第二章 水和冰 (1)
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表2.1 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
2.1.2 水、冰的物理特性
离子对水的净结构的影响与极化力或电场强度紧密相 关。随着离子种类的变化及所带电荷的不同，与水之 间的相互作用也有所差别。大致可以分作两类： 净结构形成效应 (forming effect)
有助于水分子网状结构的形成，水溶液的流动性小于水，此类 离子一般为离子半径小、电场强度大或多价离子，这些离子主 要是带正电荷的离子。如： Li+ 、 Na+ 、 H3O+ 、 Ca2+ 、 Ba2+ 、 Mg2+ 、 Al3+、F-、OH-等。
不同的缔合形式，可导致水分子之间的缔合数大于4。
在通常情况下，水有三种存在状态，即气态、液 态和固态。水分子之间的缔合程度与水的存在状 态有关。在气态下，水分子之间的缔合程度很小， 可看作以自由的形式存在；在液态，水分子之间 有一定程度的缔合，几乎没有游离的水分子，由 此可理解为什么水具有高的沸点；而在固态也就 是结冰的状态下，水分子之间的缔合数是4，每个 水分子都固定在相应的晶格里，这也是水的熔点 高的原因。
在冰的晶体结构中，每个水和另外4个水分子相互 缔合，O－O之间的最小距离为0.276nm，O－O－ O之间的夹角为109°。 当水溶液结冰时，其所含溶质的种类和数量 可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向。 一般有4种类型，即六方形、不规则树状、粗糙球 状、易消失的球晶；六方形是多见的、在大多数 冷冻食品中重要的结晶形式。这种晶形形成的条 件是在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻，并且溶质 的性质及浓度不严重干扰水分子的迁移。
一、单个水分子的结构
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。
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。
对水结构的影响 一般会增加（至少不会破坏）水净结构 溶质氢键部位的分布和定向在几何上与水不相容时 对水结构具有破坏作用 尿素——显著破坏效应
总氢键数没有显著改变，对水的净结构没有多大影 响
能与水形成氢键的基团
羟基
氨基
羰基
酰基 亚氨基 水与蛋白质分子的两种功能基团 形成氢键
2.1 概述
2.1.1 水在食品中的作用 食品的溶剂 食品中的反应物或反应介质
除去食品加工过程中的有害物质（单宁、秋水仙 碱） 食品的浸胀剂 食品的传热介质 生物大分子化合物构象的稳定剂
食品中的含水量
水是食品的主要组成成分，食品中的水分含量、 分布和状态对食品的结构、外观、质地、风味、 新鲜程度产生极大的影响；食品中的水分也是引 起食品变质的重要原因；影响食品的品质和加工 工艺。
与非极性物质的相互作用 非极性的分子通常包括烃类、脂类、甾萜类等， 通过化学的手段也可在一些含极性基团的分子 （如蛋白质等）中引入非极性部分（基团）。当 水中存在非极性物质，即疏水性物质时，由于它 们与水分子产生斥力，可以导致疏水分子附近的 水分子之间的氢键键合增强。由于在这些不相容 的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构，使得 熵下降，此过程称为疏水水合作用。
纯水结晶时有下列行为：即尽管冰点是0℃，但常 并不在0℃结冻，而是出现过冷状态，只有当温度 降低到零下某一温度时才可能出现结晶（加入固 体颗粒或振动可促使此现象提前出现）；出现冰 晶时温度迅速回升到0℃。把开始出现稳定晶核时 的温度叫过冷温度。如果外加晶核，不必达到过 冷温度就能结冰，但此时生产的冰晶粗大，因为 冰晶主要围绕有限数量的晶核成长。
净结构破坏效应 (breaking effect) 、
能阻碍水分子之间网状结构的形成，其溶液的流动性比水大， 离子半径大、电场强度小或单价离子，这些离子主要是负离子 或大的正离子。如： K+ 、 Rb+ 、 Cs+、 N+H4 、 Cl- 、 Br- 、 I- 、 NO-3 、 BrO-3等；
离子效应
水的缔合程度及水分子之间的距离也与温度有密 切的关系；在0℃ 时，水分子的配位数是4，相互 缔合的水分子之间的距离是0.276nm；当冰开始熔 化时，水分子之间的刚性结构遭到破坏，此时水 分子之间的距离增加，如1.5℃ 时为0.29nm，但由 0℃ ~3.8℃ 时，水分子的缔合数增大，如1.5℃ 时 缔合数是4.4，因此冰熔化的开始阶段，密度有一 个提高的过程；随着温度的继续提高，水分子之 间的距离继续增大，缔合数逐步降低，因此密度 逐渐降低。
近乎相等 较低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
与离子或离子基团的相互作用 当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团的 盐类物质时，这些物质由于在水中可以溶解而且 解离出带电荷的离子，因而可以固定相当数量的 水。例如食品中的食盐和水之间的作用： 键的强度 共价键 H2O-离子
大
Na+
Cl-
H2O-H2O
水是一种特殊的溶剂，其物理性质和热行为有与 其它溶剂显著不同的方面：
水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容和 相变热均比质量和组成相近的分子高得多。 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。
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。 现代食品冷藏技术中提倡速冻，这是因为速冻形 成的冰晶细小，呈针状，冻结时间短且微生物活 动受到更大限制，从而保证了食品品质。
不同基团与水的结合能力
键的强度
共价键 H2O-离子 H2O-H2O H2O-亲水性溶质
大
小
不同的极性基团与水的结合能力有所差别。一般 情况下，氨基、羧基等在生理条件下可以呈解离 状态的极性基团均与水有较强的结合，而羟基、 酰胺基等非解离基团与水之间的结合较弱。 带有极性基团的有机物质由于和水能够通过氢键 相互结合，因此对纯水的正常结构都有一定程度 的破坏，而且也可降低冰点。
O H O H H H O H H
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。
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 H O H O H H O H O H H
带极性基团的食品分子不但可以通过氢键结合并 固定水分子在自己的表面，而且通过静电引力还 可吸引一些水分子处于结合水的外围，这些水称 为临近水。
尽管结合或附着在分子上的水分子数量并不多， 但其作用和性质常常非常重要。它们常是一些酶 保持活性结构并能发挥作用的重要因素；也常是 食品保持正常结构的重要因素。
水具有一定的黏度是因为水分子在大多数情况下 是缔合的，而水具有流动性是因为水分子之间的 缔合是动态的。当水分子在 ns 或 ps 这样短的时间 内改变它们与临近水分子之间的氢键键合关系时， 会改变水的淌度和流动性。
水分子不仅相互之间可以通过氢键缔合，而且可 以和其它带有极性基团的有机分子通过氢键相互 结合，所以糖类、氨基酸类、蛋白质类、黄酮类、 多酚类化合物在水中均有一定的溶解度。另外， 水还可以作为两亲分子的分散介质，通过这种途 径使得疏水物质也可在水中均匀分散。
小
离子对水的净结构的影响 由于离子带有完整的电荷，因此它们和水分子之 间的极性作用比水分子之间的氢键连接还要强， 如Na+与水分子之间的结合能力大约是水分子间氢 键连接力的4倍。正是由于自由离子和水分子之间 的强的相互作用，导致破坏原先水分子之间的缔 合关系，使一部分水固定在了离子的表面。
水分子的结构特征
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
水分子氢键键合程度取决于温度
配位数（coordination number）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。
水分子的缔合与水的三态 由于水分子的极性及两种组成原子的电负性 差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现 缔合状态：
2.3 水-溶质相互作用
亲水溶质改变邻近水的结构和流动性
水会改变亲水溶质的反应性和结构 溶质的疏水基团优先选择非水环境
水-溶质相互作用的分类
种 类 实 例 相互作用的强度 与水-水氢键比较 较强
偶极-离子 偶极-偶极
疏水水合 疏水相互作用
H2O-游离离子 H2O-有机分子上的带电基团 H2O-蛋白质 NH H2O-蛋白质 CO H2O-侧链 OH H2O + RR（水合） R(水合)+R(水合)R2(水合)+H2O
第二章 水和冰
源自文库
目的和要求：
1.掌握水在食品中的重要作用、存在的状态，水
分活度和水分等温吸湿线的概念及其意义，水分 活度与食品稳定性的关系。
2.了解水和冰的结构及其性质,分子流动性与食品
稳定性的关系。
水和冰
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。
水的结构
3种结构模型 混合型
水分子间以氢键形式瞬时聚体成庞大的水分子簇
连续结构
水分子间的氢键均匀地分布在整个水体系中，连续网状
填隙式模型
水保留了一种似冰或是笼型的结构，单个水分子填充在整 个笼型结构的间隙空间中
冰的结构
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：
SP3
O H
104.50
H
1.84D
1. H2O分子的四面体结构有对称性 2. H-O共价键有离子性和电负性 3. 氧的另外两对孤对电子有静电力
氨NH3（三个供体和一个受体部位形成四面体排列 ）和氟化氢HF（一个供体和三个受体部位形成四 面体排列）分子由于没有相等数量的供体和受体 部位，都无法形成和水一样的三维氢键网络，而 是形成二维氢键网络，每个分子参与的氢键数目 小于水分子。
由于疏水水合在热力学上是不利的，因此水倾向 于尽可能地减少与存在的非极性实体靠近。如果 存在两个分离的非极性实体，那么不相容的水环 境将促使它们相互靠近并缔合，从而减少水-非极 性实体界面面积，此过程是疏水水合的部分逆转 ，被称为“疏水相互作用”。
通过水合能力，改变水的结构，影响水的介电常 数，决定胶体粒子周围双电层的厚度。
显著影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程 度。 离子的种类和数量也影响蛋白质的构象和胶体的 稳定性。
与具有氢键键合能力的中性分子或基团的相互作用 许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、 果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如羟基、 羧基、氨基、羰基等，这些极性基团均可与水分子 通过氢键相互结合。因此通常在这些物质的表面总 有一定数量的被结合、被相对固定的水。
正是由于水的以上物理特性，导致含水食品在加
工贮藏过程中的许多方法及工艺条件必须以水为 重点进行考虑和设计；特别是在利用食品低温加
工技术是要充分重视水的热传导和热扩散的特点。
解释水和冰的异常物理性质，最好先从研究单个 水分子的性质开始，进而拓展到水分子束的特性
，最终考察整体相水的特征。
2.2 水、冰的结构和性质
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
2.1.2 水、冰的物理特性
离子对水的净结构的影响与极化力或电场强度紧密相 关。随着离子种类的变化及所带电荷的不同，与水之 间的相互作用也有所差别。大致可以分作两类： 净结构形成效应 (forming effect)
有助于水分子网状结构的形成，水溶液的流动性小于水，此类 离子一般为离子半径小、电场强度大或多价离子，这些离子主 要是带正电荷的离子。如： Li+ 、 Na+ 、 H3O+ 、 Ca2+ 、 Ba2+ 、 Mg2+ 、 Al3+、F-、OH-等。
不同的缔合形式，可导致水分子之间的缔合数大于4。
在通常情况下，水有三种存在状态，即气态、液 态和固态。水分子之间的缔合程度与水的存在状 态有关。在气态下，水分子之间的缔合程度很小， 可看作以自由的形式存在；在液态，水分子之间 有一定程度的缔合，几乎没有游离的水分子，由 此可理解为什么水具有高的沸点；而在固态也就 是结冰的状态下，水分子之间的缔合数是4，每个 水分子都固定在相应的晶格里，这也是水的熔点 高的原因。
在冰的晶体结构中，每个水和另外4个水分子相互 缔合，O－O之间的最小距离为0.276nm，O－O－ O之间的夹角为109°。 当水溶液结冰时，其所含溶质的种类和数量 可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向。 一般有4种类型，即六方形、不规则树状、粗糙球 状、易消失的球晶；六方形是多见的、在大多数 冷冻食品中重要的结晶形式。这种晶形形成的条 件是在最适的低温冷却剂中缓慢冷冻，并且溶质 的性质及浓度不严重干扰水分子的迁移。
一、单个水分子的结构
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。
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。
对水结构的影响 一般会增加（至少不会破坏）水净结构 溶质氢键部位的分布和定向在几何上与水不相容时 对水结构具有破坏作用 尿素——显著破坏效应
总氢键数没有显著改变，对水的净结构没有多大影 响
能与水形成氢键的基团
羟基
氨基
羰基
酰基 亚氨基 水与蛋白质分子的两种功能基团 形成氢键
2.1 概述
2.1.1 水在食品中的作用 食品的溶剂 食品中的反应物或反应介质
除去食品加工过程中的有害物质（单宁、秋水仙 碱） 食品的浸胀剂 食品的传热介质 生物大分子化合物构象的稳定剂
食品中的含水量
水是食品的主要组成成分，食品中的水分含量、 分布和状态对食品的结构、外观、质地、风味、 新鲜程度产生极大的影响；食品中的水分也是引 起食品变质的重要原因；影响食品的品质和加工 工艺。
与非极性物质的相互作用 非极性的分子通常包括烃类、脂类、甾萜类等， 通过化学的手段也可在一些含极性基团的分子 （如蛋白质等）中引入非极性部分（基团）。当 水中存在非极性物质，即疏水性物质时，由于它 们与水分子产生斥力，可以导致疏水分子附近的 水分子之间的氢键键合增强。由于在这些不相容 的非极性实体邻近的水形成了特殊的结构，使得 熵下降，此过程称为疏水水合作用。
纯水结晶时有下列行为：即尽管冰点是0℃，但常 并不在0℃结冻，而是出现过冷状态，只有当温度 降低到零下某一温度时才可能出现结晶（加入固 体颗粒或振动可促使此现象提前出现）；出现冰 晶时温度迅速回升到0℃。把开始出现稳定晶核时 的温度叫过冷温度。如果外加晶核，不必达到过 冷温度就能结冰，但此时生产的冰晶粗大，因为 冰晶主要围绕有限数量的晶核成长。
净结构破坏效应 (breaking effect) 、
能阻碍水分子之间网状结构的形成，其溶液的流动性比水大， 离子半径大、电场强度小或单价离子，这些离子主要是负离子 或大的正离子。如： K+ 、 Rb+ 、 Cs+、 N+H4 、 Cl- 、 Br- 、 I- 、 NO-3 、 BrO-3等；
离子效应
水的缔合程度及水分子之间的距离也与温度有密 切的关系；在0℃ 时，水分子的配位数是4，相互 缔合的水分子之间的距离是0.276nm；当冰开始熔 化时，水分子之间的刚性结构遭到破坏，此时水 分子之间的距离增加，如1.5℃ 时为0.29nm，但由 0℃ ~3.8℃ 时，水分子的缔合数增大，如1.5℃ 时 缔合数是4.4，因此冰熔化的开始阶段，密度有一 个提高的过程；随着温度的继续提高，水分子之 间的距离继续增大，缔合数逐步降低，因此密度 逐渐降低。
近乎相等 较低(△G＞0) 不可比较(△G＜0)
与离子或离子基团的相互作用 当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团的 盐类物质时，这些物质由于在水中可以溶解而且 解离出带电荷的离子，因而可以固定相当数量的 水。例如食品中的食盐和水之间的作用： 键的强度 共价键 H2O-离子
大
Na+
Cl-
H2O-H2O
水是一种特殊的溶剂，其物理性质和热行为有与 其它溶剂显著不同的方面：
水的熔点、沸点、介电常数、表面张力、热容和 相变热均比质量和组成相近的分子高得多。 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。
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。 现代食品冷藏技术中提倡速冻，这是因为速冻形 成的冰晶细小，呈针状，冻结时间短且微生物活 动受到更大限制，从而保证了食品品质。
不同基团与水的结合能力
键的强度
共价键 H2O-离子 H2O-H2O H2O-亲水性溶质
大
小
不同的极性基团与水的结合能力有所差别。一般 情况下，氨基、羧基等在生理条件下可以呈解离 状态的极性基团均与水有较强的结合，而羟基、 酰胺基等非解离基团与水之间的结合较弱。 带有极性基团的有机物质由于和水能够通过氢键 相互结合，因此对纯水的正常结构都有一定程度 的破坏，而且也可降低冰点。
O H O H H H O H H
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。
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 H O H O H H O H O H H
带极性基团的食品分子不但可以通过氢键结合并 固定水分子在自己的表面，而且通过静电引力还 可吸引一些水分子处于结合水的外围，这些水称 为临近水。
尽管结合或附着在分子上的水分子数量并不多， 但其作用和性质常常非常重要。它们常是一些酶 保持活性结构并能发挥作用的重要因素；也常是 食品保持正常结构的重要因素。
水具有一定的黏度是因为水分子在大多数情况下 是缔合的，而水具有流动性是因为水分子之间的 缔合是动态的。当水分子在 ns 或 ps 这样短的时间 内改变它们与临近水分子之间的氢键键合关系时， 会改变水的淌度和流动性。
水分子不仅相互之间可以通过氢键缔合，而且可 以和其它带有极性基团的有机分子通过氢键相互 结合，所以糖类、氨基酸类、蛋白质类、黄酮类、 多酚类化合物在水中均有一定的溶解度。另外， 水还可以作为两亲分子的分散介质，通过这种途 径使得疏水物质也可在水中均匀分散。
小
离子对水的净结构的影响 由于离子带有完整的电荷，因此它们和水分子之 间的极性作用比水分子之间的氢键连接还要强， 如Na+与水分子之间的结合能力大约是水分子间氢 键连接力的4倍。正是由于自由离子和水分子之间 的强的相互作用，导致破坏原先水分子之间的缔 合关系，使一部分水固定在了离子的表面。
水分子的结构特征
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
水分子氢键键合程度取决于温度
配位数（coordination number）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。
水分子的缔合与水的三态 由于水分子的极性及两种组成原子的电负性 差别，导致水分子之间可以通过形成氢键而呈现 缔合状态：
2.3 水-溶质相互作用
亲水溶质改变邻近水的结构和流动性
水会改变亲水溶质的反应性和结构 溶质的疏水基团优先选择非水环境
水-溶质相互作用的分类
种 类 实 例 相互作用的强度 与水-水氢键比较 较强
偶极-离子 偶极-偶极
疏水水合 疏水相互作用
H2O-游离离子 H2O-有机分子上的带电基团 H2O-蛋白质 NH H2O-蛋白质 CO H2O-侧链 OH H2O + RR（水合） R(水合)+R(水合)R2(水合)+H2O
第二章 水和冰
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目的和要求：
1.掌握水在食品中的重要作用、存在的状态，水
分活度和水分等温吸湿线的概念及其意义，水分 活度与食品稳定性的关系。
2.了解水和冰的结构及其性质,分子流动性与食品
稳定性的关系。
水和冰
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。
水的结构
3种结构模型 混合型
水分子间以氢键形式瞬时聚体成庞大的水分子簇
连续结构
水分子间的氢键均匀地分布在整个水体系中，连续网状
填隙式模型
水保留了一种似冰或是笼型的结构，单个水分子填充在整 个笼型结构的间隙空间中
冰的结构
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：
SP3
O H
104.50
H
1.84D
1. H2O分子的四面体结构有对称性 2. H-O共价键有离子性和电负性 3. 氧的另外两对孤对电子有静电力
氨NH3（三个供体和一个受体部位形成四面体排列 ）和氟化氢HF（一个供体和三个受体部位形成四 面体排列）分子由于没有相等数量的供体和受体 部位，都无法形成和水一样的三维氢键网络，而 是形成二维氢键网络，每个分子参与的氢键数目 小于水分子。
由于疏水水合在热力学上是不利的，因此水倾向 于尽可能地减少与存在的非极性实体靠近。如果 存在两个分离的非极性实体，那么不相容的水环 境将促使它们相互靠近并缔合，从而减少水-非极 性实体界面面积，此过程是疏水水合的部分逆转 ，被称为“疏水相互作用”。
通过水合能力，改变水的结构，影响水的介电常 数，决定胶体粒子周围双电层的厚度。
显著影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程 度。 离子的种类和数量也影响蛋白质的构象和胶体的 稳定性。
与具有氢键键合能力的中性分子或基团的相互作用 许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、 果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如羟基、 羧基、氨基、羰基等，这些极性基团均可与水分子 通过氢键相互结合。因此通常在这些物质的表面总 有一定数量的被结合、被相对固定的水。
正是由于水的以上物理特性，导致含水食品在加
工贮藏过程中的许多方法及工艺条件必须以水为 重点进行考虑和设计；特别是在利用食品低温加
工技术是要充分重视水的热传导和热扩散的特点。
解释水和冰的异常物理性质，最好先从研究单个 水分子的性质开始，进而拓展到水分子束的特性
，最终考察整体相水的特征。
2.2 水、冰的结构和性质