食品化学-Water.ppt

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1、食品化学第二章水分§2.1水分概述۝水的引入水是生命之源水体在地球的广泛存在水是唯一的一种以三种物理状态广泛存在的物质水体污染水缺乏旱灾、涝灾۝水对于人体的重要性人体组成部分；化学反应媒介、养分和代谢物的载体；生物大分子构象的稳定剂；保持温度稳定，维持体温（比热、蒸发热、熔解热）人体不能够贮存水；水分在人体内每天的代谢情况；Waterintake：1000mldrink、1000mlinfood、350mlproducedfrommetabolismWateroutput：skinperspiration500ml、lungr

2、espiration400ml、urine1300ml、feces150ml۝水在食品中的作用水是食品的基本组分，构成大多数食品的主要组分；每一种食品具有特定的水分含量；p12表2－1以一定的含量、特定的分布及存在状态存在于食品中的水对食品的结构、外观、风味、质地及对腐败的敏感性有很大影响，且对生物组织的生命过程也起着至关重要的作用；水与食品的物理特性、产品内部组分的生化反应以及微生物的生长紧密相关，直接影响产品的货架期和保藏性。۝水和冰的物理性质P13表2－2有误0℃时，冰的热导率约为同温下水的热导率的4倍0℃时，冰的热扩散

3、系数约为水的9倍§2.2水的结构和性质۝水分子的结构图单个水分子的结构简图水的分子结构偶极矩方向＋－偶极子（水分子）δ＋δ＋δ－δ＋δ＋δ－δ＋δ＋δ－－－－－－－－－－＋＋＋＋＋＋＋＋＋（极性）水分子在电场中的定向迁移۝单个水分子的结构特征H2O分子的四面体结构有对称性；H-O共价键有离子性；氧的另外两对孤对电子有静电力；H-O键具有电负性。۝水分子的缔合图图－四面体构型中水分的氢键结合۝水分子的缔合水分子在三维空间形成多重氢键键合；每个水分子具有相等数目的氢键给体和受体，能够在三维空间形成氢键网络结构。缔合水(H20)n的

4、结构，每个H20的氧原子的两个孤对电子轨道与邻近两个水分子的氢原子轨道重叠产生氢键缔合。该水自身的两个氢原子又与邻近两个水分子的孤对电子轨道产生氢键缔合。由于偶极作用和氢键作用此时都是因O—H键的极性所引起，所以水的缔合结构中两种结合形成都存在，而且可因条件变化而互换。۝水分子缔合的原因H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性,这种极性使分子之间产生引力；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；静电效应(偶极与偶极相互作用)۝水分子缔合体结构－键能分析与共价键(平均键能约355KJ/mo

5、l)相比，氧一氢共价键的解离能4.614×102KJ/mol，具有40%的离子特性；氢键是弱键(一般为2—40KJ/mol)，它的键长较长，而且长短不一。氧一氢氢键的解离能约为13—25KJ/mol偶极间的静电引力较之氢键更弱۝缔合体结构的稳定性由键能分析可知：构筑缔合体结构的氢键和偶极子间静电作用力是非常脆弱的，故缔合体结构是不稳定的；缔合体（H20）n的单体数目n也不断变动，通过水分子的得失在一定条件下处于动态平衡；缔合体处于一种氢键、偶极子作用不停变动的动态变化中。۝水的结构与物理性质密度随温度的变化（配位数，分子间距离

6、）低黏度与（动态氢键网格）良好溶剂与（多分子偶极、介电常数）高比热、熔点、沸点、表面张力和各种相变热与水的（氢键网格结构）۝水的结构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，不同簇水分子间处于动态平衡。（大与小的平衡）连续模型分子间氢键均匀地分布在整个水体中，水体中存在着一个由水分子构成的连续网，具有动态本质。（平均中的矛盾动态本质）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。稳定性与流动性（公交车）§小结从单个H2O的结构过渡到H2O－H2O；将水的结构与水的宏观物理特征相联系；将水的结

7、构与构筑水体的化学键/作用力相联系。结构化学键/作用力物理特征水的宏观与微观的统一§2.3冰的结构和性质۝冰的结构۝冰的结晶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。水的冰点为0℃，但是纯水并不在0℃就冻结晶核、最大冰晶生成带、速冻低共熔点۝冰的结构复杂性氧、氢的同位素变种（非单一组成）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，与温度紧密相关。由于H3O+

8、和OH-的运动和HOH的振动，冰结晶不是完美的，总存在缺陷。在温度近-180℃或更低时，氢键的振动为0۝冰中质子缺陷A定向作用形成的方向性缺陷B离子型缺陷§教学点滴冰，表观现固态其内在仍在不停地运动。外观的无暇，几乎掩盖了内在的缺陷。水可成气、成液、成固；人应该学学水，懂得随