《食品化学第二章水》ppt课件

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1、第二章水第一节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主要食品的水份含量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、解冻没有完全成功第二节水和冰的物理性质高熔点（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黏度正常（1cPa·s）第三节水

2、分子4个杂化轨道2px22py12pz1由于氧的高负电性，O-H共价键具有部分离子特征第四节水分子的缔合O-H键具有极性不对称的电荷分布偶极距分子间吸引力强烈的缔合倾向形成三维氢键四面体结构解释水的不寻常性质氢键供体氢键受体氢键供体氢键供体氢键受体氢键受体第五节冰的结构水分子通过四面体之间的作用力结晶O-O核间最相邻距离为0.276nmO-O-O键角约109°(四面体角109°28′)冰的六面体晶格结构在C轴是单折射，其它方向是双折射结晶对称性：六方晶系的六方形双锥体组溶质的种类和数量影响冰结晶的结构第

3、六节水的结构水的结构模型混合式填隙式连续式液态水通过氢键而缔合氢键程度取决于温度冰转变为水时，密度净增加第七节水-溶质相互作用一、宏观水平术语：水结合（Waterbinding）水合（Hydration）水结合和水合常被用来表示水与包括细胞物质在内的亲水物质缔合的一般倾向。持水力（Waterholdingcapacity）描述由分子（通常是以低浓度存在的大分子）构成的基体通过物理方式截留大量水而阻止水渗出的能力。例如：果胶、淀粉凝胶、动物组织细胞特点切割或剁碎时不会流出性质几乎与纯水相同易干燥除去、易冻

4、结为冰，可作为溶剂整体流动被严格控制，但个别分子的运动与一般稀盐溶液中的水分子无异（一）概述溶质-水亲水溶质改变邻近水的结构和疏水性水会改变亲水溶质的反应性和结构水-溶质相互作用的分类热力学不能自发进行焓熵△G=△H-T△S二、分子水平理论上定义：结合水是存在于溶质及其它非水组分邻近的水，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性质。（熔点、沸点、流动性）具有“被阻碍的流动性”，而不是“被固定化的”占总水量很小的一部分相当于邻近亲水基团的第一层水（二）结合水（boundwater

5、）结合水的分类构成水(constitutionalwater)结合最强的水，已成为非水物质的整体部分邻近水(vicinalwater)占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位置多层水(multilayerwater)占有第一层中剩下的位置以及形成了邻近水外的几层三、水与离子及离子基团的相互作用键的强度大共价键H2O-离子键H2O-H2O小水-溶质相互作用的分类离子对水的净结构的影响与极化力或电场强度紧密相关净结构形成效应(formingeffect)小离子或多价离子产生强电场Li+,Na+,H3O+,C

6、a2+,Ba2+,Mg2+,Al3+,F-,OH-具有比纯水较低的流动性和较紧密的堆积净结构破坏效应(breakingeffect)大离子和单价离子产生较弱电场K+,Cs+,NH4+,Cl-,Br-,I-,NO3-,BrO3-,IO3-,ClO4-流动性比纯水强四、水与具有氢键形成能力的中性基团（亲水性溶质）的相互作用键的强度大共价键H2O-离子H2O-H2OH2O-亲水性溶质小水-溶质相互作用的分类对水结构的影响一般会增加（至少不会破坏）水净结构溶质氢键部位的分布和定向在几何上与水不相容时对水结构具

7、有破坏作用尿素——显著破坏效应总氢键数没有显著改变，对水的净结构没有多大影响能与水形成氢键的基团羟基氨基羰基酰基亚氨基水与蛋白质分子的两种功能基团形成氢键水桥五、水与非极性基团的相互作用非极性物质：烃、稀有气体以及脂肪酸、氨基酸和蛋白质的非极性基团疏水水合作用（hydrophobichydration）△G＝△H－T△S＞0△S＜0H2O＋RR(水合)疏水相互作用（hydrophobicinteraction）△G＜0热力学有利R(水合)＋R(水合)R2(水合)＋H2O与疏水基团相邻的水的结构吸引负电荷

8、排斥正电荷“主体”物质——水（20～74个水分子）“客体”物质——低相对分子质量的化合物笼状水合物疏水相互作用为蛋白质的折叠提供了主要推动力维持蛋白质四级结构疏水基团处在蛋白质分子的内部六、水与双亲分子的相互作用水作为双亲分子的分散介质双亲分子一个分子中同时存在亲水和疏水基团脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸胶团双亲分子在水中形成大分子聚集体分子数从几百到几千1234脂肪酸盐双亲分子一般结构非极性区极性区双亲分子的胶团结构非极性极性水