2.3　名校考研真題詳解

一、選擇題

1冰的穩定晶型是（　　）。[華中農業大學2016研]

A．六方型冰晶

B．不規則樹枝狀結晶

C．粗糙的球狀結晶

D．易消失的球狀結晶及各種中間體

【答案】A

【解析】冰有11種結晶類型，普通冰的結晶屬于六方晶系的六方形雙錐體組。另外，還有9種同質多晶和一種玻璃態的無定型結構。在常壓和溫度0℃時，只有六方型冰晶才是最穩定的形狀。

2在低于單分子吸附的水分活度下，以下哪種反應的活性提高？（　　）[中國農業大學2015研]

A．酵母菌繁殖

B．淀粉水解

C．脂肪氧化

D．非酶褐變

【答案】C

【解析】單分子吸附的水分活度為0～0.25。A項，當水分活度低于0.6時，酵母菌幾乎無法生長；B項，大部分淀粉水解酶在水分活度0.8以下時失去活力，如β-淀粉酶需在水分活度大于0.85時才具有水解活力；C項，脂肪酶在水分活度為0.05～0.1時仍能保持其活性，加速脂肪的氧化酸敗；D項，非酶褐變在完全干燥條件下難以進行，水分活度在0.6～0.9時褐變易進行。

3水和溶質的相互作用中強度最大的是（　　）。[四川農業大學2014研]

A．偶極-偶極

B．偶極-離子

C．疏水水合

D．疏水相互作用

【答案】B

【解析】水和溶質四種相互作用特點見表2-4。

表2-4　水和溶質四種相互作用的特點

因此答案選B。

4下列關于水分活度的定義式不正確的是（　　）。[四川農業大學2014研]

A．A_w＝P/P₀

B．A_w＝f/f₀

C．A_w＝P_ice/P_0（scw）

D．A_w＝P_ff/P_ice

【答案】D

【解析】冰點以下食品水分活度公式：A_w＝P_ff/P_0（scw）＝P_ice/P_0（scw），式中：P_ff為未完全冷凍食品中水的蒸汽分壓，P_0（scw）為純過冷水的蒸汽壓，P_ice為純冰的蒸汽壓。因此答案選D。

5關于食品冰點以下的溫度A_w敘述正確的是（　　）。[四川農業大學2014研]

A．與樣品的成分無關，只取決于溫度

B．樣品中的成分組成是影響A_w的主要因素

C．可以用來預測冰點以上的同一食品的A_w

D．與樣品的成分和溫度無關

【答案】A

【解析】在冰點以上溫度時，水分活度是食品組成和溫度的函數，并以食品的組成為主；在冰點以下溫度時，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水組分種類和數量的影響，只與溫度有關。此外，不能根據冰點以下溫度的A_w預測冰點以上同一食品的A_w。

6食品中單分子層水的主要特點是（　　）。[廣東海洋大學2013研]

A．能被微生物利用

B．不能結冰

C．屬于滯化水

D．可作為溶劑

【答案】B

【解析】AD兩項，單分子層水與非水組分中的羧基和氨基等離子基團以水-離子或水-偶極相互作用而牢固結合，是食品中最不容易移動的水。它不能被微生物所利用，不能作為溶劑，在－40℃不結冰，對食品固體沒有顯著的增塑作用。C項，單分子層水屬于結合水，而滯化水是指被組織中的顯微和亞顯微結構與膜所阻留住的水，屬于自由水。

7溫度高于冰點時，影響水分活度A_w的主要因素是（　　）。[華南農業大學2012研]

A．食品重量

B．食品顏色

C．食品組成

D．溫度

【答案】C

【解析】在冰點以上溫度時，水分活度是食品組成和溫度的函數，并以食品的組成為主；在冰點以下溫度時，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水組分種類和數量的影響，只與溫度有關。

8貯藏干燥食品時，為提高其貯藏穩定性，通常調節其水分活度在什么水平？（　　）[華南農業大學2012研]

A．0.3

B．0.5

C．0.7

D．0.9

【答案】B

【解析】0.35～0.5是在貯藏條件下，不使干物質的期望性質造成損失所允許的最高A_w范圍。

二、填空題

1冰點以下食品穩定性的指標是______。[北京林業大學2016研]

【答案】食品的T_g與儲藏溫度t的差（t－T_g）

【解析】在玻璃化轉變溫度T_g下，食品具有高度的穩定性，故低溫冷凍食品的穩定性可由該食品的T_g與儲藏溫度t的差（t－T_g）決定，差值越大，食品的穩定性就越差。

2水分吸附等溫線的制作方法有______和______兩種。同一種食品采用這二種方法作出的曲線不完全重合的現象，被稱為______。[浙江農林大學2016研]

【答案】回吸；解吸；滯后現象

【解析】采用向干燥食品樣品中添加水（回吸作用）的方法繪制的水分吸附等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相互重疊，這種不重疊性稱為滯后現象。

3水分活度測定的方法有______、______、______。[江西農業大學2015研]

【答案】冰點測定法；相對濕度傳感器測定法；恒定相對濕度平衡室法（或水分活度儀）

4結合水又稱束縛水，根據被結合的牢固程度，有三種不同的形式：______、______、______。[北京林業大學2010研；浙江農林大學2014研]

【答案】化合水；鄰近水；多層水

5在不同的溶質影響下，冰的結構主要有______、______、______和______四種類型。[沈陽農業大學2014研]

【答案】六方形；不規則樹狀；粗糙球狀；易消失的球晶

【解析】溶質的種類和數量可以影響冰晶的數量、大小、結構、位置和取向。在不同的溶質影響下，冰的結構主要有4種類型：六方形、不規則樹狀、粗糙球狀和易消失的球晶，此外，還存在各種各樣中間形式的結晶。

6不同微生物生長繁殖要求一定的最低水分活度，細菌為______、霉菌為______、耐鹽細菌為______和耐高滲透壓酵母為______。[沈陽農業大學2014研]

【答案】0.94～0.99；0.80～0.94；0.75；0.60～0.65

【解析】當水分活度低于0.60時，絕大多數微生物無法生長繁殖。

7結合水的特點為：不易結冰（冰點＜－40℃）、______作溶劑、______被微生物利用、沸點______一般的水、蒸發焓______純水的。[華中農業大學2014研]

【答案】不能；不能；高于；高于

三、判斷題

1水分吸附等溫線Ⅲ區的水決定食品的穩定性。（　　）[華中農業大學2016研]

【答案】對

2在滯后現象中，解吸作用時，因組織改變，當再吸水時無法緊密結合水，由此可導致回吸相同水分含量時處于較高A_w。（　　）[中國農業大學2015研]

【答案】對

【解析】當A_w值一定時，解吸過程中食品的水分含量大于回吸過程中的水分含量。在滯后現象中由于解吸時將使食品組織發生改變，當再吸水時就無法緊密結合水分，由此可導致較高水分活度。

3冰點以上餅干的A_w很低說明在冰點以下餅干的A_w很低。（　　）[中國農業大學2015研]

【答案】對

【解析】在冰點以上溫度時，水分活度是食品組成和溫度的函數，并以食品的組成為主；在冰點以下溫度時，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水組分種類和數量的影響，只與溫度有關，因此不能根據冰點以下溫度的A_w預測冰點以上同一食品的A_w，但可根據冰點以上溫度的A_w預測冰點以下同一食品的A_w。

4凍結食品加工的目標是使食品中的水都凍結成冰，從而防止食品變質。（　　）[天津商業大學2015研]

【答案】錯

【解析】凍結是指將食品的溫度降低到食品汁液的凍結點以下，使食品中的水分大部分（而不是全部）凍結成冰，使微生物無法進行生長繁殖從而防止食品變質。

5冰傳導熱能比非流動水（例如，在組織中的水）快得多。（　　）[昆明理工大學2015研]

【答案】對

【解析】冰的導熱系數在0℃時近似為同溫度下水的導熱系數的4倍，冰的熱擴散系數約為水的9倍，在同一環境中，冰比水能更容易的改變自身的溫度。

6食品中非水成分越多且非水成分與水結合力越強，在溫度不變的條件下，A_w的值就越大。（　　）[昆明理工大學2015研]

【答案】錯

【解析】食品中非水成分越多，且與水結合力越強，可提供給微生物利用的水越少，水分活度越低。

7在曬干的谷物中水分的存在狀態主要是自由態水。（　　）[浙江農林大學2014研]

【答案】錯

【解析】在曬干的谷物中，水的含量約為13%～15%，這些水存在的狀態主要是結合水。

8水具有的形成三維氫鍵網的能力，使其具有高的熱容、熔點、沸點、表面張力和各種相變熱。（　　）[昆明理工大學2014研]

【答案】對

【解析】水分子的三維氫鍵締合，為說明水的異常物理性質奠定了理論基礎。

9當食品中水分含量一定時，A_w隨溫度的升高而增大。（　　）[昆明理工大學2014研]

【答案】錯

【解析】在一定范圍內，A_w隨溫度的升高而增大。但當溫度逐漸升高，水分不斷蒸發，A_w下降。

10多層水的總量隨食品不同而變動，在高水分食品中低于食品總水量的5%。（　　）[昆明理工大學2014研]

【答案】對

【解析】多層水是指位于以上所說的第一層的剩余位置的水和在單分子層水的外層形成的另外幾層水，主要是靠水-水和水-溶質氫鍵的作用。

11單分子層水是指結合得最牢固的化合水。（　　）[華中農業大學2014研]

【答案】錯

【解析】單分子層水是與非水組分中的羧基和氨基等離子基團以水—離子或水—偶極相互作用而牢固結合，是食品中最不容易移動的水，屬于結合水中的鄰近水而非化合水。

四、名詞解釋

1水分活度[天津大學2008研；江西農業大學2013研；浙江大學2014研；浙江工業大學2015研；北京林業大學2014、2016研；浙江農林大學2016研]

答：水分活度A_w表示食品中的水分可以被微生物所利用的程度，在物理化學上水分活度是指食品的水分蒸汽壓與相同溫度下純水的蒸汽壓的比值，可以用公式A_w＝P/P₀表示，也可以用相對平衡濕度表示：A_w＝ERH/100。A_w能夠反映水與各種非水成分締合的強度，比水分含量能更可靠地預示食品的穩定性、安全和其他性質，是評價腐敗性的可靠指標。

2水分吸附等溫曲線[昆明理工大學2014研；中國農業科學院2014研；暨南大學2015研]

答：水分吸附等溫線（MSI）是指在恒定溫度下，以食品的水分含量（用每單位干物質質量中水的質量表示）對其水分活度繪圖形成的曲線。大多數食品的水分吸附等溫線呈S形，而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物以及多聚物含量不高的食品的等溫線為J形。

3玻璃態轉化溫度[中國農業科學院2014研]、玻璃化溫度[北京林業大學2010研；浙江大學2014研]

答：玻璃轉化溫度（T_g）（或稱玻璃化溫度）是指玻璃態物質在玻璃態和高彈態之間相互轉化的溫度。當T＝T_g時，分子熱運動能增加，鏈段運動開始被激發，玻璃態開始逐漸轉變到橡膠態，此時大分子聚合物處于玻璃態轉變區域。玻璃化轉變發生在一個溫度區間內而不是在某個特定的單一溫度處；發生玻璃化轉變時，食品體系不放出潛熱，不發生一級相變，宏觀上表現為一系列物理和化學性質的急劇變化。

4鄰近水[昆明理工大學2014研]

答：鄰近水是指處在非水組分親水性最強的基團周圍的第一層位置，主要的結合力是水-離子和水-偶極間的締合作用，與離子或離子基團締合的水是結合最緊密的水。包括單分子層水和微毛細管（＜0.1μm）中的水。它們在－40℃不結冰，也不能作為溶劑。

5自由水[暨南大學2014研]

答：自由水是指動物的血漿、淋巴和尿液，植物的導管和細胞內液泡中的水以及食品中肉眼可見的水，是可以自由流動的水。

6疏水相互作用[湖北工業大學2008研；華中農業大學2014研；北京林業大學2010、2014研]、Hydrophhobic interaction[華中農業大學2012研]

答：疏水相互作用（Hydrophhobic interaction）又稱憎水相互作用，是非極性分子之間的一種弱的、非共價的相互作用。這些非極性分子（如一些中性氨基酸殘基，又稱疏水殘基）在水相環境中具有避開水而相互聚集的傾向。

7滯后現象[華中農業大學2010研；西南大學2011研；北京林業大學2010、2014研]

答：滯后現象是指采用向干燥食品樣品中添加水（回吸作用）的方法繪制的水分吸附等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相互重疊的現象。當A_w值一定時，解吸過程中食品的水分含量大于回吸過程中的水分含量。

8籠形水合物[湖北工業大學2009研；西南大學2012研]、clathrate hydrates[華中農業大學2012研]

答：籠形水合物（clathrate hydrates）是指在一定的溫度、壓力、氣體飽和度、水鹽度、pH值等條件下由水（冰）和氣體分子反應生成的類冰的、具有籠形結構的固態化合物，籠形水合物是冰狀包合物，其中水為“主體”物質，通過氫鍵形成了籠狀結構，物理截留了另一種被稱為“客體”的分子。籠形水合物的“主體”一般由20～74個水分子組成，“客體”是低分子量化合物，如低分子量烴、稀有氣體等，只有“客體”的形狀和大小適合于“主體”的籠才能被截留。“主體”水分子與“客體”分子之間的相互作用一般是弱的范德華力，但在有些情況下為靜電相互作用。此外，蛋白質、糖類、脂類和生物細胞內的其他大分子等也能與水形成籠形水合物，使水合物的凝固點降低。

五、簡答題

1簡述速凍與緩凍的定義，兩種過程的特點及對食品品質的影響。[浙江工業大學2015研]

答：（1）速凍

①定義

速凍是指運用現代凍結技術在盡可能短的時間內，將食品溫度降低到其凍結點以下，使其所含的全部或大部分水分隨著食品內部熱量的外散而形成微小冰晶體，為保留食品原有的天然品質而最大限度地減少食品中微生物的生命活動和食品營養成分的生化變化所必需的液態水分的一種方法。

②特點

a．凍結要在－30～－18℃下進行，并應該在20min左右完成。

b．迅速降低到微生物生長活動溫度之下，有利于抑制微生物的活動及酶促生化反應。

c．凍結后食品的中心溫度要達到－18～－15℃以下，速凍食品內水分在細胞間隙形成無數直徑小于100μm的針狀小冰晶。

d．冰晶分布與原料中液態水分布相近，對細胞組織結構損傷很小。

e．食品解凍時，冰晶融化的水分能迅速重新被細胞吸收而不產生汁液流失。

③速凍對食品品質的影響

速凍凍結速率快，形成的冰晶數量多，顆粒小，在組織中分布，比較均勻，又由于小冰晶的膨脹力小，對組織的破壞很小，解凍融化后的水可以滲透到組織內部，基本能保持原有的風味和營養價值。

（2）緩凍

①定義

緩凍是指食品在絕熱的低溫室中－40～－18℃并在靜態的空氣中進行凍結的方法。

②特點

a．凍結時間長，形成的冰晶體顆粒大。

b．食品溫度緩慢降低緩慢，不能及時阻止凍結時食品分解。

c．緩慢凍結時，濃縮的溶質和食品組織，膠體以及各種成分相互接觸的時間會增加。

③緩凍對食品品質的影響

a．緩凍過程中易形成較大的冰晶，大的冰晶會對組織有所損傷，造成食品解凍后汁液流失，蛋白變性，食品風味和營養價值下降。

b．運用緩凍技術會給微生物活動和食品生化變化提供足夠的時間，從而無法保持食品在冷藏過程中的穩定性。

2在烹飪魚香肉絲時，從冰箱中取出肉塊放在碗中，讓其在空氣中自然解凍，發現碗中有很多解凍水，請解釋一下原因。[中國農業大學2014研]

答：冷凍肉在自然解凍時有很多解凍水的原因如下：

（1）冷凍時，肉組織內細胞間隙的水分形成冰晶。由于細胞間隙結冰，細胞內因脫水過度、破壞蛋白質結構，原生質凝固變性

（2）冰晶體過大，對細胞產生機械傷害。解凍時，細胞間隙的冰晶很快融化，水分流失，細胞來不及吸回失去的水分而脫水。

（3）由于冰晶對蛋白質以及分子質構造成的破壞，使其失去原有的持水性，水分不能被吸收而流出組織外。

3“A_w可以很好地預測食品的穩定性。”這一結論適用于冷凍食品嗎？為什么？[浙江農林大學2014研]

答：這一結論不適用于冷凍食品。原因如下：

（1）在冰點以上溫度時，水分活度是食品組成和溫度的函數，并以食品的組成為主；在冰點以下溫度時，由于冰的存在，水分活度不再受食品中非水組分種類和數量的影響，只與溫度有關。為此，食品中任何一個受非水組分影響的物理、化學和生物化學變化，在食品凍結后，就不能再根據水分活度的大小進行準確的預測。于是，在冰點以下的A_w值作為物理、化學和生物化學變化指標的價值遠比在冰點以上的A_w值來得低。

（2）在冰點以上和以下溫度時，就食品穩定性而言，A_w的意義是不一樣的。例如在－15℃時，水分活度為0.86，微生物不會生長，化學反應緩慢；在20℃時，水分活度為0.80時，化學反應快速進行，且微生物能較快的生長。

（3）在冰點以下的A_w數據不能被用于預示冰點以上的相同食品的A_w，這是因為冰點以下的A_w值與樣品的組成無關，而僅與溫度有關。

4簡述水分活度的測定原理。[暨南大學2014研]

答：水分活度的測定原理有：

（1）冰點測定法：先測定樣品的冰點和水分含量，再根據以下公式計算A_w。

A_w＝P/P₀＝ERH/100＝N＝n₁/（n₁＋n₂）

式中：A_w為水分活度；P為食品在密閉容器中達到平衡時的水蒸氣分壓，即食品上空水蒸氣的分壓力；P₀為在相同溫度下純水的飽和蒸汽壓，可從有關手冊中查出；ERH為水分活度與環境平衡相對濕度；N為溶劑（水）的摩爾分數，n₁為溶劑的摩爾數，n₂為溶質的摩爾數，n₂可通過測定樣品的冰點計算。

n₂＝GΔT_f/（1000×K_f）

式中：G為樣品中溶劑的重量，g；ΔT_f為冰點下降的溫度，℃；K_f為水的摩爾冰點下降常數（1.86）。

在低溫下測量冰點而計算高溫時的A_w值所引起的誤差是很小的（＜0.001A_w/℃）。

（2）相對濕度傳感器測定法：在恒定溫度下，把已知水分含量的樣品放在一個小的密閉室內，使其達到平衡，然后使用任何一種電子技術或濕度技術測量樣品和環境大氣平衡的ERH，即可得到A_w。

（3）恒定相對濕度平衡室法：在恒定溫度下，把樣品放在一個小的密閉室內，使用適當的飽和鹽溶液，使密閉室內樣品的環境空氣保持在恒定的相對濕度下，讓樣品達到平衡，然后測定樣品的水分含量。

（4）水分活度儀測定樣品的A_w。

5自由水和結合水的性質差異有哪些？哪個對食品保藏性影響更大？[中國農業科學院2009研]

答：（1）自由水和結合水的性質差異

①結合水的量與食品中有機大分子的極性基團的數量有比較固定的比例關系。結合水對食品的風味起重要作用，當結合水被強行與食品分離時，食品的風味和質量就會發生改變。

②結合水的蒸汽壓比體相水低得多，所以在一定溫度（100℃）下結合水不能從食品中分離出來。

③結合水不易結冰（冰點約－40℃）。由于這種性質，使得植物的種子和微生物的孢子得以在很低的溫度下保持其生命力；而多汁的組織如新鮮水果、蔬菜、肉等在冰凍后細胞結構往往被冰晶所破壞，解凍后組織被破壞。

④結合水不能作為溶質的溶劑。

⑤體相水能為微生物所利用，絕大部分結合水則不能。

其他指標對照見表2-5。

表2-5　食品中水的性質

（2）自由水對食品保藏性影響更大。因為自由水可為微生物所利用，并影響滲透壓、可作為溶劑。

六、論述題

1簡述滯后現象及引起滯后現象的原因。[西南大學2012研]

答：（1）采用向干燥食品樣品中添加水（回吸作用）的方法繪制的水分吸附等溫線和按解吸過程繪制的等溫線并不相互重疊，這種不重疊性稱為滯后現象。許多食品的水分吸附等溫線都表現出滯后現象，滯后作用的大小、曲線的形狀以及滯后回線的起始點與終點因食品的性質、當加入或去除水時所產生的物理變化、溫度、解吸速度以及解吸過程中被除去的水分的量等因素的影響而發生很大的變化。一般來說，當A_w值一定時，解吸過程中食品的水分含量大于回吸過程中的水分含量。

（2）已提出了大量的定性理論來解釋食品的吸附滯后現象。這些理論包括了“腫脹現象、亞穩的局部區域、推測的擴散勢壘、毛細管現象以及平衡隨時間的變化”等。現在，比較認可的原因是：

①食品解吸過程中的一些吸水部位與非水組分作用而無法釋放出水分。

②食品不規則形狀而產生的毛細管現象，欲填滿或抽空水分需不同的蒸汽壓（要抽出需P_內＞P_外，要填滿即吸著時則需P_外＞P_內）。

③解吸作用時，因組織改變，當再吸水時無法緊密結合水，由此可導致回吸相同水分含量時處于較高A_w。

但對吸附滯后現象確切的解釋，目前還沒有形成。

2闡述水分活度與食品保藏的原理。[江西農業大學2015研]

答：水分活度與食品保藏的原理如下：

（1）水分活度與微生物生命活動的關系

①食品的水分活度決定了微生物在食品中繁殖的時間、生長速率及死亡率。不同的微生物在食品中繁殖時對水分活度的要求不同，細菌對低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。

②重要的食品中有害微生物生長的最低水分活度是0.86～0.97，所以，真空包裝的水產和畜產加工制品，流通標準規定其水分活度要低于0.94。

（2）水分活度與食品劣變化學反應的關系

①降低食品的A_w，可以延緩酶促褐變和非酶褐變的進行，減少食品營養成分的破壞，防止水溶性色素的分解。

②但A_w過低，則會加速脂肪的氧化酸敗。

③要使食品具有最高的穩定性所必需的水分含量，最好是將A_w保持在結合水范圍內。這樣，可使化學變化難于發生，同時又不會使食品喪失吸水性和復原性。

（3）降低水分活度提高食品穩定性的機理

①大多數化學反應都必須在水溶液中才能進行，如果降低食品的水分活度，則食品中水的存在狀態發生了變化，結合水的比例增加，體相水的比例減少，而結合水是不能作為反應物的溶劑的。所以降低水分活度，能使食品中許多可能發生的化學反應、酶促反應受到抑制。

②很多化學反應屬于離子反應。該反應發生的條件是反應物首先必須進行離子化或水合作用，而這個作用的條件必須是有足夠的體相水才能進行。

③很多化學反應和生物化學反應都必須有水分子參加才能進行，若降低水分活度，就減少了參加反應的體相水的數量，化學反應的速度也就變慢。

④許多以酶為催化劑的酶促反應，水除了起著一種反應物的作用外，還能作為底物向酶擴散的輸送介質，并且通過水化促使酶和底物活化。當A_w值低于0.8時，大多數酶的活力就受到抑制；若A_w值降到0.25～0.30的范圍，則食品中的淀粉酶、多酚氧化酶和過氧化物酶就會受到強烈地抑制或喪失其活力。

⑤食品中微生物的生長繁殖都要求有一定最低限度的A_w，大多數細菌為0.94～0.99，大多數霉菌為0.80～0.94，大多數耐鹽細菌為0.75，耐干燥霉菌和耐高滲透壓酵母為0.60～0.65。當水分活度低于0.60時，絕大多數微生物就無法生長。