笼形水合物(Clathrate hydrates)是象冰 一样的包含化合物，水为“宿主”，它们 靠氢键键合形成象笼一样的结构，通过物 理方式将非极性物质截留在笼内，被截留 的物质称为“客体”。 一般“宿主”由20-74个水分子组成，较 典型的客体有低分子量烃，稀有气体，卤 代烃等。
球状蛋白质的疏水相互作用
2.2水和冰的结构
Structure of water and Ice
1、高熔点(0℃), 高沸点(100℃);
水 异 常 的 物 理 性 质
2、介电常数大； 3、表面张力高； 4、热容和相转变热焓高；
熔化热、蒸发热和升华热
5、密度低(1 g/cm3)，凝固时的异常膨胀率;
6、粘度正常(1 cPa· s);
在生物大分 子的两个部 位或两个大 分子之间可 形成由几个 水分子所构 成的“水 桥”。
4. 水与疏水基团的相互作用
Interaction of water with nonpolar substances
疏水基团与水分子产生斥力，从而使疏水基团 附近的水分子之间的氢键键合增强,结构更为 有序
• 疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水的接触面积 减小，结果导致自由水分子增多 • 蛋白质分子产生的疏水相互作用（hydrophobic interaction） • 非极性物质能和水形成笼形水合物（clathrate hydrates）
（P20) 在稀水溶液中一些离子具有净结构破坏效 应（Net structure-breaking effect), 这些离子大多 为负离子和大的正离子，如：K+, Rb+, Cs+, NH4+, Cl-, Br-，I-, NO3, BrO3-, IO3-，ClO4-等。 另外一些离子具有净结构形成效应（Net structure- forming effect),这些离子大多是电场强 度大，离子半径小的离子。如：Li+, Na+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+，F-, OH-, 等。
疏水基团缔合或发生“疏水 相互作用”，引起了蛋白质 的折叠。疏水相互作用是蛋 白质折叠的主要驱动力。同 时也是维持蛋白质三级结构 的重要因素
• ○是疏水基团，圆球周围的“L－ 形”物质根据疏水表面定向的水分 子，●代表与极性基团缔合的水分 子
2.5 水分活度与吸着 等温线
（Water activity and Moisture Sorption Isotherms）
氢键供体
氢键受体
（3）水的结构
目前提出的3类水的结构模型:P17
• 混合模型 • 连续模型 • 填隙式模型
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
(4)冰的结构
六方冰晶形成条件： ① 在最适度的低温冷却 剂中缓慢冷冻; ② 溶质的性质及浓度均 不严重干扰水分子的迁 移。
二、水的功能
水 在 食 品 工 艺 学 方 面 的 功 能
食品理化性质：
起着溶解、分散蛋白质、 淀粉等水溶性成分的作用
食品质地方面：
对食品的新鲜度、硬度、 风味、流动性、色泽、耐 贮性和加工适应性有影响 水是微生物繁殖的必需条件
食品安全性：
食品工艺角度：
水起着膨润、浸透、均匀化等 功能； 大多数食品加工的单元操作都 与水有关，如干燥、 浓缩、冷冻、 水的固定等
3.水与有氢键键合能力中性基团的相互作用
Interaction of water with neutral groups possessing hydrogen-bonding capabilities
• 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。
• 水能与某些基团，例如羟基、氨基、羰基、酰氨基 和亚氨基等极性基团，发生氢键键合。
2.3 食品中水的存在形式
Categories of water in foods
以毛细管力结合的水
以氢键结合力结合的水
2.4 水与溶质的相互作用
Water –solute interactions
2.水与离子基团的相互作用
Interaction of water with Ionic groups
二、水的功能
水 在 食 品 生 物 学 方 面 的 功 能
水是良好的溶剂
水为必须的生物化学反应 提供一个物理环境
水是体内物质运输的载体
水是维持体温的载温体
水是体内摩擦的润滑剂
1. 水和冰的物理特性
Physical character of water and ice • 与元素周期表中邻近氧的某些元素的氢 化物比较（CH4、NH3、HF、H2S）： 表面张力、介电常数、热容及相变热等 • 与冰比较（密度、热扩散率等）
本章提要
• 水和冰的结构及其在食品体系中的行为对食 品的质地、风味和稳定性的影响。 • 水分活度与水分吸着等温线及水分活度对食 品稳定性的影响。 • 食品中水分含量和水分活度的测定方法。
2.1
概述
Introduction
一、水在生物体中的含量及作用
水是生物体含量最高的组分 水母（Medusae) 98% 营养器官： 70－90％ 繁殖器官： 12－15％
2 Structure of water and ice
(1)单个水分子的结构特征
• H2O分子的四面 体结构有对称型. • H-O共价键有离 子性. • 氧的另外两对孤 对电子有静电力. • H-O键具有电负 性.
(2) 分子的缔合
1. H-O键间电荷的非对 称分布使H-O键具有极 性,这种极性使分子之 间产生引力. 2. 由于每个水分子具有 数目相等的氢键供体 和受体,因此可以在三 维空间形成多hydration)：
向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生 斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键 键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。
疏水相互作用( Hydrophobic interaction)： 当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性 实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这 种作用成为疏水相互作用。