第二章水Chapter 2 Water
一、食品中的水分含量及功能
（一）水分含量
一般生物体及食品中水分含量为3～97%
某些食品的水分含量见表2—1。
（二）水的功能
1、水在生物体内的功能
稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性；体内化学介质，使生物化学反应顺利进行；营养物质，代谢载体；热容量大，调节体温；润滑作用
2、食品功能
组成成分；显示色、香、味、形、质构特征；分散蛋白质、淀粉、形成溶胶；影响鲜度、硬度；影响加工，起浸透、膨胀作用；影响储藏性
二、食品中的水分状态及与溶质间的相互关系
（一）水分状态
1、结合水（束缚水，bound water，化学结合水）
可分为单分子层水（monolayer water），多分子层水（multilayer water）
作用力：配位键，氢键，部分离子键
特点：在-40℃以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂,与纯水比较分子平均运动大大减少,不能被微生物利用。
2、自由水（free water）（体相水，游离水，吸湿水）可分为滞化水、毛细管水、自由流动水（截留水、自由水作用力：物理方式截留，生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所截留；毛细管力
特点：可结冰，溶解溶质；测定水分含量时的减少量；可被微生物利用。
（二）水与溶质间的关系
1、水与离子和离子基团的相互作用
作用力：极性结合，偶极—离子相互作用
阻碍水分子的流动的能力大于其它溶质；
水—离子键的强度大于水—水氢键；
破坏水的正常结构,阻止水在0℃时结冰，对冰的形成造成一种阻力；
改变水的结构的能力与离子的极化力有关。
2、水与可形成氢键的中性基团的相互作用
水可以与羟基、氨基、羰基、酰基、亚氨基等形成氢键；
作用力小于水与离子间作用力；流动性小；对水的网状结构影响小；阻碍水结冰；
大分子内或大分子间产生“水桥”
3、水与非极性物质的相互作用
笼形水合物的形成：由于非极性基团与水分子产生斥力，使疏水基团附近的水分子间氢键键合力↑熵值s↓20～74个水分子将“客体”包在其中，形成“笼形水合物”。
作用力：范德华力、少量静电力、疏水基团间的缔合作用疏水水合：向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水集团附近的水分子之间的氢键碱合增强，使得熵减小，此过程称为疏水水合。
疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用…
三、水分活度Water activity
（一) 概念
问题：
(1)含水18%的果脯与含水18%的小麦比较，哪种耐储藏？
(2)含水量标准：大豆、油菜籽≤9%，玉米≤14%
水分活度—食品中水分逸出的程度，可以用食品中水的蒸汽压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示，也可以用平衡相对湿度表示。
Aw = f（溶液中水的逸度）/fo(纯水的逸度）≈P（食品中水的蒸汽压）/Po（纯水饱和蒸汽压）
因为纯水的水分活度=1,所以溶液的水分活度<1
由拉乌尔定理（理想稀溶液）
P = P0 X1 (X1—溶剂摩尔分数)
（P/P0 = X1 )
Aw = P/P0 = n1 /( n1 + n2)
（n1 、n2 -- 溶剂、溶质摩尔分数）
例如：2mol蔗糖溶于1000g H2O中
1000/18.016 = 55.5 (mol)
Aw = n1 /( n1+n2 )= 55.5/(55.5+2)
=0.9652 = 96.52%
所以，Aw可以用平衡相对湿度ERH表示
(equilibrium relative humidity)
即Aw = P/P0 = ERH/100
只有当溶质是非电解质且浓度小于1mol/L的
稀溶液时,其水分活度才可以按Aw =n1/(n1+n2)
计算:
溶质B Aw
理想溶液0.9823=55.51/(55.51+1)
丙三醇0.9816
蔗糖0.9806
氯化钠0.967
氯化钙0.945
(1千克水(约55.51mol)溶解1mol溶质B)
（二）Aw与温度的关系
1、Aw随着温度的变化而变化
Clasius-Clapeyron方程
d lnAw/d (1/T)= -ΔH/R
P20图2-10 可以看出:
含水量相等时，温度越高，Aw越大。
2、低于冰点时，Aw与温度的关系
Aw= Pff（部分冻结食品中过冷水蒸气分压）／Ｐ０（scw,纯过冷水蒸气压）＝Ｐice（纯冰蒸气压）／Ｐ０（scw）(Aw 与食品组成无关)
图2-11 复杂食品在冰点以上和冰点以下时Aw和温度的关系
(1)低于冰点时，Aw与１／Ｔ成线性关系
(2)冰点时，出现折断
(3)温度对Aw的影响远大于冰点以上（陡些）
3、结论
高于冰点时，Aw与食品组成及Ｔ有关，其中食品组成是主要因素，当组成水％同，Ｔ上升，则Aw 上升。
低于冰点时，Aw与食品组成无关，仅与温度有关。
冰点以上或以下，Aw对食品稳定性影响是不同的。例：-１５℃，Aw＝0.86 微生物不繁殖
２０℃，Aw＝0.86 微生物繁殖
（三）吸湿等温线（MSI)
Moisture Sorption Isotherms
1、概念及意义
在等温条件下，以食品含水量为纵坐标，以Aw为横坐标作图，所得曲线称为吸湿等温线。
P22图2-12，2-13 吸湿性食品的吸湿等温线
不同食品，因其化学组成和组织结构不同，对水束缚能力不一样，有不同的吸湿等温线，但都为Ｓ型。
P22图2-14 各种食品和生物物质的吸湿等温线
意义：吸湿等温线表示了食品的Aw与含水量对应关系，除去水（浓缩、干燥）的难易程度与Aw有关，配制食品混合应注意水在配料间的转移，测定包装材料的阻湿性质，测定一定水分含量与微生物生长的关系，预测食品稳定性与水分含量的关系。
2、吸湿等温线与温度的关系
因为Ｔ升高，Aw升高，对同一食品，Ｔ升高，形状近似不变，曲线位置向下方移动
图２—1９不同温度下马铃薯的吸湿等温线
3、吸湿等温线的滞后现象
测定水加入→干燥食品的吸湿（回吸）等温线；测定高水分食品→脱水的解吸等温线；二线不完全重合，显示吸湿等温线滞后环。这一吸湿（吸附）等温线与解吸等温线不完全重合的现象称为吸湿等温线的滞后现象。
在Aw同，对应的水分含量，回吸< 解吸说明：吸湿到食品内的水，还未充分被食品组分束缚，没有使食品“复原”。
问题：麦胚在130℃烘箱中烘烤60分钟，然后放在空气中储藏，结果如何？
食品品种不同，滞后环不同；同一食品，不同温度，滞后环不同。
滞后现象产生的原因:
解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分（结合水）。
解吸作用时,因组织改变,当再回吸水时无法紧密形成结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的Aw。
4、吸湿等温线分区
为了说明吸湿等温线的内在含义，并与水的存在状态紧密联系，可以将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。
Ⅰ区：Aw=0～0.25 约0～0.07g水/g干物质
作用力：H2O—离子，H2O—偶极，配位键
属单分子层水（含水合离子内层水）
不能作溶剂，-40℃以上不结冰，与腐败无关
Ⅱ区：Aw=0.25～0.8（加Ⅰ区，<0.45gH2O/g干）
作用力：氢键：H2O—H2O H2O—溶质
属多分子层水，加上Ⅰ区约占高水食品的5%，不作溶剂，-40℃以上不结冰，但接近0.8（Aw）的食品，可能有变质现象。
Ⅲ区：0.8～1.0 新增的水为自由水，
（截留+流动）多者可达20g H2O/g干物质
可结冰，可作溶剂
划分区不是绝对的，可有交叉，连续变化
5、吸湿等温方程式
因为计算单分子层水值具有实际意义，可准确预测干燥产品最大稳定性时的含水量。
据热力学、动力学、统计学、经修改的吸湿等温线方程式如下:
=
以αw／[m(1-αw)]对αw作图得到一条直线，称为BET直线
(P29图2—17）天然马铃薯淀粉的BET图
a=3/0.281=10.7 b=0.6
所以，m1=1/(10.7+0.6) = 0.088g H2O/g干物质）
m1’= 0.088/1.088 = 8.09% AW=0.2(相当于)
四、水对食品的影响
（一）Aw与食品的稳定性
1、Aw与微生物生长
微生物的生长繁殖需要水，适宜的Aw一般情况如下，Aw <0.90 大多数细菌
<0.87 大多酵母
<0.80 大多霉菌
0.8～0.6 耐盐、干、渗透压细菌、酵母、霉菌
<0.50 任何微生物均不生长繁殖
2、Aw与酶促反应
水可作为介质，活化底物和酶
Aw < 0.8 大多数酶活力受到抑制
Aw = 0.25～0.3 有效阻止酶褐变，包括淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶抑制或丧失活力
而脂肪酶在Aw=0.1～0.5仍保持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作用）
Aw与羰氨反应（非酶褐变）
Aw < 0.7 Aw 升高，v升高，
Aw = 0.6～0.7 v最大
Aw > 0.7 v降低（因为H2O稀释了反应物浓度) 3、Aw 与脂肪氧化酸败
影响复杂：Aw < 0.4 Aw↑V ↓( MO2—H2O 阻V)
Aw > 0.4 Aw↑V ↑（H2O溶解O2，溶胀后催化部位暴露，氧化V↑）
Aw > 0.8 Aw↑V ↓(稀释浓度)
4、Aw与水溶性色素分解，维生素分解
Aw ↑V分解↑
总之，水分应该保持在结合水范围内，使反应难以发生，稳定，并保持食品的质构。
（二）结冰对食品稳定性影响
食品结冰时非冻结相中，（未凝固水），溶质变浓，冰的体积增加9%
由于浓缩效应，未冻结的pH、粘度、离子强度、氧化还原电位、胶体性质等发生变化。（温度与浓缩综合效应，V ↓↑）
加速一些化学反应：蔗糖在酸催化下水解反应，肌红蛋白褐变蛋白质变性S↓
氧化反应（VC、脂肪、VA、VE、β-胡萝卜素…）
酶催化反应（糖原损失、乳酸↑，高能磷酸盐降解……）（三）水对食品质构的影响
水%、Aw对干、半干、中湿食品质构有影响
低Aw：饼干脆性
油炸土豆片脆性
硬糖防粘
固体饮料防结块
中湿：软糖防变硬
蛋糕防变硬
面包防变硬
冷冻方式对质构的影响
速冻、小晶体破坏小；慢冻，大冰晶破坏大
干燥方法对质构的影响
空气干燥质构破坏
冷冻干燥相似质构如脱水蔬菜
高温脱水质构破坏
（四）降低Aw的方法
在食品中添加吸湿剂可在水分含量不变条件下，降低Aw值。
吸湿剂应该含离子、离子基团或含可形成氢键的中性基团（羟基，羰基，氨基，亚氨基，酰基等），即有可与水形成结合水的亲水性物质。
如：
多元醇：丙三醇、丙二醇、糖
无机盐：磷酸盐（水分保持剂）、食盐
动、植物、微生物胶：明胶、卡拉胶、黄原胶
五、分子流动性与食品稳定性
Molecular mobility and food stability
1、分子流动性（Mm）：是分子的旋转移动和平转移动性的总度量。决定食品Mm值的主要因素是水和食品中占支配地位的非水成分。
玻璃态（glass state）：是聚合物的一种状态,它既象固体一样有一定的形状，又象液体一样分子间排列只是近似有序，是非晶态或无定形态。处于此状态的聚合物只允许小尺寸的运动，其形变很小，类于玻璃，因此称玻璃态。
玻璃化温度（glass transition temperature,Tg）：
非晶态食品从玻璃态到橡胶态（具有柔软、弹性的固态）的转变称玻璃化转变，此时的温度称玻璃化温度。
无定形（Amorphous）：是物质的一种非平衡，非结晶态。
2、状态图——描述分子流动性与食品稳定性关系，包括平
衡和非平衡状态数据的图（p34图2—19）
食品存在无定形区
食品的物理变化和化学变化的速度由分子流动性所决定
分子流动性与温度有相依性
大多数食品具有玻璃化温度
溶质类型影响玻璃化温度
3、大分子缠结（Macromoleculer entanglement）：指大的聚合物以随机的方式相互作用，没有形成化学键，有或没有氢键。
大分子的缠结对食品性质的影响：EN对于冷冻食品的结晶速度，大分子化合物的溶解度、功能性乃至生物活性都将产生不同程度的影响，同时可以阻滞焙烤食品中水分的迁移，有益于保持饼干的脆性和促进凝胶的形成。
分子的缠结能影响食品的性质（因为阻碍水分的迁移，有助于保持谷物食品的脆性，减缓冷冻食品的结晶速度。
4、食品中水分的转移
有两种：位转移、相转移
食品水分化学势:
μ=μ°(T,P）(纯水）+ RTlnAw
（1）位转移
水分在同一食品的不同部位或不同食品之间产生位转移。
温差引起：如TA>TB,则μA >μB , 水A→水B
Aw不同引起：如Aw1>Aw2，则μ1>μ2 ,
水1→水2
（蛋糕+饼干），则：水蛋糕→水饼干
13%水的淀粉+2%水脱水蔬菜，脱水蔬菜的水升高到8%，发生非酶褐变。
μ=μ°(T,P）(纯水）+ RTlnAw
（2）相转移
相转移与环境（空气）湿度有关
①水分蒸发
μ食品>μ环境，水食品蒸发→水环境，食品→干燥
②水分凝结
空气中的水蒸气在食品表面凝结形成液体水的现象。
μ食品< μ环境，水食品←水环境
食品表面是亲水性物质→食品被凝结水润湿，再吸附，而变湿，稳定性↓如糕点，糖果。
食品表面是憎水性物质→凝结水收缩成小水珠，如蛋和水果表面有蜡质层。
5、Aw和Mm方法研究食品稳定性的比较
二者相互补充，非相互竞争
Aw法主要注重食品中水的有效性，如水作为溶剂的能力；
Mm法主要注重食品的微观黏(nian)（Microviscosity）和化学组分的扩散能力。
目前，测定分子流动性有困难，在实际应用上不能达到或超过Aw方法的水平。
第三章碳水化合Chapter 3: Carbohydrates
一、概述Introduction
1、概念Concept
糖类是多羟基的醛、酮及其衍生物和缩合物。
习惯上称为碳水化合物。
2、分类Classification
单糖Monosaccharides;
低聚糖（寡糖）（单糖数小于等于10）Oligasaccharides;
多聚糖Polysaccharides.
3、作用
供能；糖—脂构成神经组织和细胞膜的成分；生理功能物质：糖蛋白、粘蛋白；风味结合功能（色、香、味）；保持食品粘、弹性（质构）
4、食品中的糖类物质
植物干重3/4由糖类构成
表3—1 主要粮种的糖类含量(以干重计)(单位：％)
粮食可溶性糖* 淀粉纤维素半纤维素
小麦 2.0～5.0 58～76 2.3～3.7 4.9～7.5
大麦 6.0～7.0 56～66 5.9 10.5
黑麦 1.9～3.0 58～63 2.6 10.2
燕麦0.33 50～60 12.6 14.4
糙米0.46 75～80 10.5 --
玉米 1.5～3.7 60～70 2.4 6.2
高粱 1.0～3.0 69～70 1.9～2.2 3.4～4.6
*可溶性糖类是指葡萄糖、麦芽糖及蔗糖等单糖和低聚糖的总和。
表3—2 普通食品中的糖含量/%
食品糖/% 食品糖/%
可口可乐9 橙汁10
脆点心12 冰淇淋18
番茄酱29 蛋糕（干）36
韧性饼干20 果冻（干）83
水果、蔬菜游离糖含量
见表3—3 、3—4
表3—3水果中游离糖含量(以鲜重计)(单位：％)
水果D一葡萄糖D一果糖蔗糖
苹果 1.17 6.04 3.78
梨0.95 6.77 1.61
香蕉 6.04 2.01 10.03
葡萄 6.86 7.84 2.25
桃0.91 1.18 6.92
樱桃 6.49 7.38 0.22
草莓 2.09 2.40 1.03
蜜橘 1.50 1.10 6.01
杏 4.03 2.00 3.04
西瓜0.74 3.42 3.11
番茄 1.52 1.51 0.12
甜柿肉 6.20 5.41 0.81
枇杷肉 3.52 3.60 1.32
表3—4 蔬菜中游离糖含量(以鲜重计)(单位：％)
蔬菜D一葡萄糖D一果糖蔗糖
菠菜0.09 0.04 0.06
胡萝卜0.85 0.85 4.24
黄瓜0.86 0.86 0.06
洋葱 2.07 1.09 0.89
硬花甘蓝0.73 0.67 0.42
甜玉米0.34 0.31 3.03
甘薯0.33 0.30 3.37
甜菜0.18 0.16 6.11
花椰菜0.73 0.67 0.42
莴苣0.07 0.16 0.07
番茄 1.12 1.34 0.01
植物中游离糖分变化
谷、茎、根类植物：
未成熟陈化、后熟
-------------→淀粉
游离可溶糖贮存
水果：
未成熟贮存后熟
---------------------→成熟、可溶糖
淀粉淀粉酶
味酸甜
动物产品中的糖类物质含量少
肌肉、肝脏含一定糖元、葡聚糖
乳汁含乳糖
鲜半奶乳糖4.8%
鲜人乳乳糖6.7%
二、单糖、低聚糖的物理特性
（一）溶解度
均易溶于水，但溶解度不同
果糖＞蔗糖＞葡萄糖＞乳糖
20℃78.9% 66.6% 46.7% 16.1%
50℃86.9% 72.0% 70.9% 61.2%
因为葡萄糖溶解度低，浓度高，则析出晶体。所以在淀粉糖浆中，为了防止结晶析出，一般控制葡萄糖含量＜４２％
果汁、蜜饯、果脯类食品利用糖作保存剂，需要糖具有高溶解度。
果糖含量溶解度
４２％７１％
６０％７７％
９０％８０％
所以，果糖含量高的（溶解度大），果葡糖浆其食品保存性好
（二）渗透压
渗透压随Ｃ↑，Ｐ渗↑，%Ｃ同，Ｍ小，分子数目越多，Ｐ渗则大。
Ｐ渗＝nRT/V = wRT/MV
单糖的渗透压对于抑制不同的微生物生长是有差别的。
５０％蔗糖液可以抑制一般酵母生长。
６５％蔗糖液才能抑制一般细菌生长。
８０％蔗糖液才能抑制一般霉菌生长。
密饯、果脯是靠糖的渗透压高才具有较好的保存性。（三）结晶性
各种糖的结晶性不一样
蔗糖易结晶，晶体大
葡萄糖易结晶，晶体小
果糖、转化糖难结晶。
糖果制造、应用结晶性差异
Ａ、硬糖不能单独用蔗糖
Ｂ、旧式制造硬糖方法：
加入有机酸，蔗糖→转化糖（１０～１５％）以防止蔗糖结晶
Ｃ、新式制造硬糖方法
添加３０～４０％淀粉糖浆（ＤＥ＝４２）工艺简单，效果好
具有以下优点：
１＇：保存性好
２＇：含糊精，增强糖果韧性，强度，粘性，不易破裂，晶体聚合成球形（淀粉糖浆代替部分蔗糖）
（四）冰点降低
冰点降低与质量摩尔浓度的关系为
Δt凝=K凝*m Δt凝(葡萄糖）>Δt凝(蔗糖) (∵M萄 冰点相对降低值比较： 糖M Δt凝 蔗糖342 1.00 葡萄糖180 1.90 淀粉糖浆DE=30 647 0.53 淀粉糖浆DE=36 543 0.63 淀粉糖浆DE=42 430 0.80 生产雪糕类冰冻食品,使用冰点降低较小的糖液为好(等浓度) Δt凝(淀粉糖浆+蔗糖混合液）<Δt凝(蔗糖) 使用DE值小的淀粉糖浆效果更好 作用：节约电能;促进冰粒细腻、粘稠度高（糊精多）; 甜味低而温和;可口性好。 (五)粘度 糖的粘度与糖的种类及温度有关： 粘度：萄、果<蔗<淀粉糖浆 淀粉糖浆：DE值大、则η↓ 葡萄糖：T↑，则η↑（聚合） 蔗糖：T↑，则η↓ 在食品生产中，可调节糖果的粘度以适应糖果制作中拉条、成型，提高粘度和可口性，如：水果罐头，果汁饮料、食用糖浆中应用淀粉糖浆以增加粘稠感。 （六）吸湿性与保湿性（亲水功能） 糖类具有亲水功能 ∵糖类含有许多羟基与H2O分子通过氢键相互作用。∴具有亲水功能（基本的物理性质之一） 吸湿性与保湿性 吸湿性是指糖在较高的空气湿度下吸收水分的性质。表示糖以氢键结合水的数量大小。 保湿性指糖在较低空气湿度下散失水分的性质，即保持水分的性质。后者与氢键结合力的大小有关。 吸湿性与结晶性的关系：结晶性越好，则吸湿性越小。 ∵结晶性好的已形成糖—糖氢键，∴果糖、转化糖的吸湿性最强 葡萄糖、麦芽糖的吸湿性次之，蔗糖的吸湿性最小 硬糖、糖霜粉应添加吸湿性低的糖，如蔗糖。 软糖、焙烤食品、蜜饯则需添加一些一定吸湿性糖，如果萄糖浆、淀粉糖浆。（适当量） 杂质影响吸湿性，杂质干扰糖—糖氢键形成，使糖易结合水。应用:不同种类食品对于糖的吸湿性和保湿怀要求不同 糖果：硬糖果要求吸湿性低（避免遇潮湿天气吸收水分而导致溶化） ∴以蔗糖为主（添加淀粉糖浆防止结晶） 软糖果则需保持一定水分，即保湿性（避免干燥天气干缩）应用果葡糖浆、淀粉糖浆为宜。 糕饼: 糕饼为了限制水进入食品，其表层涂抹糖霜粉，吸湿性要小。如添加乳糖、蔗糖、麦芽糖。 蜜饯、面包、糕点：为控制水分损失、保持松软，必须添加吸湿性较强的糖。如淀粉糖浆（转化糖浆）、果葡糖浆、糖醇。 （七）风味结合功能 风味结合：糖-水+风味物→糖-风味物+H2O 风味成分：醛、酮、酯… 易于糖形成氢键：低聚糖>单糖结合能力 结合功能的作用:保持颜色；保留风味发挥物 对喷雾干燥、冷冻干燥等脱水食品，其风味结合功能起着重要作用 例：Schardinger(沙丁格)糊精风味结合功能 又名：环状糊精（n=6 α, 7-β, 8-γ）环状淀粉 结构：（C6H12O6）n n=6，7，8 （D-葡萄糖）n，α-1.4甙键 环内侧-疏水,环外侧-亲水,中间具有疏水性的空穴，因此它可以包含脂溶性的物质。 性状：白色结晶性粉末，熔点360℃（稳定） 26℃，溶解度，18.5g/100ml 作用：保存挥发性香料，制成干粉、掩盖苦味及异味（变为无味）；保护易氧化，易见光分解物质；改善香料，色素 等理化性质（溶解度（油），水中分散性、风味、反应性）；与表面活性剂合用，起乳化剂作用。 三、糖类的化学性质 （一）水解 转化糖的生成 蔗糖葡萄糖+ 果糖 ＋６６．５o－２０o 右旋左旋 蔗糖水解产物为葡萄糖和果糖的混合物，称为转化糖（旋光发生改变） （二）脱水和热降解 脱水 糖受酸、热的作用，易发生脱水反应，如已糖脱水生成5—羟甲基糠醛或甲酸，乙酰丙酸，或聚合成有色物质热降解 热降解反应可使碳—碳键断裂，产物主要有：醛、酮、酸、二酮、醇、呋喃、芳香族化合物、CO、CO2等 （三）褐变反应Browning Reaction 褐变分两类：酶促褐变、非酶促褐变 酶促褐变是氧与酚类物质在多酚氧化酶催化下发生的一类反应，不涉及糖类物质。 非酶促褐变根据其褐变机理不同，又分为三种类型：焦糖化褐变、羰氨反应褐变、抗坏血酸氧化褐变。 1、焦糖化褐变Phenomena of Caramelizati 糖类物质在没有氨基化合物存在下，加热到熔点以上（蔗糖200℃）时，会变成黑褐色的色素物质，这种作用称为焦糖化褐变。 糖受强热生成两类物质，一是糖脱水形成焦糖（酱色），另一类是裂解形成一些挥发性的醛酮物质，进一步缩合，聚合成深褐色物质 (1)焦糖的形成 蔗糖形成焦糖可分为三个阶段： 第一阶段：蔗糖熔融，温度至200℃左右，第一次起泡，经约35分钟，蔗糖脱去一分子水，生成异蔗糖酐，起泡暂停。 C12H22O11-----（脱水，加热）---→C12H20O10 (异蔗糖酐) 第二阶段：发生第二次起泡现象，持续55min，失水9%，形成焦糖酐： 2C12H22O11 - 4H2O -----→C24H36O18 (焦糖酐) 第三阶段：起泡停后进入第三阶段，进一步脱水形成焦糖烯。 3C12H22O11-8H2O---→C36H50O25 (焦糖烯) 继续加热，生成焦糖素C125H188O80 有官能团：羰、羧、羟、酚羟、烯醇 蔗糖→异蔗糖酐---→焦糖酐--→焦糖烯---→焦糖素 可溶可溶可溶难溶 温和苦味味苦味苦深褐色、苦味 （2）活性醛的形成 糖在强热下，可发生分解反应，产生活性醛 已糖——（加热）→羟甲基呋喃醛 醛———（聚合）→深褐色物质 (3)焦糖色素制法 a.不加铵盐法 糖→（160℃～180℃，加热，H+，3h）→焦糖--（OH-，中和）→焦糖色（液）--（干燥）→粉（块）状色素 b.加铵盐法 以亚硫酸氢铵作催化剂。(产品有耐酸性) c.将糖与（非酸性）铵盐加热，产生红棕色并含有带正电荷的胶体粒子的焦糖色素，其水溶液的pH值为4.2～4.8，应用于烘焙食品、糖浆及布丁等 2.羰氨反应褐变 (1)概念 凡是羰基与氨基经缩合，聚合生成类黑色素的反应称为羰氨反应。又称美拉德反应（Maillard reaction） (2)反应机理 分三个阶段： 初始、中间、终了 a.初始阶段 两个步骤：第一步：羰氨缩合 薛夫碱N一葡萄糖基胺 第二步：分子重排 C C C C C 2OH N H OH O H H H OH H OH H R C C C C C 2OH NH H OH O H H H OH H H O R R-NH2 -H2O C C C C C CH2OH O H OH O H H H OH H OH H C C C C C CH2OH NH H OH O H H H OH H H O R C C C C C 2OH NH OH O H H H OH H H R OH H+-H+ C H2 C NH O O H H R C H2 C C H O H H R O N 一葡萄糖基胺 单果糖胺 1-氨基-1-脱氧-2-酮糖 环式果糖胺 ②也可与氨基化合物生成酮糖基胺，经过海因斯(Heyenes)分子重排 N-果糖胺 2-氨基-2-脱氧葡萄糖 b.中间阶段 (p54) 途径Ⅰ: 果糖基胺脱水生成: A （3—脱氧己糖醛酮） B （3，4—脱氧己糖醛酮） C （5—羟甲基—糠醛） 途径Ⅱ： 果糖基胺脱去胺残基重排生成: D 还原酮 途径Ⅲ： 斯特勒克（Strecker ）降解反应 3-（3，4）-脱氧-葡萄糖醛酮等二羰基化合物与氨基酸反应，生成少一个碳的醛及CO2及氨基羰基化合物（氨基转移到二羰基化合物上） C.终了阶段 含两类：Ⅰ、醇醛缩合 Ⅱ、聚合成黑色素 Ⅰ、醇醛缩合 分子醇醛缩合，脱水生成稳定不饱和醛 Ⅱ、聚合成类黑色素 A （3—脱氧己糖醛酮） 聚合 B （3，4—脱氧己糖醛酮） +RNH2 → 类黑精色素 C （5-羟甲基-糠醛） D 还原酮 聚合 E （氨基羰基化合物）--------→类黑精色素 （3）影响因素 a.结构：戊糖 > 已糖 > 双糖， 半乳糖 > 甘露糖 > 葡萄糖 > 果糖， 醛糖 > 酮糖 一般胺类 > 氨基酸、肽 > 蛋白质 碱性氨基酸(末端)的氨基易褐变,如赖、精、组 b.温度T ↑，V ↑，增加10℃，V ↑3-5倍。30℃以上快，20℃以下慢，低温防止褐变 c.氧气：室温下氧能促进褐变，氧促进VC 、脂肪氧化褐变。 d.水分:10-15%H2O 最易褐变，干燥食品，褐变抑制，＜３％（冰淇淋粉） e.pH 值: pH>3时，pH ↑，Ｖ↑，pH=7.8-9.2 V ↑↑ pH ≤6,Ｖ增慢 f.金属: 催化，Ｖ↑（Ｆｅ３＋，Ｃｕ２＋） g.亚硫酸盐: 阻止生成薛夫氏碱，Ｎ－葡萄糖基胺 （４）非酶促褐变控制 ａ、使用比较不易发生褐变的食品原料 ｂ、降温 ｃ、降低氧气浓度，采取真空、充氮包装 ｄ、控制水分含量 ｅ、适当降低pH ｆ、形成钙盐，氨基酸与钙形成不溶化合 物，与亚硫酸盐有协同作用。 ｇ、加入亚硫酸盐 阻止生成：薛夫氏碱， Ｎ－葡萄糖基胺 加入亚硫酸盐，阻止生成：薛夫氏碱， Ｎ－葡萄糖基胺 四、功能性低聚糖 1、生理学功能 ①改善人体内的微生态环境，可增殖体内双歧杆菌及其它有益菌。 ②发热值低 ③类似于水溶性植物纤维 ④低聚糖对牙齿无不良影响 ⑤难消化低聚糖属非胰岛素依赖型，不易使血糖升高，可供糖尿病人食用。 功能性低聚糖主要有：低聚果糖、异麦芽低聚糖、低聚半乳糖、帕拉金糖、大豆低聚糖、低聚木糖、异构乳糖、低聚壳聚糖、低聚琼脂糖及低聚甘露糖等。 2、低聚果糖 低聚果糖已广泛应用于乳制品、乳酸饮料、糖果、焙烤食品、膨化食品及冷饮食品中 3、低聚异麦芽糖 低聚异麦芽糖(Isomaltooligosaccharide ，以下简称IMO)，又称异麦芽低聚糖、异麦芽寡糖、分枝低聚糖等，是指包含 C C C C H 2NH O H H H OH H OH O CH 2OH R C C C C C 2OH O H NH O H H H OH H OH H R C C C C C 2OH O H OH O H H H OH H OH H NaHSO 3 R-NH 2-H 2O C C C C C 2OH H OH O H H H OH H OH H OH SO 3Na C C C C C 2OH H OH O H H H OH H OH H NH SO 3Na R 有葡萄糖分子间以α-1，6糖苷键结合的低聚糖的总称，主要成分为异麦芽糖(IG2)、异麦芽三糖(IG3) 、潘糖(P)及四糖以上(Gn)的低聚糖 4、大豆低聚糖 大豆低聚糖(soybean oligosaccharide)是从大豆子粒中提取出的可溶性低聚糖的总称。主要成分为水苏糖、棉子糖和蔗糖 大豆低聚糖中对双歧杆菌起增殖作用的因子是水苏糖和棉子糖，二者能量值很低，具有良好的热稳定性和酸稳定性。大豆低聚糖是一种安全无毒的功能性食品基料，可部分替代蔗糖，应用于清凉饮料、酸奶、乳酸菌饮料、冰淇淋、面包、糕点、糖果和巧克力等食品中。 5、甲壳低聚糖 甲壳低聚糖是低聚合度水溶性的（1，4 ）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖。[低聚合度水溶性的甲壳素] 由于分子中有游离氨基，在酸性溶液中易成盐，呈阳离子性质。 五、淀粉Starch （一）淀粉的来源与分布 淀粉积蓄于植物的种子、茎、根等组织中，是人类食物的重要物质,也是轻工业和食品工业的重要原料。 粮食是粮食种子中最重要的贮藏性多糖；淀粉在禾谷类籽粒中含量特别多，占含糖总量的90%左右。下表中为各种粮食籽粒中淀粉的含量。 淀粉在粮食籽粒中分布不均匀： ——禾谷类粮食籽粒的淀粉主要集中在胚乳的淀粉细胞内；——豆类集中在种子的子叶中； ——薯类则在块根和块茎里面。 （二）淀粉粒starch granule 淀粉粒：淀粉在胚乳细胞中以颗粒状存在，故称为淀粉粒。 不同来源的淀粉粒其形状、大小及构造各不相同，可以此借助显微镜观察来鉴别淀粉的种类及来源，并可检查粉状粮食中混杂的淀粉种类。 1、淀粉粒的形状 the shape of starch granule 淀粉粒有圆形、卵形或椭圆形（oval or elliptical）和三角形三种。 马铃薯淀粉粒 较大者卵形、 较小者为圆形 小麦淀粉粒较大者为大米淀粉粒为多角形 圆形，较小者为卵形 玉米淀粉粒有圆形和多角形两种 2、淀粉粒的大小 the size of the starch granule 各种粮食的淀粉粒的大小相差很大，以颗粒长轴的长度表示 一般介于2～120微米之间 马铃薯的淀粉粒为最大(15～120微米) 大米淀粉粒为最小(2～10微米)。 同一种类粮食的淀粉粒，其大小亦很不相同。例如，玉米淀粉粒最小的为2～5微米．最大的为30微米，平均为10～15微米;小麦的淀粉粒，小的2～10微米，大的25～35微米。 3.淀粉粒的结构 starch granule structure 有环层结构，晶体结构，单粒、复粒和半复粒 （1）环层结构 在显微镜下细心观察时，淀粉粒都具有环层结构。有的可以看到明显的环纹(或轮纹),与树木的年轮有些相像。其中以马铃薯淀粉粒的环纹最为明显. 加热过的淀粉粒再用水处理，可使环层互相分离。 2）晶体结构 淀粉粒具有双折射性(birefringence)，在偏光显微镜下观察，呈现出一种黑色的十字，将淀粉粒分成四个白色的区域，称为偏光十字(polarizing cross)或马耳他十字(maltese cross)，这是淀粉粒为球晶体的重要标志。 十字的交点恰恰位于粒心，因此可以帮助粒心的定位。 不同种类淀粉粒的偏光十字的位置、形状和明显程度都各有差异。 例如，马铃薯的偏光十字最明显，玉米、高粱和木薯淀粉明显程度稍逊，麦淀粉则不很明显。 3) 单粒、复粒和半复粒 淀粉粒依其本身构造，如粒心的数目和环层的排列的不同，又可分为单粒、复粒和半复粒三种。 单粒：只有—个粒心，有同心排列(例如小麦淀粉粒)和偏心排列(例如马铃薯淀粉粒); 复粒：如大米和燕麦的淀粉粒，是由几个单粒组成的，具有几个粒心，尽管每个单粒可能原来都是多角形，但在复粒的外围，仍然显出统一的轮廓； 半复粒：它的内部有两个单粒，各有各的粒心和环层，但最外围的几个环轮则是共同的，因而构成的是一个整粒。(三）淀粉的分子结构 1、淀粉分子的基本组成单位——α-D- 葡萄糖 2、两种不同的淀粉分子——直链淀粉和支链淀粉 3、淀粉分子在淀粉粒中排列——微晶束 1、淀粉分子的基本组成单位——α-D-葡萄糖 淀粉经局部水解，可生成糊精和麦芽糖，用酸彻底水解，则全部生成α-D-葡萄糖，由此证明淀粉分子是以α-D-葡萄糖 为基本组成单位 因为淀粉分子只由一种葡萄糖组成，故属于同多聚糖或称均一多聚糖(homopolysaccharide) 组成每个淀粉分子的葡萄糖残基的数目称为聚合度(degree of polymerization)，用D.P表示。 2、两种不同的淀粉分子——直链淀粉和支链淀粉 天然淀粉由直、支链淀粉组成。 (1)天然淀粉的直、支链淀粉含量 不同来源淀粉中，含量不同；不同品种，同一品种生长条件不同，成熟程度不同，其含量均有差异。（∴各文献报道不一致） 小麦: 直链25, 支链75 大米: 直链17, 支链83 玉米: 直链24, 支链76 糯米: 直链0-1, 支链99-100 高梁: 直链27, 支链73 马铃薯: 直链22, 支链78 红薯: 直链20, 支链80 荞麦: 直链28, 支链72 豌豆: 直链75, 支链25 （2）直链淀粉Amylose 以α-D-(1，4)糖苷键的形式相连 并不是完全伸直的，根据X-衍射分析证明，分子链卷曲成螺旋状，估计每六个葡萄糖残基组成螺旋的一个节距。 直链分子的大小一般约为5～20万，聚合度为300-1200。 (3)支链淀粉Amylopectin 糖甙链：α-1，4 支接点α-1，6（占4-5%苷键） 分子量：20万～600万聚合度：1万～30万 结构形状：如高梁穗、树枝状交叉结构三种链：A、B、C A链：外链，只含非还原末端基，含15—30个葡萄糖残基。 B链：A与B以α-1，6键连接，间隔为6-12个葡萄糖残基 C链：主链，只一个，一端为还原端，另一端为非还原端。 3、淀粉分子在淀粉粒中排列——微晶束 淀粉粒具有弹性变形现象的球晶体结构。有“偏光十字现象”,由许多排列成放射状微晶束构成 以氢键结合长短不一的平行分子束,微晶束大小不一样 分子的一部分参加微晶束，另一部分未参加而呈无定形状态。（结晶结构占颗粒的60%,具有弹性及变形特点）淀粉粒不溶于水，许多极性基团以氢键结合形成微晶束，游离极性基团淀粉粒大小,以粒径表示，最小的2μm，最大的达185μm。晶体聚合成球形（四）淀粉的糊化Gelatinization 1、概念:若把淀粉的悬浮液加热，到达一定温度时，淀粉粒突然膨胀，体积达到原来体积的数百倍之大，悬浮液就形成粘稠的糊状胶体溶液,这一现象称为“淀粉的糊化”。又称为“α”化。 2、本质：水进入微晶束，折散淀粉分子间的缔合状态，使淀粉分子失去原有的取向排列，而变为混乱状态，即淀粉粒中有序及无序态的分子间的氢键断开，分散在水中成为胶体溶液。 ３、过程 分为三个阶段： 第一阶段：可逆吸水阶段水进入淀粉粒的非晶部分; 第二阶段：不可逆吸水阶段水进入淀粉粒的微晶束间隙，吸水膨胀; 第三阶段：最后解体阶段淀粉粒膨胀，继续分离支解。 4、影响淀粉糊化的因素 a 淀粉结构——各种粮食淀粉粒的微晶束的大小及密度各不相同。 b 水分的影响——为了使淀粉充分糊化，水分必须在30％以上，水分低于30％，糊化就不完全或者不均一。 c 碱的影响——淀粉在强碱作用下，室温下可以糊化。在日 常生活中，煮稀饭加碱，就是因为则有促使淀粉糊化的性质。 d 盐类的影响——氯化钠、氯化钙等浓溶液，在室温下促使淀粉粒糊化。 e 极性高分子有机化合物的影响——盐酸胍(4M)、脲素、（4M)二甲基亚砜等在室温下或低温下，即可促进糊化。 f 脂类的影响——脂类与直链淀粉能形成包合化合物(inclusion compound)或复合体(complex)，它可抑制糊化及膨润。谷类淀粉中含脂类比马铃薯淀粉多，因此谷类淀粉不如马铃薯淀粉易于糊化。 （五）糊化淀粉的老化Retrogradation 1、淀粉的回生——已糊化的淀粉稀溶液，在低温下静置一定时间后，溶液变混蚀，溶解度降低，而沉淀析出，这种现象称为淀粉的凝沉作用，也叫淀粉的老化作用。这种淀粉叫“凝沉淀粉”或“老化淀粉”。 淀粉的凝沉作用，在固体状态下也会发生，如冷却的陈馒头、陈面包或陈米饭，放置一定时间后，便失去原来的柔软性，也是由于其中的淀粉发生了凝沉作用。 2、淀粉老化的本质： 在温度逐渐降低的情况下，溶液中的淀粉分子运动减弱，分子链趋向于平行排列，相互靠拢，彼此以氢键结合形成大于胶体的质点而沉淀。因淀粉分子有很多羟基，分子间结合得特别牢固，以至不再溶于水中，也不易被淀粉酶水解。即糊化的淀粉相邻分子间的氢键部分恢复，自动排列成序，形成一定晶度化的微晶束。 3、影响因素: A 分子构造的影响——直链淀粉分子呈直链状构造，在溶液中空间障碍小，易于取向，易于凝沉，支链淀粉分子呈树枝状构造，在溶液中空间障碍大，不易凝沉。 B 分子大小的影响——直链淀粉分子中分子量大的，取向困难，分子量小的，易于扩散，只有分子量适中的直链淀粉分子才易于凝沉，如图马铃薯的直链淀粉分子量大，所以凝沉慢。糯玉米淀粉，因其几乎全是支链淀粉分子，而且分子量又不大，所以看不出有什么凝沉作用 C 直链淀粉分子与支链淀粉分子比例的影响——支链淀粉含量高难以凝沉，因此支链淀粉分子可起到缓和直链淀粉分子的凝沉作用。 D 溶液浓度的影响——溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于凝沉，溶液浓度小，分手碰撞机会少不易凝沉。浓度为30-60%的溶液最容易发生凝沉作用，水分在10％以下的干燥状态，淀粉难以凝沉。 E 溶液pH及无机盐类的影响——无机盐离子阻止淀粉凝沉，溶液的pH对淀粉的凝沉也有影响，pH在13以上时淀粉不容易凝沉。 f 冷却速度的影响——淀粉溶液温度下降速度对其凝沉作用有很大的影响，正如图3-16所示的那样，缓慢冷却，可以使淀粉分子有时间取向排列，故可加重凝沉程度，而迅速冷却，使淀粉分子来不及取向，可以减少凝沉程度。 G 脂类及单甘酯等乳化剂 脂类及单甘酯等乳化剂能与螺旋型直链淀粉形成包合物，也可以与支链淀粉较长的外围支链形成包合物，干扰凝胶的形成。 糊化 糊化淀粉 生淀粉 α化 熟淀粉 β淀粉 β化 α淀粉 老化淀粉 老化 4、方便食品制作原理 提高食品制作过程中淀粉的α—化程度；在较长的时间内不易老化。 可将完全糊化后的α化淀粉，在80℃高温迅速除去水分，使水分含量达10%以下，这样，淀粉分子已不可能移动和相互靠近，成为固定的α化淀粉。因为无胶束结构，加水后，水容易进入，淀粉分子迅速吸水，容易重新糊化。（方便面） 将完全糊化后的α化淀粉，含水量大于70%。（方便粥） 5、抗性淀粉（Resistant Starch, RS) （1）概念 不在小肠中被消化吸收，但在大肠中被发酵的淀粉，即不能在健康人体小肠中被消化吸收的淀粉极其降解物的总称。 （2）功能作用同膳食纤维 （3）分类 ① 物理包埋淀粉（RS1) 谷粒之中 ② 抗性淀粉颗粒 （RS2）生淀粉颗粒 ③ 老化淀粉（ RS3）糊化淀粉回生 （六）淀粉水解 1、水解方法 （1）酸水解法 无机H+、加热、H2O 淀粉----------------------→ 葡萄糖 工业称“糖化” 影响因素: 催化剂：HCl H2SO4 较好 浓度： 浓度不宜过大，以免发生复合反应 温度： T ↑， V ↑ 结构：V 无定型淀粉 > V 晶体 V 马铃薯 > V 玉米、小麦、大米 V 支链 > V 直链 V α—1，4 > V α—1，6 （2）酶水解法 工业称“酶糖化” 三道工序：糊化、液化、糖化 A.糊化 60～80℃ 淀粉粒--------→水中溶胀、分裂--→均匀糊状溶液 本质：氢键断裂、破坏淀粉晶体结构 目的：以便淀粉酶作用于淀粉 B.液化 α—淀粉酶 糊化淀粉--------------→糊精、低聚糖 工业上称“液化” （η↓，流动性↑） α—淀粉酶从内部进行， 水解中间α—1，4糖甙键， 产物还原末端葡萄糖单位C1为α-构型，故称“α-淀粉酶” C.糖化 β-淀粉酶 糊精、低聚糖（淀粉） ——————→β-麦芽糖 β—淀粉酶从外部进行，从非还原末端间隔一个α—1，4甙键进行，生成的双糖为β-麦芽糖，故称为β-淀粉酶，又称β-淀粉酶为“糖化酶”（不能水解β—1，4甙键） (3)酸—酶结合水解法 即先用酸水解、再用酶水解 2、淀粉水解产品 α—淀粉酶，葡萄糖淀粉酶 淀粉——————————————→葡萄糖 异构酶 D-葡萄糖 ----→ D-果糖、D-葡萄糖混合物 称为果葡糖浆 β—淀粉酶 淀粉——————→麦芽糖浆 又称饴糖 α—淀粉酶 糊化淀粉--------------→糊精→低聚糖→葡萄糖 淀粉不完全水解产物为淀粉糖浆 组成：葡萄糖（还原糖）、低聚糖、糊精 淀粉水解程度用葡萄糖（还原糖）当量值DE 表示 DE ——还原糖（以葡萄糖汁）在糖浆中所占百分数（干物质计）一般，DE=38-42， DE = 62（高） （七）改性淀粉 （modified starch) 1、概念：为适应食品加工的需要，将天然淀粉经物理、化学、酶等处理，使淀粉原有的物理性质，如水溶性、粘度、色泽、味道、流动性等发生变化，这样经过处理的淀粉称为变（改）性淀粉 2、酸变性淀粉：经过（轻度）酸处理的淀粉。 特点：可形成热的具有流动性的粘稠糊状物。冷后可转变成有一定强度的凝胶。 40%淀粉浆—→水解物—→过滤、干燥—→酸变性淀粉 可应用于生产糖果 3、交联淀粉(crosslinked starch)：以多官能团酯化的方法，使淀粉分子间互相交联，产生的淀粉叫交联淀粉。 淀粉浆＋磷酰氯（POCl）、三偏磷酸钠（２％）—→交联淀粉 特点：良好的机械性能，耐酸、耐碱、耐热，放置后不脱水，阻止胶凝和老化。 用途：增稠剂、稳定剂、赋形剂，如调味汁、馅饼、奶油型玉米食品。 4、酯化淀粉(esterized starch) 有磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉 淀粉分子中，有Ｃ２、Ｃ３、Ｃ６（直）三个游离醇羟基可发生酯化或醚化反应。取代度ＤＳ＝０～３ 40%淀粉＋2%复合磷酸盐（正、焦、三聚）—→淀粉单、双、三磷酸酯。 特点：粘度及透明度大，具有改善抗“冻结—解冻”性能，冷水中易分散。 用途：用于蔬菜罐头、面制品、果酱、汤料、冰淇淋等品质改良 5、氧化淀粉(oxidized starch) 用氧化剂对淀粉进行氧化，形成的淀粉叫氧化淀粉。 氧化剂：MClO H2O2 KMnO4 悬浮淀粉液＋NaClO →氧化淀粉液→干燥→成品 特点：－ＣＯＨ——→－ＣＯＯＨ 改变缔合状态，色泽洁白，粘度降低，糊质清亮，不易老化，可形成稳定溶液。 用途：分散剂、乳化剂 6、预糊化淀粉 由淀粉浆料糊化后及尚未老化前，立即进行滚筒干燥，最终产品即为冷水溶的预糊化淀粉。（淀粉浆—→糊化—→滚筒干燥—→预糊化淀粉） 特性：易于溶解，似亲水胶体。 7、淀粉的应用 淀粉软糖、淀粉糖浆原料、冷冻食品、罐头（肉）增稠剂、饼干降筋、防止坯收缩变形、防粘、替代滑石粉。 六、非淀粉多糖 多糖是由多个单糖以糖甙键相连结形成的，一般以1，4及1，6甙键连结（也有1，2，1，3甙键连结的） 多糖不是纯碎的单一物质，是由聚合度不同的物质组成的混合物。 一般在常温下不溶于水，无还原性（只有一个还原末端），无甜味。 （一）纤维素与半纤维素 1、纤维素(cellulose) 2、改性纤维素 3、半纤维素(hemicellulose 1、纤维素纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，对植物性食品的质地影响较大. 结构：由β-（1-4）-D-吡喃葡萄糖单位构成为 线性结构，由无定型区和结晶区构成。 2、改性纤维素 （1）羧甲基纤维素(CMC) 可与蛋白质形成复合物，有助于蛋白质食品的增溶，在馅饼、牛奶、蛋糊及布丁中作增稠剂和粘接剂。由于羧甲基纤维素对水的结合容量大，在冰淇淋和其它冷冻食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，糖浆中产生糖结晶，增加蛋糕等烘烤食品的体积，延长食品的货架期。 （2）微晶纤维素（Microcrystalline cellulose) 用稀酸处理纤维素,可以得到极细的纤维素粉末，称为微晶纤维素。 在疗效食品中作为无热量填充剂。 （3）甲基纤维素 优点：热胶凝性、保湿性好 用途：保湿剂、增稠剂、稳定剂 3、半纤维素(Hemicellulose) 一些与纤维素一起存在于植物细胞壁中的多糖物质总称。 构成半纤维素单体的有：葡萄糖， 果糖，甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖， 木糖，鼠李糖及糖醛酸。 （二）果胶(pectin) 1、存在与制法 果胶物质是植物细胞壁成分之一，存在于相邻细胞壁之间的胶层中，起着将细胞粘在一起的作用。广泛存在于果实，蔬菜中。 如：山楂6.6%。柑橘0.7～1.5%。苹果1～1.8%。 2、结构与分类 基本结构：聚半乳糖酸，部分甲酯化 分三类：原果胶、果胶、果胶酸（成熟程度不同） 未成熟果实细胞间含大量原果胶，与纤维素、木质素、半纤维素等在一起，组织坚硬。随着成熟的进程, 原果胶水解成 果胶,与纤维素分离,并掺入细胞内、果实组织变软，而有弹性，发生去甲酯化，生成果胶酸。由于果胶酸不具有粘性，果实变成软饧状态。 3、凝胶的形成 （1）形成条件 pH=2.0～3.5; 蔗糖= 60～65%；果胶=0.3～0.7% 温度：室温～100℃ （2）形成机理 a. 蔗糖的作用——脱水以减少胶粒表面的吸附水。促进形成链状胶束，形成果胶分子间氢键。 氢键有羟--羟，羟--羧，羧--羧 C2, C3位上反式结构有利氢键的形成。 胶束失水后而凝聚（结晶沉淀），形成一种具有一定强度和结构类似海绵的凝胶体。空隙处吸附着糖—水分子。 b. pH = 2.0～3.5 阻止羧基离解，中和电荷，胶束结晶、凝聚而形成凝胶。（三）海藻酸盐 海藻酸盐结合Ca2+形成“蛋盒”模型如下图 形成热不可逆凝胶，具有热稳定性。可作组食品。如仿水果、凝胶糖果;海藻酸盐与带正电荷氨基酸作用，用于重组肉制品。用作增稠剂 （四）黄原胶(xanthan) 一种微生物多糖，由纤维素主链和三糖（2个甘露糖、1个葡萄糖醛酸）侧链构成。M=2×106 分子间可缔合成螺旋状，相互缠结成网状。 特性 （1）良好的增稠性，1%溶液粘度相当于100倍1%明胶溶液 （2）较宽的pH范围（1～11）内稳定，粘度不变（耐酸碱） （3）0～100℃内粘度变化比较小 （4）具有稳定悬浮液作用 （5）具有摇变性和假塑性，摇动时，η↓，静止恢复 （6）与瓜尔豆胶、刺槐豆胶有协同作用。 应用：罐头：悬浮、稳定 冷冻食品：解冻稳定，防脱水 调味品：耐酸、盐、增稠 面包、糕点：保水、防老化 粉丝：耐煮 面团：提高弹性、持气能力。 （五）魔芋葡甘聚糖（konjac glucomannan) 由D-葡萄糖、D-甘露糖，通过β-1，4糖苷键连接成主链。 并由β-1，3糖苷键边接有支链。每19个糖基有一酰基，赋于水溶性。M=1000000 溶于水，可形成热不可逆弹性凝胶。利用这一特性。可制作魔竽糕、魔芋豆腐，仿生食品，如虾仁，腰花、肚片、蹄筋、鱿鱼、海参、海蜇皮…… 魔芋葡甘聚糖与黄原胶混合（1：1），可形成热可逆性凝胶（熔化温度（60～63℃）利用这一特性可制造果冻布丁、果酱、糖果。 （六）甲壳素(chitin)、壳聚糖 甲壳素，又名几丁质、甲壳质为（1，4 ）-2-乙酰氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖 脱去乙酰基后为壳聚糖 溶于盐酸、醋酸、柠檬酸液具有食品防腐、保鲜作用2%液成膜、抑菌。有利于双歧杆菌增殖。有效的膳食纤维。 1、保鲜剂 A.保鲜力强：兼具杀菌保鲜和气调保鲜功能，因此，对呼吸特征较强的果蔬（如桃类、杏类、浆果类水果），保鲜效果特别明显。 B.无毒、安全：是一种具有保健效果的氨基多 糖，其安全性与蔗糖相同，因此，对保鲜对象非 但不会造成任何化学污染，而且对人体有益。 C.成本低廉：使用到果蔬上，每公斤果蔬的保鲜成本仅仅约3分钱，可以大范围推广。 D.应用范围广泛：用于果蔬和新鲜肉类的保鲜 2、保健功能 A. 减肥作用--利用β-甲壳素中的带正电的离子与食物中带负电的脂肪相结合阻断脂肪分解酵素的作用,使得脂肪在人体内不被吸收而直接排出体外，从而达到身体定型和减肥效果； B. 改善消化功能，强化人体的免疫功能； C. 天然无毒性抗癌效果，能抑制恶性肿瘤扩散与转移； D. 控制胆固醇，预防动脉硬化和心血管疾病； E.甲壳素与食盐中的氯离子结合成不被肌体吸收的聚合物排除体外，抑制过量摄入食盐导致高血压； F. 减少人体内重金属的积蓄； G.被人体吸收的β-甲壳素中带正电的离子和人体血液中带负电的脂肪中和排除体外，降低血脂的含量 H.在胃部形成粘膜，保护胃部创伤不受胃酸的侵蚀，并且其准阳离子对细菌有很好的灭杀作用， 促进胃伤的愈合， 对胃溃疡和胃炎很好的治疗作用。 第四章脂类Chapter 4 Lipids 一、概述 （一）共性 不溶于水，酯的结构，由生物体产生、为生物体利用（二）功能作用Function of Lipids 供能，提供必需脂肪酸，维生素载体，生理活性物质，改善食品质地，增加风味 (三）脂肪酸命名 （四）三酰基甘油命名Nomenclature 三酰基甘油Triacylglycerols CH2OOC(CH2)16CH3 CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COO-CH CH2OOC(CH2)12CH3 Sn—甘油—1—硬脂酸酯—2—油酸酯—3—肉豆蔻酸酯；1—硬脂酰—2—油酰—3—肉豆蔻酰—Sn—甘油; Sn—StOM ; Sn—18：0—18：1—14：0。 β- StOM 表示任意比例的Sn—StOM 和Sn—MOSt的混合物。 （五）分类Classification 1、按组成分类：单纯脂类复合脂类衍生脂类 2、按来源及主要脂肪酸分类 （1）月桂酸脂类（2）植物奶油类（3） 油酸亚油酸类（4）芥酸脂类 （5）亚麻酸类（6）乳脂类（7）动物脂 肪类（8）海生动物油类 3、按用途分类：烹调油、色拉油、煎炸油、起酥油、 人造奶油、代可可脂 二、油脂的物理特性The Physical Properties of Fat ２．随机分布理论：％Sn-XYZ = X×Y×Z×10－4 例：L＝50%，Ｏ＝30%，St＝20% %Ｓn－ＬＬＬ＝５０×５０×５０×10-4＝１２.５ %Sn-ＬＯＳt＝５０×３０×２０×10-4＝３ %Sn-ＬＬＯ＝５０×５０×３０×10-4 ＝７.５a=n3=33=27种 ３．有限随机分布理论ＳＳＳ以维持体内液态为限（三）天然油脂中脂肪酸位置分布The Composition Distribution of Fatty Acids in Natural Fats １．植物油-----Ｓ 一般规律Ｕ----- -----S 不饱和优先占据（排列）Ｓn-2位。特别是亚油酸(不饱和)优先在Ｓn-2位，饱和的在Ｓn-1、Ｓn-3位 ２．动物脂 ?一般：１６：０－－Ｓn-1, １４：０－－Ｓn-2 ?猪脂：１８：０－－Ｓn-1, 1 6 : 0－－Ｓn-2， 1 ８：１－－Ｓn-3 ?乳脂：短链含量高， ?海产动物脂：含长链多不饱和脂肪酸且优先占Ｓn-2 ?２０：４２０：５（ＥＰＡ）２２：４２２：５2２：６（ＤＨＡ）脑黄金）必需脂肪酸----人体不可缺少而自身又不能合成的脂肪酸。 有：亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸 人体适宜的脂肪酸比例：饱和：单不饱和：多不饱和=1：1： 1 （四）同质多晶性质Crystallization properties １．概念concept ?→三硬脂酰甘油→５４.７℃→凝固→６４℃→凝固→７３.３℃ ?同一油脂具有不同的晶体形态，称为油脂的同质多晶性质。 ２、相同脂肪酸的三酰基甘油的多晶特征 晶形αβ' β 链堆积六方正交三斜 密度小中大 能量高中低 稳定性小中大 熔点低中高 脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式：（1）三斜β（2）正交β’（3）六方α稳定性β>β’>α ３、混合三酰甘油多晶体 饱和的为β'型； 不饱和的：不对称的为β'型，（USS UUS）; 对称的为β型(SUS USU),交叉排列，可形成β２、β３ ４、常见油脂的晶型 β'：棉、菜、棕榈、牛脂、奶油 β：豆、花生、玉米、芝麻、椰子 （五）膨胀及固体脂肪指数 1、熔化膨胀－固体脂肪在加热时熔化，使容积增加 2、固体脂肪指数SFI（Solid FatIndex)） 在一定温度下，固体脂肪的含量（ＳＦＩ）ＳＦＩ越大，膨胀度越大。 部分脂肪ＳＦＩ值 品种10℃21.1℃33.3℃ 可可脂62 48 0 棕榈油34 12 6 椰子油55 27 0 面包奶油29 18 13 （六）塑性、稠度 1.油脂的可塑性：在一定外力范围内，油脂具有抗变形 能力的性质。如奶油在较小力的作用下不流动，较 大力下可流动。如巧克力在强力下可成型，小力下 不成型。具有可塑性的脂肪称为塑性脂肪，Plastic Fats. 2. 稠度Consistency 是塑性脂肪的硬软度，脂肪的可 塑性，可用稠度衡量。 影响稠度的因素： （１）ＳＦＩ越大，稠度越大 （２）小晶体稠度大于大晶体稠度，β'稠度大于β稠度（３）快速冷却，稠度增加 （４）熟成,熔点下，放２到３天稠度增加 （５）机械作用, 降低稠度 （６）温度, 温度增加，则稠度降低 ?起酥油(Shortening) 塑性脂肪（Plastic Fats）性质：涂抹性、可塑性、起酥作用、面团体积增加 起酥油（Shortening）:结构稳定的塑性油脂，在40摄氏度不变软，在低温下不太硬，不易氧化。 稠度 猪油 氢化起酥油 温度 微针入度 ＳＦＩ 微针入度 ＳＦＩ ℃ mm/10 mm/10 40 ---- 2.0 ---- 5.7 35 ---- 4.5 336 9.4 30 378 10.5 212 12.6 20 105 26.0 45 19.7 10 41 32.0 16 27.8 （七）乳化 １、乳化液 两互不相溶的液相，一相以微粒状态分散在另一相中，形成的体系。 影响乳状液稳定性的因素： （１）分散相的分散程度（２）界面强度（３） 连续相粘度（４）相体积比（５）两相密度差 乳浊液水包油型(O/W ，水为连续相。如：牛乳) 油 包水型(W/O ，油为连续相。如：奶油 ) ２、乳化剂 Emulsifiers 为使体系稳定，以降低液体表面张力及相际间界面张力，而加入的第三种成分。 ＨＬＢ值－－亲水亲油平衡值 乳化剂 ＨＬＢ 单甘酯 3.8 司盘６０ 4.7 吐温８０ 15.0 蔗糖酯 3～16 乳化剂的作用：减小两相间的界面张力；增大分数 相之间的静电斥力(使不聚集）；增大连续相的粘度或生成有弹性的厚膜；微小的固体粉末的稳定作用；形成液晶相。 乳化油所需ＨＬＢ值 棉油 7.5 植物油 7～12 乳化剂ＨＬＢ值的加和性 三、 脂类的化学性质 The Chemical Properties of Fat １、概念 油脂或含油脂食品，在贮藏期间因氧气、日光、 微生物、酶等作用，产生酸臭不愉快气味，甚 至具有毒性，这种现象称为油脂酸败。 ２、对食品质量的影响 （１）营养价值降低（２）风味变坏（３）危害健康３、原因及类型 （１）水解型酸败 酯酶（残渣、微） 脂肪酸油脂－----------－→甘油＋低级脂肪酸（汗臭味、苦涩味） （２）酮型酸败(酶促氧化） 油脂水解产生的饱和脂肪酸，在一系列酶的 催化下，氧化生成有怪味的酮酸和甲基酮，称 为酮型酸败。（β－氧化型酸败） 酶（β-酮酸）脱羧酶 ＲＣＨ２ＣＨ２ＣＯＯＨ-----→ＲＣＯＣＨ２ＣＯＯＨ-－－－→ＲＣＯＣＨ３（甲基酮）＋ＣＯ２（３）自动氧化型酸败（Autoxidation ） 油脂暴露在空气中，不需额外条件作用，由于 油脂的不饱和脂肪酸与氧作用，自发地进行氧 化作用，氧化产物分解为低级脂肪酸、醛、酮、 （氢过氧化物、环氧化物、二聚物）等，产生 恶劣臭味，这种现象叫油脂的自动氧化。 问题1：油脂暴露在空气中，质量（重量）是增加还是减少？ 问题2：自由基（游离基）反应的特征是什么？反应历程如何？ （二）油脂的自动氧化Autoxidation Ａ－Ｂ吸氧少诱导阶段 Ｂ－Ｃ吸收大量氧增殖期 Ｃ－Ｄ吸氧缓、停终止期 1、油脂自动氧化的机理Autoxidation Mechanism 遵循自由基（游离基）反应历程 2、自 动氧化中氢过氧化物的形成 （1）油酰甘油 （2）亚油酸：α-C11同时受到两个双键的双重激活，首先形成自由基，后异构化，生成两种ROOH。 （3）亚麻酸：在C11、C14处易引发自由基，最终生成四种ROOH。V：油：亚油：亚麻＝1：12：25 3．单重态氧singlet（P106) (1) O2分子轨道图（基态) 角动量=2S+1 =2（+1/2+1/2）+1 =3 为三重态氧3O2 triplet (2)单重态氧(激发态) 角动量=2S+1 =2（+1/2-1/2）+1 =1 为单重态氧1O2 singlet E>814KJ(3O2) （4）单重态氧是自动氧化中初始自由基产生的引发剂 4、光敏氧化Photosensitized Oxidation 光敏氧化历程为单重态氧进行的反应：1O2直接进攻油脂不饱和脂肪酸双键的任一不饱和碳原子，发 生一步协同反应，形成六元环过渡态，然后再 进行双键转移，生成氢过氧化物。 特点：不同于油脂自动氧化的自由基反应历程，不产生 自由基，无诱导期；与氧浓度无关；双键由顺式转为 反式；仅受单重态氧淬灭剂的抑制。 光敏氧化产物（％） －OOH位置9 10 12 13 15 16 油酸酯50 50 亚油酸31 18 18 33 亚麻酸21 13 13 14 14 25 V（自动氧化）油：亚油：亚麻＝1：12：25 V（光敏）油：亚油：亚麻＝1：1.7:2.5 光敏氧化油脂产生氢过氧化物，分解成RO· + ·OH，成 为引发自动氧化的自由基。1O2是自动氧化的引发 剂，一旦引发，自动氧化为主。 RH(以亚油酸为例) + 1O2-------→ 5、脂类氧化产物 （１）断裂 A.氢过氧化物的氧-氧断裂，生成自由基 B.碳-碳断裂，生成自由基、醛 如：油酸酯 CH3(CH2)6CH=CH---CH---(CH2)7COOR a O· b CH3(CH2)6CH2CHO ROOC(CH2)7CHO CH3(CH2)6CH=CHCHO CH3(CH2)6COOR (断裂后有乙烯基即形成醛) （２）聚合 a、环状聚合物(三戊基三恶烷） b、非环聚合物 c、多环二聚、多聚物 （３）其它 a、生成醇 b、生成酮 c、生成酸 d、生成环氧化物 6、影响自动氧化速度的因素 （１）脂肪酸组成 Ａ、Ｖ双键多＞Ｖ双键少＞Ｖ双键无 Ｖ２０：４＞Ｖ１８：３＞Ｖ１８：２＞Ｖ１８：１＞Ｖ１８：０ ４０：２０：１０：１：０.1 Ｂ、Ｖ共轭＞Ｖ非共轭 （２）温度 温度升高，则Ｖ升高例：起酥油２１～６３℃内，每升高１６℃，速度升高２倍 （３）光和射线 光促进产生游离基、促进氢过氧物的分解,（β、γ射线）辐射食品，辐射时产生游离基，Ｖ增加，在贮存期易酸败。所以，油脂食品宜避光贮存. （４）氧与表面积 （5）水分活度影响复杂 （６）金属离子: 重金属离子是油脂氧化酸败的催化剂Ａ、可加速氢过氧化物分解Ｂ、直接作用于未氧化物质Ｃ、促进氧活化成单重态氧和自由基 Pb2+>Cu2+>Sn2+>Zn2+>Fe2+>Al3+ (7) 抗氧化剂Antioxidant 能有效防止和延缓油脂的自动氧化作用的物质，可终止链式反应传递 A·无活性，不引起链式传递 AH + R·---------RH + A·AH + ROO·------ROOH + A·A·+ A·------------AA ＡＨ能延长诱导期，需在油脂开始氧化前加入。 抗氧化剂：ＶＥ, BHA , BHT , PG …… A.自由基清除剂(氢供体) 酚类(AH2) 氢供体，可清除自由基。酚羟基越多，抗氧化能力越强。生成比较稳定的自由基。酚羟基邻位有叔丁基，空间位阻阻碍了O2的进攻。 B. 金属螯合剂 C. 氧清除剂 D. 1O2淬灭剂1O2 + 双键化合物→3O2 E. ROOH分解剂 F. 酶抗氧化剂 超氧化物自由基在酶的作用下生成基态氧 G．.增效剂(Synergim) 几种抗氧化剂之间产生协同效应，其效果好于单独使用一种抗氧化剂。 增效机理: 酚类+螯合剂酚类+酚类常用的抗氧化剂 A. Natural Antioxidants自然 酚类：生育酚、芝麻酚等；类胡萝卜素等 氨基酸和肽类；酶类：谷胱甘肽酶、SOD酶；茶多酚(Tea Polyphenols) L-抗坏血酸(L-Ascorbic Acid) Tocopherols（生育酚）： 抗氧化活性：δ>γ>β>α耐热、耐光和安全性高，可用在油炸油中。 B. Synthetic Antioxidants合成 ③抗氧化剂使用的注意事项 A. 抗氧化剂应尽早加入 B. 使用要注意剂量：不能超出其安全剂量，有些抗氧化剂，用量不合适会促氧化。 C. 选择抗氧化剂应注意溶解性 D. 常将几种抗氧化剂合用 （三）油脂在高温下的化学反应The Chemical Reaction of Fat and Oil in High temperature 在150℃以上高温下，油脂会发生聚合、缩合、氧化、水解反应，使其粘度增高，碘价下降，酸价增高，发烟点↓，泡沫量↑折光率改变，颜色变暗，产生刺激性气味，营养价值下降。 1、聚合 （1）热聚合200～300℃下，无氧聚合为环状化合物 食品化学复习及答案 答案 第二章水分 a.分析MSI曲线中各区及分界的水的性质。 I区： ①其中的水被最强烈的吸附和最少流动； ②这部分水通过H20-离子或H20-偶极相互作用与极性部分结合； ③它在-40℃不能冻结； ④不具有溶解溶质的能力； ⑤看将这部分水看成固体的一部分。 I区和II区的边界： ①相当于食品的“BET单层”水分含量；（BET 计算,p28、29） ②Aw =0.2 II区水分特点： ①此部分区域的水主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合； ②它的流动性比体相水稍差； ③大部分水在-40℃不能冻结； ④I区和II区的水分通常占高水分食品原料5%以下的水分。 II区和III区的边界： Aw =0.85 III区水分特点： ①此部分区域的水为体相水； ②作为溶剂的水， ③该区的水分通常占高水分食品原料95%以上的水分。 b.比较冰点以上和冰点以下Aw的差异。 1、在冰点以上，Aw是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素； 2、在冰点以下，Aw与样品的组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时，Aw 不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据Aw 预测受溶质影响的反应过程； 3、不能根据冰点以下温度Aw预测冰点以上温度的Aw ； 4、当温度改变到形成冰或熔化冰时，就食品稳定性而言，水分活度的意义也改变了； c.请至少从4个方面分析Aw与食品稳定性的关系。 1、不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是:大多数细菌为 0.99~0.94，大多数霉菌为0.94~0.80，大多数耐盐细菌为0.75，耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.65~0.60。在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物就无法生长； 2、降低食品的aw，可以延缓褐变，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败，又能引起非酶褐变。要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量，最好将aw保持在结合水范围内。这样，使化学变化难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性； 3、水活度与食品质构的关系：水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大影响。要保持干燥食品的理想性质，水分活度不能超过0.3～0.5； 4、食品在较高含水量（30-60%)的情况下,淀粉老化速度最快;如果降低含水量,则老化速度减慢,若含水量降至于10%-15%,则食品中水分多呈结合态,淀粉几乎不发生老化； d.Aw的定义: 食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值； MSI的定义:在恒定温度下，使食品吸湿或干燥，所得到的食品水分含量（每克干物质中水的质量）与Aw的关系曲线； BET单层:在干物质的可接近的高极性基团上形成一个单层所需的近似水分；真实单层；完全水合所需的水分含量,即占据所有的第一层部位所需的水分含量； 滞后现象:回吸与解吸所得的等温线不重叠现象即为“滞后现象”； 食品中水的存在状态（体相水、结合水及分类） 水 的作用：①保持体温恒定②作为溶剂③天然润滑剂④优良增塑剂 水的三种模型：①混合型②填隙式③连续结构模型 冰是有水分子在有序排列形成的结晶，水分子间靠氢键连接在一起形成非常“疏松”的刚性建构，冰有11种结晶型。主要有四种：六方形，不规则树形，粗糙球状，易消失的球晶， 蛋白质的构象与稳定性将受到共同离子的种类与数量的影响。 把疏水性物质加入到水中由于极性的差异发生了体系熵的减少，在热力学上是不利的，此过程称为疏水水合。结合水指存在于溶质或其他非水组分附近的、于溶质分子之间通过化学键结合的那一部分锥，具有与同一体系中体相水显著不同的性质，分为①化合水②邻近水③多层水 体相水称为游离水指食品中除了结合水以外的那部分水，分为不移动水、毛细管水、和自由流动水。 结合水与体相水的区别：①结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系②结合水的蒸汽压比体相水低得多，所以在一定温度下结合水不能从食品中分离③结合水不易结冰④结合水不能作为溶质的溶剂⑤体相水能被微生物利用，大部分结合水不能。 水分活度是指食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值。Aw=P/P0 水分活度与微生物生命活动的关系：水分活度决定微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率，不同微生物对水分的活度不同，细菌对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。当水分活度低于某种微生物生长所需的最低水分活度时微生物就不能生长。食品的变质以细菌为主；水分活度低于0.91时就可以抑制细菌生长。 低水分活度提高食品稳定性的机理：①大多数化学反应都必须在水溶液中进行②很多化学反应属于离子反应③很多化学反应和生物化学反应都必须有水分子参加才能进行，水分活度低反应就慢④许多酶为催化剂的酶促反应，水除了起着一种反应物的作用外，还能作为底物向酶扩散输送介质，通过水化促使酶和底物活化⑤食品中微生物的生长繁殖都要求有一定限度的Aw：细菌0.99-0.94，霉菌0.94-0.8，耐盐细菌0.75，干燥霉菌和耐高渗透压酵母味0.65-0.6，低于0.6时多数无法生长。 冷冻与食品稳定性：低温下微生物的繁殖被抑制，可提高食品储存期，不利后果：①水变为冰体积增大9％会造成机械损伤计液流失，酶与底物接住导致不良影响。②冷冻浓缩效应。有正反两方面影响：降低温度，减慢反应速度，溶质浓度增加，加快反应速度。冷冻有速冻和慢冻。 碳水化合物：多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。自然界中最丰富的碳水化合物是纤维素。蔗糖是糖甜度的基准物，相对分子大，溶解度越小，甜度小。 糖的吸润性是指在较高的空气湿度下，糖吸收水分的性质，糖的保湿性是指在较低空气湿度下，糖保持水分的性质。 糖的抗氧化性是氧在糖中的含量比在水中含量低的缘故。 水解反应：低聚糖或双糖在酸或酶的催化作用下可以水解成单糖，旋光方向发生变化。 酵母菌 发酵性： 醋酸杆菌 产酸机理 功能性低聚糖：①改善人体内的微生态环境②高品质的低聚糖很难被人体消化道唾液酶和小肠消化酶水解③类似于水溶性植物纤维，能降低血脂，改善脂质代谢④难消化低聚糖属非胰岛素依赖型，不易使血糖升高，可供糖尿病人使用⑤低聚糖对牙齿无不良影响。 淀粉的糊化：由于水分子的穿透，以及更多、更长的淀粉链段分离，增加了淀粉分子结构的无序性，减少了结晶区域的数目和大小，最终使淀粉分子分散而呈糊状，体系的黏度增加，双折射现象消失，最后得到半透明的粘稠体系的过程。 淀粉的老化：表示淀粉由分散态向不溶的微晶态、聚集态的不可逆转变。 即是直链淀粉分子的重新定位过程。 第1-3章课堂小测试 一、名词解释 食品化学：是应用化学的原理和方法研究食品本质的科学，通过对食品的营养价值、质量、安全性和风味特征的研究，阐明食品的组成、性质特征和功能，以及食品成分在储藏加工过程中的化学和生物化学变化，乃至食品成分与人体健康和疾病的相关性。（简言之，食品化学即是研究食品的组成、结构、功能、变化规律及其与人体健康和疾病的相关性，从分子水平认识食品的一门科学。） 疏水相互作用：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。 水活性：指某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸气分压，与同一温度下纯水的饱和蒸汽压之比。 吸湿等温线：在恒温条件下，以食品的含水量对水活性绘图形成的曲线，称为等温吸湿线。 单分子层水：直接与蛋白质结合的水分子，其旋转运动速率为纯水水分子的百万分之一，属于单分子层水。（在解吸过程中，最初出现最低转化速率的水分含量）变旋现象：葡萄糖溶液经放置一段时间后的旋光值与最初的旋光值不同的现象（稀碱可催化变旋）。 低甲氧基果胶：酯化度低于50%的果胶是低甲氧基果胶。 老化：淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用的再缔合产生沉淀或不溶解的现象称为淀粉的老化。 焦糖化反应：在高温（150-200摄氏度）无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐做催化剂，发生脱水，降解，缩合，聚合等反应，生成焦糖的过程。转化糖：蔗糖经转化后（水解产物为葡萄糖和果糖）所得到的混合物称为转化糖。 二、写化学结构式（环式结构） 葡萄糖果糖半乳糖 D-葡糖胺纤维二糖（2分）乳糖麦芽糖蔗糖 三、填空 1、水是食品的重要组成成成分，其H 2 O分子中氧原子的杂化状态为SP3，两个H-O 键之间的夹角为104.5o。 2、冰的配位数是4，四种冰的主要结构类型有六方形、不规则树枝状、粗糙球状、易消失的球晶，普通冰晶属于六方形结构。 3、水结构的三种模型包括混合结构模型、填缝结构模型、连续结构模型。 4、按照食品中的水与非水组分之间的关系，可将食品中的水分分为五大种类：化合水、邻近水、多层水、截留水、自由水。 5、一种食物一般有两条等温吸湿线，一条是解吸等温线，另一条是回吸等温线，往往这两条曲线是不重合，把这种现象称为滞后现象。产生这种现象的原因是解吸快于回吸。 6、请写出3种常见的单糖与3种寡糖葡萄糖，果糖、甘露糖、半乳糖，阿拉伯糖；蔗糖、乳糖、麦芽糖、异麦芽糖、纤维二糖。 7、请写出5种常见的多糖：淀粉，纤维素，半纤维素，果胶，木质素。 8、请写出3种常见的糖苷键N、O、S糖苷键。 9、常见的食品单糖中吸湿性最强的是果糖。 10、直链淀粉由葡萄糖通过α-1，4葡萄糖苷键连接而成，它在水溶液中的 分子形状为螺旋状。 11、一般果胶形成凝胶的条件：糖含量60-65%，pH2.0-3.5，果胶含量0.3%-0.7%。 12、在果蔬成熟过程中，果胶由3 种形态：原果胶、果胶，果胶酸。 13、还原糖测定的常见方法菲林试剂法。 14、直链淀粉与碘反应呈蓝色色，淀粉与碘的反应是一个物理过程，它们之间的作用力为范德华力。 15、生产糕点类冰冻食品时，混合使用淀粉糖浆和蔗糖可节约用电，这是利 用了糖的冰点降低的性质。 16、单糖在强酸性环境中易发生复合反应、脱水反应。 四、简答 1、试说明水分活度对脂质氧化的影响规律并说明原因。 1)在a w =0-0.35范围内,随a w ↑,反应速度的原因: ①水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止 食品化学习题集参考答案 第1章绪论 一、名词解释 食品化学----食品化学是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及食品在加工、储藏和运销过程中发生的变化及其对食品品质（色、香、味、质构、营养）和安全性影响的科学。 二、问答题 食品的化学组成包括哪些成分（含天然成分和非天然成分）？ 答：食品的化学组成包括天然成分和非天然成分。 其中天然成分包括无机成分和有机成分。无机成分包括水和矿物质。有机成分包括：碳水化合物、脂肪、蛋白质、维生素、膳食纤维、酶、有机酸、色素、风味物质、激素、有害物质等。 非天然成分包括：食品添加剂（包括天然来源的和人工合成的），污染物质(加工产生的有害物质和环境污染的有害物质) 第2章水 一选择题 1．BC 2.ABC 3.BCD 4.ABCD 5.CD 6.C 二填空题 1.-40℃以上不结冰，不能作为外来溶质的溶剂 2.单分子层水，多分子水 3.滞化水、毛细管水、自由流动水 4.食品组成 5.结合水、自由水 三判断题 1.√ 2.√ 3. × 4.√ 5.√ 6.√ 7.√ 8.√ 9.√ 10.√ 11. × 12.√ 13.√ 14. × 15.√ 16.√ 四名词解释 1.水分活度：水分活度——食品中水分逸出的程度，可以近似地用食品中水的蒸汽分压与同温度下纯水饱和蒸汽压之比表示，也可以用平衡相对湿度表示。 2.吸湿等温线：在恒定温度下，食品水分含量（每单位质量干物质中水的质量）对Aw作图得到水分吸着等温线。（等温条件下以食品含水量为纵坐标Aw为横坐标得到的曲线。） 3.滞后现象：对于食品体系，水分回吸等温线很少与解吸等温线重叠，一般不能从水分回吸等温线预测解吸现象（解析过程中试样的水分含量大于回吸过程中的水分含量）。水分回吸等温 食品化学复习资料整理 第2章水分习题 一、填空题 1 从水分子结构来看，水分子中氧的_______个价电子参与杂化，形成_______个_______杂化轨道，有_______的结 构。 2 冰在转变成水时，净密度_______，当继续升温至_______时密度可达到_______，继续升温密度逐渐_______。 3 液体纯水的结构并不是单纯的由_______构成的_______形状，通过_______的作用，形成短暂存在的_______结构。 4 离子效应对水的影响主要表现在_______、_______、_______等几个方面。 5 在生物大分子的两个部位或两个大分子之间，由于存在可产生_______作用的基团，生物大分子之间可形成由几个 水分子所构成的_______。 6 当蛋白质的非极性基团暴露在水中时，会促使疏水基团_______或发生_______，引起_______；若降低温度，会使 疏水相互作用_______，而氢键_______。 7 食品体系中的双亲分子主要有_______、_______、_______、_______、_______等，其特征是_______。当水与双 亲分子亲水部位_______、_______、_______、_______、_______等基团缔合后，会导致双亲分子的表观_______。 8 一般来说，食品中的水分可分为_______和_______两大类。其中，前者可根据被结合的牢固程度细分为_______、 _______、_______，后者可根据其食品中的物理作用方式细分为_______、_______。 9 食品中通常所说的水分含量，一般是指_______。 10 水在食品中的存在状态主要取决于_______、_______、_______。水与不同类型溶质之间的相互作用主要表现在 _______、_______、_______等方面。 11 一般来说，大多数食品的等温线呈_______形，而水果等食品的等温线为_______形。 12 吸着等温线的制作方法主要有_______和_______两种。对于同一样品而言，等温线的形状和位置主要与_______、 _______、_______、_______、_______等因素有关。 13 食品中水分对脂质氧化存在_______和_______作用。当食品中αW值在_______左右时，水分对脂质起_______作用； 当食品中αW值_______时，水分对脂质起_______作用。 14 食品中αW与美拉德褐变的关系表现出_______形状。当αW值处于_______区间时，大多数食品会发生美拉德反应； 随着αW值增大，美拉德褐变_______；继续增大αW，美拉德褐变_______。 15 冷冻是食品贮藏的最理想的方式，其作用主要在于_______。冷冻对反应速率的影响主要表现在_______和_______ 两个相反的方面。 16 随着食品原料的冻结、细胞内冰晶的形成，会导致细胞_______、食品汁液_______、食品结合水_______。一般可 采取_______、_______等方法可降低冻结给食品带来的不利影响。 17 大多数食品一般采用_______法和_______法来测定食品状态图，但对于简单的高分子体系，通常采用_______法来 测定。 18 玻璃态时，体系黏度_______而自由体积_______，受扩散控制的反应速率_______；而在橡胶态时，其体系黏度 _______而自由体积_______，受扩散控制的反应速率_______。 19 对于高含水量食品，其体系下的非催化慢反应属于_______，但当温度降低到_______和水分含量减少到_______状 态时，这些反应可能会因为黏度_______而转变为_______。 20 当温度低于Tg时，食品的限制扩散性质的稳定性_______，若添加小分子质量的溶剂或提高温度，食品的稳定性 _______。 二、选择题 1 水分子通过_______的作用可与另4个水分子配位结合形成正四面体结构。 填空 1．食品中常见的二糖有蔗糖、麦芽糖及乳糖等。 2．糖的分解代谢包括无氧分解和有氧分解两种类型。 3．矿物质在生物体内的含量在0.01％以上称为常量元素。常见的金属元素污染有汞、镉、铅、砷。 4．植物在生长发育过程中的主要生理过程包括光合作用、吸收作用和呼吸作用。5．评价风味的方法有感观评定分析和色谱分析方法。6．味的相互作用包括味的对比、味的相乘、味的拮抗和味的变调。7．食品中的色素分子都由发色基团和助色基团组成，色素颜色取决于其分子结构。 8．直链淀粉分子中的糖苷键是α-1，4-糖苷键；纤维素分子中的糖苷键是β-1，4-糖苷键。9．脂肪水解生成甘油和脂肪酸。 10．常见的金属元素污染有四种，分别是汞、镉、铅和砷。11．我国规定基本味感包括酸、甜、苦、咸、辣、鲜和涩。12．食品中的香味来源途径有四种，分别是生物合成、酶促反应、氧化作用和高温分解作用。 13．叶绿素中含有的金属元素是Mg ；血红素中结合的金属元素是Fe 。14V D；与视觉有关的是V A，对氧最敏感的是V E，因此它是有效的抗氧化剂。 15．食品中使用亚硫酸盐的作用有漂白、防褐变、防腐和抗氧化。 选择 16．下列脂肪酸中，必需脂肪酸是:（ A ） A亚油酸B棕榈酸C油酸D草酸 17．盐析法沉淀蛋白质的原理是:（ A ） A中和电荷、破坏水化膜B与蛋白质结合成不溶性蛋白盐 C调节蛋白质溶液的等电点D使蛋白质溶液成为pI 18．测得某一蛋白质样品的氮含量为1克，此样品约含蛋白质多少克？（ D ）A2.00g B2.50g C3.00g D6.25g 19．组成蛋白质的氨基酸有（ C ） A10种B15种 C20种D25种以上 20．下列那个指标是判断油脂的不饱和度的是：（ B ） A酸价B碘值 C酯值D皂化值 21．油脂在加热时易起泡沫，冒烟多，有臭味是因为油脂中含有下列那种物质的原因：（C ）A甘油B脂肪酸 C磷脂D糖脂 22．与人体视力有关，缺乏容易得夜盲症的脂溶性维生素是：（ A ） A维生素A B维生素B1 C维生素D D维生素K 23．克山病是因为人体缺乏下列那种元素引起的是：（ D ） A铅B锌 C铁D硒 24．组成蛋白质的基本单位是：（ A ） A L-α-氨基酸 B D-α-氨基酸 C L-β-氨基酸 D L.D-α-氨基酸 25．脂肪酸的分解代谢方式中，最主要的分解途径是（B ） Aα氧化Bβ氧化 C ω氧化D其他 26．变性蛋白质的主要特点是（B ） A共价键被破坏B不易被蛋白酶水解 C溶解度增加D生物学活性丧失 27．安排酒席上菜肴的先后顺序时，经常先上清淡味道的，再上味重的菜，甜食放在最后一道，主要是为了防止（B ） A味的相乘B味的变调C串味D食欲降低 28．V B1在大米的碾磨中损失随着碾磨精度的增加而（A ）A 增加 B 减少 C 不变 D 不一定 29．氧合血红素中的金属元素是：（ A ） A Fe2+ B Fe3+ C Mg D K 30．与人体骨骼有关，缺乏容易得骨质疏松的脂溶性维生素是：（ C ）A维生素A B维生素B1 C维生素D D维生素K 31．婴儿的必需氨基酸是：（ C ） A蛋氨酸B苏氨酸 食品化学试卷库第01 套答案 一、名词解释 1，水分活度：同温度下食品中水蒸气分压与纯水蒸气压之比，即Aw=p/p0。Aw 能反应水与各手足无措非水分缔合程度，比水分含量能更可靠的预示食品的稳定性。 2，美拉德反应：食品中的还原糖（主要是葡萄糖）同游离氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。这种反应称为美拉德反应。 3，淀粉糊化：加热提供能量时，破坏淀粉颗粒结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解到溶液中，溶液粘度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失。此过程称为淀粉的糊化。4，膳食纤维：一类不被消化的聚合物。主要由两部分组成，一部分是不溶性的植物细胞壁材料，主要是木质素和纤维素，另一部分是非淀粉的水溶性多糖。具有与水溶性多糖相似的功能。 5，维生素原：指在生命体中可全部或部分的转化为维生素的物质。 6，脂肪的塑性：是指固体脂肪在外力作用下，当外力超过分子间作用力时，开始流动，但当外力停止后，脂肪重新恢复原有稠度。 7，酶制剂：通过生物工程制得的，用于工业生产的混合酶体系。 8，食品添加剂：为改善食品品质和色、香、味以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或天然物质。 二、填空题 1，涩，苦 2，山梨醇，保湿剂； 3，铜和铁 4，非均一； 5，油酸和亚油酸 6，3～6 乳状液； 7，清蛋白、球蛋白、谷蛋白和醇溶蛋白8.氨基酸，Strecker降解 9，必需氨基酸和消化率 10，植醇和脱植基叶绿素 11，嘧啶和噻唑 12，维生素B6，β－葡萄糖苷酶 13，有益或辅助营养元素和有毒元 素 14，萎凋、揉捻、发酵和干燥 15，肌苷酸和鸟苷酸 16，α－淀粉酶、β－淀粉酶、葡 萄糖淀粉酶和葡萄糖转移酶 17，N-亚硝胺 18，L-赖氨酸，大于 三、简答题 1,哪些因素会使食品中蛋白质变性？ 答：（1）.物理因素：主要是热、静水压、剪切和辐照等因素。（2）.化学因素：主要是pH 有机溶质、表面活性剂、有机溶剂和促溶盐等因素。 2,影响淀粉老化的因素有哪些？ 答：（1）、淀粉的结构，直链淀粉、链度适中、深度较大时易老化，淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化；（2）、温度：2～4℃，淀粉易老化；>60 ℃或<-20℃，不易发生老化；（3）、含水量：含水量30 ～60%，易老化；含水量过低（<10%）或过高，均不易老化；（4）、共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化；多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用；（5）、pH：<7，或>10，因带有同种电荷，老化减缓；（6）、其他因素：淀粉浓度、某些无机盐对于老化也有一定的影响。 3,如何选择抗氧化剂？ 答：选择抗氧化剂要考虑以下因素： （1）抗氧化剂的效力及安全性，（2）同食品混合的容易程度，（3）效果持久性， （4）对pH 的敏感性， （5）是否产生变色和异味， （6）是否易得及价格等。 4,海生动物油类的特点。 答：（1）含有大量多不饱和脂肪酸，易氧化，其氧化产物是鱼腥味的特征成分之一；（2）高度不饱和脂肪酸优先处在Sn-2 位；（3）含有较多的维生素。 5,含脂食品贮藏不当易产生哈喇味，为什么？ 答：含有大量不饱和脂肪酸的食用油对氧化极为敏感。含脂食品贮藏不当，脂类发生自由基链反应，自动氧化，产生饱和与不饱和醛类，还有酮类酸类以及其他双官能团氧化物，产生哈喇味。 6,胃合蛋白反应（Plastein reaction）的慨念及意义。 答：概念：是指一组反应，包括蛋白质的最初水解，肽键的重新组合，参与作用的酶通常是木瓜蛋白酶或胰凝乳蛋白酶。 意义：由于胃合蛋白产物的结构合氨基酸顺序不同于原始的蛋白质，因此它们的功能性质也发生了变化。当L －蛋氨酸也被加入到反应混合物中，它能共价的并入新形成的多肽。于是利用胃合蛋白反应能提高蛋氨酸或赖氨酸缺乏的食品蛋白质的营养质量。 四、论述题 1.名词解释： 食品科学食品体系的化学、结构、营养、毒理、微生物和感官性质以及食品体系在处理、转化、制作和保藏中发生变化这两方面科学知识的综合。 食品化学食品化学是食品科学的一个重要部分，它是一门研究食品（包括食品原料）的成分特性及其产生的化学变化的科学。 MSI 水分吸着等温线：指在恒温条件下，食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）与水分活度的关系曲线。 滞后现象指回吸手段和解吸手段所得的水分吸附等温线（MSI）不一致的现象。Aw 相同温度下，溶剂的逸度与纯溶剂（纯水）的逸度之比，称为水分活度。分子流动性指食品体系中分子(一般指大分子）的平动和转动。 玻璃态以无定形（非结晶）固体存在的食品状态，称为食品的玻璃态。 玻璃化转变温度玻璃化转变是非晶态聚合物(包括晶态聚合物中的非晶部分)从玻璃态到橡胶态或橡胶态到玻璃态的转变，其特征温度称为玻璃化温度。 非酶褐变非酶褐变反应主要是碳水化合物在热的作用下发生的一系列化学反应，产生了大量的有色成分和无色的成分，或挥发性和非挥发性成分。 。Maillard反应美拉德反应：指食品体系中含有氨基的化合物与含有羰基的化合物之间发生的使食品颜色加深的反应。 焦糖化反应糖类在高温（一般150～200℃）的条件下发生降解，降解产物发生聚合、缩合反应，生成黏稠状的黑褐色物质的一类反应。 环状糊精环状糊精是由6～8个D－吡喃葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接而成的低聚物。由6个糖单位组成的称为α－环状糊精，由7个糖单位组成的称为β－环状糊精，由8个糖单位组成的称为γ－环状糊精。 多糖溶液的假塑性指多糖溶液的剪切变稀现象：剪切速率升高，则溶液的流动性加快，粘度下降。 多糖溶液的触变性指多糖溶液的一种剪切变稀现象：随剪切速率升高，溶液流速增加，但粘度的下降并不是瞬时发生的，在恒定的剪切速率下，其粘度是和时间有关的；另外在剪切停止后，经历一定的时间，溶液可重新恢复到原来的粘度。淀粉糊化生淀粉颗粒在水中受热，吸水膨胀变为胶体状态的一种变化。 淀粉老化经糊化后的淀粉在室温或低于室温的条件下，放置一定时间后，会变成不透明的、具有黏弹性的凝胶（稀淀粉溶液会形成不溶性的沉淀），这种现象称之为淀粉的老化。 膳食纤维凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。 同质多晶同质多晶是指物质的化学组成相同而晶体结构不同的一种现象。同质多晶物在熔化后可生成相同的液相。 食品化学 第一章 绪论、水和冰 一、食品化学的性质和范畴 概念：食品化学从化学角度和分子水平研究食品的组成、结构、理化性 质、生理和生化性质、营养和功能性质以及它们在食品储藏、加工和运销中的变化。 研究内容：碳水化合物、油脂、蛋白质、维生素、矿质元素、水、酶、 风味、色素、保健成分、毒物等在食品贮藏加工及运销中的变化。 二、食品化学的研究方法 1 质量和安全属性 质地：变硬、软等 风味：期望的或不良的风味 颜色：期望的或不良的色泽 营养价值：S 大营养素等 产生有毒物质 安全性 使有毒物质失活 产生或消失保健成分等 4 分析在食品贮藏加工中出现的情况 产物因素：组分、O 2、pH 、A W 等 环境因素：T 、t 、大气成分、处理方法（加工工艺）等。 三、食品化学发展史 1780-1850：瑞典人 Carl Wilhelmscheeie 分离和研究了乳酸的性质。 从柠檬汁和醋栗中分离出苹果酸。精密分析研究的开端。 1743-1794：法国化学家 Antoine Laurent Lavoisier 首先测定了乙酸 的元素成分。 1767-1845：法国化学家 Theodore de Saussure 用灰化的方法测定植 物中矿物质的含量，首先精确地完成了乙醇的化学分析。 1813：英国化学家 Humphey Davy 出版了第一本《农业化学原理》。 质量 1786-1889：法国化学家 Michel Fugene Chevreul 是有机物质分析的先驱，发现和命名硬脂酸和油酸。 1847： Justus Vonliebig 出版了第一本有关食品化学的书《食品化学的研究》。 19世纪中期：英国 Arthur Hill Hassall 和助手们绘制了一套比较详尽的显示纯净食品材料和掺杂食品材料的微观形象的示意图。 1860：德国 W. Hanneberg 和 F. Stohman 发展了一种用来常规测定食品中主要成分的重要的方法。 1871：Jean Baptiste Dumas 提出仅由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类的生命。 20世纪前半期已发现了大部分基本的食用物质，并对它们的性质作了鉴定，这些物质是维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸。 直到20世纪才成为一门独立的学科。 四、世界食品的发展趋势 1、系列化的方便食品 即食、罐头、冷冻 2、儿童食品（有利于生长、发育、开发智力） 强化食品/强化营养：VA、VD、Ca、Fe、Zn 强化高营养价值天然食品：大豆粉、蛋黄 婴儿食品：断奶食品等 3、健康食品/健康饮料（果蔬原汁法：85％果汁；美：67％），绿色食品， 保健食品（美：健康日：功能） 4、老年食品 老年型社会：60岁以上人数占总人数10％以上； 65岁以上人数占总人数 7％以上。老年食品 （1）预防老年性多发病：高血脂、冠心病、糖尿病等 （2）防衰老：细胞裂开；细胞膜过氧化物氧化 5、新类型食品 新型大豆食品，菌藻类，卡片食品，集成块食品。 参考资料 刘邻渭主编《食品化学》，中国农业出版社 王璋，许时婴等编《食品化学》，中国轻工业出版社 【美】Owen R.Fennema著，王璋等译《食品化学》，中国轻工业出版社【美】Norman N.Potter Joseph H.Hotchkiss著，王璋等译《食品科学》，中国轻工业出版社 天津轻工业学院、无锡轻工业学院合编《食品生物化学》，轻工业出版社黄梅丽、江小梅编《食品化学》，中国人民大学出版社 ? 五、水和冰 各种食品都有其特定的水分含量，因此才能显示出它们各自的色、香、味、形特征。 物理化学：水在食品中起着分散蛋白质和淀粉等的作用，使它们形成溶胶。 第二章水分 A.分析MSI曲线中各区及分界的水的性质。 I区： ①其中的水被最强烈的吸附和最少流动； ②这部分水通过H20-离子或H20-偶极相互作用与极性部分结合； ③它在-40℃不能冻结； ④不具有溶解溶质的能力； ⑤看将这部分水看成固体的一部分。 I区和II区的边界： ①相当于食品的“BET单层”水分含量；（BET 计算,P28、29） ②AW =0.2 II区水分特点： ①此部分区域的水主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合； ②它的流动性比体相水稍差； ③大部分水在-40℃不能冻结； ④I区和II区的水分通常占高水分食品原料5%以下的水分。 II区和III区的边界： AW =0.85 III区水分特点： ①此部分区域的水为体相水； ②作为溶剂的水， ③该区的水分通常占高水分食品原料95%以上的水分。 B.比较冰点以上和冰点以下AW的差异。 1、在冰点以上，AW是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素； 2、在冰点以下，AW与样品的组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时， AW 不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据AW 预测受溶质影响的反应过程； 3、不能根据冰点以下温度AW预测冰点以上温度的AW ； 4、当温度改变到形成冰或熔化冰时，就食品稳定性而言，水分活度的意义也改变了； C.请至少从4个方面分析AW与食品稳定性的关系。 1、不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是:大多数细菌为0.99~0.94，大多数霉菌为0.94~0.80，大多数耐盐细菌为0.75，耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.65~0.60。在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物就无法生长； 2、降低食品的AW，可以延缓褐变，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但AW过低，则会加速脂肪的氧化酸败，又能引起非酶褐变。要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量，最好将AW保持在结合水范围内。这样，使化学变化难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性； 3、水活度与食品质构的关系：水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大影响。要保持干燥食品的理想性质，水分活度不能超过0.3～0.5； 4、食品在较高含水量（30-60%)的情况下,淀粉老化速度最快;如果降低含水量,则老化速度减慢,若含水量降至于10%-15%,则食品中水分多呈结合态,淀粉几乎不发生老化； D.AW的定义: 食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值； 食品化学答案 第2章:水分 1.如何从理论上解释水的独特理化性质？ 水分子中的O原子的电负性更大,O——H键的共用电子对强烈地偏向于O原子一边,使得H原子几乎成为带有一个正电荷的裸露质子,整个水分子发生偶极化,形成偶极分子.同时,其H原子也极易与另一水分子的O 原子外层上的孤电子对形成H键,水分子间通过这种H键产生了较强的缔合作用.由于每个水分子具有等数目的H键给体和受体,能狗在三维空间形成H键网络结构.水分子的H键网络结构为说明水的异常理化性质奠定了理论基础. 2.食品中的离子、亲水性物质、疏水性物质分别以何种方式与水作用？食品中水的存在形式有哪些？各有何特点？ 答.（1）、水与离子及离子基团的相互作用：与离子和离子基团的相互作用的水是食品中结合最紧密的一部分水。它们是通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用而产生水合作用。对于既不具有氢键受体又没有供体的简单无机离子，它们与水相互作用时仅仅是极性结合，这种作用通常称为离子水合作用（属于静电相互作用）。（2）、水与亲水性物质的相互作用：水与亲水性物质通过氢键而结合。（3）、水与疏水性物质的相互作用：疏水基团和水形成笼形水合物及和蛋白质产生疏水相互作用。 水存在的形式及特点： 食品中水的存在形式有体相水与结合水，体相水又分为滞化水、自由水、毛细管水。结合水又分为化合水、邻近水（单层水）和多层水三种类型 （1）化合水的性质：在-40℃下不结冰、无溶解溶质的能力、与纯水比较分子平均运动为0、不能被微生物利用 （2）邻近水( Vicinal water) 的性质：在-40℃下不结冰、无溶解溶质的能力、与纯水比较分子平均运动大大减少、不能被微生物利用、此种水很稳定，不易引起Food的腐败、变质 （3）多层水的性质:大多数多层水在-40℃下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低。有一定溶解溶质的能力、与纯水比较分子平均运动大大降低、不能被微生物利用 （4）体相水（游离水）的性质:能结冰，但冰点有所下降、溶解溶质的能力强，干燥时易被除去、与纯水分子平均运动接近、很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起Food的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。 3.水分含量与水分活度的关系和区别在哪些方面？什么是水分的吸附等温线？其曲线形状受哪些因素的影响？水分活度对食品稳定性有哪些影响？ （1）水分含量： （2）水分活度：是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值。Aw=f/f0=p/p0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) 水含量和水活动性 水含量和水活性之间的关系是复杂的。a的增量w与在水含量的增量几乎总是伴随，但是非线性地。水活 性和水分之间的这个关系在一个特定温度称水分吸着等温线。 用aw比用水分含量能更好的反应食品的稳定性。究其原因与下列因素有关： ? 1 aw对微生物生长有更为密切的关系。 ? 2 aw与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有高度的相关性。 ? 3 用aw比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况。 ? 4 从MSI图中所示的单分子层水的aw(0.25-0.3)所对应的含量是干燥食品的水分含量的最佳要求。 ? 5 另外，aw比水分含量更易测，且又不破坏试样。 （3）水分的吸附等温线：在恒定温度下，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系图称为吸附等温线（MSI） 食品化学课后复习题答案 第一章绪论 一、名词解释 1、食品 《食品工业基本术语》对食品得定义：可供人类食用或饮用得物质，包括加工食品、半成品与未加工食品，不包括烟草或只作药品用得物质。 《食品卫生法》对“食品”得法律定义：各种供人食用或者饮用得成品与原料以及按照传统既就是食品又就是药品得物品，但就是不包括以治疗为目得得物品。 2、食品化学 研究食品得种类、组成、营养、变质、分析技术及食品成分在加工与贮藏过程中所发生得化学反应得一门学科。 或者也可定义为就是从化学角度与分子水平上研究食品得化学组成、结构、理化性质、营养与安全性质以及它们在生产加工、贮存与运销过程中得化学变化及其对食品品质与食品安全性影响得科学。 3、基本营养素 营养素就是指那些能维持人体正常生长发育与新陈代谢所必需得物质。基本营养素一般包括六大类，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素与水。 二、简答题 1、食品化学家与生物化学家得研究对象与兴趣有何不一样。 答：生物化学家得研究对象就是具有生命得生物物质，她们得兴趣包括在与生命相适应或几乎相适应得环境条件下，生物物质所进行得繁殖、生长与变化。而食品化学加则研究得就是死得或将死得生物物质，其主要研究兴趣在于暴露在环境变化很大、不适宜生存得环境中热处理、冷冻、浓缩、脱水、辐照等加工与保藏条件下食品中各个组分可能发生得物理、化学与生物化学变化。 2、简述食品化学得主要研究内容。 首先就是对食品中得营养成分、呈色、呈香、呈味成分与激素、有毒成分得化学组成、性质、结构与功能进行研究。 其次研究食品成分之间在生产、加工、贮存、运输、销售过程中得变化，即化学反应历程、研究反应过程中得中间产物与最终产物得结构及其对食品得品质与卫生安全性得影响。 最后就是对食品贮藏加工得新技术、开发新得产品与新得食品资源以及新得食品添加剂等进行研究。这三大部分构成了食品化学得主要研究内容。 3、简述食品化学得研究方法。 任何一门学科得发展都就是通过理论－实践－理论不断循环得体系中发展得，食品化学就是一门实践性很强得学科，在食品化学得研究中，要采用理论与实验相结合得方法，实验主要通过感官实验与理化实验两条途径来实现，将实验结果与查证得资料相结合从而得出新得结论或者观点，然后将理论知识再反馈到实践中，又可以指导实践，不断循环，使得食品 食品化学第二章水分 1、名词解释： （1）水分活度：指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。 （2）水分的吸湿等温线：在恒定温度下，以食品中水分含量为纵坐标，以水分活度为横坐标绘制而成的曲线称为吸附等温线（MSI）。 （3）等温线的滞后现象：一种食物一般有两条吸附等温线。一条是水分回吸等温线，是食品在吸湿时的吸附等温线；一条是水分解吸等温线，是食品在干燥时的吸附等温线；往往这两条曲线并不完全重叠，在中低水分含量部分张开了一细长的眼孔，把这种现象称为“滞后”现象。 2、问答题 （1）水分活度与食品稳定性的关系。 ①食品aw与微生物生长的关系：从微生物活动与食物水分活度的关系来看，各类微生物生长都需要一定的水分活度，一般说来：细菌为Aw>0.9；酵母为Aw>0.87；霉菌为Aw>0.8。 ②食品aw与酶促反应的关系：一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。食品体系中大多数的酶类物质在Aw<0.85 时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，如酯酶在Aw为0.3甚至0.1时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。 ③食品aw与非酶化学反应的关系：降低食品的Aw ，可以延缓酶促反应和非酶反应的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但Aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败,还能引起非酶褐变。 ④食品aw与质地的关系：当水分活度从0.2～0.3增加到0.65时，大多数半干或干燥食品的硬度及黏着性增加。水分活度为0.4～0.5时，肉干的硬度及耐嚼性最大。（2）水分的吸附等温线的定义，以及3个区段的水分特性。 ①在恒定温度下，以食品中水分含量为纵坐标，以水分活度为横坐标绘制而成的曲线称为吸附等温线。 ②I区：为化合水和临近水区。这部分水是食品中与非水物质结合最为紧密的水，为化合水和构成水，吸湿时最先吸入，干燥时最后排除；这部分水不能使干物质膨润，不能作为溶剂，在- 40℃不结冰。 ③П区：为多层水区。主要靠水-水和水-溶质的氢键与邻近的分子缔合，这部分的水将起到膨润和部分溶解的作用，加速大多数反应的速率。 ④Ш区：为自由水区。在这个区域，绝大多数的化学、生物化学反应速度及微生物的生长繁殖速度都达到最大，这部分水决定了食品的稳定性。 （3）食品中的离子、亲水性物质、疏水性物质分别以何种方式与水作用？ ①水与溶质的相互作用：它们是通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用而产生水合作用。当水分子靠近离子或离子基团时，水分子会在离子形成的电场中发生极化作用，使水分子出现两个分离的电荷中心，分子两端分别带上δ的正电荷和δ的负电荷。 ②水分子与具有氢键形成能力物质的相互作用：水能够与各种合适的基团，如羟基、氨基、羧基、酰胺或亚氨基等极性基团形成氢键，水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。 ③水分子与非极性物质的相互作用：向水中加入疏水性物质，如烃、稀有气体及引入 第四章 名词解释： 感官检验 食品的感官检验，是根据人的感觉器官对食品的各种质量特征的“感觉”，如：味觉、嗅觉、听觉、视觉等；用语言、文字、符号或数据进行记录，再运用统计学的方法进行统计分析，从而得出结论，对食品的色、香、味、形、质地、口感等各项指标做出评价的方法。 物理检验 根据食品的相对密度、折光率、旋光度、黏度、浊度等物理常数与食品的组成及含量之间的关系进行检验的方法称为物理检验法。食品化学分析 指食品卫生分析过程中所用的各种化学分析方法。分为定性和定量两部分。 滴定分析法 用滴定剂滴定被测组分至定量反应完全为止，根据滴定剂的浓度和消耗的体积及与被测物的化学计量关系，计算被测组分含量的分析方法。 光吸收曲线 将不同波长的光透过某一固定浓度和厚度的有色溶液，测量每一波长下有色溶液对光的吸收程度（即吸光度），然后以波长为横坐标，以吸光度为纵坐标作图，可得一曲线。这曲线描述了物质对不同波长的吸收能力，称吸收曲线 分配系数 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数食品微生物检验 就是应用微生物学的理论与方法，研究外界环境和食品中微生物的种类、数量、性质、活动规律及其对人和动物健康的影响。精密度 指多次平行测定结果相互接近的程度。它代表测定方法的稳定性和重现性。精密度的高低用偏差来衡量。 准确度 指测定值与真实值的接近程度。反映测定结果的可靠性。 问答题 1、感官检验的意义是什么？ 可对食品的可接受性做出判断，可判断食品的质量及变化情况。 感官检验在食品生产中的原材料和成品的质量控制、食品的贮藏和保鲜、新产品开发、市场调查等方面具有重要的意义和作用。 2、折光度法的原理是什么？ 利用光的反射定律和折射定律，可通过测定液体中光线的折光度来测定一些物质的含量。 通过测定液态食品的折射率.可以鉴别食品的组成，确定食品的浓度，判断食品的纯净程度及品质。 3、旋光法的原理是什么？ 旋光法：应用旋光仪测量旋光性物质的旋光度以确定其含量的分析方法。 旋光度和比旋光度是旋光性物质的主要物理性质。通过旋光度和比旋光度的测定，可以检查光学活性化合物的纯度，也可以定量分析有关化合物溶液的浓度。 4、紫外-可见吸收光谱法的基本原理是什么？ 物质对光的吸收实质上是物质中不同的分子对光的吸收，一定结构的 分子只吸收一定波长的光。 物质对光吸收的量与物质的量存在一定的关系。 分光光度法就是基于物质对光的选择性吸收，理论依据是光的吸收定 律。 5、原子吸收的基本原理是什么？ 在原子吸收中就是利用基态原子对从光源辐射出的待测原子的特征共振线的吸收程度来进行分析的。 A=K’C 在确定的实验条件下，吸光度与待测元素浓度成线性关系。 6、气相色谱仪的组成有哪些？ 1）气路系统：包括气源、净化干燥管和载气流速控制;食品化学复习及答案答案word版本
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