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食品生物化学---第1章

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【中国海洋大学食品化学】第一章 绪言

【中国海洋大学食品化学】第一章 绪言

第一章 绪论
15
中国粮油学报（ 中国粮油学报（Journal of the Chinese cereals and oils association）由中国中国粮油学会主办， ）由中国中国粮油学会主办， 中国粮油学报》编辑部编辑出版，双月刊。刊登谷物、 《中国粮油学报》编辑部编辑出版，双月刊。刊登谷物、 食用油方面的学术论文，报道粮油资源选育、贮藏、 食用油方面的学术论文，报道粮油资源选育、贮藏、加 工利用以及品质检测方法方面的研究成果， 工利用以及品质检测方法方面的研究成果，提高粮油资 源的深度开发利用水平。读者对象为粮油食品加工专业 源的深度开发利用水平。 人员。 人员。 网址： 网址：/
第一章 绪论
14
食品工业科技（ 食品工业科技（Science and Technology of Food Industry由北京市食品工业研究所主办，《食品工业 由北京市食品工业研究所主办， 由北京市食品工业研究所主办 科技》编辑部编辑出版，月刊， 1979创刊 创刊。 科技》编辑部编辑出版，月刊， 1979创刊。食品行 业综合性科技期刊。 业综合性科技期刊。报道食品工业科技领域的研究成 果及技术应用成果， 果及技术应用成果，介绍技术革新和工艺改造方面的 经验。读者对象为食品工业科研技术人员。 经验。读者对象为食品工业科研技术人员。 网址： 网址：/
茶叶科学（ 茶叶科学（Journal of tea science）由中国茶叶 ） 学会、中国农业科学院茶叶研究所主办，双月刊。 学会、中国农业科学院茶叶研究所主办，双月刊。是我 国唯一国内外公开发行的全国性茶叶学术期刊。 国唯一国内外公开发行的全国性茶叶学术期刊。主要内 容包含茶树栽培、茶树遗传育种、茶树病虫害防治、 容包含茶树栽培、茶树遗传育种、茶树病虫害防治、茶 叶加工、茶叶生化、茶叶机械、茶叶技术经济 、茶的 叶加工、茶叶生化、茶叶机械、 综合利用、医学、食品和保健、茶文化等。读者对象为 综合利用、医学、食品和保健、 茶文化等。 茶学、农学、医学、食品学等科技工作者。 茶学、农学、医学、食品学等科技工作者。 网址: 网址 /

生物化学-第一章绪论

生物化学-第一章绪论

脂肪酸、甘油和胆碱
•它们是脂肪和类脂质的组 成成分。类脂质中磷脂是 组建生物膜双层脂质的基 本物质。
2.物质代谢及调控
生代谢物是体生的物基体与本外特界征的新物陈质交代换谢过。程，
是活细胞进行的复杂的系列酶促反应过 程。
第一阶段：消化吸收
第二阶段：中间代谢过程
合成代谢、分解代谢、
第三阶段：排泄阶物段质互变、代谢调控和
SOD
对后续课程的作用
病理学 本课程为炎症、肿瘤、肝性脑病、酸碱 平衡学习提供分子基础。
药理学
酶类、溶栓类、肿瘤化疗类、抗病毒类、部 分降压类、糖尿病治疗类、降脂类药物的学 习均需生物化学知识。
专业课
内、外、妇、儿等专业课程发病机理、诊断 、治疗的学习必需有生物化学知识。
❖ 对象：一切生物有机体。 ❖ 医学生物化学以人体为研究对象，利用微生物
及动物实验研究获得大量有关生物分子的知识， 也可通过临床医疗实践积累人体生物化学的资 料。 ❖ 应用：其理论和技术广泛应用于临床实践和研 究。又与其他医学基础课程联系广泛。
二、生物化学的研究内容
生化的研究范围涉及整个生物界， 其内容以介绍生物界普遍存在的化 学物质和共同遵循的基本代谢规律 为主，适当结合专业实际。 课程内容主要由四部分组成：
20种氨基酸
2种单糖
•氨基酸是组成所有蛋白质分 子的单体，也参与许多其他结 构物质和活性物质的组成。
D-葡萄糖是植物光合作用的主要 产物，也是多糖化合物的主要单 体分子。D-核糖是核苷酸的组成 成分。
5种芳香族碱基
2种嘌呤（腺嘌呤和鸟嘌呤）和 3种嘧啶（胞嘧啶、尿嘧啶、胸 腺嘧啶）分别参加核苷酸的组 成。核苷酸是DNA和RNA分子 的前体，也是核苷酸类辅酶和 高能磷酸化合物ATP等三磷酸核 苷酸的前体。

2、食品生物化学第一章--(1)水分

2、食品生物化学第一章--(1)水分

Aw范围 0.750.80
在此Aw范围内所能 在此Aw范围内食品 抑制的微生物 大多数嗜盐细菌、 果酱、杏仁酥糖、糖渍水果 产真菌毒素的曲霉
0.650.75
0.600.65 0.50 0.40 0.30 0.20
嗜干霉菌、二孢酵 母
耐渗透压酵母 微生物不增殖 微生物不增殖 微生物不增殖 微生物不增殖
相当低的Aw。另外，饼干、爆米花等市售的各种脆性食
品，必须在较低的Aw时才能保持酥脆。
（2）水分活度对微生物生长繁殖的影响
• 食品中各种微生物的生长繁殖，主要是由其水分活度而不是由其总 含水量所决定的。不同的微生物生长都有其事宜的水分活度范围，
其中细菌对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。
细胞间液增多，机体出现水肿。
（3）人体内水的代谢平衡
• 人体内的液体是一种溶解有多种无机盐和有机物的水溶 液，被称为“体液”。在正常情况下，人体内的体液处 于相对稳定状态，即平衡状态。即摄入的水与排出的水 基本相等。
液态食物（饮用水等），约1200mL
• 体内水分来源
固态食物，约1000mL
有机物在体内氧化产生的水（代谢水）， 约300mL
（2）水在细胞间液与血浆之间的交换
• 在机体内，虽然细胞间液与血浆之间相隔着一层毛
细管壁，但是水与小分子化合物的通过都不受影响。
一般地，水在毛细血管动脉端渗出血管，在毛细血
管静脉端返回血管。水的渗出和回收主要由血压和
血浆胶体渗透压决定。当静脉压升高或血浆胶体渗
透压降低时，将发生细胞间液回流障碍，从而导致
• 水分活度对干燥和半干燥食品的品质有较大的影响。当 Aw从0.2增加到0.65时，大多数半干或干燥食品的硬度 及黏性增加。控制Aw在0.35-0.5可保持干燥食品的理想 品质。Aw在0.4-0.5时，肉干的硬度及耐嚼性最大；Aw

生物化学——第一章蛋白质

生物化学——第一章蛋白质

丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
O H 2N CH C OH
CH CH 3 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
谷氨酸（二羧基一氨基） pK1 pK2 pK3
碱性氨基酸：pI = (pK2 + pK3 )/2
赖氨酸（一pK羧1 基二p氨K2基pK）3
• 中性氨基酸pI一般为6.0答案：
• 提问：为什么偏酸性？
• -COOH解离程度略大于-NH2 • 提问：酸性氨基酸的pI(更偏酸、更偏碱）？
• 更酸（3.0 左 右）
非极性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH 2 CH CH 3 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
O H 2 N CH C OH
CH CH 3 CH 2 CH 3
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
非极性氨基酸
H N
CO OH
吡咯
丙氨酸 Alanine 缬氨酸 Valine 亮氨酸 Leucine 异亮氨酸 Ileucine 脯氨酸 Proline 甲硫氨酸 Methionine
2、分类
各种氨基酸的区别在于侧链R基的不同。 20种基本氨基酸按R的极性可分为： （1）非极性氨基酸 （2）极性氨基酸 （不带电荷氨基酸、酸性氨基酸和碱性氨基酸）

食品生物化学

食品生物化学

食品生物化学绪论1．食品生物化学定义：是研究食品的组成，结构、性质、形成、食品贮藏和加工及在人体内代谢过程中化学变化规律的一门学科。

2．食品生物化学的主要研究任务是食品成分的结构、性质、营养价值及食品在贮藏加工中的化学变化及其被人体消化吸收后参与人体代谢的规律，研究食品原料采摘或屠宰前品质形成的规律，确定食品组分间的互相作用及其对食品营养、感官品质和安全性造成的影响。

第一章水分1．速冻是保存食品的良好方法，速冻应确保食品在-5~0℃停留的时间不超过30min，-18℃是冷藏食品最理想的温度。

第二章矿物质2．矿物质的生理功能：（1）矿物质成分是构成机体组织的重要材料。

（2）酸性、碱性的无机离子适当配合，加上碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持人体的酸碱平衡。

（3）各种无机离子，特别是保持一定比例k+,Na+,Ca2+，Mg2+是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。

（4）无机盐与蛋白质协同维持组织细胞的渗透压。

（体液的渗透压恒定主要由NaCl来维持。

）（5）维持原生质的生机状态。

f.参与体内的生物化学反应。

3.成酸食品：通常含有丰富的蛋白质、脂肪和碳水化合物，成酸元素（Cl,S,P）较多，在体内代谢后形成酸性物质。

大部分的谷类及其制品、肉类、蛋类及其制品呈酸性。

4.碱性食品：在体内代谢后则生成碱性物质，如蔬菜、水果。

5.矿物质的生物有效性是指食品中矿物质实际被机体吸收、利用的程度第三章糖类1.复合糖:与非糖物质结合的糖。

如糖蛋白、糖脂。

2.目前已证实具有特殊保健功能的寡糖主要有寡果糖、乳果聚糖、低异聚麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖。

3．淀粉是植物营养物质的一种贮存形式。

分子式（C6H10O5）n.4.(复合糖)糖蛋白的结构：一类由糖和多肽或蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白，是糖同蛋白质的共价结合物。

5糖蛋白的生理功能：（1）具有酶或激素活性。

（2）具有转运金属离子和激素的作用。

（3）参加血液凝结作用。

生物化学 第一章 糖类化学1

生物化学 第一章 糖类化学1

可溶性氧化铜络合物 COOH NaOH HOCH 2 HOCH COOK COONa + (CHOH)4 + Cu2O ↓ CH2OH 葡萄糖酸
红黄色
33
用于还原糖检测
温和氧化剂：Br2－H2O
COOH
Br2－H2O
强氧化剂：HNO3
COOH
HNO3
CHO (CHOH)n CH2OH
(CHOH)n CH2OH
(CHOH)n COOH
糖酸
醛糖
（生物体内）
糖二酸
CHO (CHOH)n COOH
糖醛酸
请注意：糖酸和糖醛酸的不同，前者是醛基被氧化成 羧基，后者是伯醇被氧化成羧基。 34
温和弱氧化剂溴水不能使酮糖氧化； 在强氧化剂下，酮糖羰基处断裂，生成两种酸。
C OOH
CH2OH C O
[O]
(CHOH)n CH2OH
3. 溶解度
单糖易溶于水（除甘油醛微溶），微溶于乙醇，不溶于乙
醚、丙酮等非极性有机溶剂。
32
化学性质
1.糖被氧化—单糖具有还原性
弱氧化剂：含重金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+的碱性溶 液。
Fehling试剂：CuSO4、NaOH、酒石酸钾钠 Benedict试剂：CuSO4、Na2CO3、柠檬酸钠
食品工业中可作饮料糕点糖果的稳定剂增稠剂增量食品工业中可作饮料糕点糖果的稳定剂增稠剂增量交联葡聚糖凝胶的化学结构分子筛生化分析和分子筛生化分析和分离制备的常用技术材分离制备的常用技术材葡聚糖凝胶离子交换葡聚糖凝胶离子交换交联葡聚糖交联葡聚糖sephadexsephadex以1氯23环氧丙烷为交联剂六六半纤维素半纤维素hemocellulosehemocellulose半纤维素是植物细胞壁中非纤维素非果胶的一类多糖物质易溶于碱它是几种物质的混合物

《生物化学》-第一章

《生物化学》-第一章
生物化学
第一章 核酸
学习目标
学习目标
1 掌握核酸的元素组成和基本组成单位 2 掌握DNA的分子结构 3 掌握mRNA、tRNA、rRNA的分子结构
掌握核酸的理化性质，熟悉核酸分子 4 杂交的原理
学习目标
核酸
➢ 是以核苷酸为基本组成单位的生物大分子，具有复杂的结构和重要的功能，是生命遗 传的物质基础
第一节 核酸的分子组成
三、核酸中核苷酸的连接方式
➢ 核酸中核苷酸的连接键是3′,5′-磷酸二酯键，由前一 个核苷酸的3′-羟基与后一个核苷酸的5′-磷酸基脱水 缩合而成
➢ RNA分子的基本结构是由许多核苷酸相连而成的多 聚核苷酸链，DNA分子的基本结构是由许多脱氧核 苷酸相连而成的多聚脱氧核苷酸链
➢ 核小体是染色质的基本组成单位，由DNA和5种组蛋白（H1、H2A、 H2B、H3、H4）共同构成
➢ 真核生物染色体的形成过程大致为： ➢ 各2分子的组蛋白H2A、H2B、H3和H4共同构成八聚体，DNA双链在八
聚体上形成盘状核心颗粒 ➢ 核心颗粒之间再由DNA和组蛋白H1连接起来，形成串珠样的染色质细丝 ➢ 染色质细丝经过进一步盘曲、缠绕、压缩，最终在核内组装成染色体 ➢ 在分裂期形成染色体的过程中，DNA的长度被压缩了8 000～10 000倍
第二节 DNA的分子结构
二、DNA的二级结构——双螺旋结构
DNA是反向平行、“右手螺旋”的双链结构
➢ DNA分子是由两条反向平行的多聚脱氧核苷酸链围绕同一中心轴，以“右手螺旋”方式形成的双螺旋结构 ➢ 由于连接两条主链上的配对碱基并非直接相对，从而在主链间沿螺旋形成空隙不等的大沟和小沟 ➢ 大沟和小沟分别指双螺旋结构表面凹下去的较大沟槽和较小沟槽，其结构与蛋白质、DNA之间的相互识别

《食品生物化学》课程笔记

《食品生物化学》课程笔记

《食品生物化学》课程笔记第一章绪论一、食品生物化学的定义与研究内容1. 定义：食品生物化学是一门交叉学科，它结合了生物学、化学和食品科学的原理，专注于研究食品中的生物大分子（如蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸）以及它们在食品中的功能、相互作用、代谢过程和食品品质的变化。

2. 研究内容：（1）生物大分子的结构与功能：- 蛋白质：研究氨基酸的组成、蛋白质的一级、二级、三级和四级结构，以及蛋白质的折叠、稳定性、酶活性等。

- 碳水化合物：探讨单糖、寡糖和多糖的结构，以及它们的物理和化学性质。

- 脂质：研究脂肪酸、甘油、磷脂、固醇等脂质的结构和功能。

- 核酸：分析核苷酸组成、DNA和RNA的结构，以及它们在遗传信息传递中的作用。

（2）生物化学反应：- 探索酶促反应的机理、动力学和调控。

- 研究代谢途径中的关键酶和调控因子。

- 分析食品加工和储藏过程中的化学反应。

（3）代谢途径：- 碳水化合物的代谢：如糖酵解、三羧酸循环、磷酸戊糖途径等。

- 脂质代谢：包括脂肪酸的合成、分解和氧化。

- 氨基酸代谢：涉及氨基酸的合成、分解和转化。

- 核酸代谢：包括DNA和RNA的合成、修复和降解。

（4）生物活性物质：- 研究食品中的功能性成分，如抗氧化剂、抗炎剂、益生元等。

- 分析这些成分的生物活性及其对健康的影响。

（5）食品加工与营养：- 研究食品加工过程中生物大分子的变化，如加热、冷却、压力处理等对食品成分的影响。

- 探讨食品营养成分的消化、吸收和代谢。

二、食品生物化学的发展历程1. 起源阶段（19世纪末至20世纪初）：- 早期的研究主要集中在食品的化学组成上，如糖类、蛋白质和脂肪的分析。

- 生物化学家开始关注酶的作用和食品腐败的过程。

2. 形成阶段（20世纪30年代至50年代）：- 食品生物化学作为一门独立学科逐渐形成，研究重点转向生物大分子的结构和功能。

- 发展了多种分析技术和方法，如色谱、电泳、光谱分析等。

3. 发展阶段（20世纪60年代至今）：- 研究领域不断拓展，涉及分子生物学、遗传工程、生物技术在食品中的应用。

食品生物化学

食品生物化学

食品生物化学绪论1．食品生物化学定义：是研究食品的组成，结构、性质、形成、食品贮藏和加工及在人体内代谢过程中化学变化规律的一门学科。

2．食品生物化学的主要研究任务是食品成分的结构、性质、营养价值及食品在贮藏加工中的化学变化及其被人体消化吸收后参与人体代谢的规律，研究食品原料采摘或屠宰前品质形成的规律，确定食品组分间的互相作用及其对食品营养、感官品质和安全性造成的影响。

第一章水分1．速冻是保存食品的良好方法，速冻应确保食品在-5~0℃停留的时间不超过30min，-18℃是冷藏食品最理想的温度。

第二章矿物质2．矿物质的生理功能：（1）矿物质成分是构成机体组织的重要材料。

（2）酸性、碱性的无机离子适当配合，加上碳酸盐和蛋白质的缓冲作用，维持人体的酸碱平衡。

（3）各种无机离子，特别是保持一定比例k+,Na+,Ca2+，Mg2+是维持神经、肌肉兴奋性和细胞膜通透性的必要条件。

（4）无机盐与蛋白质协同维持组织细胞的渗透压。

（体液的渗透压恒定主要由NaCl来维持。

）（5）维持原生质的生机状态。

f.参与体内的生物化学反应。

3.成酸食品：通常含有丰富的蛋白质、脂肪和碳水化合物，成酸元素（Cl,S,P）较多，在体内代谢后形成酸性物质。

大部分的谷类及其制品、肉类、蛋类及其制品呈酸性。

4.碱性食品：在体内代谢后则生成碱性物质，如蔬菜、水果。

5.矿物质的生物有效性是指食品中矿物质实际被机体吸收、利用的程度第三章糖类1.复合糖:与非糖物质结合的糖。

如糖蛋白、糖脂。

2.目前已证实具有特殊保健功能的寡糖主要有寡果糖、乳果聚糖、低异聚麦芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖。

3．淀粉是植物营养物质的一种贮存形式。

分子式（C6H10O5）n.4.(复合糖)糖蛋白的结构：一类由糖和多肽或蛋白质以共价键连接而成的结合蛋白，是糖同蛋白质的共价结合物。

5糖蛋白的生理功能：（1）具有酶或激素活性。

（2）具有转运金属离子和激素的作用。

（3）参加血液凝结作用。

生物化学生物化学第一章蛋白质

生物化学生物化学第一章蛋白质

PAGE
垂
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平
低浓度浓缩胶
板
电
泳
高浓度分离胶
示
意
图
生物化学生物化学第一章蛋白质
生物化学生物化学第一章蛋白质
生物化学生物化学第一章蛋白质
生物化学生物化学第一章蛋白质
生物化学生物化学一章蛋白质
• 肌红蛋白和血红蛋白的每条链都含一个血 红素辅基。
• 血红素由四个吡咯环构成的原卟啉Ⅸ和一 个铁离子组成。作为亚铁离子，可形成6个 配位键：其中4个与卟啉与环的氮原子连接， 第五个与His93相连，第六个与氧可逆结合 附近有个His64辅助氧的结合。
生物化学生物化学第一章蛋白质
肌红蛋白与血红蛋白的结构与功能
生物化学生物化学第一章蛋白质
目录
• 肌红蛋白(Mb)由153个氨基酸残基组成,血 红蛋白(Hb)的α亚基有141个氨基酸,β亚基 有146个氨基酸残基。Mb and Hb的两种亚 基氨基酸残基数和序列均有变化，但它们 的三级结构几乎完全相同。
• 同功能蛋白质：不同生物体中表现同一功 能的蛋白质，又称同源蛋白质。
生物化学生物化学第一章蛋白质
• 对比不同生物的同源蛋白质的氨基酸序列 可以发现，它们长度相同或相近，而且许 多位置的氨基酸是相同的。这些相同的氨 基酸残基称为不变残基。
• 不变残基对于同源蛋白的功能是必需的。
生物化学生物化学第一章蛋白质
• 说明肌红蛋白和血红蛋白的α亚基和β亚基 都起源于一个共同的祖先。
生物化学生物化学第一章蛋白质
• 在血红蛋白和肌红蛋白分子中与辅基血红 素相连的氨基酸都是组氨酸。说明不同氨 基酸序列中只有关键的氨基酸不变才能产 生相同的构象，执行相同的功能。
• 这种关键氨基酸通常提供形成蛋白质构象 的必要基团。

食品生物化学习题

食品生物化学习题

第一章糖类化学一、简答题1. 糖类物质在生物体内起什么作用？（1）糖类物质是异氧生物的主要能源之一，糖在生物体内经一系列的降解而释放大量的能量，供生命活动的需要。

（2）糖类物质及其降解的中间产物，可以作为合成蛋白质脂肪的碳架及机体其它碳素的来源。

（3）在细胞中糖类物质与蛋白质核酸脂肪等常以结合态存在，这些复合物分子具有许多特异而重要的生物功能。

（4）糖类物质还是生物体的重要组成成分。

2. 单糖为什么具有旋光性？（1）旋光性是一种物质使直线偏振光的震动平面发生旋转的特性。

（2）单糖分子结构中均含有手性碳原子，故都具有旋光性。

第二章脂类化学一、简答题1. 什么是必需脂肪酸？答：为人体生长所必需但有不能自身合成，必须从事物中摄取的脂肪酸。

在脂肪中有三种脂肪酸是人体所必需的，即亚油酸，亚麻酸，花生四烯酸。

2. 什么是脂类，如何分类？答脂类是指一类在化学组成和结构上有很大差异,但都有一个共同特性,即不溶于水而易溶于乙醚、氯仿等非极性溶剂中的物质。

通常脂类可按不同组成分为五类，即单纯脂、复合脂、萜类和类固醇及其衍生物、衍生脂类及结合脂类。

二、论述题1. 试论述脂类的生理功能。

答：脂类物质具有重要的生物功能。

脂肪是生物体的能量提供者。

脂肪也是组成生物体的重要成分，如磷脂是构成生物膜的重要组分，油脂是机体代谢所需燃料的贮存和运输形式。

脂类物质也可为动物机体提供溶解于其中的必需脂肪酸和脂溶性维生素。

某些萜类及类固醇类物质如维生素A、D、E、K、胆酸及固醇类激素具有营养、代谢及调节功能。

有机体表面的脂类物质有防止机械损伤与防止热量散发等保护作用。

脂类作为细胞的表面物质，与细胞识别，种特异性和组织免疫等有密切关系。

第三章蛋白质化学一、单选1. 在生理pH条件下，下列哪种氨基酸带正电荷（）A．异亮氨酸B．酪氨酸C．赖氨酸D．蛋氨酸2. 下列氨基酸中哪一种是非必需氨基酸（）A．苏氨酸B．酪氨酸C．赖氨酸D．蛋氨酸3. 蛋白质的组成成分中，在280nm处有最大吸收值的最主要成分是（）A．酪氨酸的酚环B．半胱氨酸的硫原子C．肽键D．苯丙氨酸4. 下列4种氨基酸中哪个有碱性侧链（）A．脯氨酸B．苯丙氨酸C．异亮氨酸D．赖氨酸5. 下列哪种氨基酸属于亚氨基酸（）A．丝氨酸B．脯氨酸C．亮氨酸D．组氨酸6. 下列哪一项不是蛋白质α-螺旋结构的特点（）A．天然蛋白质多为右手螺旋B．肽链平面充分伸展C．每隔3.6个氨基酸螺旋上升一圈。

食品化学课件-第一章+绪论

食品化学课件-第一章+绪论

课程性质和目的¾专业基础课¾研究食品及其原料的主要成分的结构与性质；食品成分之间的相互作用，食品加工和保藏中的变化；这些变化和作用对食品色、香、味、质构、营养和保藏稳定性的影响。

¾为改善食品品质、开发新的食物资源、革新食品加工工艺和贮运技术、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理论基础。

一门将基础学科和工程学的理论用于研究食品基本的物理、化学和生物化学性质以及食品加工原理的学问。

涉及到食品的特性及其变化、保藏和改性原理的科学。

运用食品科学原理来从事食品的选择、保藏、加工、包装及销售，它影响消费安全、营养和食品卫生。

食品科学（food Science)食品工艺学（Food Technology）1.1食品化学的概念食品化学——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。

食品化学在食品科学中的作用和地位无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、生物化学1.2食品化学的研究内容¾基本研究内容营养价值的组成、各成分的性质、结构和功能，及可能发生的各种化学变化和生物化学变化。

¾具体研究内容①确定食品组成、营养价值、安全性和品质等重要性质②食品贮藏加工中可能发生的各种化学、生物化学变化③上述变化中影响食品品质及其安全性的主要因素④研究化学反应的动力学和环境因素的影响。

¾重点内容氧化反应（腐败、异味、变色、有害物质）；褐变反应（麦拉德褐变反应）；食品成分在加工贮藏中各成分之间的相互作用；食品风味；功能食品。

（3）食品在加工贮藏中的变化对食品质量的影响Carl Wilhelm Scheei（1742-1786）瑞典药物学家（1780年）分离和研究乳酸的性质，发明一种用加热保藏醋的方法（1784年）从柠檬汁中分离出了柠檬酸（1784年）从苹果中分离出了苹果酸（1785年）在20种普通水果中检测柠檬酸、苹果酸和酒石酸他从植物和动物物质分离各种新化学物质的工作被认为是农业和食品化学中精确分析研究的开端。

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Ⅲ区是毛细管凝集的自由水区，Aw在0.8～0.99之间，物 料含水量最低为0.14～0.33g/g的干物质，最高为20 g/g的干物 质。
食品生物化学
各区域的水不是截然分开的，也不是固定在某一个区域内， 而是在区域内和区域间快速的交换着。所以，等温吸湿线中各个 区域之间有过渡带。
3．水分活度与食品的稳定性
（2）水分活度与生化反应的关系 图1-5表示在25℃～45℃ 温度范围几类重要反应的反应速度与Aw之间的关系，为便于比 较，在图1-5f中还加上一条等温吸湿线。
食品生物化学
图1-5 食品稳定性和等温吸湿线 的关系（除f外，所有纵坐标代
表相对速度）
食品生物化学
图1-5表示食品中水分在放湿过程中，水分活度值相当于等 温线区间I和区间Ⅱ的边界位置（Aw＝0.2～0.3）时，许多化学 反应和酶催化反应速度最小。进一步降低水分活度，除图1-5c 的氧化反应外，其余所有的反应仍然保持最小的反应速度。脂 类氧化反应速度在此区间随水分活度的增加而降低，是因为十 分干燥的样品中，最初添加的那部分水（在区间I）能与氢过氧 化物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化的继续进行。此外，这 类水还能与催化氧化反应的金属离子发生水合，使催化效率明 显降低。
食品生物化学
2.食品中水分的分类
（1）自由水（游离水） 是以毛细管凝聚状态存在于细胞 间的水分。食品中通常含有动植物体内天然形成的毛细管，因 为毛细管是由亲水物质组成，而且毛细管的内径很小，使毛细 管具有较强的束缚水的能力，把保留在毛细管中的水称为毛细 管水，它属于自由水。与一般水没什么区别，在食品中会因蒸 发而散失、因吸潮而增加，容易发生增减变化。游离态的水、 凝胶态的水及表面吸附态的水均可归入此类。
三、水分活度
1.水分活度的概念
水分活度(Aw)是指食品的水蒸汽分压（P）和在同一温度下
纯水的蒸汽压（P0）之比:
P Aw P0
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对纯水来说，因P和P0相等，故Aw为l，而食品中的水溶解 有食品成分，如糖、氨基酸、无机盐以及一些可溶性的高分子 化合物等，因而总会有一部分水分是以结合水的形式存在，而 结合水的蒸气压远比纯水的蒸气压低，因此食品的Aw 总是小 于l。
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把低水分含量区域内的曲线放大，得到的曲线称为等温吸 湿曲线（等温吸湿线），图1-2为等温吸湿曲线的模式。吸湿和 放湿之间有滞后现象。
等温线上的每一点表示在一定温度下，当食品的水蒸气压 与环境水蒸气压达到平衡时，食品水分活度与含水量的对应关 系，若食品的水分活度低于环境的相对湿度，食品沿着吸湿等 温线吸湿，反之沿着放湿等温线散失水分。对含水量多的食品， 如新鲜动植物食品，得到的是放湿曲线；对含水量少的食品如 干燥食品，得到的是吸湿曲线。
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表1-2 食品中水活性和微生物生长的关系
Aww 范围
1.00 ～ 0.95
0.95 ～ 0.91
0.91 ～ 0.87
0.87 ～ 0.80
0.80 ～ 0.75
在此范围内的最低 Aw 值一般能抑制的 微生物
食品
假单胞菌属、埃希 氏杆菌属、变 形杆
新鲜食品、水果、蔬菜 、肉、
菌属、志贺氏杆菌属、芽孢杆菌属、克雷 鱼和乳制品、罐头、熟香肠和面
（1）水分活度与微生物的生长繁殖的关系 一般来说，细菌 对低水分活度最敏感，酵母菌次之，霉菌的敏感性最差。通常水 分活度低于0.90时，细菌不能生长；水分活度低于0.87时，大多 数酵母菌受到抑制；水分活度低于0.80时，大多数霉菌不能生长； 一些耐渗透压微生物除外，水分活度低于0.60时，任何微生物都 不生长。
伯氏菌属、梭菌属、产生荚膜杆菌、一些 包、含约 40%的蔗糖或 7%NaCl 的
酵母菌
食品
沙门氏菌属、副溶血弧菌、肉毒杆菌、
奶酪 、咸 肉和 火腿 、某 些浓
沙雷氏菌属、乳酸杆菌属、足球菌属、一 缩 果 汁 、 蔗 糖含 量 为 55% 或 含
些霉菌、酵母(红酵母属、毕赤酵母属) 12%NaCl 的食品
面包硬片
0.20
微生物不繁殖
含 2%～3%水分的全脂奶粉、
含 5%水分的脱水蔬菜、含水约 5%
的玉米片、脆饼干
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表1-2所列最低水分活度值不是绝对化的，因为食品的pH、 温度、微生物的营养状况以及水中特定溶质的性质，对水分活 度 也 有 影 响 。 如 金 黄 色 葡 萄 球 菌 生 长 的 最 低 Aw， 在 乳 粉 中 是 0.861，在酒精中则是0.973。因此，在具体的食品配方确定时， 必须做细菌学试验，以决定实际水分活度。
自由水与结合水之间的界限很难定量地区分。一般认为自由 水是以物理吸附力（毛细管力）与食品结合，而结合水是以化学 力（氢键）与食品结合。
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自由水和结合水在性质上有很大的差别。首先结合水的量 与有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。其次， 结合水的蒸汽压比自由水低得多，所以在一般温度（≤100℃） 下结合水不能从食品中分离出来。结合水的沸点高于一般水， 而冰点却低于一般水，一般在－40℃以上不能结冰，这个性质 具有重要实际意义，它可以使植物种子和微生物孢子在冷冻条 件下，仍能保持生命力。而多汁的组织（含有大量自由水的新 鲜水果、蔬菜、肉等）在冰冻时细胞结构容易被冰晶破坏，解 冻时组织容易崩溃。
1.食品中水分状态
（1）游离态 容易结冰，也能溶解溶质的水称之为游离态 的水。游离态的水存在于细胞质、细胞膜、细胞间隙、任何组 织的循环液以及制成食品的组织结构中。
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（2）水合态 水分子和含氧或含氮的活性基（如-NH2、 -COOH、-CONH2、=NH、-OH）以氢键形式相结合而不能自由 移动，处于此状态的水称之为水合态的水。食品中与淀粉、蛋白 质和其它的有机物结合的水均处于此状态。
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（2）结合水（束缚水） 结合水是指通过氢键与食品中有机 成分结合的水。各种有机成分与水形成氢键的结合能力不同，牢 固程度有一定差别，反映在性质上也呈现差异。这类水有些与氨 基、羧基等强极性基团形成氢键，氢键键能大，结合牢固，呈单 分子层，称为单分子层结合水。有些水与酰氨基，烃基等较弱的 极性基团形成氢键，结合较不牢固，且呈多分子层结合，称多层 结合水或半结合水。
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2.水的生理作用
水的溶解力很强，各种无机及有机物质都很容易溶于水中。 介电常数大，能促进电解质的电离。是生物体内化学反应的介 质，也是生物化学反应的反应物、组织和细胞所需的养分和代 谢物在体内运转的载体。比热高、热容量大,又能调节体温。粘 度小，可使摩擦面滑润，减少损伤。
二、食品中水分状态与分类
许多酵母菌(假丝酵母、汉逊酵母、球
发酵 香肠 、蛋 糕、 干奶 酪、
拟酵母属)、小球菌
人造黄油及含 65%蔗糖或 15%NaCl
的食品
大多数霉菌(产霉菌 毒素的青霉菌 )金
大多数果汁浓缩物、甜炼乳、
黄色葡萄球菌、德巴利氏酵母
巧克力糖浆、枫糖浆、果汁糖浆、
面粉、大米、含 15%～17%水分的
豆类、水果糕点、火腿、软糖
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图1-5表示中等至高水分活度（Aw＝0.7～0.9）的食品中的 化学反应速度，对食品的稳定性显然是不利的。要使食品具有最 高稳定性所必需的水分含量，最好将水分活度保持在结合水范围 内，即最低的水分活度。因为结合水是水分子与食品中的蛋白质、 糖类等的活性基团以氢键结合起来的。将水分活度保持在结合水 范围内，既能防止氧对活性基团的作用，又能阻止蛋白质、糖类 等物质间的相互作用，从而使褐变难于发生，同时又不会使食品 丧失吸水性和复原性。
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食品
蔬菜 果实 油性种子 蘑菇类 薯类 豆类 谷类
表1-1 常见食品的水分含量
水分含量（％）
85～97 80～90 3～4 88～95 60～80 12～16 12～16
食品
鱼类 贝类 蛋类 牛肉 乳类 鸡肉 猪肉
水分含量（％）
67～81 72～86 67～77 46～76 87～89 73 43～59
糖蜜、某些干果、坚果
0.65 ～
耐 渗 透 压酵 母、 少 数霉 菌 (二 孢 红 曲
含水 15%～20%的果干，某些
0.60
霉、刺孢曲霉)
太妃糖和焦糖、蜂蜜
0.50
微生物不繁殖
含水分约 12%的酱、水分含量
约 10%的调味品
0.40
微生物不繁殖
水分含量约 5%的全蛋粉
0.30
微生物不繁殖
含水量为 3%～5%的曲奇饼、
随水分活度增加，当水的增加量超过区间I和区间Ⅱ的边界 时，氧化速度增大，因为等温线的这个区间增加的水可促使氧 的溶解度增加和大分子溶胀，并暴露出更多催化位点。当Aw大 于0.86时，氧化速度缓慢，这是由于水的增加对体系中的催化 剂产生稀释效应。
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从图1-5a、d、e可见，在中等至高Aw（Aw＝0.7～0.9） 时，美拉德褐变反应（详见第九章第一节）、维生素B1降解反 应以及微生物生长显示最大反应速度。但有的情况下，中等至 高含水量食品，随着水分活度增大，反应速度反而降低。原因 可能有二：一是在这些反应中水是一个产物，水含量的增加导 致产物抑制作用；二是当样品中水的含量对溶质的溶解度、可 接近性（大分子表面）和流动性不再是限速因素时，进一步加 水将会对提高反应速度的组分产生稀释效应，其结果是反应速 度降低。
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第一章 水和矿物质
• 第一节 • 第二节
水分与水分活度 矿物质
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学习目标
1.了解水在生物体内的含量和水的生理作用。 2.掌握食品和生物组织中水的状态。 3.理解水分活度的概念，了解水分活度与食品稳定性的关系。 4.掌握成碱食物与成酸食物的概念。 5.掌握影响矿物质生物有效性的因素。
水分活度也可用平衡相对湿度（ERH）这一概念来表示：