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第二章水

1.1水分子的结构

单个水分子的结构特征:①H20分子的四面体结构有对称

型。②H-0共价键有离子性。③氧的另外两对孤对电子

有静电力。④H-0键具有电负性。

水分子的缔合

•形成三维氢键能力：水分子具有在三维空间内形成许多氢

键的能力可充分地解释水分子间存在大的引力。

•水分子缔合的原因：①H-0键间电荷的非对称分布使

H-0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。③静电效应。

•水与溶质间的相互作用

2.2结合水

是存在于非水组分邻近的水，与同一体系中的体相水相比,

它们呈现出与同一体系中体相水显著不同的流动性及其他

性质；结合水由构成水、邻近水和多层水所组成。

邻近水:是指水-离子和水-偶极的缔合作用,于非水组分的特

定亲水位置发生强烈相互作用的那部分水。

♦在-40℃下不结冰

♦无溶解溶质的能力

♦与纯水比较分子平均运动大大减少

1

♦不能被微生物利用此种水很稳定，不易引起

Food的腐败变质

体相水:距离非水组分位置最远,水-水氢键最多的那部分水。

■结冰，但冰点有所下降

■溶解溶质的能力强，干燥时易被除去

■与纯水分子平均运动接近，很适于微生物生长和大多数

化学反应，易引起食品的腐败变质，但与食品的风味

及功能性紧密相关

2.3水与离子及离子基团的相互作用

■水-离子键的强度大于水-水氢键的强度，但是远小于共

价键的强度。

■加入可以离解的溶质会打破纯水的正常结构。

■水和简单的无机离子产生偶极-离子相互作用。

■离子和有机分子的离子基团在阻碍水分子流动的程

度上超过其他类型的溶质。

（1）水和简单的无机离子产生偶极-离子相互作用

（2）一些离子在稀水溶液中具有净结构破坏效应

・净结构破坏效应溶液比纯水具有较高的流动性

•净结构形成效应溶液比纯水具有较低的流动性

（3）一种离子改变水的净结构的能力与它的极化半径（电

荷除以半径）或电场强度紧密相关。

（4）离子效应——离子通过它们不同程度的水合能力：改

2

变水的结构；影响介电常数；决定胶体粒子周围双电层

的厚度；影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程

度；影响蛋白质的构象和胶体的稳定性。

■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，使得嫡减小，此过程成为疏水水合，在热力学

上是一个不利的过程（△G0）。△G=AH-TAS,

△G为正是因为AS是负的。

■燧的减少是由于在这些不相容的非极性物质的邻近处

形成了特殊的结构。

疏水相互作用：当两个分离的非极性基团存在时,不相容的

水环境会促使它们缔合，从而减小了水-非极性界面，这是

一个热力学上有利的过程（AGVO）。

此过程是疏水水合的部分逆转，被称为“疏水相互作用”。

水分活度的定义

■水分活度定义：AW=»fO,f溶剂（水）的逸度。逸

度：溶剂从溶液逃脱的趋势fO：纯溶剂的逸度。

■在低压（例如室温）下，f7fO和p/pO之间的差别小于

1%,AW=p/pO此等式成立的前提是溶液是理想溶液

和存在热力学平衡。

食品体系一般不符合上述两个条件，更合适的表达式应为A

W仁p/p0

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■“相对蒸汽压”(RVP)p/pO是测定项目，有时不等于

aw,因此，使用p/p0项比aw更为准确。

■在少数情况下，由于溶质特殊效应使RVP成为食品稳

定和安全的不良