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1、Chapter2 Water水本章提要重點(diǎn)：水和冰的結(jié)構(gòu)及其在食品體系中的行為對食品的質(zhì)地、風(fēng)味和穩(wěn)定性的影響。水分活度與水分吸著等溫線及水分活度對食品穩(wěn)定性的影響。食品中水分含量和水分活度的測定方法。難點(diǎn)：分子淌度與食品穩(wěn)定性的關(guān)系，籠形水合物。Contents2.1Introduction2.2Structureofwaterandice2.3Categoriesofwaterinfoods2.5WateractivityandMoistureSorptionIsotherms2.6Molecularmobil
2、ityandfoodstability2.7MeasurementofwatercontentandAw2.1概述Introduction生命之源組成機(jī)體，維持生命活動、調(diào)節(jié)代謝水戰(zhàn)爭之源“下一場世界大戰(zhàn)將是對水資源的爭奪”“Welivebythegraceofwater”NationalGeographicSpecialEdition,Nov.1993“WaterisH2O,hydrogentwoparts,oxygenone,butthereisalsoathirdthing,thatmakesitwatera
3、ndnobodyknowswhatitis.”DHLawrence(1885-1930)“wemayaskwhyalltreesandbushes-oratleastmostofthem-unfoldaflowerinafive-sidedpattern,withfivepetals....Somebotanistmightwellexaminethesapofplantstoseeifanydifferencetherecorrespondstotheshapesoftheirflowers.”JohannesK
4、eplar(1611)水是唯一的以三種物理狀態(tài)廣泛存在的物質(zhì)水是食品中非常重要的一種成分，也是構(gòu)成大多數(shù)食品的主要組分水對食品的結(jié)構(gòu)、外觀、外表、質(zhì)地、風(fēng)味以及對腐敗的敏感性有著很大的影響各種食品都有顯示其品質(zhì)的特征含水量,如果蔬:75%-95%,肉類:50%-80%,面包:35%-45%,谷物:10%-15%2.2水和冰的結(jié)構(gòu) Structureofwaterandice1.水和冰的物理特性PhysicalcharacterofwaterandiceWhy!!!與元素周期表中鄰近氧的某些元素的氫化物比較（CH4、
5、NH3、HF、H2S）－表面張力、介電常數(shù)、熱容及相變熱等與冰比較（密度、熱擴(kuò)散率等）Viscositydecreaseswithpressure(attemperaturesbelow33°C)Hotwatermayfreezefasterthancoldwater;theMpembaeffect2.水和冰的結(jié)構(gòu)Structureofwaterandice水的異常性質(zhì)可以推測水分子間存在強(qiáng)烈的吸引力以及水和冰具有不尋常結(jié)構(gòu)(1)單個(gè)水分子的結(jié)構(gòu)特征(H2O分子的四面體結(jié)構(gòu)有對稱型.H-O共價(jià)鍵有離子性.氧的另外兩
6、對孤對電子有靜電力.H-O鍵具有電負(fù)性.(2)分子的締合水分子在三維空間形成多重氫鍵鍵合—每個(gè)水分子具有相等數(shù)目的氫鍵給體和受體，能夠在三維空間形成氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(3)水分子締合的原因:①H-O鍵間電荷的非對稱分布使H-O鍵具有極性,這種極性使分子之間產(chǎn)生引力.②由于每個(gè)水分子具有數(shù)目相等的氫鍵供體和受體,因此可以在三維空間形成多重氫鍵.③靜電效應(yīng).(4)冰的結(jié)構(gòu)六方型冰晶Ice1①六方冰晶形成的條件：在最適度的低溫冷卻劑中緩慢冷凍溶質(zhì)的性質(zhì)及濃度均不嚴(yán)重干擾水分子的遷移。②按冷凍速度和對稱要素分，冰可分為四大類六方
7、型冰晶不規(guī)則樹枝狀結(jié)晶粗糙的球狀結(jié)晶易消失的球狀結(jié)晶及各種中間體(5)冰形成分子動力學(xué)過程研究了過冷水（230K）體系中冰的形成（MasakazuMatsumoto,NATURE/VOL416/28,03,2002）四個(gè)階段：－靜態(tài)化學(xué)勢能相對穩(wěn)定期(t＝256–290ns);－短暫的化學(xué)勢能快速衰減期（t＝290－320ns）－短暫的化學(xué)勢能快速增加期（t＝320－360ns)－終止期，化學(xué)勢能雖有降低但相對恒定，冰結(jié)構(gòu)完全形成（t＞360ns）冰核開始形成高亮藍(lán)色線條代表long-lasting”氫鍵（τlif
8、e＞2ns）“l(fā)ong-lasting”氫鍵是指壽命(τlife)較長的一類氫鍵，其τlife＞2ns，與之相比其他氫鍵壽命較短如1ps@T＝300K;180ps@230K.Ice-four(iceIV)Ice-twelve(iceXII)Ice-six(iceVI)3.水的結(jié)構(gòu) Structureofwater目前提出的3類水的結(jié)構(gòu)模型:混合模型:混合模型
