食品物性学复习资料要点.docx

1、食品物性学复习资料要点食品物性学复习资料要点食品物性学复习资料微观结构有序性：有结晶态、液晶态和玻璃态。 力学性质：粘性、粘弹性体等1定义：流变学(Rheology)是研究材料的流动和变形的科学，它与物质的组织结构有密切关系。食品流变学主要研究作用于食品的应力和此产生的应变的规律，并用力、变形和时间的函数关系来表示 2食品流变学的研究目的食品感官评价的重要内容，决定品质好坏，用食品流变仪测定法来代替感官评定法，定量地评定食品的品质、鉴定和预测顾客对某种食品是否满意。 与食品的生化变化、变质情况密切相关。食品流变学实验可用于鉴别食品的原材料、中间产品，也可用于控制生产过程 流变学理论己经广泛应用

2、于有关的工艺设计和设备设计。 第2章 食品的主要形态与物理性质 一、1、微观结构与作用力物质的结构：物质的组成单元(原子或分子)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。分子结构：分子内原子之间的几何排列 聚集态结构：分子之间的几何排列 2、高分子内原子间与分子间相互作用主价力：a.键合力 包括：共价键、离子键、金属键次价力：b.范德华力 c.氢键 e.疏水键 疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力。 同时也是维持蛋白质三级结构的重要因素3、高分子链结构与柔性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单键 自联结链：线形高分子链中含有成千上万个键。如果主链上每个单键

3、的内旋转都是完全自的，则这种高分子链称为自联结链。柔性高分子链的理想状态 如果高分子主链上没有单键，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，这种分子就是刚性分子。如果高分子主链上虽有单键但数目不多，则这种分子所能采取的构象数也很有限，柔性不大柔性高分子链的外形呈椭球状。随着分子的热运动，高分子链的构象不停地发生变化。无规线团：通常把无规则地改变着构象的椭球状高分子 二、聚集态结构与内聚能1、食品形态微观结构按分子的聚集排列方式主要有三种类型: 晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序液态：分子间的几何排列只有近程有序：分子间的几何排列只有近程有序，而无远程有序，即

4、与液态分子排列相同液晶态：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(如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪)凝胶态：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，或者说另一种介质填充在网络结构中 粒子凝胶：具有相互吸引趋势的粒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撞时又形成更大的粒子团，最后形成一定的结构形态. 聚合物凝胶：都是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、缠绕等方式形成交联点，构成一定的网络结构形态 2、内聚能：1mol的聚集体气化时所吸收的能量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

5、就越低，高分子链的柔软性就越好3、食品主要成分结构形态蛋白质：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构 脂肪：层状、六方形、六方形、 立方碳水化合物：单螺旋结构：直链淀粉 双螺旋结构：角叉菜胶 P25 图2-33蛋盒结构：海藻酸盐 P27 图2-35三、食品中的水分 1、水的基本物性1）H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性，这种极性使分子之间产生引力. 2） 于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体，因此可以在三维空间形成多重氢键，形成氢键网络结构水的分子团多孔隙构造准稳定系统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，于其平衡位置振动和排列，并不断有水分子脱离和加

6、入某一个分子团，这也是水具有低黏度和较好流动性的根本原因 2、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水-离子键，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例如：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(化)速度减慢。 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。3、水与非极性物质的相互作用疏水水合：向水中添加疏水物质时，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增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合 疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间

7、进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。 为什么陈酒的口感好？ 陈酿的酒在杯中显得“黏”，酒精挥发也慢一 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。因此，陈放的酒口感也比较温和，没有即时调制的酒那么“辣”。 四、食品分散体系1.分散系统：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(即分散)的系统。 包括: 分散相：微粒子 分散介质：气体、液体或固体的介质，也称连续相2.分散体系的特点: 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，整个分散体系的两相接触面面积很大，体系处于

8、不稳定状态。 3、食品分散体系的分类(1)分子分散体系：分散的粒子半径小于10-7cm，相当于单个分子或离子的大小。此时分散相与分散介质形成均匀的一相。因此分子分散体系是一种单相体系。与水的亲和力较强的化合物， 如蔗糖溶于水后形成的“真溶液”就是例子。 (2)胶体分散体系：分散相粒子半径在10-7-10-5cm的范围内，比单个分子大得多。分散相的每一粒子均为许多分子或离子组成的集合体。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“溶胶”。(3)粗分散体系:分散相的粒 子半径在10-510-3cm的范围内，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(泥浆)和乳状

9、液(牛乳)就是例子4、泡沫和气泡的形成与性质泡沫：含有天然或合成界面活性物质的液体分散于介质中，存在大量气泡的状态(球形泡沫)，或在大量气泡之间，很薄的液膜分隔，气泡呈多面体的状态(多面体泡沫)的总称1）泡沫形成原理气液界面的分子，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，或使气泡成球状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，而疏水基团部分趋向气相，使表面能降低。具有稳定泡沫的作用表面活性物质：使溶液表面张力降低的物质、亲水性极性基团和疏水性非极性基团组成的2）影响泡沫稳定的主要因素(1)气泡壁液体于重力作用产生离液现象和液体蒸发，引起泡膜变

10、薄。(2)表面黏度的影响：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，气泡比较稳定(3)马兰高尼效果：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界面活性剂分子就会产生局部的减少，于是这些地方的表面张力就会比原来或周围其它地方的表面张力有所增大。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3）消泡原理消泡剂滴至泡膜时，会在膜表面扩散。在消泡剂扩散之处，表面张力局部降低，使得这部分膜变得很薄而导致破裂消泡剂性质：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，易在液面扩散。代表性的消泡剂：硅油乳化液、油脂、酒精等水溶性差的液体乳化剂

11、都可作为消泡剂。五、动物肌肉组织1、肌肉的一般结构：肌肉肌束肌纤维肌原纤维肌节A带：光线较暗的区域I带：光线较亮的区域Z线：I带中央有一条暗M线：A带中央有一条暗线 H区：在M线附近有一颜色较浅的区域。 肌节：两个相邻Z线间的肌原纤维 肌节是肌原纤维的重复构造单位 六、植物性细胞结构果胶作为细胞间质，与纤维素、半纤维素、糖蛋白一起发挥细胞壁的作用 未成熟的果实细胞间含有大量原果胶，它不溶于水，与纤维素、半纤维素等组成坚固的细胞壁，组织坚硬。随着成熟的进程，原果胶水解成水溶性果胶，溶入细胞液内，使果实组织变软而有弹性。最后，果胶发生去甲酯化作用，生成果胶酸，果胶酸不会形成凝胶，果实变成软溏状态。

12、第3章 黏性食品的流变特性 一黏性及牛顿黏性定律1、黏性是表现流体流动性质的指标，阻碍流体流动的性质 2、牛顿黏性定律剪切应变用它在剪切应力作用下转过的角度(弧度)来表示，即=dx/dy。则剪切应变的速率为： = /dt =dx/dy/dt=du/dy 单位S-1 也称为速度梯度 又因为剪切应力=F/A 故牛顿黏性定律： = 二黏性流体的分类及特点理想流体: 黏度为零的流体牛顿流体： 服从牛顿黏性定律的流体 非牛顿流体：不服从牛顿黏性定律的流体1牛顿流体：1）剪切应力与剪切速率成正比2）黏度不随剪切速率的变化而变化。例如：水、糖液、清炖肉汤等非牛顿流动状态方程： = k ( 1 n ,0 n

13、1)其中 k为黏性常数，与流体浓度有关； n为流态特性指数n =1时为牛顿流体公式 k= 设 = k 则 = k 写成 = 定义：是应力松弛至初始值的1/e时所需要的时间，用其表示应力松弛的快慢。黏性和弹性同时存在引起 若材料的黏性非常大，松弛时间也将最大，说明材料对链段微观调整有阻碍作用，需更多的时间完成调整若弹性模量非常大，松弛时间相对较短，说明材料的刚硬度很强，弹性好，调整的尺度往往是原子或分子距离，松弛时间短4、开尔文模型一个弹簧和一个阻尼器并联组成当模型上作用恒定外力时，于阻尼器作用，弹簧不能被立即拉开，而是缓慢发生变形。 去掉外力后，在弹簧回复力的作用下，又可慢慢恢复原状，无剩余变

14、形，类似于蠕变过程0(t)(1et/)E当t时，()=0/E，平衡变形 1当t =时， (1) e延迟时间的物理意义：蠕变过程的变形达到平衡的%时所需要的时间当t = t1时，应力解除，=0 tt1 1 d(t)E(t)0dt 5、多要素模型 1) 四要素模型(t)e两麦克斯韦模型并联构成四要素模型的应力松弛过程解析： 1 1 2 2在恒定应变 条件下， E1E20t/e0(t)0E1et/10E2et/2一个麦克斯韦模型和一个开尔芬串联构成四要素模型的蠕变过程解析： 当加载应力时，模型的变形三部分组成：2）三要素模型当黏弹性体存在不完全松弛的残余应力，我们可以把此模型中2 = ，即2 成为不

15、能流动的刚性连接，此时开尔芬四要素模型可简化成此模型 2 = , 2 = , 此时应力松弛式应为： = 0 E1e -t/1+ 0 E2 当t= ， 存在残余应力(t)E1E2(1et/)t16、广义模型1）广义麦克斯韦模型有许多麦克斯韦模型并联而成。 = E Mi e -t/Mi Mi = Mi / Emi其中为松弛过程应力 为恒定应变E Mi ， Mi，为第i 个麦克斯韦模型弹性率，松弛时间和黏度。2) 广义开尔芬模型_许多开尔芬模型串联而成的模型，用来分析蠕变性质比较方便 = 1/ E Ki i=1三、黏弹性食品流变性质的测定 1、静黏弹性的测定方法(a)双重剪切测定 (b)拉力试验 (

16、c)套筒流动(d)平行板塑性计 应力松弛试验基本方法确认线性关系范围，然后在这一范围内使试样达到并保持某一变形，测定其应力与时间的关系曲线，根据测定结果绘制松弛曲线并建立其流变学模型。 一般凝胶状食品在10%15%应变范围内与应力保持线性关系。蠕变试验是给试样施加恒定应力，测定应变随时间变化的情况。设如图所示的曲线为实测某试样得到的蠕变曲线，并按四要素模型进行解析。 滞变曲线是测定试样在定速压缩和定速拉伸过程中，应力随时间的变化曲线。 2、动黏弹性的测定方法主要方法：正弦波应力应变试验 、共振试验、 脉冲振动试验 (1) 面团黏性阻力测定 面粉品质检测常用布拉本德粉质仪测定面粉蛋白质(面筋)的

17、黏性，用粉力测试仪测定面粉中淀粉的特性(发酵性)。这些仪器和方法的特点是测定面团在搅拌过程中的黏性阻力变化。1）布拉本德粉质仪的质量和加工特性做出正确的评价；测试其他添加成分对面团的影响，并且能够预示混麦后的效果；测试专用粉的流变特性，面粉酶活性以及面筋和淀粉特性。2）淀粉粉力测试仪 主要用来综合性测定面粉的性质，包括淀粉酶的影响及其活性。原理:把搅拌器放入装有面粉悬浮液的容器后，加热容器的同时使之旋转，于淀粉糊化带动搅拌器旋转，其旋转扭力大小被记录。3）快速黏度分析仪属于旋转黏度计的一种，用于测试温度变化过程中样品黏度的变化，是分析测试谷物、谷物加工制品的-淀粉酶活性、淀粉糊化特性和变性淀粉

18、糊化特性的有效工具。第5章 食品质构一、 1、定义： 是指与食品的组织结构及状态有关的物理性质，通过感觉而得到的感知 2、特点：二、研究方法1、感官检验：对食品质地的感官评价，通过人的感觉器官评价食品特性的方法。1）所谓食品感官检验，就是以心理学、生理学、统计学为基础，依靠人的感觉(视、听、触、味、嗅觉)对食品进行评价、测定或检验的方法 2）食品感官检验的分类分析型感官检验：把人的感觉作为测定仪器，测定食品的特性或差别。把评价的内容按感觉分类，逐项评分的感官评价方法嗜好型感官检验：对美味度、风味的内容不加严格明确要求，根据消费者的嗜好程度评定食品特性的方法 3）感官检验的方法a.差别试验是对样

19、品进行选择性的比较，一般领先于其他试验 2点识别试验法目的：测试评审人员的个人识别能力。基本要点：提供两个某项性质在客观上有差别的试样X、Y。然后测试评审人员能否正确判断出试样的刺激强度顺序 3点识别嗜好试验法将X、Y两种试样，按XXY或XYY组合供试。让评审者从3个试样中挑选出与其他2个不同的试样。这种方法称为3点识别试验法 5中取2检验法b.阈值试验主要用于味觉的测定，主要有极限法和定常法 c.排列试验是对食品的某一质量指标按顺序进行排列 d.分级试验是以某个级数值来描述食品的属性e.描述试验要求试验人员对食品的质量指标用合理、清楚的文字作准确的描述 目前常用的方法主要是定量描述特性试验法

20、(QDA)。 f.消费者试验目的是确定广大消费者对某食品的态度 2、仪器测定：用仪器对食品质地定量的评价方法1）质构测定仪：a.稠度检测 b.脆性检测 c.质构分析(TPA) d.包装薄膜密封强度检测 e.数据分析 2 )搅拌型测试仪a.布拉本德粉质仪主要用于小麦粉的品质鉴定 b.淀粉粉力测试仪3、生理学方法检测1)优点：a.可识别个体差异 b.可实现易食性的数字化c.可观察摄食过程中的变化 2)测定方法: a压力测定 b.肌电图(EMG)c.颚运动记录仪(MKG或SGG) 固体食品的咀嚼力A：只有一个波峰: 饼、面包、米饭、牛肉、猪肉、鱼肉类 B：两个比较平滑的波峰:煮熟的胡萝卜、马铃薯、萝

21、卜 C：两个比较尖的波峰:萝卜、胡萝卜、黄瓜、苹果 D：锯齿状:煎饼、饼干、花生等第7章 食品热物性一、热导率反映物质传导热能力的性质参数 1、测定方法：A.探针法被测食品材料原处于某一均匀温度，放入探针后，加热丝提供一定的热量；热电偶不断测量温度变化。经一段过渡期后，温度T和时间的对数lnt出现线性关系法基于热流量恒定的准稳态测量方法，适用于测量热导率比较低的生物材料2、估算模型食品物性学复习资料微观结构有序性：有结晶态、液晶态和玻璃态。 力学性质：粘性、粘弹性体等1定义：流变学(Rheology)是研究材料的流动和变形的科学，它与物质的组织结构有密切关系。食品流变学主要研究作用于食品的应力

22、和此产生的应变的规律，并用力、变形和时间的函数关系来表示 2食品流变学的研究目的食品感官评价的重要内容，决定品质好坏，用食品流变仪测定法来代替感官评定法，定量地评定食品的品质、鉴定和预测顾客对某种食品是否满意。 与食品的生化变化、变质情况密切相关。食品流变学实验可用于鉴别食品的原材料、中间产品，也可用于控制生产过程 流变学理论己经广泛应用于有关的工艺设计和设备设计。 第2章 食品的主要形态与物理性质 一、1、微观结构与作用力物质的结构：物质的组成单元(原子或分子)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。分子结构：分子内原子之间的几何排列 聚集态结构：分子之间的几何排列 2、高分

23、子内原子间与分子间相互作用主价力：a.键合力 包括：共价键、离子键、金属键次价力：b.范德华力 c.氢键 e.疏水键 疏水相互作用是蛋白质折叠的主要驱动力。 同时也是维持蛋白质三级结构的重要因素3、高分子链结构与柔性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单键 自联结链：线形高分子链中含有成千上万个键。如果主链上每个单键的内旋转都是完全自的，则这种高分子链称为自联结链。柔性高分子链的理想状态 如果高分子主链上没有单键，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，这种分子就是刚性分子。如果高分子主链上虽有单键但数目不多，则这种分子所能采取的构象数也很有限，柔性不大柔

24、性高分子链的外形呈椭球状。随着分子的热运动，高分子链的构象不停地发生变化。无规线团：通常把无规则地改变着构象的椭球状高分子 二、聚集态结构与内聚能1、食品形态微观结构按分子的聚集排列方式主要有三种类型: 晶态：分子(或原子、离子)间的几何排列具有三维远程有序液态：分子间的几何排列只有近程有序：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液晶态：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(如动植物细胞膜和一定条件下的脂肪)凝胶态：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，或者说另一种介质填充在网络结构中 粒子凝胶：具有相互吸引趋

25、势的粒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撞时又形成更大的粒子团，最后形成一定的结构形态. 聚合物凝胶：都是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、缠绕等方式形成交联点，构成一定的网络结构形态 2、内聚能：1mol的聚集体气化时所吸收的能量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3、食品主要成分结构形态蛋白质：一级结构、二级结构、三级结构、四级结构 脂肪：层状、六方形、六方形、 立方碳水化合物：单螺旋结构：直链淀粉 双螺旋结构：角叉菜胶 P25 图2-33蛋盒结构：海藻酸盐 P27 图2-35三、食品中的

26、水分 1、水的基本物性1）H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性，这种极性使分子之间产生引力. 2） 于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体，因此可以在三维空间形成多重氢键，形成氢键网络结构水的分子团多孔隙构造准稳定系统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，这也是水具有低黏度和较好流动性的根本原因 2、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水-离子键，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例如：在淀粉糊中加入糖，糖与水的结合改变淀粉的糊化，使

27、糊化和糊化后的老化(化)速度减慢。 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。3、水与非极性物质的相互作用疏水水合：向水中添加疏水物质时，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增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合 疏水相互作用：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。 为什么陈酒的口感好？ 陈酿的酒在杯中显得“黏”，酒精挥发也慢一 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。因此，陈放的酒口感也比较温和，没有即时调制的酒那么“辣”。 四、食品分散体系1.分散系

28、统：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(即分散)的系统。 包括: 分散相：微粒子 分散介质：气体、液体或固体的介质，也称连续相2.分散体系的特点: 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，整个分散体系的两相接触面面积很大，体系处于不稳定状态。 3、食品分散体系的分类(1)分子分散体系：分散的粒子半径小于10-7cm，相当于单个分子或离子的大小。此时分散相与分散介质形成均匀的一相。因此分子分散体系是一种单相体系。与水的亲和力较强的化合物， 如蔗糖溶于水后形成的“真溶液”就是例子。 (2)

29、胶体分散体系：分散相粒子半径在10-7-10-5cm的范围内，比单个分子大得多。分散相的每一粒子均为许多分子或离子组成的集合体。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“溶胶”。(3)粗分散体系:分散相的粒 子半径在10-510-3cm的范围内，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(泥浆)和乳状液(牛乳)就是例子4、泡沫和气泡的形成与性质泡沫：含有天然或合成界面活性物质的液体分散于介质中，存在大量气泡的状态(球形泡沫)，或在大量气泡之间，很薄的液膜分隔，气泡呈多面体的状态(多面体泡沫)的总称1）泡沫形成原理气液界面的分子，于受内部拉力作用，都有向液体

30、内运动的趋向，表面会自发地缩成液滴，或使气泡成球状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，而疏水基团部分趋向气相，使表面能降低。具有稳定泡沫的作用表面活性物质：使溶液表面张力降低的物质、亲水性极性基团和疏水性非极性基团组成的2）影响泡沫稳定的主要因素(1)气泡壁液体于重力作用产生离液现象和液体蒸发，引起泡膜变薄。(2)表面黏度的影响：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，气泡比较稳定(3)马兰高尼效果：当气泡膜薄到一定程度，膜液中界面活性剂分子就会产生局部的减少，于是这些地方的表面张力就会比原来或周围其它地方的表面张力有所增大。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3）消泡原理消泡剂滴至泡膜时，会在膜表面扩散。在消泡剂扩散之处，表面张力局部降低，使得这部分膜变得很薄而导致破裂消泡剂性质：分子中也有亲水基和