作业习题及答案
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第一章绪论1、名词解释食品化学：是一门研究食品的组成、特性及其产生的化学变化的科学。
主要涉及细菌学、化学、生物化学、生理化学、植物学、动物学、分子生物学和工程学的综合性学科。
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。
2、食品变质的原因有哪些？1褐变：酶促、非酶促；2脂类：水解、氧化；3蛋白质：变性、交联、水解；4糖类：水解、多糖合成、酶解；5色素：降解、变色3、试述食品中主要的化学变化对食品品质安全性的影响？食品中主要的化学变化是酶促褐变、非酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖褐多糖的水解、多糖的合成、糖酵解和天然色素的降解等，这些反应的发生降导致食品品质的改变或损坏食品的安全性。
4、食品化学的研究方法有何特色？食品化学的研究方法区别于一般化学的研究方法，是把食品的化学组成、理化性质及变化的研究同食品的品质或安全性变化研究联系起来。
因此，从实验设计开始，食品化学的研究就带有揭示食品品质或安全性变化的目的，并且把实际的食品体系和主要食品加工工艺条件作为实验设计的重要依据。
由于食品是一个非常复杂的体系，再食品的配制、加工和储藏过程中将发生许多复杂的变化，因此为了给分析和综合提供一个清晰的背景，通常采用一个简化的，模拟的食品体系来进行实验，再将所得的实验结果应用于真实的食品体系。
可是这种研究方法由于使研究的对象对于简单化，由此得到的结果有时很难解释真实的食品体系中的情况。
5、简述食品化学的学科特点。
○1以化学为基础，融生理学、动物学、植物学、营养学、生物化学、细胞学、医药学、毒理学、微生物学、食品加工工艺学、食品贮藏学等诸多学科为一体；是一门交叉性、综合性学科；○2从分子水平研究食品物质、食品物质的化学变化及食品加工、储藏技术，其认识和说明问题最为深刻；○3研究过程需要最先进的科学理论和技术，研究起点高；○4既有强烈的理论和基础研究色彩，也有浓厚的应用和开发背景；○5是食品科学的一门基础性、支柱学科。
第二章水分1、每个水分子最多能够与另外几个水分子通过氢键结合？水分子的四面体结构。
每个水分子最多能够与另外4个水分子通过氢键结合。
2、水的体积与水的温度变化的规律是什么？请解释之。
水分子间氢键的键合程度取决于温度。
在0℃时，冰中水分子的配位数为4，最邻近的水分子间的距离为0.276nm，冰溶化时一部分氢键断裂，同时，刚性结构受到破坏，水分子自身重新排列成为更紧密的网络结构，这与大量氢键的扭曲变形和熔化潜热的输入有关。
随着温度上升、水的配位数增多。
例如，水在1.5℃和8.3℃时的配位数分别为4.4和4.9。
而邻近的水分子之间的距离则随着温度升高而加大，从0℃时的0.276nm增至1.5℃时0.29nm和8.3℃时的0.305nm。
显然，水的密度随着邻近分子间距离的增大而降低，当邻近水分子平均数增多时其结果是密度增加，所以冰转变成水时，净密度增大，当继续升温和加热至3.98℃时密度可达到最大值。
此后随着温度继续上升即密度开始逐渐下降，这是由于热膨胀使邻近水分子间的距离增大。
3、什么是结合水？根据结合水被结合的牢固程度的不同，结合水可分为哪几种形式？结合水是存在于溶质及其它非水组分邻近的水，与同一体系中的体相水相比，它们呈现出与同一体系中体相水显著不同的性质。
分类：化合水或构成水(constitutional water) ：结合最强的水，已成为非水物质的整体部分。
邻近水(vicinal water) ：占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位置，与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密的邻近水。
多层水(multilayer water) 占有第一层中剩下的位置以及在邻近水的外层形成的几个水层。
4、什么是水分活度a w？比较冰点以上和冰点以下的水分活度a w。
水分活度是指食品中水的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。
比较冰点以上和冰点以下a w在冰点以上，a w是样品组成与温度的函数，前者是主要的因素；在冰点以下，a w与样品的组成无关，而仅与温度有关，即冰相存在时，a w不受所存在的溶质的种类或比例的影响；不能根据a w预测受溶质影响的反应过程，不能根据冰点以下温度A w预测冰点以上温度的a w；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。
5、什么是持水力？物理截留水的特点是什么？持水力：描述由分子（通常是以低浓度存在的大分子）构成的基体通过物理方式截留大量水而阻止水渗出的能力。
特点：1切割或剁碎时不会流出。
2性质几乎与纯水相同。
3易干燥除去、易冻结为冰，可作为溶剂。
4整体流动被严格控制，但个别分子的运动与一般稀盐溶液中的水分子无异。
6、结合水的概念有哪几种描述？结合水是一个样品在某一个温度和较低的相对湿度下的平衡水分含量；结合水在高频电场下对介电常数没有重要的贡献，因此它的转动被与它缔合的物质所限制；结合水在低温（-40C 或更低）下不能冻结；结合水不能作为外加溶质的溶剂；结合水在核磁共振实验中产生宽带；结合水处在溶质和其它非水物质的邻近位置，它的性质显著地不同于同一体系中体相水的性质。
7、如何理解水分吸着等温线的滞后现象？引起食品解吸与回吸出现滞后现象的原因大致是：①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。
②不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需不同蒸气压(要抽出需P内＞P外，要填满即吸着时则需P外＞P内)。
○3解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的水分活度。
然而，对吸附滞后现象的确切解释还有待于作进一步研究。
由于滞后现象的存在，由解吸制得的食品必须保持更低的a w值才能与由回吸制得的食品保持相同的稳定性。
8、北方生产的紫菜干运到南方销售时不易保存，为什么？食品的水分含量和它的腐败性之间存在着一定的关系，浓缩和脱水过程的主要目的是降低食品的腐败性。
由于北方天气干燥，南方空气潮湿，因而能在北方保存的紫菜干,到了南方湿润的地方，紫菜干与空气中的水缔合强度大，使得紫菜干的浓度下降，同时食品的腐败性提高，因此不易保存。
9、水的理化性质与其类似物比较有何特殊性？为什么？水与一些具有相似的分子量和相似的原子组成的分子的物理性质相比，除了黏合度外，其他性质均有显著的差异。
水的熔点，沸点比较高，介电常数，表面张力，热容和相变热等物理常数比较高。
用水分子的分子结构可以解释水的各种物理化学性质。
10、水分含量与水分活度的关系如何？水分含量是每位干物质质量中水的质量。
水分活度是指食品中的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。
在高含水量食品中，水分活度接近于1，当含水量低于干物重时，水分活度值小于1，当食品中含水量较低时，水分活度的轻微变动即可引起水分活度的极大改变。
11、离子对水的净结构的影响？1通过水合能力，改变水的结构；2影响水的介电常数；3决定胶体粒子周围双电层的厚度；4显著影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度；5离子的种类和数量也影响蛋白质的构象和胶体的稳定性。
第三章碳水化合物1、简述低聚果糖的生理功能。
1增殖双歧杆菌；2难水解，是一种低热量糖；3水溶性食物纤维； 4抑制腐败菌，维护肠道健康；5防止龋齿。
2、简述环糊精的结构特点。
1高度对称性；2圆柱形；3-OH在外侧，C-H和环O在内侧；4环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域；5作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质。
3、何谓Maillard反应？如何抑制不期望的Maillard反应？Maillard反应：还原糖（主要是葡萄糖）与游离氨基酸或氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应。
反应物三要素：包括含有氨基的化合物（一般是蛋白质）、还原糖和一些水。
抑制Maillard反应的方法：1稀释或降低水分含量；2降低pH ；3降低温度；4除去一种作用物；5加入葡萄糖转化酶，除去糖，减少褐变；6色素形成早期加入还原剂（亚硫酸盐）4、什么是淀粉的糊化、老化？糊化：加热破坏了结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合膨胀，结晶区消失，粘度增加，双折射消失在具有足够的水（至少60%）条件下加热淀粉颗粒达一特定温度（玻璃化相变温度），淀粉颗粒的无定形区由玻璃态转向橡胶态。
老化：稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。
一般直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快。
支链淀粉老化需要很长时间。
5、简述O-糖苷、N-糖苷的性质。
O-糖苷的性质：1在中性和碱性条件下一般是稳定的；2在酸性条件下能被水解；3可被糖苷酶水解。
N-糖苷的性质：1稳定性不如O-糖苷； 2在水中容易水解,使溶液的颜色变深，黄色变为暗棕色，导致Maillard褐变； 3有些相当稳定6、述果胶(HM和LM)的性能及其凝胶形成的机理。
果胶的性能：果酱与果冻的胶凝剂，还有在生产酸奶时用作水果基质。
作为增稠剂和稳定剂，HM果胶可应用于乳制品，它在PH3.5—4.2范围内能阻止加热时酪蛋白聚集，适用于径巴氏杀菌或高温杀菌的酸奶。
酸豆奶以及牛奶与果汁的混合物，也能应用于蛋黄酱，番茄酱，混浊型果汁，饮料以及冰淇淋等。
凝胶形成的机理：HM果胶溶液必须在具有足够的糖和酸存在的条件下才能胶凝，又称为糖一酸一果胶凝胶，当果胶溶液PH足够低时，羧酸盐基团转化为羧酸基团。
因此，分子不再带电荷，分子间斥力下降，水合程度降低，分子间缔合形成凝胶。
凝胶是由果胶分子形成的三维网状结构，同时水和溶质固定在网孔中。
LM果胶（DE<50）必须在二价阳离子（如Ca）存在情况下形成凝胶，胶凝的机理是由不同分子链的不同分子链的均匀区间形成分子间接合区，胶凝能力随DE的减少而增加。
7、简述糖类在酸性与碱性溶液中的反应及其结果。
酸性溶液：很微弱的酸度能促进α和β异构体的转化，在温室下，稀酸对糖的稳定性无影响，但在较高温度下，发生复合反应生成低聚糖。
糖和强酸共热则脱水生成糖醛，糖的脱水反应与PH有关，同时有色物质的生成随反应时间和浓度的增加而增加。
碱性溶液：稀碱溶液处理单糖，能形成某些差向异构体的平衡体的平衡体系，发生烯醇化作用和异构化作用，在浓碱的作用下，糖分解产生较小分子的糖，酸。
醇，醛等化合物在有氧化剂存在是，己糖受碱性作用，先发生连续烯醇化，然后在氧化剂存在的条件下从双键处裂开，生成含1，2，3，4和5个碳原子的分解物。
若没有氧化剂存在时，则碳链断裂的位置为距离双键的第二个单键上。
在浓碱环境中，糖除了分解外，随碱浓度的增加，或加热作用时间的延长，糖还会发生内氧化与重排作用生成羧酸，单糖在碱性溶液中不稳定，易发生异构化和分解作用。
8、简述CMC的特性。
1钠盐CMC溶于水；2一般，假塑性流体；3高DP低DS，触变性；4带负电的长链棒状分子，高度伸展；5溶液稳定，粘度高；6高温、酸性条件下降解；7酸性条件下稳定蛋白质体系。
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