第二节 水和冰的性质和结构
一、水和冰的物理性质
部分氢化物的物理性质 氢化物 CH4 NH3 H2S H2O HF 熔点（℃） -184 -78 -86 0 -92 沸点（℃） -161 -33 -61 100 19 蒸发热（ J/mol） 9210960 23027400 18673128 40821300 30144960
92
90 87 87
香蕉
鸡 肉 面包
75
70 65 35
奶油
稻米、面 粉 奶粉 酥油
16
12 4 0
表1 食 奶油 乳酪 鲜奶油 乳粉 液体乳制品 冰淇淋和冰糕 鳄梨 豆（青刀豆） 浆果 柑橘 黄瓜 干水果 新鲜水果（可食部分） 豆类（干） 马铃薯 红薯 芹菜、萝卜 品 水分含量 (%) 15 40~75 60~70 4 87~91 65 65 67 81~90 86~89 96 ≤ 25 90 10~12 78 69 79




在大多数新鲜食品中，水是最重要的成分，若希望 长期贮藏这类食品，只要采取有效的贮藏方法控制 水分就能够延长保藏期。 无论采用普通方法脱水或是低温冷冻干燥脱水，食 品和生物材料的固有特性都会发生很大的变化， 都无法使脱水食品恢复到它原来状态（复水或解 冻）。 因此研究水和食品的关系是食品科学的重要内容之 一，对食品的储藏有重要的意义。

三、水的缔合作用

水分子中的氧原子电负性大， O—H键的 电子对强烈的偏向氧原子一边，使氢原子 带有部分正电荷。 氢原子无内层电子，几乎是一个裸露的质 子，极易与另一个水分子中的氧原子的孤 对电子通过静电引力形成氢键。
温 0℃ 0.99984 1.793×10-3 75.64×10-3 0.6113 4.2176 0.5610 1.3×10-7 87.90
度 0℃ ( 冰 ) 0.9168 — —
-20℃(冰) 0.9193 — —
0.6113 0.103 2.1009 1.9544 2.240 2.433 11.7×10-7 11.8×10-7 ~90 ~98
部分食品的水分含量 食 蛋黄酱 纯油和脂肪 沙拉酱 早餐谷物 面粉、粗燕麦粉、粗面粉 全粒谷物 面包 饼干和椒盐卷饼 馅饼 面包卷 成熟生坚果 新鲜栗子 新鲜蛋 家禽肉 果冻、果酱和柑皮果冻 白糖（蔗糖或甜菜糖） 、硬糖、 纯巧克力 品 水分含量 (%) 15 0 40 <4 10~13 10~12 35~45 5~8 43~59 28 3~5 53 50~85 74 20~40 ≤ 35 ≤1

氧原子外层电子构型为2s22p4， 当它与 氢形成水时，氧原子的外层电子首先进行 杂化， 形成4个等同的sp3杂化轨道。
sp 杂化
3
2p 2s
sp
3
氧原子本身 的孤对电子
杂化轨道与 氢原子轨道 形成σ共价键

其中两个轨道上各有一个电子，另外两个 轨道上则被2个已成对的电子占据。

2个未成对电子分别与两个氢原子的1s电子 形成两个共价σ键，形成水分子。 其中O—H核间的距离是0.096nm，氧与氢 的范德瓦尔斯半径为0.14nm与0.12nm。
水和冰的物理性质 性质 相对分子质量 相转变性质 熔点(0.1MPa) 沸点(0.1MPa) 临界温度 临界压力 三相点 熔化焓(0℃) 蒸发焓(100℃) 升华焓(0℃) 18.0153 0.000℃ 100.000℃ 373.99℃ 22.064 MPa(218.6atm) 0.01℃和 611.73Pa(4.589mmHg) 6.012kJ(1.436kcal)/mol 40.657(9.711kcal)/mol 50.91kJ(12.16kcal)/mol 数值

食品中水的含量、分布、状态不仅对食品的结构、 外观、质的影响，而且对生物组织 的生命过程起着至关重要的作用。

水在食品贮藏加工过程中是化学和生物化学反应的 介质，也是水解过程的反应物。
水是微生物生长繁殖的重要因素，影响食品的货架 期。 水与蛋白质、多糖和脂类通过物理相互作用影响食 品的质构。 水发挥膨润、浸湿的作用，影响食品的加工性。
一、水和冰的物理性质

1、水和其他具有相似分子质量和原子组成 的分子比较，可以看出： 水的熔点(0℃)、沸点(100℃)、热容、相变 热、表面张力和界电常数等明显偏高。 这是因为由于水分子间存在三维氢键缔合 的缘故。



2、冰的导热系数在0℃时近似为同温度下 水的导热系数的4倍，冰的热扩散系数约为 水的9倍。 说明在同一环境中，冰比水能更快的改变 自身的温度。 水和冰的导热系数和热扩散系数上较大的 差异，导致了在相同温差下组织材料冻结 的速度比解冻的速度快很多。
其他性质 密度/(g/cm3) 粘度/(Pa•s) 表面张力 (空气—水界面)/(N/m) 蒸汽压/kPa 比热容/[J/(g•K)] 热导率(液体)/[W/(m•K)] 热扩散/(m2/s) 介电常数
20℃ 0.99821 1.002×10-3 72.75×10-3 2.3388 4.1818 0.5984 1.4×10-7 80.20
二、食品中水的含量

水是食品中非常重要的一种成分，也是构 成大多数食品的主要组分，各种食品都有 能显示其品质特性的含水量（表1）。
某些代表性食品的典型水分含量
食品名称 番茄 莴苣 含量 95 95 食品名称 牛奶 马铃薯 含量 87 78 食品名称 果酱 蜂蜜 含量 28 20
卷心菜
啤酒 柑橘 苹果汁


一、水和冰的物理性质

3、水的密度较低，水结冰时体积增加（冻 结后冰的体积比相同质量的水的体积增大 9%），表现出异常的膨胀特性，这会导致 食品冻结时组织结构的破坏。

这就是一般的食物在冻结后解冻往往有大 量的汁液流出的原因 。
二、水分子的结构

水的物理性质的特殊性是由水的分子结 构所决定的。
第二章 水分
主要内容

概述
水和冰的性质和结构
食品中水与非水组分之间的相互作用


水分活度
水与食品的稳定性

分子移动性与食品的稳定性
第一节
一、水的作用
概述
水不仅是构成机体的主要成分，而且是 维持生命活动、调节代谢过程不可缺少的重 要物质。其主要作用有： 1、调节体温； 2、促进代谢； 3、润滑作用； 4、生物代谢的底物。