Water Properties in Food, Health, Pharmaceutical and Biological Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Reid, David S. (EDT)

出品人:

页数:804

译者:

出版时间:2010-7

价格:2181.00元

装帧:

isbn号码:9780813812731

丛书系列:

图书标签:

• Water
• Food Science
• Health
• Pharmaceuticals
• Biology
• Water Activity
• Food Chemistry
• Biophysics
• Drug Delivery
• Hydration

《生命之源：水的奥秘与应用》 引言 自古以来，水就被誉为生命之源，是万物赖以生存的基础。从地球表面广袤的海洋到人体内流淌的血液，水以其独特而不可替代的物理、化学和生物学特性，深深地塑造着我们所处的世界。这本《生命之源：水的奥秘与应用》将带领读者踏上一段探索之旅，深入了解水在生命科学、食品科学、健康医学以及日常应用等多个领域的关键作用。我们将拨开水分子表面的迷雾，揭示其在微观层面的精密运作，并审视其在宏观世界中的宏大影响。本书旨在打破学科壁垒，整合跨领域的知识，为读者提供一个全面、深入且富有启发的视角，去理解这个最普通却又最不凡的物质。 第一章：水的物理化学基石——结构与性质的奥秘 本章将从最基础的层面出发，深入剖析水的分子结构及其由此衍生出的独特物理化学性质。我们将首先探讨水分子自身的构成，包括氧原子和氢原子之间的共价键，以及氧原子电负性更高所带来的极性。接着，我们将重点阐述分子间的氢键，这是理解水诸多异常性质的关键。氢键不仅解释了水的表面张力、毛细现象、高比热容、高汽化热以及固态（冰）密度小于液态密度等反常现象，也为水在生物体内的运输、传热以及参与各种生化反应奠定了基础。 我们将详细解析水的相变行为，从固态（冰）、液态（水）到气态（水蒸气）的转变过程，以及与之相关的能量变化。水的熔点和沸点在常温常压下相对较高，这对于维持地球的适宜温度和生物体的稳定至 বলল至关重要。水的比热容高意味着它能够吸收或释放大量热量而自身温度变化不大，这使得海洋成为地球的巨大“温控器”，也使生物体能够更好地调节体温。水的汽化热高，即蒸发时需要吸收大量能量，这对植物的蒸腾作用散热以及动物的排汗降温机制具有重要意义。 此外，我们还将审视水的介电常数高这一特性，它使得水成为一种极佳的溶剂，能够溶解大量的离子化合物和极性分子，从而在生物体内催化各种生化反应，并将营养物质输送到细胞，或将代谢废物排出。水的流动性、粘度以及其在不同温度下的变化也将得到讨论，这些性质直接影响着水在自然界中的循环以及在各种工程应用中的表现。 第二章：水与生命——构成生命的基本要素 水是生命的摇篮，是构成所有已知生命体的最基本、最主要的成分。本章将聚焦于水在生物体内的核心作用，从细胞层面到整个生物体的功能，无不体现着水的关键性。 我们将探讨水在细胞结构中的地位。细胞膜的脂质双分子层在水环境中形成，并维持细胞的完整性。细胞质的大部分由水组成，为各种细胞器提供了一个溶剂环境，各种生化反应都在此进行。水分子本身也作为反应物或产物参与到许多重要的生命过程中，例如光合作用中水的分解提供了电子和质子，呼吸作用中水的生成是能量释放的终产物之一。 酶促反应的进行离不开水。酶作为生物催化剂，其活性位点通常需要水分子参与，以形成适宜的反应环境，稳定底物和过渡态，并促进化学键的断裂和形成。蛋白质的折叠和三维结构的维持也与水分子密切相关，水分子通过与蛋白质表面的极性基团形成氢键，或被排斥到蛋白质内部形成疏水相互作用，共同决定了蛋白质的功能。核酸（DNA和RNA）的稳定性和复制过程同样依赖于水环境。 水在生物体内扮演着多重角色：它既是溶剂，溶解并运输营养物质、氧气、激素和代谢产物；也是参与者，在水解反应中扮演重要角色；它还是调节者，通过蒸发和排汗来维持体温稳定。我们将深入研究血液、淋巴液、细胞内液等体液的组成和功能，理解水在这些介质中的流动性和溶解性如何支撑着生命的正常运转。此外，植物体内水分的吸收、运输（蒸腾拉力）和利用，对于植物的生长发育至关重要。 第三章：水与健康——维持身体平衡的守护者 健康与水息息相关，充足且优质的水是维持人体正常生理功能、促进新陈代谢、预防疾病的基石。本章将侧重于水在人体健康方面的具体应用和重要性。 我们将从饮用水的健康角度展开，讨论人体对水的需求量、影响因素（如年龄、活动水平、环境温度等）以及饮水不足或过量的潜在健康风险。我们将探讨不同水源（如自来水、瓶装水、纯净水、矿泉水）的特性，以及它们的成分对人体健康的影响，并提供选择健康饮用水的建议。 水的排毒功能是其健康价值的重要体现。肾脏通过过滤血液中的废物和毒素，并与尿液一同排出体外，这个过程需要大量的水作为载体。充足的水分摄入有助于预防肾结石、尿路感染等疾病。 水的消化吸收功能也不容忽视。水参与食物的分解，帮助营养物质的溶解和吸收，并维持肠道正常的蠕动，预防便秘。 此外，我们还将讨论水在皮肤健康、关节润滑、大脑功能以及情绪调节等方面的作用。缺水可能导致皮肤干燥、弹性下降，关节僵硬、疼痛，认知能力下降，甚至影响情绪。 本书还将关注水中微量元素（如钙、镁、氟等）对人体健康的影响，以及水体污染的危害和水净化技术在保障饮水安全方面的应用。了解水与健康之间的紧密联系，有助于我们养成科学饮水的习惯，从而更好地维护自身健康。 第四章：水在食品工业中的角色——提升品质与安全 水是食品加工和生产中不可或缺的成分，它直接影响着食品的质地、口感、风味、保质期以及加工过程的效率。本章将深入探讨水在食品领域的广泛应用。 在食品成分层面，水作为一种“隐形”成分，在许多食品中含量极高，如新鲜水果、蔬菜、肉类和奶制品。水的含量影响着食品的重量、体积、能量密度以及感官特性。 在食品加工过程中，水扮演着多种关键角色。首先，它是溶剂，用于溶解糖、盐、香料等风味物质，以及增稠剂、乳化剂等食品添加剂，从而形成均匀的食品体系。其次，它是反应介质，许多烹饪过程，如煮、炖、蒸等，都依赖于水作为传热介质和反应环境，促进食物的熟化和风味物质的形成。例如，淀粉在水中糊化，蛋白质在水中变性，这些都是食品质构发生变化的重要过程。 水也是食品保鲜和加工的关键。冷冻食品的制作需要精确控制水的结晶过程。脱水食品的生产则通过去除大部分水分来抑制微生物生长，延长保质期。同时，水也是清洗、漂洗和消毒食品表面不可或缺的介质，对于保障食品安全至关重要。 此外，本书还将探讨水的质地对食品口感的影响，如水的硬度、pH值以及溶解性矿物质含量如何影响饮品的风味和口感。例如，矿泉水的不同矿物质成分会赋予其独特的口感和健康价值。我们还会讨论食品工业中对水的质量要求，以及水处理技术在食品生产中的应用，以确保食品的安全和品质。 第五章：水在制药领域的潜能——创新药物与治疗的载体 水在制药领域的重要性不言而喻，它不仅是许多药物的溶剂和载体，也直接影响着药物的生产、储存、递送和生物利用度。本章将聚焦于水在制药领域的多元化应用。 作为药物溶剂，水是开发和生产大多数口服液体制剂、注射剂、眼药水等药物的基础。水的极性和氢键能力使其能够溶解大量的药物活性成分（API）和辅料，确保药物的均匀性和稳定性。我们将讨论制药级水的标准和要求，以及纯化技术（如反渗透、蒸馏、去离子化）在获得高质量药用水中的作用，以避免杂质对药物疗效和安全性的影响。 在药物递送系统中，水也发挥着至关重要的作用。例如，水凝胶（hydrogels）是一种能够吸收大量水分并保持三维网络结构的聚合物，常被用于缓释药物、伤口敷料和组织工程支架。纳米粒、脂质体等药物载体在水性介质中更易于制备和稳定。 水的物理化学性质也为药物的研发提供了方向。例如，水的溶解度、渗透压、pH值等参数是评估药物在体内的吸收、分布、代谢和排泄（ADME）特性的重要考量因素。新药的设计和开发往往需要深入理解药物分子与水环境的相互作用。 此外，本书还将探讨水在药物生产过程中的净化、清洗和灭菌环节中的应用。疫苗的生产和储存也高度依赖于无菌的水环境。同时，对水资源的有效利用和管理，对于降低制药成本、实现可持续生产具有重要意义。 第六章：水的未来——可持续利用与前沿探索 面对日益增长的水资源压力和不断变化的全球环境，水资源的有效利用和创新研究变得尤为重要。本章将展望水的未来，探讨其可持续利用的挑战与机遇，以及前沿的科学探索。 我们将审视全球水资源分布不均、水污染日益严重以及气候变化对水循环的影响等严峻挑战。本书将探讨一系列可持续水资源管理策略，包括节水技术、雨水收集、废水回收再利用、海水淡化技术的进步和成本效益的提升。 在科学研究的前沿，我们将关注对水在复杂系统（如量子效应、水在纳米尺度下的行为、非平衡态水的性质）的深入理解。这些基础研究有望为新材料开发、能源技术创新以及更精密的生物医学应用带来突破。 水的生物学作用仍有许多未解之谜，例如水如何影响蛋白质动态、细胞信号传导以及生命起源等问题，这些研究方向将可能为疾病治疗和生命科学的重大突破提供线索。 此外，本书还将探讨人工智能和大数据在水资源管理、水质监测和预测模型中的应用，以及智慧水务和智能灌溉等技术如何提高用水效率。 结语 水，这个我们习以为常的物质，却蕴含着无尽的奥秘和巨大的潜力。从生命诞生到健康维系，从食品生产到药物开发，水无处不在，无所不能。通过对《生命之源：水的奥秘与应用》的探索，我们希望能激发读者对水的更多关注和思考，理解其在我们生活中扮演的不可替代的角色。唯有深入了解水，珍惜水资源，并不断探索其新的应用领域，我们才能更好地与这个赋予生命的星球和谐共处，共同迈向一个可持续发展的未来。

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