长江大学：《食品化学》课程教学资源（PPT课件）第二章 水

第二章 水 第一节 引言 一 水在生物体内的含量 1 水是生物体系的基本组成成分：生物体系的基本 成分包括蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸、维生 素、矿物质、水。其中，水是最普遍存在的组分。 2 每种食品都具有特定的水分含量范围：以适当的 数量、定位和定向存在于食品中的水对食品的结构、 外观、外表以及对腐败的敏感性有着很大影响。 3 主要食品的水分含量见表2－1，p7

第二章 水 第一节 引言 一 水在生物体内的含量 1 水是生物体系的基本组成成分：生物体系的基本 成分包括蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸、维生 素、矿物质、水。其中，水是最普遍存在的组分。 2 每种食品都具有特定的水分含量范围：以适当的 数量、定位和定向存在于食品中的水对食品的结构、 外观、外表以及对腐败的敏感性有着很大影响。 3 主要食品的水分含量见表2－1，p7

二 水的功能 • 1 水是体内化学反应的介质，水为必需的生物化 学反应提供一个物理环境； • 2 水是生化反应的反应物； • 3 水作为代谢所需的营养成分； • 4 水作为代谢产生的废物的输送介质； • 5 促进呼吸气体氧和二氧化碳的输送； • 6 热容量大，体质体温与此有关； • 7 粘度小，有润滑作用； • 8 生物大分子构象的稳定剂

二 水的功能 • 1 水是体内化学反应的介质，水为必需的生物化 学反应提供一个物理环境； • 2 水是生化反应的反应物； • 3 水作为代谢所需的营养成分； • 4 水作为代谢产生的废物的输送介质； • 5 促进呼吸气体氧和二氧化碳的输送； • 6 热容量大，体质体温与此有关； • 7 粘度小，有润滑作用； • 8 生物大分子构象的稳定剂

食品的水分含量决定着食品的特性、质构、 可口程度、消费者可接受性、品质管理水 平和保藏期，是许多食品的法定标准。 水在食品中的存在形式取决于食品的化 学成分和这些成分的物理状态，水在食品 中可形成胶体，可作为糖、盐、有机酸、 酚、亲水性大分子的溶剂

食品的水分含量决定着食品的特性、质构、 可口程度、消费者可接受性、品质管理水 平和保藏期，是许多食品的法定标准。 水在食品中的存在形式取决于食品的化 学成分和这些成分的物理状态，水在食品 中可形成胶体，可作为糖、盐、有机酸、 酚、亲水性大分子的溶剂

• 食品加工中许多单元操作以水为目标：以 某种方式从食品中除去水（干燥、浓缩）； 将水转变成非活性成分（冷冻）；将水固 定在凝胶、结构食品和低（或中等）食品 中，以提高食品的稳定性。 • 将水回复到它的原来状态的所有尝试（复 水、解冻）都没有取得完全成功

• 食品加工中许多单元操作以水为目标：以 某种方式从食品中除去水（干燥、浓缩）； 将水转变成非活性成分（冷冻）；将水固 定在凝胶、结构食品和低（或中等）食品 中，以提高食品的稳定性。 • 将水回复到它的原来状态的所有尝试（复 水、解冻）都没有取得完全成功

第二节 水和冰的物理性质 • 1 水和冰的物理性质见p8表2－2。 • 2 将其物理性质与其具有相似的相对分子质 量和原子成分的分子（CH4、HF、H2S、 H2Se、H2Te）比较：水的熔点、沸点异常 高；水的表面张力、介电常数、热容和相 转变热（熔化热、蒸发热、升华热）异常 高；水的密度较低；水在结晶时显示异常 的膨胀特性；水具有正常的粘度

第二节 水和冰的物理性质 • 1 水和冰的物理性质见p8表2－2。 • 2 将其物理性质与其具有相似的相对分子质 量和原子成分的分子（CH4、HF、H2S、 H2Se、H2Te）比较：水的熔点、沸点异常 高；水的表面张力、介电常数、热容和相 转变热（熔化热、蒸发热、升华热）异常 高；水的密度较低；水在结晶时显示异常 的膨胀特性；水具有正常的粘度

第三节 水分子 • 水分子中氧原子具有4个sp3杂 化轨道，两个氢原子靠近氧 原子的2个sp3形成2个δ键， 其离解键能460KJ/mol. • O-H共价键具有部分（40％） 离子特性。 • 分离的水分子（蒸汽状态） 的键角为104.5° 。 • O、H同位素的存在，形成了 18种HOH分子，加上离子及其 同位素变异体，水中含有33 种以上的HOH化学变异体

第三节 水分子 • 水分子中氧原子具有4个sp3杂 化轨道，两个氢原子靠近氧 原子的2个sp3形成2个δ键， 其离解键能460KJ/mol. • O-H共价键具有部分（40％） 离子特性。 • 分离的水分子（蒸汽状态） 的键角为104.5° 。 • O、H同位素的存在，形成了 18种HOH分子，加上离子及其 同位素变异体，水中含有33 种以上的HOH化学变异体

第四节 水分子的缔合 • 1 HOH分子呈V字形状，O－H具有极性， 造成不对称的电荷分布，纯水在蒸汽状态 时具有1.84D偶极矩。 • 2 水分子极性产生分子间吸引力，使水分子 具有强烈缔合的倾向。 • 3 水分子间吸引力不完全是由于它的大偶极 矩，偶极矩并不能指出水分子中电荷暴露 的程度和水分子的几何形状，而这二者对 水分子的缔合程度具有重要影响

第四节 水分子的缔合 • 1 HOH分子呈V字形状，O－H具有极性， 造成不对称的电荷分布，纯水在蒸汽状态 时具有1.84D偶极矩。 • 2 水分子极性产生分子间吸引力，使水分子 具有强烈缔合的倾向。 • 3 水分子间吸引力不完全是由于它的大偶极 矩，偶极矩并不能指出水分子中电荷暴露 的程度和水分子的几何形状，而这二者对 水分子的缔合程度具有重要影响

• 4 水分子参与形成三维空间多重氢键的能力 可以解释水分子间的大吸引力。 共价键平均键能约335KJ/mol，氢键离解 能约13～25KJ/mol。 每个水分子具有数目相等的氢键供体和受 体部位，可以形成三维氢键。 每个水分子最多能与其它4个水分子形成氢 键，形成四面体结构。 与同样能形成氢键的分子（如NH3、HF） 比较，水分子间的吸引力高很多

• 4 水分子参与形成三维空间多重氢键的能力 可以解释水分子间的大吸引力。 共价键平均键能约335KJ/mol，氢键离解 能约13～25KJ/mol。 每个水分子具有数目相等的氢键供体和受 体部位，可以形成三维氢键。 每个水分子最多能与其它4个水分子形成氢 键，形成四面体结构。 与同样能形成氢键的分子（如NH3、HF） 比较，水分子间的吸引力高很多

• 5 水形成三维氢键的能 力可解释水高相转变 热、高表面张力等性 质。 • 6 水的介电常数也受氢 键影响：通过氢键结 合的水分子簇产生多 分子偶极，有效地提 高了水的介电常数。 • 水合氢离子带正电， 比非离子化水更大氢 键给与能力，羟基， 更大接受能力

• 5 水形成三维氢键的能 力可解释水高相转变 热、高表面张力等性 质。 • 6 水的介电常数也受氢 键影响：通过氢键结 合的水分子簇产生多 分子偶极，有效地提 高了水的介电常数。 • 水合氢离子带正电， 比非离子化水更大氢 键给与能力，羟基， 更大接受能力

第五节 冰的结构 • 1 水分子通过四面体之 间的作用力结晶。在 冰中，O－O核间距 0.276nm，O－O－O 键角约109°。每一个 水分子能同其它4个水 分子缔合（配位数4）

第五节 冰的结构 • 1 水分子通过四面体之 间的作用力结晶。在 冰中，O－O核间距 0.276nm，O－O－O 键角约109°。每一个 水分子能同其它4个水 分子缔合（配位数4）