熔点（0.1Mpa） 0.000℃ 沸点（0.1Mpa） 100.000℃ 临界温度 373.99℃ 临界压力 22.064MPa(218.6atm) 三相点 0.01℃和 611.73Pa(4.589mmHg) 熔化焓（0℃） 6.012kJ(1.436kcal)/mol 蒸发焓（100℃） 40.657kJ(9.711kcal)/mol 升华焓（0℃） 50.91kJ(12.16kcal)/mol 其他性质 温 度 20℃ 0℃ 0℃（冰） -20℃ 密度/(g/cm3 ) 0.99821 0.99984 0.9168 0.9193 粘度/(Pa·s) 1.002×10-3 1.793×10-3 — — 表面张力(空气-水界面)/(N/m) 72.75×10-3 75.64×10-3 — — 蒸汽压/kPa 2.3388 0.6113 0.6113 0.103 比热容/[J/(g·K)] 4.1818 4.2176 2.1009 1.9544 热导率(液体)/[W/(m·K)] 0.5984 0.5610 2.240 2.433 热扩散/(m2 /s) 1.4×10-7 1.3×10-7 11.7 ×10-7 1.8×10-7 介电常数 80.20 87.90 ~90 ~98 在纯净的水中，除含普通的水分子外，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；此外，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。同位素变体仅少量存在于水中，因此，在大多数情况下可 以忽略不计。 2 分子的缔合 （1） 水分子的缔合作用 水分子中的氢、氢原子呈 V 字形排序，O—H 键具有极性，所以分子中的电荷是非对称 分布的。纯水在蒸汽状态下，分子的偶极矩为 1.84D（德拜），这种极性使分子间产生吸引 力，因此，水分子能以相当大的强度缔合。但是只根据水分子有大的偶极矩还不能充分解释 分子间为什么存在着非常大的吸引力，因为偶极矩并不能表示电荷暴露的程度和分子的几何 形状。水的异常性质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。 由于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,因 而水分子间存在着很大的吸引力。 如果还考虑同位素变体、水合氢离子和氢氧根离子，那么水分子间的缔合机理就更加复 杂了。水合氢离子因为带正电荷，它比非离子化的水有更大的氢键给体潜力，氢氧根离子带 负电荷，比非离子化的水有更大的氢键受体潜力 根据水在三维空间形成氢键键合的能力，可以从理论上解释水的许多性质。例如，水的 热容量、熔点、沸点、表面张力和相变热都很大，这些都是因为破坏水分子间的氢键需要供 给足够的能量。水的介电常数也同样受到氢键键合的影响。虽然水分子是一个偶极子，但单 凭这一点还不能满意地解释水的介电常数的大小。水分子之间靠氢键键合而形成的水分子簇 显然会产生多分子偶极子，这将 会使水的介电常数明显增大。 （2）水分子缔合的原因
熔点（0.1Mpa） 0.000℃ 沸点（0.1Mpa） 100.000℃ 临界温度 373.99℃ 临界压力 22.064MPa(218.6atm) 三相点 0.01℃和 611.73Pa(4.589mmHg) 熔化焓（0℃） 6.012kJ(1.436kcal)/mol 蒸发焓（100℃） 40.657kJ(9.711kcal)/mol 升华焓（0℃） 50.91kJ(12.16kcal)/mol 其他性质 温 度 20℃ 0℃ 0℃（冰） -20℃ 密度/(g/cm3 ) 0.99821 0.99984 0.9168 0.9193 粘度/(Pa·s) 1.002×10-3 1.793×10-3 — — 表面张力(空气-水界面)/(N/m) 72.75×10-3 75.64×10-3 — — 蒸汽压/kPa 2.3388 0.6113 0.6113 0.103 比热容/[J/(g·K)] 4.1818 4.2176 2.1009 1.9544 热导率(液体)/[W/(m·K)] 0.5984 0.5610 2.240 2.433 热扩散/(m2 /s) 1.4×10-7 1.3×10-7 11.7 ×10-7 1.8×10-7 介电常数 80.20 87.90 ~90 ~98 在纯净的水中，除含普通的水分子外，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；此外，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。同位素变体仅少量存在于水中，因此，在大多数情况下可 以忽略不计。 2 分子的缔合 （1） 水分子的缔合作用 水分子中的氢、氢原子呈 V 字形排序，O—H 键具有极性，所以分子中的电荷是非对称 分布的。纯水在蒸汽状态下，分子的偶极矩为 1.84D（德拜），这种极性使分子间产生吸引 力，因此，水分子能以相当大的强度缔合。但是只根据水分子有大的偶极矩还不能充分解释 分子间为什么存在着非常大的吸引力，因为偶极矩并不能表示电荷暴露的程度和分子的几何 形状。水的异常性质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。 由于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,因 而水分子间存在着很大的吸引力。 如果还考虑同位素变体、水合氢离子和氢氧根离子，那么水分子间的缔合机理就更加复 杂了。水合氢离子因为带正电荷，它比非离子化的水有更大的氢键给体潜力，氢氧根离子带 负电荷，比非离子化的水有更大的氢键受体潜力 根据水在三维空间形成氢键键合的能力，可以从理论上解释水的许多性质。例如，水的 热容量、熔点、沸点、表面张力和相变热都很大，这些都是因为破坏水分子间的氢键需要供 给足够的能量。水的介电常数也同样受到氢键键合的影响。虽然水分子是一个偶极子，但单 凭这一点还不能满意地解释水的介电常数的大小。水分子之间靠氢键键合而形成的水分子簇 显然会产生多分子偶极子，这将 会使水的介电常数明显增大。 （2）水分子缔合的原因
a 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。 b 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。 c 静电效应。 4 冰的结构 （1）纯冰 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。 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，冰的正六方形对称结构。 早在 50 年代末期，曾有人用衍射方法研究含氘的冰结构，并确定了冰中氢原子的位置， 一般认为：1) 在邻近的两个氧原子的每一条连接线上有一个氢原子，它距离共价结合的氧为 1±0.01Å，距离氢键结合的氧为 1.76±0.01Å。这种构象如图 2-8(a)表示。2) 如果在一段时间内 观察氢原子的位置，可以得到与图 2-8(a)略微不同的图形。氢原子在两个最邻近的氧原子 X 和 Y 的连接线上，它可以处于距离 X 轴 1Å 或距离 Y 轴 1Å 的两个位置。这正如鲍林所预言， 后来为 Peterson 等人所证实的那样，氢原子占据这两个位置的几率相等，即氢原子平均占据每 个位置各一半的时间，这可能是因为除了在极低温度以外水分子是可以协同旋转的 (cooperative rotation)。另外，氢原子能够在两个邻近的氧原子之间“跳动”。通常我们把这种平 均结构称为半氢、鲍林或统计结构。 图 2-8(a) 冰结构中氢原子( ● )的位置 （2）冰的分类（按冷冻速度和对称要素分）： a 六方型冰晶 b 不规则树枝状结晶 c 粗糙的球状结晶 d 易消失的球状结晶及各种中间体 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。另外，还有 9 种同质 多晶和 1 种非结晶或玻璃态的无定型结构，在常压和温度 0℃时，这 11 种结构中只有六方型 冰结晶才是稳定的形式。 （3）六方冰晶形成的条件： 在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻；溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的 迁移。 冰并不完全是由精确排列的水分子组成的静态体系，每个氢原子也不一定恰好位于一对 氧原子之间的连接线上。这是因为：1) 纯冰不仅含有普通水分子，而且还有 H+(H3O+)和 OH-
a 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。 b 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。 c 静电效应。 4 冰的结构 （1）纯冰 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。 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，冰的正六方形对称结构。 早在 50 年代末期，曾有人用衍射方法研究含氘的冰结构，并确定了冰中氢原子的位置， 一般认为：1) 在邻近的两个氧原子的每一条连接线上有一个氢原子，它距离共价结合的氧为 1±0.01Å，距离氢键结合的氧为 1.76±0.01Å。这种构象如图 2-8(a)表示。2) 如果在一段时间内 观察氢原子的位置，可以得到与图 2-8(a)略微不同的图形。氢原子在两个最邻近的氧原子 X 和 Y 的连接线上，它可以处于距离 X 轴 1Å 或距离 Y 轴 1Å 的两个位置。这正如鲍林所预言， 后来为 Peterson 等人所证实的那样，氢原子占据这两个位置的几率相等，即氢原子平均占据每 个位置各一半的时间，这可能是因为除了在极低温度以外水分子是可以协同旋转的 (cooperative rotation)。另外，氢原子能够在两个邻近的氧原子之间“跳动”。通常我们把这种平 均结构称为半氢、鲍林或统计结构。 图 2-8(a) 冰结构中氢原子( ● )的位置 （2）冰的分类（按冷冻速度和对称要素分）： a 六方型冰晶 b 不规则树枝状结晶 c 粗糙的球状结晶 d 易消失的球状结晶及各种中间体 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。另外，还有 9 种同质 多晶和 1 种非结晶或玻璃态的无定型结构，在常压和温度 0℃时，这 11 种结构中只有六方型 冰结晶才是稳定的形式。 （3）六方冰晶形成的条件： 在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻；溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的 迁移。 冰并不完全是由精确排列的水分子组成的静态体系，每个氢原子也不一定恰好位于一对 氧原子之间的连接线上。这是因为：1) 纯冰不仅含有普通水分子，而且还有 H+(H3O+)和 OH-
离子以及 HOH 的同位素变体(同位素变体的数量非常少，在大多数情况下可忽略)，因此冰不 是一个均匀体系；2) 冰的结晶并不是完整的晶体，通常是有方向性或离子型缺陷的。当一个 水分子与另外 4 个水分子缔合并旋转时，即伴随着中性取向使质子发生位错(dislocation)，或 者由于质子在两邻近水分子的连线上跳动，形成 H3O+和 OH-而引起质子位错。前者属于方向 型缺陷，后者是离子型缺陷。冰结晶体中由于水分子的转动和氢原子的平动所产生的这些缺 陷，可以为解释质子在冰中的淌度比在水中大得多，以及当水结冰时其直流电导略微降低等 现象提供理论上的依据。 5 水的结构 纯水是具有一定结构的液体，但还不足以构成长程有序的刚性结构。在液态水中，水的 分子并不是以单个分子形式存在，而是由若干个分子靠氢键缔合形成大分子(H2O)n，因此水 分子的取向和运动都将受到周围其他水分子的明显影响。 1) 液态水是一种“稀疏”(open)液体，其密度仅相当于紧密堆积的非结构液体的 60%。这是 因为氢键键合形成了规则排列的四面体，这种结构使水的密度降低。从冰的结构也可以解释 水密度降低的原因。 2) 冰的熔化热大，足以破坏水中 15%左右的氢键。虽然在水中不一定需要保留可能存在 的全部氢键的 85%(例如，可能有更多的氢键破坏，能量变化将被同时增大的范德华相互作用 力所补偿)，实际上很可能仍然有相当多的氢键存在，因而使水分子保持广泛的氢键缔合。 3) 根据水的许多其他性质和 X-射线、核磁共振、红外和拉曼光谱分析测定的结果，以及 水的计算机模拟体系的研究，进一步证明水分子具有这种缔合作用。 在室温或低于室温下，液态水中包含着连续的三 维氢键轨道，这种由氢键构成的网络结构为四面体形状，其中有很多变形的和断 裂的键。水分子的这种排列是动态的，它们之间的氢键可迅速断裂，同时通过彼 此交换又可形成新的氢键，因此能很快地改变各个分子氢键键合的排列方式。但 在恒温时整个体系可以保持氢键键合程度不变的完整网络。 （1）水的结构模型： a 混合模型：混合模型强调了分子间氢键的概念，认为分子间氢键短暂地浓集于成簇 的水分子之间，成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡。 b 连续模型：分子间氢键均匀地分布于整个水样，水分子的连续网络结构成动态平衡。 c 填隙式模型：水保留在似冰状或笼状结构中，个别的水分子填充在笼状结构的缝隙 中。 氢键的键合程度取决于温度，在 0℃时冰中水分子的配位数为 4，最邻近的水分子间的距 离为 2.76Å，冰熔化时一部分氢键断裂(最邻近的水分子间的距离增大)，同时，刚性结构受到 破坏，水分子自身重新排列成为更紧密的网络结构，这与大量氢键的扭曲变形和熔化潜热的 输入有关。 随着温度上升，水的配位数增多。0℃时冰中水分子的配位数为 4，水在 1.5℃和 83℃时 的配位数分别为 4.4 和 4.9。而邻近的水分子之间的距离则随着温度升高而加大，从 0℃时的 2.76Å 增至 1.5℃时 2.9Å 和 83℃时的 3.05Å。显然，水的密度随着邻近分子间距离的增大而降 低，当邻近水分子平均数增多时其结果是密度增加，所以冰转变成水时，净密度增大，当继 温度(℃) 配位数 分子间距nm 0 4 0.276 1.5 4.4 0.290 83 4.9 0.305
离子以及 HOH 的同位素变体(同位素变体的数量非常少，在大多数情况下可忽略)，因此冰不 是一个均匀体系；2) 冰的结晶并不是完整的晶体，通常是有方向性或离子型缺陷的。当一个 水分子与另外 4 个水分子缔合并旋转时，即伴随着中性取向使质子发生位错(dislocation)，或 者由于质子在两邻近水分子的连线上跳动，形成 H3O+和 OH-而引起质子位错。前者属于方向 型缺陷，后者是离子型缺陷。冰结晶体中由于水分子的转动和氢原子的平动所产生的这些缺 陷，可以为解释质子在冰中的淌度比在水中大得多，以及当水结冰时其直流电导略微降低等 现象提供理论上的依据。 5 水的结构 纯水是具有一定结构的液体，但还不足以构成长程有序的刚性结构。在液态水中，水的 分子并不是以单个分子形式存在，而是由若干个分子靠氢键缔合形成大分子(H2O)n，因此水 分子的取向和运动都将受到周围其他水分子的明显影响。 1) 液态水是一种“稀疏”(open)液体，其密度仅相当于紧密堆积的非结构液体的 60%。这是 因为氢键键合形成了规则排列的四面体，这种结构使水的密度降低。从冰的结构也可以解释 水密度降低的原因。 2) 冰的熔化热大，足以破坏水中 15%左右的氢键。虽然在水中不一定需要保留可能存在 的全部氢键的 85%(例如，可能有更多的氢键破坏，能量变化将被同时增大的范德华相互作用 力所补偿)，实际上很可能仍然有相当多的氢键存在，因而使水分子保持广泛的氢键缔合。 3) 根据水的许多其他性质和 X-射线、核磁共振、红外和拉曼光谱分析测定的结果，以及 水的计算机模拟体系的研究，进一步证明水分子具有这种缔合作用。 在室温或低于室温下，液态水中包含着连续的三 维氢键轨道，这种由氢键构成的网络结构为四面体形状，其中有很多变形的和断 裂的键。水分子的这种排列是动态的，它们之间的氢键可迅速断裂，同时通过彼 此交换又可形成新的氢键，因此能很快地改变各个分子氢键键合的排列方式。但 在恒温时整个体系可以保持氢键键合程度不变的完整网络。 （1）水的结构模型： a 混合模型：混合模型强调了分子间氢键的概念，认为分子间氢键短暂地浓集于成簇 的水分子之间，成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡。 b 连续模型：分子间氢键均匀地分布于整个水样，水分子的连续网络结构成动态平衡。 c 填隙式模型：水保留在似冰状或笼状结构中，个别的水分子填充在笼状结构的缝隙 中。 氢键的键合程度取决于温度，在 0℃时冰中水分子的配位数为 4，最邻近的水分子间的距 离为 2.76Å，冰熔化时一部分氢键断裂(最邻近的水分子间的距离增大)，同时，刚性结构受到 破坏，水分子自身重新排列成为更紧密的网络结构，这与大量氢键的扭曲变形和熔化潜热的 输入有关。 随着温度上升，水的配位数增多。0℃时冰中水分子的配位数为 4，水在 1.5℃和 83℃时 的配位数分别为 4.4 和 4.9。而邻近的水分子之间的距离则随着温度升高而加大，从 0℃时的 2.76Å 增至 1.5℃时 2.9Å 和 83℃时的 3.05Å。显然，水的密度随着邻近分子间距离的增大而降 低，当邻近水分子平均数增多时其结果是密度增加，所以冰转变成水时，净密度增大，当继 温度(℃) 配位数 分子间距nm 0 4 0.276 1.5 4.4 0.290 83 4.9 0.305
续温和加热至 3.98℃时密度可达到最大值。随着温度继续上升即密度开始逐渐下降。 水的低粘度与结构有关，因为氢键网络是动态的，当分子在纳秒甚至皮秒这样短暂的时 间内改变它们与邻近分子之间的氢键键合关系时，会增大分子的淌度（或流动性）。 （2）水分子的结构特征 a 水是呈四面体的网状结构 b 水分子之间的氢键网络是动态的 c 水分子氢键键合程度取决于温度 2.3 食品中水的存在形式 食品中的水不是单独存在的，它会与食品中的其他成分发生化学或物理作用，因而改变 了水的性质。按照食品中的水与其他成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成结合水、毛 细管水和自由水。 结合水：又称为束缚水，是指存在于食品中的与非水成分通过氢键结合的水，是食品中 与非水成分结合的最牢固的水。不能被微生物利用，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。 自由水：是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。 毛细管水：指食品中由于天然形成的毛细管而保留的水分，是存在于生物体细胞间隙的 水。毛细管的直径越小，持水能力越强，当毛细管直径小于 0.1μm 时，毛细管水实际上已经 成为结合水，而当毛细管直径大于 0.1μm 则为自由水，大部分毛细管水为自由水。能结冰， 但冰点有所下降，溶解溶质的能力强，干燥时易被除去，与纯水分子平均运动接近。很适于 微生物生长和大多数化学反应，易引起食物的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。 结合水与自由水的区别：结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃时不结冰，而自由水可 以作为溶剂，在-40℃会结冰。 食品中的结合水的产生除毛细管作用外，大多数结合水是由于食品中的水分与食品中的 蛋白质、淀粉、果胶等物质的羧基、羰基、氨基、亚氨基、羟基、巯基等亲水性基团或水中 的无机离子的键合或偶极作用产生的。根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合 水分成单分子层水和多分子层水。 单分子层水：指与食品中非水成分的强极性基团如：羧基-、氨基+、羟基等直接以氢键 结合的第一个水分子层。在食品中的水分中它与非水成分之间的结合能力最强，很难蒸发， 与纯水相比其蒸发焓大为增加，它不能被微生物所利用。一般说来，食品干燥后安全贮藏的 水分含量要求即为该食品的单分子层水。 2.4 水与溶质的相互作用 向水中添加各种不同的物质，不仅会改变被添加物质的性质，水本身的性质也会发生明 显的变化。亲水性物质靠离子-偶极或偶极-偶极相互作用同水强烈地相互作用，因而改变了水 的结构和流动性，以及亲水性物质的结构和反应性。被添加物质的疏水基团与邻近的水分子 仅产生微弱的相互作用，邻近疏水基团的水比纯水的结构更为有序。这种热力学上不利的变 化过程，是由于熵减小的原因引起的。为使这种热力学上不利的变化降低到最小的程度，必 须尽可能使疏水基团聚集，以便让它们同水分子的接触机会减小至最低限度，这种过程称为 疏水相互作用。 1 水与溶质相互作用的分类 水与溶质混合时两者的性质均会发生变化，这种变化与溶质的性质有关，也就是与水同 溶质的相互作用有关。亲水性溶质可以改变溶质周围邻近水的结构和淌度，同时水也会引起
续温和加热至 3.98℃时密度可达到最大值。随着温度继续上升即密度开始逐渐下降。 水的低粘度与结构有关，因为氢键网络是动态的，当分子在纳秒甚至皮秒这样短暂的时 间内改变它们与邻近分子之间的氢键键合关系时，会增大分子的淌度（或流动性）。 （2）水分子的结构特征 a 水是呈四面体的网状结构 b 水分子之间的氢键网络是动态的 c 水分子氢键键合程度取决于温度 2.3 食品中水的存在形式 食品中的水不是单独存在的，它会与食品中的其他成分发生化学或物理作用，因而改变 了水的性质。按照食品中的水与其他成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成结合水、毛 细管水和自由水。 结合水：又称为束缚水，是指存在于食品中的与非水成分通过氢键结合的水，是食品中 与非水成分结合的最牢固的水。不能被微生物利用，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。 自由水：是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。 毛细管水：指食品中由于天然形成的毛细管而保留的水分，是存在于生物体细胞间隙的 水。毛细管的直径越小，持水能力越强，当毛细管直径小于 0.1μm 时，毛细管水实际上已经 成为结合水，而当毛细管直径大于 0.1μm 则为自由水，大部分毛细管水为自由水。能结冰， 但冰点有所下降，溶解溶质的能力强，干燥时易被除去，与纯水分子平均运动接近。很适于 微生物生长和大多数化学反应，易引起食物的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。 结合水与自由水的区别：结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃时不结冰，而自由水可 以作为溶剂，在-40℃会结冰。 食品中的结合水的产生除毛细管作用外，大多数结合水是由于食品中的水分与食品中的 蛋白质、淀粉、果胶等物质的羧基、羰基、氨基、亚氨基、羟基、巯基等亲水性基团或水中 的无机离子的键合或偶极作用产生的。根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合 水分成单分子层水和多分子层水。 单分子层水：指与食品中非水成分的强极性基团如：羧基-、氨基+、羟基等直接以氢键 结合的第一个水分子层。在食品中的水分中它与非水成分之间的结合能力最强，很难蒸发， 与纯水相比其蒸发焓大为增加，它不能被微生物所利用。一般说来，食品干燥后安全贮藏的 水分含量要求即为该食品的单分子层水。 2.4 水与溶质的相互作用 向水中添加各种不同的物质，不仅会改变被添加物质的性质，水本身的性质也会发生明 显的变化。亲水性物质靠离子-偶极或偶极-偶极相互作用同水强烈地相互作用，因而改变了水 的结构和流动性，以及亲水性物质的结构和反应性。被添加物质的疏水基团与邻近的水分子 仅产生微弱的相互作用，邻近疏水基团的水比纯水的结构更为有序。这种热力学上不利的变 化过程，是由于熵减小的原因引起的。为使这种热力学上不利的变化降低到最小的程度，必 须尽可能使疏水基团聚集，以便让它们同水分子的接触机会减小至最低限度，这种过程称为 疏水相互作用。 1 水与溶质相互作用的分类 水与溶质混合时两者的性质均会发生变化，这种变化与溶质的性质有关，也就是与水同 溶质的相互作用有关。亲水性溶质可以改变溶质周围邻近水的结构和淌度，同时水也会引起
亲水性溶质反应性改变，有时甚至导致结构变化。添加疏水性物质到水中，溶质的疏水基团 仅与邻近水发生弱微的相互作用，而且优先在非水环境中发生。 2.水与离子基团的相互作用 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。 离子电荷与水分子的偶极子之间的相互作用，是食品中结合最紧密的水。 影响这种作用力的因素有：基团的解离程度以及食品的酸度。 这种作用对食品体系的影响表现在：a 改变水的结构，b 改变是批哦内的介电常数，c 影响食品体系的稳定性和生物活性大分子的稳定性。 在稀水溶液中一些离子具有净结构破坏效应,这些离子大多为负离子和大的正离子，如： K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-，I-,NO3-,BrO3-,IO3-，ClO4-等。 另外一些离子具有净结构形成效应（Net structure-forming effect）,这些离子大多是电场强 度大，离子半径小的离子。如：Li+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+，F-,OH-等。 离子对水的效应显然不仅是影响水的结构，通过它们的不同水合能力，改变水的结构， 影响水的介电常数和胶体粒子的双电层厚度，同时离子还显著地影响水对非水溶质和原介质 中悬浮物的“好客”程度。因而，离子的种类和数量对蛋白质的构象和胶体的稳定性（按照 Hofmeister 或感胶离子序的盐溶和盐析）有很大的影响。 3 水与有氢键键合能力中性基团的相互作用 水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。氢键作用的强度与水分子之间 的 氢键相近。与溶质氢键键合的水，按其所在的特定位置可分为化合水或邻近水（第一层水）， 与体相水比较，它们的流动性极小。溶质周围的邻近水是否呈现比体相水流动性低或者其他 性质改变，取决于溶质-水氢键的强度。凡能够产生氢键键合的溶质可以强化纯水的结构，至 少不会破坏这种结构。然而在某些情况下，溶质氢键键合的部位和取向在几何构型上与正常 水不同，因此，这些溶质通常对水的正常结构也会产生破坏。 水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基和亚氨基等极性基团，发生氢键键合。 另外，在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。 结晶大分子的亲水基团间的距离是与纯水中最邻近两个氧原子间的距离相等。如果在水 合大分子中这种间隔占优势，这将会促进第一层水和。 在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。 水分子与蛋白质的二级结构结合，不仅决定蛋白质二级结构的精细结构，而且还决定特 定的分子振动。通过葡糖淀粉酶的蛋白水解片段 x 射线衍射数据。十个水分子链将一个 α-helix （helix9，211-227）的一端与另一个 α-helix（helix11，272-285）的中段连接起来。 4.水与疏水基团的相互作用 水中加入疏水性物质，疏水基团与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水 分子之间的氢键键合增强,结构更为有序；疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水 的接触面积减小，结果导致自由水分子增多。非极性物质具有两种特殊的性质： a 蛋白质分子产生的疏水相互作用 b 极性物质能和水形成笼形水合物 （1）疏水水合 向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之 间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合
亲水性溶质反应性改变，有时甚至导致结构变化。添加疏水性物质到水中，溶质的疏水基团 仅与邻近水发生弱微的相互作用，而且优先在非水环境中发生。 2.水与离子基团的相互作用 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。 离子电荷与水分子的偶极子之间的相互作用，是食品中结合最紧密的水。 影响这种作用力的因素有：基团的解离程度以及食品的酸度。 这种作用对食品体系的影响表现在：a 改变水的结构，b 改变是批哦内的介电常数，c 影响食品体系的稳定性和生物活性大分子的稳定性。 在稀水溶液中一些离子具有净结构破坏效应,这些离子大多为负离子和大的正离子，如： K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-，I-,NO3-,BrO3-,IO3-，ClO4-等。 另外一些离子具有净结构形成效应（Net structure-forming effect）,这些离子大多是电场强 度大，离子半径小的离子。如：Li+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+，F-,OH-等。 离子对水的效应显然不仅是影响水的结构，通过它们的不同水合能力，改变水的结构， 影响水的介电常数和胶体粒子的双电层厚度，同时离子还显著地影响水对非水溶质和原介质 中悬浮物的“好客”程度。因而，离子的种类和数量对蛋白质的构象和胶体的稳定性（按照 Hofmeister 或感胶离子序的盐溶和盐析）有很大的影响。 3 水与有氢键键合能力中性基团的相互作用 水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。氢键作用的强度与水分子之间 的 氢键相近。与溶质氢键键合的水，按其所在的特定位置可分为化合水或邻近水（第一层水）， 与体相水比较，它们的流动性极小。溶质周围的邻近水是否呈现比体相水流动性低或者其他 性质改变，取决于溶质-水氢键的强度。凡能够产生氢键键合的溶质可以强化纯水的结构，至 少不会破坏这种结构。然而在某些情况下，溶质氢键键合的部位和取向在几何构型上与正常 水不同，因此，这些溶质通常对水的正常结构也会产生破坏。 水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基和亚氨基等极性基团，发生氢键键合。 另外，在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。 结晶大分子的亲水基团间的距离是与纯水中最邻近两个氧原子间的距离相等。如果在水 合大分子中这种间隔占优势，这将会促进第一层水和。 在生物大分子的两个部位或两个大分子之间可形成由几个水分子所构成的“水桥”。 水分子与蛋白质的二级结构结合，不仅决定蛋白质二级结构的精细结构，而且还决定特 定的分子振动。通过葡糖淀粉酶的蛋白水解片段 x 射线衍射数据。十个水分子链将一个 α-helix （helix9，211-227）的一端与另一个 α-helix（helix11，272-285）的中段连接起来。 4.水与疏水基团的相互作用 水中加入疏水性物质，疏水基团与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水 分子之间的氢键键合增强,结构更为有序；疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水 的接触面积减小，结果导致自由水分子增多。非极性物质具有两种特殊的性质： a 蛋白质分子产生的疏水相互作用 b 极性物质能和水形成笼形水合物 （1）疏水水合 向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之 间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合