2-食品化学_水和冰解析

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水分子氢键键合程度取决于温度 温度/℃ 0 1.5 83

配位数/个 4.0 4.4 4.9
分子间距/nm 0.276 0.290 0.305
配位数：是中心离子的重要特征。直接同中心离子（或
原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数。
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2.3 冰的结构和性质 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。普通冰的晶胞和基础平面可如下图所示：
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1.4 水和冰的物理性质
与在周期表中与氧临近的各元素的氢化物相比，水的许多物理常数，
如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、升华热、表面张力和介电 常数等明显偏高。

冰的热导率是同样温度下水的4倍
说明冰对热的传导速率要比生物材料中非流动水的导热率快得多。 冰的热扩散系数约为水的9倍
说明在一定的环境条件下，冰的温度变化速率比水大得多。
SP3
O H
104.50
H
1.84D
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2.2 水分子的缔合作用
在液态水中，若干个水分子会缔合成(H2O)n大分子，这是由于水分 子偶极分子之间的静电吸引力及产生氢键键合作用形成的。氧原子的两 个孤对电子与邻近的两个水分子的氢原子产生氢键键合.
O H O H H H O H H
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由于每个水分子上有四个形成氢键的位点，因此每个水分子的可以 通过氢键结合4个水分子。
热导率小的是热的不良导体或为热绝缘体。
钻石的热导率在已知矿物中最高。
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•热扩散系数
定义 α=λ/ρc
α称为热扩散率或热扩散系数（thermal diffusivity），单位m2/s；
λ ：导热系数，单位W/m· K； ρ：密度，单位Kg/m3 ； c ：热容，单位J/Kg· K。 热扩散系数α 是λ 与1/ρ c两个因子的结合。α 越大，表示物体内部温
冰的晶体结构比较开阔，水分子间有较大的空隙，这就是冰的密
度比较小的原理。
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三、食品中水的类型
根据水在食品中所处状态的不同，与非水组分结合
强弱的不同，可把固态食品中的水大体上划分为两类： 1. 结合水 2. 自由水
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3.1 结合水
定义 ： 结合水是食品中可与非水组分通过氢键结合的水，是食品 中与非水组分结合的最为牢固的水。 分类:根据与食品中非水组分氢键结合强弱的不同.
构成水
邻近水 多层水
b.水分含量、分布和状态对于食品的结构、外观、质地、风味、新鲜
程度会产生极大的影响；
c.水是引起食品化学变化及微生物作用的重要原因，直接关系到食品 的贮藏和安全特性。
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1.2 水的重要生理作用
水在生物体内的大量存在，具有重要生理作用，主要表现为：
（1）促进物质代谢。水是良好的溶剂，因此能溶解物质，加速化学反应， 有利于营养的消化吸收、运输和代谢废物的排泄。 （2）调节体温。生物体在散失水分的过程中．水分较高的气化热能降低 体温。对植物来说可避免强烈太阳照射下产生体温的剧烈升高，对动 物来说是调节体温的一种最重要方式。 （3）润滑作用。泪液可防止眼球干燥。关节滑液可防止骨关节的磨损。 食物的吞咽也需水的帮助。 （4）生物体代谢的底物。在生物体内的许多化学反应中，都需要水的 参与。尤其是一些水解反应。
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•热导率
或称“导热系数”。是物质导热能力的量度。符号为λ。
定义：在物体内部垂直于导热方向取两个相距1米，面积为1平方米
的平行平面，若两个平面的温度相差1K，则在1秒内从一个平面传 导至另一个平面的热量就规定为该物质的热导率，其单位为瓦特· 米1· 开-1（W· m-1· K-1）。
热导率λ很大的物体是优良的热导体
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1.1 水在食品中的重要作用
a.水是食品的重要组成成分，是形成食品加工工艺考虑的重要因素；
某些代表性食品的含水量
食品名称 番茄 莴苣 卷心菜 啤酒 柑橘 苹果汁 水分% 95 95 92 90 87 87 食品名称 牛奶 马铃薯 香蕉 鸡 肉 面包 水分% 87 78 75 70 65 35 食品名称 果酱 蜂蜜 奶油 稻米面粉 奶粉 酥油 水分% 28 20 16 12 4 0
食品化学
第二章 水和冰
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一、概述
生物体系的基本成分：蛋白质、碳水化合物、脂肪、核酸、矿物 质和水。其中水是最普遍存在的，它往往占植物、动物质量或食 品质量的50%~90%。
而且水分的分布不均，动物体内以血液、脑等器官最多，其次是
皮肤，而骨骼中较少；植物中一般以叶、茎、根等部位含水量高， 种子中含量少。
度扯平的能力越大。这种物理上的意义还可以从另一个角度来加以
说明，即从温度的角度看，α 越大，材料中温度变化传播的越迅速。 可见α 也是材料传播温度变化能力大小的指标，因而有导温系数之
称。
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1.5 水和冰的相转变性质
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二、水和冰的结构
2.1 水分子的结构
接近完美四面体结构的强极性分子。 水分子由两个氢原子与一个氧原子的两个SP3杂化轨道结合成两个σ共价 键，形成近似四面体结构，氧原于位于四面体中心，四面体的四个顶点 中有两个被氢原子占据，其余两个为氧原子的非共用电子对所占有。 气态水分子两个O—H键的夹角即(H—O—H)的键角为104.5°，O—H核间 距为0.096 nm，氢和氧的范德华半径分别为0.12和0.14 nm。
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1.3 水的需要量与来源
体内水的来源： ①液体食物（饮水、饮料、汤汁）； ②固态食物（饭、菜、水果）；
（食物水）
③代谢水：有机物在体内氧化产生的水（即：内生水，如100克糖的氧化 产生水60mL，蛋白质41mL，脂肪107mL）。 水的进入渠道：摄入、吸收（主要在小肠，少数在大肠）→血管→细胞。 水的损失： ①（肾）尿液； ②（皮肤）蒸发、汗液； ③（肠）粪便； ④（肺）呼吸。
水分子之间还可以以静电力相互结合，因此缔合态的水在空间有 不同的存在形式，如：
H H H H O O O H H H H O H O H H
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H H O H O H H O H O H
不同的缔合形式，可导致水分子之间的缔合数大于4。
水是呈四面体的网状结构
水分子之间的氢键网络是动态的
水分子氢键键合程度取决于温度