单个水分子的结构特征:①H2O分子的四面体结构有对称型。②H-O共价键有离子性。③氧的另外两对孤对电子有静电力。④H-O键具有电负性。
水分子的缔合
●形成三维氢键能力：水分子具有在三维空间内形成许多氢键的能力可充分地
解释水分子间存在大的引力。
●水分子缔合的原因：①H-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重氢键。③静电效应。
●水与溶质间的相互作用
2.2结合水
是存在于非水组分邻近的水，与同一体系中的体相水相比，它们呈现出与同一体系中体相水显著不同的流动性及其他性质；结合水由构成水、邻近水和多层水所组成。
邻近水:是指水-离子和水-偶极的缔合作用，于非水组分的特定亲水位置发生强烈相互作用的那部分水。
◆在-40℃下不结冰
◆无溶解溶质的能力
◆与纯水比较分子平均运动大大减少
◆不能被微生物利用此种水很稳定，不易引起Food的腐败变质体相水：距离非水组分位置最远，水-水氢键最多的那部分水。
结冰，但冰点有所下降
溶解溶质的能力强，干燥时易被除去
与纯水分子平均运动接近，很适于微生物生长和大多数化学反应，易引
2.3水与离子及离子基团的相互作用
水-离子键的强度大于水-水氢键的强度，但是远小于共价键的强度。
加入可以离解的溶质会打破纯水的正常结构。
水和简单的无机离子产生偶极-离子相互作用。
离子和有机分子的离子基团在阻碍水分子流动的程度上超过其他类型
的溶质。
（1）水和简单的无机离子产生偶极-离子相互作用
（2）一些离子在稀水溶液中具有净结构破坏效应
●净结构破坏效应溶液比纯水具有较高的流动性
●净结构形成效应溶液比纯水具有较低的流动性
（4）离子效应——离子通过它们不同程度的水合能力：改变水的结构;影响介电常数；决定胶体粒子周围双电层的厚度；影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度；影响蛋白质的构象和胶体的稳定性。
疏水水合：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，在热力学上是一个不利的过程（ΔG＞0）。ΔG=ΔH-TΔS，ΔG为正是因为ΔS是负的。
熵的减少是由于在这些不相容的非极性物质的邻近处形成了特殊的结
构。
疏水相互作用：当两个分离的非极性基团存在时，不相容的水环境会促使它们缔合，从而减小了水-非极性界面，这是一个热力学上有利的过程（ΔG＜0）。此过程是疏水水合的部分逆转，被称为“疏水相互作用”。
水分活度的定义
水分活度定义：AW=f/f0，f：溶剂（水）的逸度。逸度：溶剂从溶
液逃脱的趋势f0：纯溶剂的逸度。
在低压（例如室温）下，f/f0和p/p0之间的差别小于1%，AW=p/p0
此等式成立的前提是溶液是理想溶液和存在热力学平衡。
食品体系一般不符合上述两个条件，更合适的表达式应为AW≈p/p0
“相对蒸汽压”（RVP）p/p0是测定项目，有时不等于aw，因此，使用
p/p0项比aw更为准确。
在少数情况下，由于溶质特殊效应使RVP成为食品稳定和安全的不良指
标。金黄色葡萄球菌生长所需的最低P/P0取决于溶质的种类。
Aw与产品环境的百分平衡相对湿度有关Aw=p/p0=%ERH/100
RVP是样品的一种内在性质，而ERH是与样品平衡的大气的性质；
仅当产品与它的环境达到平衡时方程的关系才能成立。平衡的建立是一个
耗时的过程。
冰点以下食品水分活度定义
Pff：部分冷冻食品中水的蒸汽分压；P0(scw)：纯的过冷水的蒸汽；Pice：纯冰的蒸汽压
冷冻食品中水的分压等于相同温度下冰的蒸汽压
比较冰点以上和冰点以下Aw
在冰点以上，水分活度是样品组成与温度的函数，并且前者是主要的因素；
在冰点以下，水分活度仅与温度有关，即有冰相存在时，不受所存在的
溶质的种类或比例的影响。
在冰点以下，不能根据RVP值预测受溶质影响的冰点以下发生的过程，
例如扩散控制过程、催化反应、低温保护剂影响的反应、抗微生物剂影
响的反应和化学试剂（改变pH和氧化还原电位）影响的反应。因此，
RVP作为物理和化学过程的指示剂在冰点以下比起冰点以上价值就低得
多。
当温度充分变化至形成冰或熔化冰时，从食品稳定性考虑aw的意义也
发生变化。不能根据冰点以下温度的水分活度预测冰点以上相同食品的
温度的水分活度。
水分吸附等温线
4.1定义在恒定温度下，食品水分含量（每单位质量干物质中水的质量）对水分活性作图得到的曲线称为水分吸着等温线。
4.2水分吸着等温线与温度的关系
在一定的水分含量时，水活性随温度的上升而增大，与克劳修斯-克拉贝龙方程●意义
＊在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与相对蒸汽压RVP的关系；
＊配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；
＊测定包装材料的阻湿性；
＊测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；
＊预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量的关系
●实际意义
①由于水的转移程度与aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移.
②据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响.
③从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱.
●等温线区Ⅰ中的水是被最牢固地吸附着，是食品中最难流动的水。通过H2O-
离子或H2O-偶极相互作用与可接近的极性部位缔合。在-40℃不能冻结，不具有溶解溶质的能力，它的量不足以产生对固体的增塑效应。可看作为固体的一部分。
●(2)区Ⅰ的高水分端（区Ⅰ和区Ⅱ的边界）相当于食品的“BET单层”水分含
量。在高水分食品材料中，区Ⅰ水仅占总水量的极小部分。
●(3)单层并不表示所有干物质被紧密堆积的单分子水层所覆盖。它代表了构成
水与邻近水。
●(4)区域II的水占剩余的第一层位置和固体的亲水基外的几层，被称为多层
水。这部分水主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合（水－水和水－溶质），流动性比整体相水稍差，其中大部分在-40℃不能冻结。
●(5)当水增加至靠近区Ⅱ的低水分端，它对溶质产生显著的增塑作用，降低了
它们的玻璃化相变温度，并导致固体基质的初步肿胀。此作用和开始出现的溶解过程使大多数反应的速度加快。
●(6)区域III的水结合得最弱，流动性大，被称为体相水。
BET单层水分含量
一个试样含有的相当于区Ⅰ和区Ⅱ接界的水分含量。
BET相当于一个干制品在呈现最高稳定性的前提下能含有的最高水分含
量。
“真实单层”不同于BET单层。真实单层涉及在区ⅡB和区Ⅲ接界的水
分含量
在此实例中，水分含量约为0.38gH2O/g干蛋白质和Aw=0.85）。此值相
当于约300molH2O/mol溶菌酶和水分含量27.5%（重量），一个HOH平均占0.2nm2的蛋白质表面积。这个水分含量代表“完全水合”所需的水分含量，即占满全部第一层部位所需的最低水分含量。进一步加入的水的性质与体相水的性质没有显著差别。