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圖解食品化學

圖解食品化學

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1-1 水概述
 
水是生命所必需之成分,在成年人身體中大約有60%是由水所組成,它存在我們的細胞、血液、骨骼、牙齒和皮膚中。當人體缺乏水比缺乏其他營養素更容易造成死亡,因身體中每個化學反應皆須有水的參與;另水亦可調節體溫、運送營養素和代謝廢棄物及溶解營養素。一般成年人每天需喝2000毫升左右之水,但若身體活動量大,則補充之水分量就需更多。
 
水的化學式為H2O,是由二個氫原子(H)和一個氧原子(O)組成,氧原子為中心原子,其電子組態為1S22S22P4,氫原子的電子組態為1S1。由中心原子周圍電子群數目可決定水分子之形狀,水分子有4個電子群,依價層電子對排斥理論可形成正四面體,鍵角為1090;但氧原子周圍有兩對未共用電子對,其排斥力大於O-H間形成共價鍵之兩共用電子對;因此,O-H間的角度會被壓縮,使得鍵角變小為104.50,故形成彎曲形狀。
 
由於氧原子之陰電性為3.5,而氫原子之陰電性為2.1,故O-H鍵上的電子雲會較靠近氧原子,造成分布不均勻;使得氧原子周圍電子密度較氫原子周圍高,氧原子會帶有部分負電荷,而氫原子則帶有部分正電荷;造成兩原子間具有僅次於共價鍵的吸引力,此引力所產生之鍵結稱為氫鍵。水分子間因具有許多氫鍵,故較其他分子量相近分子(如甲烷)有較高之沸點和熔點,另固化時體積膨脹亦與氫鍵有關。水分子為高極性分子,分子間會產生許多氫鍵,非常適合做為帶有極性基團化合物之溶劑。
 
水是食品的主要組成分,一般食品主要分為兩部分,一部分是水,另一部分是固形物,包括碳水化合物、脂質、蛋白質、礦物質和維生素等。水分含量多寡會直接影響食品的質地、結構、外觀、呈味及新鮮度;另食品中水分含量會直接會間接影響食品中化學或生化反應,亦會影響微生物生長繁殖,與食品加工品質及儲藏安定性有密切相關性。因此,水之物理及化學性質不僅與食品之結構、適口性及應用性有關,亦是食品加工品質及貯藏安定性之重要因子。
 
小博士解說
 
價層電子對排斥理論(valence shell electronpair repulsion theory; VSEPR):中心原子周圍電子群會盡可能遠離彼此,以降低電子群之排斥力;分子之形狀則取決於中心原子及與其鍵結之原子數。
 
電子群:未共用電子對、單鍵、雙鍵及三鍵皆可視為電子群。
 
陰電性(electronegativity, 亦稱電負度):是原子的化學特性之一,用來描述原子吸引電子的能力;陰電性越大,原子吸引電子的能力越強。
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