多羟基类抗冻剂（多元醇、糖）在现实中已得到了广泛应用，但迄今为止还没有评价抗冻剂抗冻特性的统一标准，其微观抗冻机理也存在争议。本文利用差式扫描量热法（DSC）考察一系列多羟基类抗冻剂的低温热物理性质，研究分子结构与抗冻特性之间的关系，尝试从分子层面给出相应解释，藉此明确多羟基类抗冻剂的抗冻特性及其影响因素。分析结果表明：1.等质量摩尔浓度溶液下，多元醇类抗冻剂随着分子内羟基个数的增多，水的抗冻系数aw变大，抗冻剂的摩尔抗冻系数AFmole增加，结合水含量增加，抗冻能力提高。但是溶液中羟基质量摩尔浓度的增加会加大羟基自身键合氢键的机会，减弱单个羟基键合水分子的能力。2.多元醇同分异构体间的抗冻能力具有差异性，碳链中间连接的羟基相对碳链端部连接的羟基具有更强的与水分子键合的能力。3.随着溶液中五碳糖抗冻剂质量摩尔浓度的增加，aw变大，抗冻剂的抗冻能力增强，但同时也会加大抗冻剂分子自身键合的机会，从而导致AFmole减小，单个抗冻剂分子结合水能力减弱。4.等质量摩尔浓度下，碳链长度相同的糖醇比相应的糖溶液中的aw及AFmole都大。表明羟基(-OH)与水分子键合的能力强于羰基(-(C=O)-)，糖醇的抗冻能力强于相应的糖。5.利用分子动力学（MD）模拟方法预测两种多元醇同分异构体水溶液的冻结相变参数，并用DSC验证了模拟结果的正确性。由MD分析的动力学轨迹确定了体系的自扩散系数，发现多元醇水溶液的自扩散系数随着温度的降低而近似线性的减小。利用自扩散系数与温度间的Arrhenius关系可以考察抗冻剂的表观活化能。