自由与束缚水的概念的理解是至关重要的的作用水在生命科学的各个方面。氢键振动模式导致乐队的红外和拉曼地区低于400厘米⁻¹( 1]。访问这个地区历来是困难。远红外地区同步光源更效率比传统的碳硅棒( 2- - - - - - 4]。在这个地区太赫兹光谱最近已成为一个重要的工具在水/蛋白质动力学的研究 5]。在拉曼光谱非常激烈的瑞利线延伸到拉曼几百个波数的变化。然而,这个问题可以通过使用R(解决 ν )表示 6- - - - - - 8]。水/蛋白质相互作用在人类和动物皮肤以前调查low-wavenumber R拉曼光谱( ν ̅ )表示,区分蛋白结合的水和“自由”了( 6, 9]。水乐队在180厘米⁻¹被分配到水的存在与一个四面体氢键构象( 6, 9]。这个乐队是重要的水bulk-like结构,和乐队是用于监控的存在“自由水”在人类皮肤头发和指甲 10, 11),在photoaged和长期老化的皮肤 12),在恶性和良性皮肤肿瘤( 13]。在目前的贡献“免费”的表象讨论水和水活动与食品的保存。

水的活动, 一个 w 保护食品的一个重要因素,和 一个 w 可以表示为一种含有物质的蒸汽压, p ,除以纯水, p 0 在相同的温度 17]: (2.1) 一个 w = p p 0 。 水在食品不绑定到食物分子可以支持细菌的增长,酵母,霉菌(真菌) 18]。水的活动,这个词 一个 w ,指的是这的和可用的水 18),也称为“免费”水( 19]。然而,在分子规模尚不清楚什么“自由”一词指的是水。彻底理解氢保税水结构和动力学之间的相互作用是失踪。最近我们用R low-wavenumber拉曼光谱( ν )表示,露出的平移量的“自由水”水盐解决方案( 15, 16]。low-wavenumber乐队的强度在180厘米⁻¹被用来监测水分子在四面体配置有四个氢键在水解决方案在不同浓度( 米 摩尔)的氯化钠,NH₄Cl, Na₂所以₄,(NH₄)₂所以₄,分别。水分子在四面体配置被困在一个潜在的最低,因此视为“绑定”水( 15, 16]。这些分子可能包围不仅由其他水分子离子。水的氢键结构波动和打破氢键的形成,但在平均在不同温度下的“绑定”水是恒定的。拉曼光谱是一种高效快速的技术给瞬间快照的“束缚水”,即使在发生纯液体水。剩余的水分子的数量少于3计算每个分子氢键和之间的线性关系被认为“自由”分子在溶液中, n w 免费的 ( 米 ) ,在纯水, n w 0 免费的 ( 米 ) : (2.2) n w 免费的 ( 米 ) = b n w 0 免费的 ( 米 ) 。 这两个 一个 w 和 b 相关的“免费”水在水溶液中,在纯液体水。因此,两个参数预计将显示相同的浓度依赖性。水上活动的四个电解质研究计算蒸汽压力测量的低( 14]。之间的比较 一个 w 获得( 14), b 获得( 15, 16)如图 1。对于每一个电解质两条曲线之间的偏差。解决方案的氯化钠,在北半球₄Cl, (NH)₄)₂所以₄的值 一个 w 更高的比吗 b 在给定的电解质浓度。Na的解决方案₂所以₄相反的存在。的值 b 根据获得的( 2.2)反映溶液的体积,因为所有的水分子在明亮的贡献量。(和蒸汽压力 一个 w )与水分子在表面的水。在这种情况下,表面张力可能考虑的一个重要因素。表面张力的趋势反映了水分子吸引到液体。表面张力的摩尔浓度的函数显示线性相关的质量摩尔浓度 20.]。山坡上增加NH序列₄Cl <氯化钠< (NH)₄)₂所以₄< Na₂所以₄四电解质,蒸汽压力上的表面张力的影响预计将增加在这个序列。假设曲线 b 在图 1描述“免费”的实际内容的水解决方案,的相对大小的表面张力四电解质之间的差异可以解释 一个 w 和 b 在图 1。对Na₂所以₄水活动低于解决方案 b 曲线。对于其他三个电解质水活动都在 b 曲线按照这些电解质的降低表面张力。

基本了解的“结构”的水和水之间的相互作用和分子或离子在分子水平是必要的为了理解生物系统水的作用。描述的水分活度含有物质的蒸汽压相对于纯水是显示可用的“免费”水微生物数量。因此这个因素,尽管不是定义良好,保护是非常重要的食品,微生物是不必要的。水活动四个电解质的水溶液(氯化钠,在北半球₄Cl, Na₂所以₄(NH₄)₂所以₄)偏离量的转化“自由水”由low-wavenumber R拉曼光谱( ν )表示。在拉曼光谱中所有分子发光的体积为频谱。因此这些测量反映了大量的解决方案。水在本体溶液的蒸气压是影响水/大气界面。表面张力的差异的解决方案研究可以定性解释观察到的拉曼和蒸汽压力测量之间的差异(水上活动)。全面了解生物系统的动力学和水的相互作用是至关重要的。希望这里列出的初步结果和假设可能导致进一步的调查存在的“免费”和“绑定”水食物和生命科学。