【文章內(nèi)容簡介】 ? 分子不規(guī)則熱力運動下固體、液體或氣體（蒸汽）濃度均勻化的過程 ? 處穩(wěn)定運動狀態(tài)的溶劑和溶質，特別是溶質，能向著低分子區(qū)域移動時才發(fā)生。 ? 這種推動力是在溶液濃度不平衡的情況下才會產(chǎn)生，這種推動力（或壓力）就是滲透壓 ? 擴散總是從高濃度處向低濃度處轉移，并將持續(xù)到各處濃度均等時才停止 55 ３ .分子擴散的基本方程 ? 在擴散過程中，通過單位面積（Ａ）的物質擴散量（ｄＱ）和濃度梯度（即單位距離濃度變化ｄＣ／ｄＸ）成正比 ｄＱ＝－ＤＦ（ｄＣ／ｄＸ）ｄ τ Ｑ： 物質擴散通量 Kmol/（ m2s） ｄＣ／ｄＸ ：擴散梯度（ Ｃ： 濃度， Ｘ： 間距） Ｆ ：面積 τ ：擴散時間 Ｄ ：擴散系數(shù) 負號：表示距離 Ｘ 增加時，濃度 Ｃ 減少 56 ４．擴散速度 NA=ｄＱ／ｄ τ ＝－ＤＦ（ｄＣ／ｄＸ） ５．擴散系數(shù) Ｄ＝ＲＴ／（Ｎ６ πγη ）（ m2s－１ ） – 在缺少擴散系數(shù)試驗數(shù)據(jù)的情況下，用此時進行推算。 – Ｄ：擴散系數(shù)，在單位濃度梯度的影響下，單位時間內(nèi)通過單位面積的溶質量。 – Ｒ：空氣常數(shù)（ mol） – Ｎ：阿伏加德羅常數(shù)（ 23 ） – Ｔ：絕對溫度（Ｋ） – γ ：溶質微粒（球形）直徑（應比溶劑分子大，并且只適用于球形分子）（ m） – η ：介質粘度（ ） 57 – 擴散系數(shù) 和 溶質擴散速度 成 正比 ，擴散系數(shù)越大擴散越迅速 – 溶質分子越大，擴散系數(shù)越小 ?如：糖的擴散速度：葡萄糖 蔗糖 飴糖中的糊精（ ： ： ） – 擴散系數(shù)隨溫度升高而增大，擴散速度隨之顯著增大 ?溫度每增加 1，各種物質在水溶液中的擴散系數(shù)平均增加 %（ 2～ %） – 擴散總是從高濃度向低濃度擴散，濃度差越大，擴散速度增加越快 ?溶液濃度增加，粘度增加， 擴散系數(shù)降低 ?增加濃度差增加擴散速度， 但粘度增加仍會對擴散速度產(chǎn)生不利影響，這一點不能忽略 58 從擴散方程可看出，擴散速度的影響因素 : ?擴散系數(shù) D ↑ NA ↑（擴散速度） ?溶質總濃度 C ↑ NA ↑ ? X（截面間的距離） X ↓ NA ↑ ?溶質濃度差 ↑ NA ↑ D ↓（濃度增加） 59 (二 ) 滲透 （上述擴散方程的另一個方面，溶劑行為） 滲透現(xiàn)象實質上與擴散現(xiàn)象頗為相似，嚴格地說，滲透就是溶劑從低濃度經(jīng)過半滲透膜向高濃度擴散的過程 半透膜就是允許溶劑通過而不允許溶質通過的膜 – 比如細胞膜，實際上，半透膜對鈉、氯、小分子（電解質）也能通過，只是對于細胞而言，由于原生質內(nèi)電阻較高，而阻止了電解質的滲透進入。 60 所有細胞（活的和死的）都能滲水，這是在滲透壓差的影響下發(fā)生的現(xiàn)象 – 在滲透壓差的影響下，電解質液能滲透，但與水相比通過細胞膜的速度比較緩慢 細胞進入食鹽和糖溶液中，細胞內(nèi)呈膠狀溶液的蛋白質不會溶出（因為半透膜不能允許分子很大的物質外滲） – 腌制時電解質不僅會向已死亡的動植物組織細胞內(nèi)滲透，同時也向微生物細胞內(nèi)滲透 – 因而腌制不僅能阻止微生物利用食品的營養(yǎng)物質，而且在遭受電解質滲入后生長活動也會受到抑制 61 滲透壓 ：是溶質而不是溶液的影響下才形成的 – 純?nèi)軇┮好嫔铣惺芤褐膲毫Γ?P） ?P= ρ h(N/m2) ?h:溶液的液柱高度（ m） ?ρ: 溶液的密度（ Kg/m3) – 溶液濃度越高，密度越大，液柱越高，液面上所受的壓力越大 – 若在液柱內(nèi)的液面上施加和溶液滲透時所形成的液柱相同壓力，則原來內(nèi)滲溶劑不斷外滲，直至形成液柱消失，還阻止了純?nèi)軇┰偻ㄟ^半滲透膜內(nèi)滲，此時所施加的壓力就是滲透壓 – 滲透壓的大小取決于溶液溶質的濃度，與溶液的數(shù)量無關 62 根據(jù) Van’t hoff定律 溶液的滲透壓和理想氣體的性質是完全相似的。 ? Van’t hoff方程 ρ 1RTC P0= ———— 100M2 P0 — 滲透壓（ KN/m2） , C— 溶液的濃度 , Kg/Kg溶劑中溶質的千克數(shù)之比 ρ 1 — 溶液密度（等于質量除以容積）（ Kg/m3） , T— 絕對溫度（ K） R— 氣體常數(shù) 103 Nm/molK, M2— 溶質分子量 63 腌制速度 – 腌制速度取決于滲透壓 ?滲透壓和溫度及濃度成正比 ?為加速腌制過程，應盡可能在高溫和高濃度溶液條件下進行 ?但鹽腌若用高溫，則原料在尚未腌透前常已出現(xiàn)腐敗跡象，因此腌鹽時以采用低溫（低于 10℃ ）為宜，有時溫度可低達 2～ 4℃ 左右 64 – 滲透壓和溶質分子量及其濃度有一定關系 ?溶質分子量越大，需用溶質重量也越大 ?若溶質能離解為離子，能提高滲透壓，用量可減少 ?如選用分子量低的并在溶液中能離解成離子的食鹽時，當其濃度為 10～ 15%，就能建立起 ～ (或 3～ 6個大氣壓）相當?shù)臐B透壓 65 ? 溫度上升，滲透壓上升， ? 溶質摩爾濃度上升，滲透壓上升 ? 相同質量下，溶質分子量增大，滲透壓下降 ? 溶質解離系數(shù)大，滲透壓大 66 三、生物組織的擴散和滲透現(xiàn)象 ? 生物組織包括微生物、動植物組織，它們在腌制過程中都存在著 擴散 和 滲透 作用。 67 （一）微生物細胞 ? 微生物細胞是有細胞壁保護和原生質膜包圍的膠體狀原生質漿體 – 分兩層：外層含有脂多糖和蛋白質；內(nèi)層主要為粘肽層即有糖和氨基酸組成，位于細胞內(nèi)側，把細胞漿包在里面。 – 細胞壁由平行的雙層磷脂構成，中間嵌入蛋白質。 ? 細胞壁 上有很多微小的小孔，可允許直徑 1nm大小的可溶性物質通過，一般 為全滲透性 ，可透過水、無機鹽、非離子化有機分子和各種營養(yǎng)素。 ? 而細胞內(nèi)膜（ 原生質膜 ） 則 為半透性 ，僅允許水和小分子透過，但也能使電解質透過，只是活細胞有較高的電阻，因而離子進出細胞就很困難或滲透速度極慢。 68 （二）當微生物細胞處在濃度不同的溶液中，就會出現(xiàn)三種對微生物活動有影響的情況。 — 對微生物最適宜 比如 :%NaCl，此溶液常稱為等滲溶液 （ isotonic) C內(nèi) P外 P內(nèi) – 水分會從低濃度向高濃度滲透，細胞吸水增大，最初會出現(xiàn)原生質緊貼在細胞壁上，呈現(xiàn)膨脹狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱之為腫脹 – 當內(nèi)壓過大還會發(fā)生原生質脹裂 （ plasmoptsis) 69 3. C外 C內(nèi) P外 P內(nèi) – 原生質內(nèi)的水分將向細胞間隙內(nèi)轉移，原生質緊縮，這種現(xiàn)象稱質壁分離（ plasmolysis) – 其結果使微生物停止生長活動，細胞外的這種溶液成為高滲溶液 —— 腌制保藏原理 – 腌漬就是利用這種原理以達到保藏食品的目的 – 用鹽、糖和香料腌漬時，它們的濃度達到足夠高時就可以抑制住微生物的生長活動 70 4. 原生質膜滲透性隨微生物種類、菌齡、細胞內(nèi)成分、溫度、 pH值、表面張力的性質和大小等相關 （三）高滲透壓下微生物的穩(wěn)定性 – 取決于它們的種類，其質壁分離程度取決于原生質的滲透性 – 如溶質極易通過原生質，細胞內(nèi)外的滲透壓就會迅速達到平衡，不再存在質壁分離現(xiàn)象 – 微生物種類不同，對鹽液濃度反應不同，因此腌漬時不同濃度鹽液中生長的微生物的種類就會不同，從而會進一步對食品發(fā)酵產(chǎn)生影響 – 在不少情況下因不良微生物受到抑制，從而有利于食品的發(fā)酵 71 – 鹽濃度 % 大多數(shù)微生物暫時性受到抑制 1015% 完全停止生長 – 例如 腐敗菌 (大多數(shù) ) 不能忍受 %以上的鹽濃度，暫時受到抑制， 10%以上，基本受到抑制，包括肉毒桿菌。 – 乳酸菌 能忍受 1018%鹽濃度 – 2025%鹽濃度，差不多所有微生物都停止生長，但也有少數(shù)如霉菌、酵母（圓酵母）可忍受 30%鹽濃度 – 對糖液， 5075%能抑制細菌和霉菌的生長，酵母能忍受更高糖液濃度，說明酵母菌膜滲透性大，溶質易擴散，建立不了高滲透壓而引起質壁分離。 72 （二） 動植物組織 ? 動植物組織，若結構完整，存在影響溶質擴散的障礙，如膜使溶質難于擴散，則動植物組織在鹽和糖溶液中也會出現(xiàn)和微生物細胞一樣的三種情況。（相等、內(nèi)大、外大） 73 ? 如鮮山楂果做蜜餞，在高濃度糖液中高溫熬煮，則見山楂果出現(xiàn)收縮，而其內(nèi)部沒有甜味。 ? 高滲透壓時，水分向外滲透。若將山楂破碎，糖易向果肉組織擴散，吃起來有甜味。 ? 在腌制蘿卜、蔬菜時，都是要將其切小，使組織結構破壞，而使溶質易擴散進入組織，使腌制品有咸味，若調(diào)味料，應有調(diào)味料的特點。 74 ? 所以對腌漬保藏， 兩個目的 ： (1)動植物組織 — 使之易擴散，使風味一致 (2)微生物 — 使之不易進入，建立高滲透環(huán)境，造成其被抑制。 75 四、 食鹽 在食品保藏中的作用 1. 食鹽對微生物細胞的影響： (1)脫水作用 ?1%食鹽溶液可產(chǎn)生 (壓 )的滲透壓，大多微生物細胞滲透壓～ 7KN/m2 (～ ) ?一般認為食鹽防腐作用是在其滲透壓影響下， 微生物細胞質壁分離 的結果，實際上食鹽的防腐作用不僅是脫水影響的結果 76 (2)離子化水作用 ?NaCl溶解后會離解，并在每一離子周圍聚集著一群水分子 ?微生物在飽和食鹽溶液中不能生長，這是因 微生物得不到自由水分 的緣故 77 (3)毒性作用 ?微生物 對鈉很敏感 ，少數(shù) Na+離子對微生物有刺激生長作用，當 達足夠高時，產(chǎn)生抑制作用 ?認為 Na+離子能和細胞原生質中的陰離子結合，對微生物產(chǎn)生毒害作用 ?pH值能加強 Na+離子的毒害 作用，加入酸， NaCl用量可減少 5% ?酵母活動在 20%中型食鹽溶液中才會受到抑制 ?NaCl對微生物的 毒害作用 可能來自 氯離子 ，氯離子會和細胞原生質結合，促使細胞死亡 78 (4)對酶作用 ?微生物分泌出的酶活性常在低濃度鹽液中就遭到破壞 ?鹽濃度僅為 3%變性菌就會失去分解血清的能力 ?有人認為 鹽和酶蛋白質分子中肽鍵結合后 破壞 微生物 蛋白質酶分解蛋白質能力 (5)鹽液缺氧的影響 ?氧難溶于鹽水，形成 缺氧 環(huán)境，需氧菌難生長 79 鹽液濃度和微生物的關系 – 鹽液濃度 1%以下，微生物生長活動不受任何影響 – 濃度 1～ 3%時大多微生物受暫時性的抑制 – 濃度 10～ 15%時大多微生物完全停止生長 – 濃度 20～ 25%時幾乎所有微生物停止生長 ?此濃度基本上已達到阻止微生物生長的目的 – 抑制不同微生物生長活動的鹽液濃度