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BC 2-2 水和溶质的相互作用
#生物化学 #食品 #水 #相互作用 #偶极 #净结构 #离子 #水桥作用 #水合 #疏水
1. 持水力 water holding capacity
描述由分子 （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
2. 相互作用分类
1）偶极 - 离子 结合力比氢键强，但强度远低于共价键
- 水 - 游离离子
- 水 - 有机分子带电基团
2）偶极 - 偶极（极性基团） 结合力与氢键接近
- 水 - （蛋白质 - NH）
- 水 - （蛋白质 - CO）
- 水 - （蛋白质 - OH）
3）疏水水合 结合力远小于氢键
- 水 + R 基团
R（水合）
4）疏水相互作用 结合力无法比较
- R（水合）+ R（水合）
+ 水
2.1 偶极 - 离子作用
净结构破坏效应 溶液比纯水具有较高的流动性 大离子和单价离子产生较弱的电场
净结构形成效应 与净结构破坏效应相反，会减弱溶液的流动性
例子一：加盐嫩化肉制品
肉制品的持水力高度依赖肌原纤维蛋白网络的网孔孔径与电荷排斥 加入 NaCl 可以提升肉丸、火腿的嫩度与持水性
例子二：卤水点豆腐
卤水含有大量 Mg2+、Ca2+等多价净结构形成离子，迅速夺走大豆球蛋白水化膜，形成致密、结实的三维凝胶网络
2.2 偶极 - 偶极作用
一般会增加水净结构（流动性减弱）
NOTE
水桥作用
- 是指一个水分子（或少数几个水分子）同时与两个不同的溶质分子（或同一分子的两个不同部分）形成氢键，从而像一座“桥梁”一样将这两个溶质分子连接或稳定在一起的作用。
- 这个水分子既是氢键供体又是氢键受体，充分利用了其两亲性（亲核的氧原子和亲电的氢原子）
- 如：在面团揉制醒发过程中，水桥像动态铰链一样连接蛋白质大分子链，赋予面筋极好的延伸性与黏弹性，使烘烤过程中能包裹住酵母发酵时产生的二氧化碳气体，形成空隙均匀、松软饱满的面包
2.3 疏水水合作用
非自发
- ∆G > 0
- ∆S < 0
极不稳定
- 可以加乳化剂以稳定
β-环糊精
- β-环糊精外部亲水，内部疏水，称之为“笼状水合物”
- β-环糊精通过其疏水空腔为疏水分子提供了一个“避难所”，使客体分子摆脱高能的疏水水合环境，同时释放空腔内不稳定的水分子。这一过程以熵增为主导，显著降低系统自由能，从而实现稳定包合。
- 可用作食品添加剂，起到锁水/锁风味物质的包埋作用
2.4 疏水相互作用
疏水水合的部分逆转 疏水相互作用是蛋白质折叠的一个重要驱动力，导致许多疏水残基在蛋白质分子内部
自发
- ∆G < 0
疏水基团的特殊性质
- 与蛋白质产生疏水相互作用
- 能和水形成笼状水合物
3. 食品中水的存在形式
3.1 结合水（束缚水）
结合水的特点
- 冰点显著降低，低温（< -40 ˚C）不能冻结
- 不能作为外加溶质的溶剂
- 不能被微生物利用
- 在核磁共振中产生宽带
- 呈现低流动性
结合水的分类👉从低自由到高自由
- 构成水（化合水）
- 临近水（单分子层水）
- 多层水
3.2 体相水（游离水）（自由水）
体相水的分类从低自由到高自由
- 不移动水（截留水）（滞化水）
- 毛细管水
- 自由流动水