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由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
①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。 ②与食品的生化变化、变质情况密切相关。
③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 ④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（包括：静电力、诱导力、色散力） 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σ单键 自由联结链：线形高分子链中含有成千上万个σ键。如果主链上每个单键的内旋转都是完全自由的，则这种高分子链称为自由联结链。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（即在1-2分子层内排列有序)，而远程无序 气态：分子间的几何排列不但远程无序， 近程也无序
两种过渡态——玻璃态（无定形）：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（例如：水、空气）填充在网络结构中 ①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. ②聚合物凝胶：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Ⅰ、六方形Ⅱ、 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） 由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，使糊化和糊化后的老化(β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
①疏水水合：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增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合 ②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——（重点）
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: ①分散相：微粒子 ②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: ①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。 ②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)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由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10-5～10-3cm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，由很薄的液膜分隔，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，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、由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)气泡壁液体由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（一个A带和两个位于A带两边的半个I带）
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 ①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。
②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。
③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。
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ε用它在剪切应力作用下转过的角度(弧度)来表示，即ε=θ=dx/dy。则剪切应变的速率为： ? = θ/dt =dx/dy/dt=du/dy 单位S-1 也称为速度梯度 又因为剪切应力σ=F/A 故牛顿黏性定律：σ = ? · ? 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 （σ = ? · ?）
2）黏度不随剪切速率的变化而变化。（如图）
例如：水、糖液、清炖肉汤等
非牛顿流动状态方程：σ = k· ? ( 1< n <∞ ,0 < n <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 σ = k· ? 写成 σ = ? · ?