《食品化学》第1章+水-本科

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1、水WATER1引言水的重要功能水是最普遍存在的组分，占50%～90%；为生物化学反应提供一个物理环境；代谢所需营养成分和反应产物的载体；是其它食品组分的溶剂。水与食品加工了解水在食品中的存在形式是掌握食品加工和保藏技术原理的基础。决定食品的市场品质，是食品的法定标准。大多数食品加工的单元操作都与水有关：干燥、浓缩、冷冻、水的固定复水、解冻第一节水和冰的物理性质食品的含水量食品含水量%食品含水量%肉类猪肉牛肉（碎块）鸡肉鱼（肌肉）水果香蕉梨、葡萄、樱桃苹果、桃、橘草莓、椰子、杏蔬菜青豌豆、甜玉米甘蓝、马铃薯芦笋、

2、白菜、辣椒53-6050-707465-817580-8585-9090-9574-8080-9090-95谷物全粒谷物面粉乳制品奶油羊奶奶酪焙烤食品面包饼干糖制品蜂蜜果冻、果酱砂、硬糖、巧克力10-1210-13158740-7535-455-820≦35≦1基本物理性质高熔点（0℃）、高沸点（100℃）介电常数高表面张力高热容和相转变热焓高熔化焓、蒸发焓、升华焓密度低（1g/cm3）凝固时的异常膨胀率粘度正常（1cPa·s）水和冰的物理常数（一）水和冰的物理常数（二）第二节水分子从分子结构来看，水分子中氧的

3、6个价电子参与杂化，形成4个SP3杂化轨道，两个氢原子接近氧的两个SP3成键轨道(ф3′，ф4′)结合成两个σ共价键(具有40%离子特性)，即形成一个水分子，每个键的离解能为4.614×102KJ/mol(110.2kcal/mol)，氧的两个定域分子轨道对称地定向在原来轨道轴的周围，因此，它保持近似四面体的结构。水分子结构水分子的结构特征单个水分子(气态)的键角由于受到了氧的未成键电子对的排斥作用，压缩为104.5º，O-H核间距0.96Å，氢和氧的范德华半径分别为1.2Å和1.4Å。在纯净的水中除含普通的水

4、分子外，还存在许多其他微量成分，如由16O和1H的同位素17O、18O、2H和3H所构成的水分子，共有18种水分子的同位素变体；水中还有离子微粒如氢离子(以H3O+存在)和氢氧根离子，以及它们的同位素变体，因此，实际上水中总共有33种以上HOH的化学变体。水分子中氧原子的电负性大，O-H键的共用电子对强烈地偏向于氧原子一方，使每个氢原子带有部分正电荷且电子屏蔽最小，表现出裸质子的特征。氢-氧成键轨道在水分子正四面体的两个轴上，这两个轴代表正力线(氢键给体部)，氧原子的两个孤对电子轨道位于正四面体的另外两个轴上，

5、它们代表负力线(氢键受体部位)，每个水分子最多能够与另外4个水分子通过氢键结合。水分子的结构特征冰的结构冰是由水分子有序排列形成的结晶。水分子之间靠氢键连接在一起形成非常稀疏(低密度)的刚性结构，这一点已通过X-射线、中子衍射、电子衍射、红外和拉曼光谱分析研究得到阐明。最邻近的水分子的O-O核间距为2.76Å，O-O-O键角约为109º，十分接近理想四面体的键角109º28'。可以看出，每个水分子能够缔合另外4个水分子即1，2，3和W'，形成四面体结构，所以配位数等于4。冰的结构冰晶胞立体结构俯视结构第三节水与

6、溶质间的作用几个名词水结合(waterbinding)和水合作用(hydration)是说明水和亲水性物质缔合程度的强弱。水结合或水合作用的强弱，取决于体系中非水成分的性质、盐的组成、pH和温度等许多因素。结合水(boundwater)结合水通常是指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，它与同一体系中的体相水比较，分子的运动减小，并且使水的其他性质明显地发生改变，例如在-40℃时不能结冰是其主要的特征。持水容量(waterholdingcapacity)指基质分子(一般是指大分子化合物)截留大量水的能力。例如

7、，含果胶和淀粉凝胶的食品以及动植物组织中少量的有机物质能以物理方式截留大量的水。食品中的结合水化合水：水在复杂体系中，结合得最牢固的，是构成非水物质组成的这部分水，它只占高水分食品中总水分含量的一小部分，例如，位于蛋白质空隙中或者作为化学水合物中的水。-40℃不结冰。邻近水：它是处在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置，与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密的邻近水。是指水-离子和水-偶极的缔合作用，与非水组分的特定亲水位置发生强烈相互作用的那部分水。当这类水达到最大含量时，可以在非水组分的强亲水性基团周围形

8、成单层水膜。这类水还包括直径＜0.1μm的小毛细管中的水。多层水：是指位于以上所说的第一层的剩余位置的水和邻近水的外层形成的几个水层。尽管多层水不像邻近水那样牢固地结合，但仍然与非水组分结合得非常紧密，且性质也发生明显的变化，所以与纯水的性质也不相同。主要是水-水和水-溶质形成氢键。食品中的结合水水与离子和离子基团的相互作用与离子或有机分子的离子基团相互作用的水是食品中结合得最紧密的一