江南大学食品化学课件.ppt

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1、第二章水（water)第一节引言（introduction)一、水是食品的主要组分之一水是生物体系的基本成分:Protein、Carbohydrate、lipids、nucleicacid、mineralandwater。主要营养成分：营养素：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

2、粘度小，有润滑作用生物大分子构象的稳定剂三、水分子（WaterMolecule)斯陶特模型小于正方体的109.5°2p2s四、水分子的缔合（AssociationofWaterMolecules)形成三维氢键能力（threedimensionalH-bondnetwork）水分子具有在三维空间内形成许多氢键（hydrogenbond）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).每个水分子至多能与四个其他的分子形成氢键。克库勒模型Te

3、trahedralcoordinationofWatermolecules每个水分子具有数量相等的氢键给予体（hydrogenbonddonor)和氢键接受体（H-bondacceptor)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高蒸发热五、冰的结构（StructureofIce）（一）纯冰(Pureice)六方晶系的六方金刚石a.六方柱体

4、b.六方双锥体c-d.双晶六方晶系单斜晶系正交晶系三方晶系四方双锥斜方双锥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

5、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）氢键平均数将逐渐地减少。六、水的结构（Structureofliquidwater）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

6、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，水分子呈缔合的流体状态，总体上它们更加紧

7、密。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。冰向水转变伴随着最接近的水分子间的距离的增加最接近的水分子的平均数目的增加。水的密度在3.98℃达到最大。密度增加在0℃和3.98℃之间，配位数增加的效应占优势。密度下降超过3.98℃后，最接近的水分子间的距离增加的效应（热膨胀）占优势。水的低粘度水分子的氢键键合排