第二章水演示幻灯片.ppt

第二章 水 Water;本章作业; ; ;水是唯一的以三种物理状态广泛存在的物质。;生物体的含水量（%）;陆地生物机体化学物质组成的大致比例;水在生物体方面的功能;水 的 作 用;表2-1 某些代表性食品中的典型水分含量;表2-2 水和冰的物理常数 ;0℃同一温度下 冰热导率=4倍水热导率 冰热扩散率=9倍水热扩散率;与冰比较密度： 水密度大，结冰后体积增大，在冷冻工艺中应当注意，冰对食品的组织结构造成的机械损伤。 例如：一般的食物在冻结后解冻往往有大量的汁液流出，其主要原因 是冻结后冰的体积比相同质量的水的体积增大9%，因而破坏了组织结构。;水的异常性质(强氢键网络)可以推测水分子间存在强烈的吸引力，以及水和冰具有不寻常结构。; ;水 和 冰 的 结 构 与 性 质;水 和 冰 的 结 构 与 性 质; ;水 和 冰 的 结 构 与 性 质;2. 水分子的缔合作用;水 和 冰 的 结 构 与 性 质;水的结构特征;;水分子三维氢键缔合 对水的异常物理性质的解释;纯冰：是水分子通过氢键相互结合、有序排列形成的低密度、具有一定刚性的六方形晶体结构 最邻近水分子的O-O核间距为0.276 nm，O-O-O键角约为109°十分接近理想四面体的键角 每个水分子都能缔合另外4个水分子，形成四面体结构，所以水分子的配位数为4; 当多个晶格结合在一起时，冰结构中存在水分子的两个平面，这两个平面平行而且很紧密的结合在一起； 当冰受到压力“滑动”或“流动”时，它们作为一个单元（整体）滑动，像冰河中的冰在压力下所产生的“流动”； 这类成对平面构成冰的“基础平面”； 几个“基础平面”堆积起来便得到冰的扩展结构。;冰的基础平面;冰的扩展结构;冰有11种结晶类型，普通冰的结晶属于六方晶系的双六方双锥体，且在常压和温度0℃时只有六方形冰晶才是最稳定的形式； 冰并不完全是由精确排列的水分子组成的静态体系，实际上冰晶中的水分子以及由它形成的氢键都处于不断运动的状态（水分子振动，氢键瞬间断裂或有重新生成；;溶质对冰晶结构的影响;在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻。;纯水结冰晶时有下列行为;; 一般食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成的溶液，因此其结冰温度均低于0℃。 把食品中水完全结晶的温度叫低共熔点。 大多数食品的低共熔点在-55～-65℃之间。 但冷藏食品一般不需要如此低的温度，如我国冷藏食品的温度一般定为-18℃,这个温度离低共熔点相差甚多，但已使大部分水结冰，且最大程度的降低了其中的化学反应。 ;为什么提倡 使用速冻工艺？; 纯水是具有一定结构的液体，虽然它没有刚性，但它比气态分子的排列有规则得多。 在液态水中，水的分子并不是以单个分子形式存在，而是由若干个分子以多重氢键网络缔合形成水分子簇（H2O)n。;水的结构模型;水的三种结构模型的特征;一般概念：结合水（化合水、邻近水和多层水）和体相水（截留水和自由水） 水与离子和离子基团的相互作用 水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用 水与非极性物质的相互作用;食 品 中 水 分 的 存 在 形 式;1、结合水; 化合水，又称组成水 是指与非水物质结合得最牢固并构成非水物质整体的那些水。 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为0 不能被微生物利用; 邻近水（单分子层水） 是指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。 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 不能被微生物利用，不易引起食品的腐败变质;多层水 是指位于上述所说的第一层的剩余位置的水和单分子层水的外层形成的另外几层水。 主要靠水-水，水-溶质氢键作用。 大多数多层水在-40℃下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低 有一定溶解溶质的能力 与纯水比较分子平均运动大大降低 不能被微生物利用 ;2. 体相水;截留水：被组织中的显微和亚显微结构及膜所滞留的水。 细胞与凝胶中水的部分主要是截留水 1.截留的大部分水在食品干燥时可以被除去 2.在冷冻时容易转变成冰 持水力：大分子化合物截留大量水的能力。 持水力下降会造成食品品质降低的例子：凝胶食品储藏过程中持水力下降引起脱水收缩，生物组织冷冻保藏时持水力下降，解冻时这部分水渗出。;自由水:是指生物机体或食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。如动物的血浆、淋巴和尿液，植物的导管和细胞内液泡中的水以及食品中肉眼可见的水。水分子可以自由运动，但在宏观上它是被束缚的。;小 结;结合水和体相水性质比较; ;由于水中添加可解离的溶质，使纯水靠氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏。 对于既不具有氢键受体又没有给体的简单无机离子，它们与水相互作用时仅仅是离子-偶极的极性结合——离子水合作用;在