区域I I带带：光线较亮的区域：光线较亮的区域Z Z线线：I带中央有一条暗带中央有一条暗M M线线：A带中央有一条暗线带中央有一条暗线H H区区：在：在M线附近有一颜色较浅的区域。线附近有一颜色较浅的区域。肌节肌节：两个相邻：两个相邻Z线间的肌原纤维，线间的肌原纤维，包括一个完整的包括一个完整的A带和两个位于带和两个位于A带两侧的半个带两侧的半个I带。带。肌节肌节是是肌原纤维肌原纤维的重复构造单位。的重复构造单位。蔬菜、水果、大米、小麦粉等蔬菜、水果、大米、小麦粉等细胞状食品细胞状食品，其其细胞组织的性状细胞组织的性状与与食品品质食品品质有密切关系。有密切关系。细胞间隙细胞间隙分离型分离型崩裂型崩裂型一般的一般的高等植物高等植物大多大多间隙比较大，间隙比较大，具有通具有通气、分泌的生理功能气、分泌的生理功能1 1纤维素微纤丝纤维素微纤丝2 2糖蛋白糖蛋白3 3果胶分子间的果胶分子间的钙离子键钙离子键4 4酸性果胶分子酸性果胶分子5 5中性果胶分子中性果胶分子6 6半纤维素分子半纤维素分子 细胞壁细胞壁 果胶果胶作为作为细胞间质细胞间质，与，与纤维素、半纤维素、纤维素、半纤维素、糖蛋白糖蛋白一起发挥一起发挥细胞壁细胞壁的作用。的作用。最后，果胶发生最后，果胶发生去甲酯化去甲酯化作用，生成作用，生成果胶酸果胶酸，果胶酸果胶酸不会形成凝胶不会形成凝胶，果实变成软溏状态。，果实变成软溏状态。随着成熟的进程，原果胶随着成熟的进程，原果胶水解水解成成水溶性水溶性果胶果胶，溶入细胞液内，使果实组织变软而有弹性。溶入细胞液内，使果实组织变软而有弹性。未成熟的果实细胞间含有大量未成熟的果实细胞间含有大量原