(4) 结合水不能用作其他添加溶质的溶剂。 (5) 从 NMR 氢谱实验中发现，结合水使谱线变宽。 (6) 从沉淀速度、粘度或扩散等实验证明，结合水和大分子是一起运动的。 (7) 结合水位于溶质和其他非水物质的附近，在性质上与同一体系中的体相水(重力水 “bulk”water)明显不同。 一般认为上述定义都是正确的，但是在分析一定种类样品中的结合水含量时，几乎不可 能得到相同的数值，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。 在考虑食品中的结合水时，应注意下面一些问题。 (1) 结合水的表观数量常常因所采用的测定方法而异。 (2) 结合水的真实含水量因产品的种类而异。 (3) 水在复杂体系中，结合得最牢固的是构成非水物质组成的那些水，这部分水称为化 合水，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。第二种结合水称为邻近水，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。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。因此，这里所指的结合水包括化合水和邻近水以及几乎全部多层水。即使在结合水的 每一类中以及类与类之间，水的结合程度也不相同。 (4) 一定的水分子与其他物质分子的结合方式，随着体系中水分的总含量(特别在低水分 食品中)的改变而变化。 (5) 结合水不应看成是完全不流动的，因为随着水的结合程度增大，水分子与邻近的水 分子之间相互交换位置的速率也随之降低，但通常不会降低到零。 (6) 与亲水物质相结合的水，比普通水的水分子更有序，但它不同于普通冰的结构。 (7)除上面讨论的化学结合水外，细胞体系中有少量的水由于受到小毛细管的物理作用 的限制，流动性和蒸汽压均降低。当大量毛细管的半径小于 0.1μm 时，蒸汽压和水活性α W 将会显著降低。大多数食品中毛细管的半径范围为 10～100μm，因此，消除这种作用可 作为降低食品水活性的一种重要方法。 (8)虽然食品中的结合水很重要，但大多数高水分食品中结合水的含量较少。例如，每 g
(4) 结合水不能用作其他添加溶质的溶剂。 (5) 从 NMR 氢谱实验中发现，结合水使谱线变宽。 (6) 从沉淀速度、粘度或扩散等实验证明，结合水和大分子是一起运动的。 (7) 结合水位于溶质和其他非水物质的附近，在性质上与同一体系中的体相水(重力水 “bulk”water)明显不同。 一般认为上述定义都是正确的，但是在分析一定种类样品中的结合水含量时，几乎不可 能得到相同的数值，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。 在考虑食品中的结合水时，应注意下面一些问题。 (1) 结合水的表观数量常常因所采用的测定方法而异。 (2) 结合水的真实含水量因产品的种类而异。 (3) 水在复杂体系中，结合得最牢固的是构成非水物质组成的那些水，这部分水称为化 合水，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。第二种结合水称为邻近水，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。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。因此，这里所指的结合水包括化合水和邻近水以及几乎全部多层水。即使在结合水的 每一类中以及类与类之间，水的结合程度也不相同。 (4) 一定的水分子与其他物质分子的结合方式，随着体系中水分的总含量(特别在低水分 食品中)的改变而变化。 (5) 结合水不应看成是完全不流动的，因为随着水的结合程度增大，水分子与邻近的水 分子之间相互交换位置的速率也随之降低，但通常不会降低到零。 (6) 与亲水物质相结合的水，比普通水的水分子更有序，但它不同于普通冰的结构。 (7)除上面讨论的化学结合水外，细胞体系中有少量的水由于受到小毛细管的物理作用 的限制，流动性和蒸汽压均降低。当大量毛细管的半径小于 0.1μm 时，蒸汽压和水活性α W 将会显著降低。大多数食品中毛细管的半径范围为 10～100μm，因此，消除这种作用可 作为降低食品水活性的一种重要方法。 (8)虽然食品中的结合水很重要，但大多数高水分食品中结合水的含量较少。例如，每 g
干蛋白质中结合水的含量从 0.3g～0.5g 不等。 (9)就低水分食品而言，水活性是一个比结合水更有意义的概念。 持水容量通常用来描述基质分子(一般是指大分子化合物)截留大量水的能力。例如，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。 尽管对细胞和大分子基质所截留的水的结构尚未确定，但是食品体系中这种水的特性及 其对食品品质的重要性是非常清楚的。即使食品受到机械损伤，被截留的水也不会从食品中 流出。另外，截留水在食品加工中表现的特性几乎与纯水相似，在干燥时容易除去，冰冻时 容易转变成冰。所不同的是流动性质受到很大的限制，而单个水分子的运动特性和稀盐溶液 中的水分子的运动特性基本相同。 细胞和凝胶中的水大部分是截留水，截留水的含量或持水容量的变化对食品品质的影响 极大。例如，凝胶在贮藏过程中因持水容量下降所引起的品质降低称为脱水收缩。生物组织 在冷冻保藏过程中通常会出现持水容量减少，解冻时这部分水可大量渗出。此外，动物屠宰 后伴随肌肉的生理变化 pH 值下降，也可以引起持水容量减少，这种变化不利于肉类食品 (例如香肠)保持应有的品质。 食品中水的分类和各类水的性质可参考表 2-3，2-4 和 2-5
干蛋白质中结合水的含量从 0.3g～0.5g 不等。 (9)就低水分食品而言，水活性是一个比结合水更有意义的概念。 持水容量通常用来描述基质分子(一般是指大分子化合物)截留大量水的能力。例如，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。 尽管对细胞和大分子基质所截留的水的结构尚未确定，但是食品体系中这种水的特性及 其对食品品质的重要性是非常清楚的。即使食品受到机械损伤，被截留的水也不会从食品中 流出。另外，截留水在食品加工中表现的特性几乎与纯水相似，在干燥时容易除去，冰冻时 容易转变成冰。所不同的是流动性质受到很大的限制，而单个水分子的运动特性和稀盐溶液 中的水分子的运动特性基本相同。 细胞和凝胶中的水大部分是截留水，截留水的含量或持水容量的变化对食品品质的影响 极大。例如，凝胶在贮藏过程中因持水容量下降所引起的品质降低称为脱水收缩。生物组织 在冷冻保藏过程中通常会出现持水容量减少，解冻时这部分水可大量渗出。此外，动物屠宰 后伴随肌肉的生理变化 pH 值下降，也可以引起持水容量减少，这种变化不利于肉类食品 (例如香肠)保持应有的品质。 食品中水的分类和各类水的性质可参考表 2-3，2-4 和 2-5
表2-4食品中郁近水和多层水的梅类及其性硬 性 智近 行件国。与丰水到分的并奖素东位胃和州烧丰家甜分家水基树形城 X发生红料相红件同的军落分农。 气这黄东达钱品大合装村，何坛有灰。卡要是你一东和水溶南形成以 上泰理分的银察东性林用辉制非健 成谁以水隐，议验g还想积程格园 01赠伯毛明作中的水 余写结冰的游分：冰点将大大静能 T动运动：分F泰T)班东北投 大大减安 骑有有大大低 青发对专与苑称比较】 大 在有家分食品《mH0)中特水 0%士04% 3圳士 分有盛的 217) 化合东和薄分架面水，×科上部的东加十门K科边舞以内饼士浅 的过不明N,川看食种和 引境不略待行代麦化 家，1风付角边羽不明“，动食码 种类和程境不H略食行气发化 门东分合装销起界短过送个 的为01一01（单这分子以值》区科伯卡醒面树，无乎所行伯程 表2-5食品中体相水的种类和性厨 取结还 事离非东分位有敲这。水一 事商非水分位汽盛过，水
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。 水与溶质的结合力十分重要，现将它们的相互作用总结在表 2-6 中。 a.大约 12~25KJ/mol，b. 远低于单个共价键的强度，c. R 是烷基，d. 疏水相互作用是 熵驱动的，而偶极-离子和偶极-偶极相互作用是焓驱动的。 二、 水与离子和离子基团的相互作用 前面已经讨论过，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 一部分水。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。图 2-10 表示 NaCl 邻近的水分子（图中仅指出了纸平面上第一层水分
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。 水与溶质的结合力十分重要，现将它们的相互作用总结在表 2-6 中。 a.大约 12~25KJ/mol，b. 远低于单个共价键的强度，c. R 是烷基，d. 疏水相互作用是 熵驱动的，而偶极-离子和偶极-偶极相互作用是焓驱动的。 二、 水与离子和离子基团的相互作用 前面已经讨论过，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 一部分水。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。图 2-10 表示 NaCl 邻近的水分子（图中仅指出了纸平面上第一层水分
子）可能出现的相互作用方式。这种作用通常称为离子水合作用。例如，Na+、Cl-和解离基 团-COO-、NH3 等靠所带的电荷与水分子的偶极矩产生静电相互作用。Na+与水分子的结合 能大约是水分子间氢键键能的 4 倍，然而低于共价键能。 图 2-10 NaCl 邻近的水分子可能出现的排列方式 （图中仅表示出纸平面上的水分子） 在稀盐溶液中，离子的周围存在多层水（见表 2-4），离子对最内层和最外层的水产生 的影响相反，因而使水的结构遭到破坏，以致最内层的邻近水（即第二层水）和最外层的体 相水的某些物理性质不相同，第二层水由于受到第一层水（最内层水）和更远的体相水在结 构上相反的影响，因而水分子的结构被扰乱，最外层的体相水与稀溶液中水的性质相似。在 高浓度的盐溶液中不可能存在体相水，这种溶液中水的结构与邻近离子的水相同。也就是水 的结构完全由离子所控制。 在稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的，某些离子，例如 K+、Rb+、Cs+、NH4 + 、 Cl-、Br-、I -、NO3 、BrO3 - 、IO3 - 和 ClO4 - 等，具有破坏水的网状结构效应，其中 K+的作 用很小，而大多数是电场强度较弱的负离子和离子半径大的正离子，它们阻碍水形成网状结 构，这类盐溶液的流动性比纯水的更大。另一类是电场强度较强、离子半径小的离子，或多 价离子，它们有助于水形成网状结构，因此这类离子的水溶液比纯水的流动性小，例如 Li+、 Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、F -和 OH-等属于这一类。实际上，从水的正常结构来 看，所有的离子对水的结构都起破坏作用，因为它们能阻止水在 0℃下结冰。 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。 三、 水与具有氢键键合能力的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）
子）可能出现的相互作用方式。这种作用通常称为离子水合作用。例如，Na+、Cl-和解离基 团-COO-、NH3 等靠所带的电荷与水分子的偶极矩产生静电相互作用。Na+与水分子的结合 能大约是水分子间氢键键能的 4 倍，然而低于共价键能。 图 2-10 NaCl 邻近的水分子可能出现的排列方式 （图中仅表示出纸平面上的水分子） 在稀盐溶液中，离子的周围存在多层水（见表 2-4），离子对最内层和最外层的水产生 的影响相反，因而使水的结构遭到破坏，以致最内层的邻近水（即第二层水）和最外层的体 相水的某些物理性质不相同，第二层水由于受到第一层水（最内层水）和更远的体相水在结 构上相反的影响，因而水分子的结构被扰乱，最外层的体相水与稀溶液中水的性质相似。在 高浓度的盐溶液中不可能存在体相水，这种溶液中水的结构与邻近离子的水相同。也就是水 的结构完全由离子所控制。 在稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的，某些离子，例如 K+、Rb+、Cs+、NH4 + 、 Cl-、Br-、I -、NO3 、BrO3 - 、IO3 - 和 ClO4 - 等，具有破坏水的网状结构效应，其中 K+的作 用很小，而大多数是电场强度较弱的负离子和离子半径大的正离子，它们阻碍水形成网状结 构，这类盐溶液的流动性比纯水的更大。另一类是电场强度较强、离子半径小的离子，或多 价离子，它们有助于水形成网状结构，因此这类离子的水溶液比纯水的流动性小，例如 Li+、 Na+、H3O+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、F -和 OH-等属于这一类。实际上，从水的正常结构来 看，所有的离子对水的结构都起破坏作用，因为它们能阻止水在 0℃下结冰。 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。 三、 水与具有氢键键合能力的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）