食品的化学第2章关于水.ppt
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2024年新沪教版九年级上册化学课件 第2章 空气与水资源第4节 水的组成和净化
归纳总结常用的净水方法净水方法
作用
变化 类型
净水程度
沉降 除去颗粒较大的不溶性杂质
过滤 吸附 蒸馏
除去颗粒较小的不溶性杂质 物理变 除去有颜色或有气味的杂质 化 除去可溶性杂质，得到蒸馏水
_________________________________
典例3 由河水生产自来水的过程及部分处理过程如下。有关说法不 正确的是( D )
茶壶 金属网
过滤茶叶
水塔 沙层、活性炭等
除去固体小颗粒，获得工 业用水
家用净 过滤膜、活性炭、离子交换 净化水，获得饮用水 水器 树脂等
3.自来水的生产过程
4.活性炭 概述 主要含碳，是一种黑色固体物质；经过处理可以重复使用 结构 疏松多孔 性质 具有很强的吸附性能
①有些净水器利用活性炭吸附除去水中的颜色和异味，达 到净水的目的； 用途 ②在防毒面具中用来除去某些有毒气体； ③在工业上可用来脱色、净化溶液等
第2章 空气与水资源
第4节 水的组成和净化
九上化学 HJ
1.能结合电解水实验探究水的组成。 2.能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能。 3.能体会化学在自来水生产过程中的重要作用，认识水资源综合利 用对社会可持续发展的重要意义。
1.自然界中的水 （1）水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。 （2）与大多数物质不同，固态水（冰）的密度比液态水小，可以 浮在水面上；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以相 互转化。 （3）日常生活中的水大多不是纯净物，研究水的组成时必须使用 纯净的水。水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水， 通过这一系列物理变化可以获得较为纯净的水。
拓展培优 用离子交换树脂净水
（1）离子交换树脂是一种人工合成的多孔性的新型高分子材料， 能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用，还可以获得去离 子水。常用于处理硬水和海水。当硬水通过离子交换树脂时，水中 的钙、镁离子被树脂交换除去，变为软水。
作用
变化 类型
净水程度
沉降 除去颗粒较大的不溶性杂质
过滤 吸附 蒸馏
除去颗粒较小的不溶性杂质 物理变 除去有颜色或有气味的杂质 化 除去可溶性杂质，得到蒸馏水
_________________________________
典例3 由河水生产自来水的过程及部分处理过程如下。有关说法不 正确的是( D )
茶壶 金属网
过滤茶叶
水塔 沙层、活性炭等
除去固体小颗粒，获得工 业用水
家用净 过滤膜、活性炭、离子交换 净化水，获得饮用水 水器 树脂等
3.自来水的生产过程
4.活性炭 概述 主要含碳，是一种黑色固体物质；经过处理可以重复使用 结构 疏松多孔 性质 具有很强的吸附性能
①有些净水器利用活性炭吸附除去水中的颜色和异味，达 到净水的目的； 用途 ②在防毒面具中用来除去某些有毒气体； ③在工业上可用来脱色、净化溶液等
第2章 空气与水资源
第4节 水的组成和净化
九上化学 HJ
1.能结合电解水实验探究水的组成。 2.能运用化学方法对水进行净化，学习物质分离的实验技能。 3.能体会化学在自来水生产过程中的重要作用，认识水资源综合利 用对社会可持续发展的重要意义。
1.自然界中的水 （1）水在自然界中能以液态、固态、气态三种状态同时存在。 （2）与大多数物质不同，固态水（冰）的密度比液态水小，可以 浮在水面上；气态水无色无味。不同状态的水在一定条件下可以相 互转化。 （3）日常生活中的水大多不是纯净物，研究水的组成时必须使用 纯净的水。水加热煮沸产生水蒸气，水蒸气冷凝又变成液态的水， 通过这一系列物理变化可以获得较为纯净的水。
拓展培优 用离子交换树脂净水
（1）离子交换树脂是一种人工合成的多孔性的新型高分子材料， 能够与水中的阴阳离子交换，起到净化水的作用，还可以获得去离 子水。常用于处理硬水和海水。当硬水通过离子交换树脂时，水中 的钙、镁离子被树脂交换除去，变为软水。
【中国海洋大学食品化学】第二章_水(1)
从左图可以看出，每
个水分子能够缔合另 外4个水分子（配位数 为4），即1，2，3和 W'，形成四面体结构。
第二章 水
4
2、水的结构
纯水是具有一定结构的液体。液体水的结构与冰的结构的区别在于 它们的配位数和二水分子之间的距离（下表） 。
水与冰结构中水分子之间的配位数和距离
配位数
O—H…O距离
冰（0℃）
干基表示：水分占食品干 物质质量的百分数。
湿基表示：水分占含水食 品总质量的百分数。
第二章 水
20
2、水分活度（aw）
水分活度的定义可用下式表示：
式中p为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时 的水蒸汽分压；
po为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压。
在数值上，食品水分活度等同于空气的平衡相 对湿度：
第二章 水
R（水合）+ R（水合）→ R2（水合）+H2O
R为非极第性二基章团水
13
疏水相互作用( Hydrophobic interaction)示意图
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。Βιβλιοθήκη （A）（B）第二章 水
14
（2）、笼状水合物(Clathrate hydrates)
第二章 水
28
低水分含量范围食品的水分吸着等温线
等温线区间Ⅱ的水包括区间I的水加 上区间Ⅱ内增加的水(回吸作用)，区间 Ⅱ增加的水占据固形物表面第一层的剩 余位置和亲水基团周围的另外几层位置， 这一部分水叫做多分子层水。多分子层 水主要靠水-水和水-溶质的氢键键合作 用与邻近的分子缔合，流动性比体相水 稍差，其蒸发焓比纯水大，相差范围从 很小到中等程度不等，主要取决于水与 非水组分的缔合程度。区间Ⅱ显得比较 平坦，其吸附量的大小取决于水蒸气压、 原始水分和温度。这种水大部分在-40℃ 时不能结冰。
食品化学02第二章 水
第二章 水
第一节 引言 第二节 水和溶质的相互作用
一 宏观水平
持水力（water holding capacity）： 由分子（通常是以低浓度存在的大分子）构
成的基体通过物理方式截留大量水而阻止水渗出 的能力。
第二节 水和溶质的相互作用
一 宏观水平 二 分子水平
溶质和水的混合同时改变了溶质和水的性质 亲水溶质会改变邻近水分子的结构和流动性。 水会改变亲水溶质的反应性，甚至改变其结构。
二 分子水平
① 化合水 是与非水物质结合的最牢固的水，这些水是构成非水物
质结构的一部分。 ② 邻近水
处于非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置。是 水与离子或偶极缔合的这部分水。 ③ 多层水
占据邻近水剩余的位置和邻近水外层的几个水层，少量 水在-40℃可结冰，可溶解极少量的溶质。
二 分子水平
1 结合水： 2 体相水：具有类似纯水的性质，易结冰，能作
（P0-P）/ P0=n2/(n1+n2) P：食品在密闭容器中达到平衡时，水的蒸汽压 P0：同温度下纯水的饱和蒸汽压。 n1：溶剂的摩尔数 n2：溶质的摩尔数 上式仅适用理想溶液，电解质溶液误差很大。
第三节 水分活度与食品的稳定性
一 水分活度（Water Activity） 二 水分活度与温度的关系
键，形成四面体结构些不寻常的 性质?例如，高沸点.
由于每个水分子具有相同数目的氢 键供体和受体部位，它们可以形成
三维氢键，因此，每个水分子最多
2 水密度在4℃左右变化的原因?
能与其它4个水分子形成氢键，形成 四面体结构。
3 一些溶质溶于水后，为何水 的流动性会发生变化？
4 在中等至高水分含量食品中反 应速度随Aw提高而下降的原因 可能是?
第2章 植物水分干物质测定.ppt.Convertor
第二章：植物水分和粗灰分测定第一节植物水分概述一般将样品在101.325 kPa下，100℃左右加热至恒重所失去的质量定义为“水分”，这种定义是狭义的。
因植物组织或农产品中的水分有游离水和结合水之别，其中游离水容易分离，而结合水则不容易分离。
但如果不加限制的长时间烘烤，必然使其它成分发生变化，影响分析结果。
供测定的样品多种多样，其含水量可由百分之几到98%，因此人们一直在多方面研究适合于各种试样性状的精确测定水分子“H2O”含量的方法。
同时，研究能满足不同要求的准确、快速测定方法。
目前常用的水分测定方法可分成以下几类：（1）加热干燥法（2）蒸馏法。
该法特别适用于脂肪类产品和除水分外含有大量挥发性物质的试样。
样品在蒸馏过程中始终受到载体的惰性气雾保护，因而不致发生化学成分的改变。
上述两种方法用于检测水分含量较高(65% ~ 95%）的新鲜样品时效果更好。
（3）化学反应法。
包括卡尔－费歇尔（Karl-Fischer，即K-F法）方法、水与电石（碳化钙）产生乙炔或水与浓酸混合时产生热等为基础的方法。
其中很多分析参考书中将K-F法测定水分定为农畜产品、食品、化工、肥料准确定量水分的一般标准方法。
但该法的缺点是必须防止水分进入滴定容器及试剂吸水，且其校准的程序颇为严格、费时。
农产品的成分中，水分是最容易变化的组分，其含量会因散湿而减少或吸湿而增加。
因此，要精确定量水分并非易事。
一般应根据待测样品特性、分析精密度的要求以及实验室设备条件等选择适当的方法。
本章主要介绍常压直接烘干法、常压二步烘干法、减压加热干燥法和共沸蒸馏法等。
第二节干燥法一、直接干燥法：（GB/T 5009.3—2003，GB 5497—85，GB/T 14489.1—93 ）方法原理样品在100~105℃下烘干一定时间至“恒重”，损失的质量被认为是水分的质量。
水分含量是用差减法计算而来，所以这是一种间接测定水分含量的方法。
但在严格控制条件的情况下，对多数试样而言，烘干法仍然是测定水分较准确的标准方法。
食品化学 梁文珍主编-适合高职高专教育-中国农业大学出版社-第二章水分第三节水和非水组分的相互作用
根据食品中水与非水物质之间的相互关系，可 以把食品中的水分作不同的类型（如下页图）。
构成水 定义：与非水物质呈紧密结合状态的水
特点：非水物质必要的组分， -40度部结冰， 无溶剂能力，不能被微生物利用； 定义：处于非水物质外围，与非水物质 邻近水 呈缔合状态的水； 特点：-40度不结冰，无溶剂能力，不 能被微生物利用； 定义：处于邻近水外围的，与邻近水以氢 键或偶极力结合的水； 多层水 特点：有一定厚度 (多层 )， -40度基本不结 冰，溶剂能力下降，可被蒸发； 单分子层 水， 0.5%
c.结合水不易结冰，由于这种性质使得植物的种子 和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力； 而多汁的组织在冰冻后细胞结构往往被体相水的冰 晶所破坏，解冻后组织不同程度的崩溃； d.结合水不能作为可溶性成分的溶剂，也就是说丧 失了溶剂能力； e.体相水可被微生物所利用，结合水则不能。
四、水与溶质的相互作用
结合水
食品 中水 的存 在形 式
自由水
5%
滞化水
定义 被组织中的显微结构或亚显微结构或膜滞留的水 特点 不能自由流动，与非水物质没关系
毛细管水
定义 由细胞间隙等形成的毛细管力所系留的水 特点 物理及化学性质与滞化水相同
自由流动水
定义 以游离态存在的水 特点 可正常结冰，具有溶剂能力，微生物可利用
三、结合水和自由水二者的比较
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”。
3、水与疏水基团的相互作用
1、疏水相互作用 疏水水合(Hydrophobic 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。
食品生物化学---第2章
食品生物化学
图2-1
戊糖的结构式
食品生物化学
2．己糖
生物体中常见的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D甘露糖。
D-葡萄糖是自然界分布最广也最重要的糖，可以为人体直接 吸收而提供给人体能量。工业上以淀粉为原料用无机酸或酶水解 的方法大量制得。 D-果糖也是自然界中最重要的单糖，多与葡萄糖同时存在于 植物中。工业上可用异构化酶在常温常压下使葡萄糖转化为果糖。 果糖甜度高，风味好，吸湿性强，在食品工业中得以广泛应用。 D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、琼胶、半纤维素的组成 成分，在生物体中很少游离存在。
食品生物化学
（5）渗透压 任何溶液都有渗透压，一定浓度的糖溶液， 有一定的渗透压，其渗透压随浓度增高而增大。在相同浓度下， 溶液的分子量愈小，分子数目愈多，渗透压力愈大。单糖的渗 透压是双糖的两倍，葡萄糖和果糖与蔗糖相比就有较高的渗透 压。糖液的渗透压力使微生物菌体失水，生长受到抑制，所以 糖藏是一种重要的保存食品方法。渗透压愈高的糖，对食品保 存效果愈好。50%蔗糖溶液能抑制一般酵母的生长，但若要抑 制细菌和霉菌生长，则分别要求65%和80%的浓度。 （6）黏度 葡萄糖和果糖的黏度较蔗糖低，中低转化糖浆 的黏度较大，用于食品可提高粘稠度和口感，可作为填充剂和 增稠剂广泛用于各种饮料、冷食、冲饮品中。
食品生物化学
表2-4
糖 糖 类 20℃ 30℃ 浓 度 溶解度 /%
糖的溶解度
40℃ 浓 度 溶解度 /g/100g 水 50℃ 浓度/% 溶解度 /g/100g 水
浓 度 溶解度/ /% 类 果 78.94 蔗 g/100g 水
(g/100g 水) /%
果 糖 蔗 糖 葡 萄 糖
374.78
81.54 441.70
食品化学 第2章_水
互作用弱，而与水-水氢键相互作用的强度大致相当。
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作用。另外，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”。
2.2.3 水与非极性物质的相互作用
向水中加入疏水性物质，例如烃、以及引入脂肪酸、
蛋白质等的非极性疏水基团，它们与水分子产生斥力，
2.2 水和非水成分的相互作用
2.3 食品中水分存在的状态
2.4 水分活度与水分吸附等温线
2.5 水分活度与食品稳定性的关系
2.6 分子流动性与食品稳定性
2.7 本章小结与思考题
2.1 水和冰的结构与性质
2.1.1 水和冰的物理性质
2.1.2 水分子
2.1.3 水分子间的相互作用
2.1.4 冰的结构
Aw与微生物生长有密切的关系，细菌
Aw>0.91，酵母Aw>0.87，霉菌
Aw>0.80，Aw<0.50,所有微生物都不能
_______与水形成的氢键比较牢固。
（A）蛋白质中的酰胺基 （B）淀粉中的羟基 （C）
果胶中的羟基 （D）果胶中未酯化的羧基
6 食品中的水分分类很多，下面哪个选项不属于同一类
_______。
（A）多层水
（B）化合水（C）结合水 （D）毛细管
水
2.4 水分活度与水分吸附等温线
2.4.1 水分活度
水分活度定义与测定方法
合的作用；另一种是极性物质和水形成的笼形水合物
（clathrate hydrate）即是像冰一样的包含化合物，水为
“宿主”。
回目录
2.3 食品中水分存在的状态
思考题：
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作用。另外，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”。
2.2.3 水与非极性物质的相互作用
向水中加入疏水性物质，例如烃、以及引入脂肪酸、
蛋白质等的非极性疏水基团，它们与水分子产生斥力，
2.2 水和非水成分的相互作用
2.3 食品中水分存在的状态
2.4 水分活度与水分吸附等温线
2.5 水分活度与食品稳定性的关系
2.6 分子流动性与食品稳定性
2.7 本章小结与思考题
2.1 水和冰的结构与性质
2.1.1 水和冰的物理性质
2.1.2 水分子
2.1.3 水分子间的相互作用
2.1.4 冰的结构
Aw与微生物生长有密切的关系，细菌
Aw>0.91，酵母Aw>0.87，霉菌
Aw>0.80，Aw<0.50,所有微生物都不能
_______与水形成的氢键比较牢固。
（A）蛋白质中的酰胺基 （B）淀粉中的羟基 （C）
果胶中的羟基 （D）果胶中未酯化的羧基
6 食品中的水分分类很多，下面哪个选项不属于同一类
_______。
（A）多层水
（B）化合水（C）结合水 （D）毛细管
水
2.4 水分活度与水分吸附等温线
2.4.1 水分活度
水分活度定义与测定方法
合的作用；另一种是极性物质和水形成的笼形水合物
（clathrate hydrate）即是像冰一样的包含化合物，水为
“宿主”。
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2.3 食品中水分存在的状态
思考题：
食品化学 第二章___水
#食品中水分与溶质间的相互关系
1. 水与离子和离子基团的相互作用
作用力： 极性基团、偶极—离子相互作用 特点： 阻碍水分子流动的能力大于其它溶质 水—离子键＞水—水氢键 破坏水的正常结构，阻碍冰的形成
产生水合离子作用的离子分类
结构破坏离子:
能阻碍水形成网状结构，这类盐的溶液比纯水的流动性大 特点：离子半径大，电场强度较弱。如K+、Cl-、Rb+、NH4+、Br-、 I-等 结构促进离子： 有助于水形成网状结构，这类盐的溶液比纯水的流动性小 特点：离子半径小，电场强度较强。如Li+、Na+、H3O+、Ca2+、Mg2+、 Al3+等
Aw与温度的关系
P、P。和ERH与T有关 故 Aw = P/P。= ERH/100也与T有关
aw与温度的关系符合克劳休斯公式：
dlnaw/d(1/T) = －ΔH/R
当含水量相等时，温度越高，aw越大
温度变化对水活性产生的效应影响密封袋装或罐 装食品的稳定性 aw还与食品组成有关
较大温度范围，lnaw对1/T并非为直线
Aw > 0.8
Aw↑ V ↓ (稀释浓度)
Aw与非酶反应的关系
3. Aw与水溶性色素分解、维生素分解 Aw ↑ V分解 ↑
* *
结冰对食品稳定性影响
结冰时食品发生变化
1.非冻结相中，溶质变浓、产生浓缩效应 未冻结的pH、粘度、离子强度、氧化还原电位、胶体性质等发生
变化，加速一些化学反应。例如：
能与蛋白质分子产生疏水相互作用
水分活度与食品稳定性
* * 水分活度的意义 问题: 含水18%的果脯与含水18%的小麦比较，哪种耐储藏？ 定义: 食品中水的蒸汽分压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示