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第二章 水（water) 第一节 引言(Introduction) 水是生物体系的基本成分: Protein、Carbohydrate、 lipids、nucleic acid、mineral and water。 主要营养成分：Protein、Carbonhydrate、 lipids、Vitamin、mineral、water、Fibre 每一种食品具有特定的水分含量：水对食品的结构、外观和质构以及对腐败的敏感性有着很大的影响。 主要食品的水分含量 二、水的重要功能(Main Functions of Water) 是体内化学反应的介质 水为生物化学反应提供一个物理环境。 生化反应的反应物 养分和代谢物的载体 热容量大，体质体温 粘度小，有润滑作用 生物大分子构象的稳定剂 三、水分子（Water Molecule) KLC-24型亚临界水萃取仪 四、水分子的缔合(Association of Water Molecules) 形成三维氢键的能力 （Three dimensional H-bond network） 水分子具有在三维空间内形成许多氢键（hydrogen bond）的能力.这可充分地解释水分子间存在大的引力。 与共价键（平均键能约355kJ/mol）相比，氢键是弱键（一般为2-40kJ/mol），它有着较长而多变的键长。 静电力(对氢键键能作出了主要的贡献). 每个水分子具有数量相等的氢键给予体（hydrogen bond donor)和氢键接受体（H-bond acceptor)的部位，并且这些部位的排列可以形成三维氢键，因此，存在于水分子间的吸引力仍然是特别的大。? 水合氢离子(H3+O)带正电荷，比非离子化水具有更大的氢键给予能力；羟基(OH-)离子带负电荷，比非离子化水具有更大的氢键接受能力。 与打破分子间氢键所需额外能量有关的水的性质 ? 低蒸汽压 高沸点 高熔化热 (80 cal/g, 335 J/g) 高蒸发热?(539 cal/g, 2257 J/g) 五、冰的结构（Structure of Ice） 冰结晶的对称性 普通冰属于六方晶系中的 双六方双锥体型。 冰还可能以其他9种多晶型结构存在，也可能以无定形或无一定结构的玻璃态存在。但是在总的11种结构中，只有普通的六方形冰在0℃和常压下是稳定的。 冰的结构的复杂性 纯冰不仅含有普通的HOH分子，而且还含有离子和HOH同位素变种(氢有重氢，氧有17.18) 。 由于H3O+和OH-的运动和HOH的振动，冰结晶不是完美的，总存在缺陷。这些缺陷的存在可用于解释冰中质子的流动性以及当水冻结时直流电导的稍有减小。 冰不是静止的或均一的体系，存在于结晶空隙的HOH分子可以缓慢地扩散通过晶格，它的特性取决于温度。 仅在温度近-180℃或更低时，所有的氢键才是完整的。随着温度升高，完整的（固定的）氢键平均数数目将逐渐地减少。 六、水的结构 （Structure of liquid water） 液体水具有结构 某个水分子的定向与流动性受到与它相邻分子的影响。 水部分地保留了冰的敝开、氢键和四面体排列。 冰的熔化热很高，但熔化只打断了冰中约15%的氢键。 三个一般模型：混合、填隙和连续（均一）模型。 混合模型： 分子间氢键短暂地浓集在庞大成簇的水分子中，后者与其他更稠密的水分子处在动态平衡。? 连续模型： 分子间氢键均匀地分布在整个水样中，原存在于冰中的许多键在冰熔化时简单地扭曲而不是断裂。此模型认为存在着一个由水分子构成的连续网，具有动态本质。? 填隙模型： 水保留一种似冰或笼形物结构，而个别水分子填充在笼形物的间隙中。 在所有的三种模型中，主要的结构特征是在短暂、扭曲的四面体中液态水分子通过氢键缔合。 所有的模型也容许各个水分子频繁地改变它们的排列，即一个氢键快速地终止而代之以一个新的氢键，而在温度不变的条件下，整个体系维持一定的氢键键合和结构的程度。 水分子中分子间氢键键合的程度取决于温度 在0℃时冰的配位数为4，与最接近的水分子的距离为0.276nm。 当输入熔化潜热时冰熔化，即一些氢键断裂（最接近的水分子间的距离增加），而其他氢键变形。 随着温度提高，配位数从0℃冰时的4.0增加至1.50℃水时的4.4时，随后83℃水时的4.9。同时，最接近的水分子间的距离从0℃冰时的0.276nm增加至1.5℃水时的0.29nm，随后83℃水时的0.305nm。 第二节 水和溶质的相互作用(Water-Solute Interaction) 水结合（Water binding） 水与亲水物质缔合的一般倾向。 水合（Hydration）水与亲水物质缔合的一般倾向。 “水结合位”（water binding po