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食品化学、微生物学、生物学和工程学是是食品科学的四大支柱学科。
食品化学、食品微生物学和食品生物化学是食品科学与工程专业的三大专业基础课。
3食品化学的分支
食品成分化学：
研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。
食品分析化学：
研究食品成分分析和食品分析方法的建立。
食品生物化学：
研究食品的生理变化。
与普通生物化学不同食品生物化学关注的对象是死的或将要死的生物材料。
食品工艺化学：
研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。
食品功能化学：
研究食物成分对人体的作用。
食品风味化学：
研究食品风味的形成、消失及食品风味成分的化学。
属性
变化
质地
失去溶解性、失去持水性、质地变坚韧、质地柔软
风味
出现酸败、出现焦味、出现异味、出现美味和芳香
颜色
褐变（暗色）、漂白（褪色）、出现异常颜色、出现诱人色彩
营养价值
蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用改变
安全性
产生毒物、钝化毒物、产生有调节生理机能作用的物质
1.5食品化学研究的方法
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食品是多种组分构成的体系，在贮藏相加工过程巾，将发生许多复杂的变化，它将给食品化学的研究带来一定的因难。
因此，一般是从模拟体系或简单体系入手，将所得实验结果应用于食品体系，以确定食品组分间的相互作用，及其对食品营养、感官品质和安全性造成的影响。
这种方法使研究的问题过于单化，因此并非都是成功的。
食品化学研究的内容包括四个方面：
确定食品的组成、营养价值、安全性和品质等重要特性；
食品贮藏加工过程中各类化学和生物化学反应的步骤相机理；
在上述研究的基础上，确定影响食品和卫省安全性的主要因素；
研究化学反应的动力学行为及其环境因素的影响。
食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和安全性的不良影响有如下几方面：
（1）质地变化：
食品组分的溶解性和持水量降低，食品变硬或变软。
（2）风味变化：
酸败（水解或氧化），产生蒸煮味或焦糖味及其他异味。
（3）颜色变化：
变暗、褪色或出现其他色变。
（4）营养价值变化：
维生京、蛋白质、脂类等降解。
结合水：
又称为束缚水，是指存在于食品中的与非水成分通过氢键结合的水，是食品中与非水成分结合的最牢固的水。
不能被微生物利用，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。
自由水：
是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。
毛细管水：
指食品中由于天然形成的毛细管而保留的水分，是存在于生物体细胞间隙的水。
毛细管的直径越小，持水能力越强，当毛细管直径小于0.1μm时，毛细管水实际上已经成为结合水，而当毛细管直径大于0.1μm则为自由水，大部分毛细管水为自由水。
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，易引起食物的腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。
结合水与自由水的区别：
结合水在食品中不能作为溶剂，在-40℃时不结冰，而自由水可以作为溶剂，在-40℃会结冰。
食品中的结合水的产生除毛细管作用外，大多数结合水是由于食品中的水分与食品中的
蛋白质、淀粉、果胶等物质的羧基、羰基、氨基、亚氨基、羟基、巯基等亲水性基团或水中
的无机离子的键合或偶极作用产生的。
根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合
水分成单分子层水和多分子层水。
单分子层水：
指与食品中非水成分的强极性基团如：
羧基-、氨基+、羟基等直接以氢键
结合的第一个水分子层。
在食品中的水分中它与非水成分之间的结合能力最强，很难蒸发，
与纯水相比其蒸发焓大为增加，它不能被微生物所利用。
一般说来，食品干燥后安全贮藏的
水分含量要求即为该食品的单分子层水。
1水活度
水分活度表示食品中十分可以被微生物所利用的程度，在物理化学上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，可以用公式Aw=P/P0，也可以用相对平衡湿度表示Aw=ERH/100。
P为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；
p0为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压。
这种表示方法与根据路易斯（Lewis）热力学平衡最早表示水活性的方法近似。
即aw=f/fo，f为溶剂逸度（溶剂从溶液中逸出的趋势）；
fo为纯溶剂逸度。
在低温时（例如室温下），f/fo和p/po之间差值很小（低于1%）。
显然，用p和po表示水活性是合理的。
食品的水活性可以用食品中水的摩尔分数表示，但食品中的水和溶质的相互和溶质分子相接触时，会释放或吸收热量，这与Raoult不相符合。
当溶质为非电解质并且浓度小于1摩尔质量时，aw与理想溶液相差不大，但溶质是电解质时便出现大的差异。
相对平衡湿度：
大气水汽分压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。
食品的平衡相对湿度是指食品中的水分蒸汽压达到平衡后，食品周围的水汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。
应用Aw=ERH/100时必须注意：
aAw是样品的内在品质,而ERH是与样品中的水蒸气平衡是的大气性质；
b仅当食品与其环境达到平衡时才能应用。
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。
2水分活度的测定方法
（1）冰点测定法
先测样品的冰点降低和含水量,据下两式计算Aw：
Aw=n1/（n1+n2）
其中：
n2=G△Tf/（1000.Kf），G—溶剂克数，△Tf—冰点降低（℃），Kf—水的摩尔冰点降低常数（1.86）
（2）相对湿度传感器测定法
将已知含水量的样品置于恒温密闭小容器中,使其达到平衡,然后用电子或湿度测定仪测样品和环境空气的平衡相对湿度,即可得Aw。
（3）恒定相对湿度平衡法
置样品于恒温密闭的小容器中,用一定种类的饱和盐溶液使容器内的样品的环境空气的相对湿度恒定,待恒定后测样品含水量的变化,然后再绘图求Aw。
3水分活度与温度的关系
由于蒸汽压和平衡相对湿度都是温度的函数，所以水分活度也是温度的函数。
水分活度与温度的函数可用克劳修斯-克拉伯龙方程来表示。
dlnAw/d（1/T）=-ΔH/R
lnAw=-ΔH/RT+c
T-绝对温度，R-气体常数，ΔH-样品中水分的等量净吸着热。
温度升高，则Aw增大，LogAw-1/T为一直线。
但是当食品的温度低于0℃时，直线发生转折，也就是说在计算冻结食物的水分活度时aw=P/P0中P0的应该是冰的蒸汽压还是是过冷水的蒸汽压？
因为这时样品中水的蒸汽压就是冰的蒸汽压，如果P0再用冰的蒸汽压，这样水分活度的就算就失去意义，因此，冻结食物的水分活度的就算式为aw=P（纯水）/P0（过冷水）。
食品在冻结点上下水分活度的比较：
a冰点以上，食物的水分活度是食物组成和食品温度的函数，并且主要与食品的组成有关；
而在冰点以下，水分活度与食物的组成没有关系，而仅与食物的温度有关。
b冰点上下食物的水分活度的大小与食物的理化特性的关系不同。
如在-15℃时，水分活度为0.80，微生物不会生长，化学反应缓慢，在20℃时，水分活度为0.80时，化学反应快速进行，且微生物能较快的生长。
c不能用食物冰点以下的水分活度来预测食物在冰点以上的水分活度，同样，也不能用食物冰点以上的水分活度来预测食物冰点以下的水分活度。
4水分吸湿等温线
在恒温条件下，以食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）对
水活性绘图形成的曲线，称为水分吸着等温线（moisturesorptionisotherms,MSI）。
水分的吸着等温线对于了解以下信息是十分有意义的：
（1）在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与RVP的关系；
（2）配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；
（3）测定包装材料的阻湿性；
（4）测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；
（5）预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量的关系。
5滞后现象
定义：
采用向干燥样品中添加水（回吸作用）的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象（hysteresis）。
6水分活度与食品的稳定性
在大多数情况下，食品的稳定性与水活性之间有着密切的联系。
所有的化学反应在解吸过程中第一次出现最低反应速率是在等温线区间Ⅰ和区间Ⅱ的边界（a=0.20~0.30），除氧化反应外其他的反应a的降低仍保持最低反应速率。
在解吸过程中，最初出现最低反应速率的水分含量相当于“BET单层”水分含量。
当aw值非常小时，脂类的氧化和Aw之间出现异常的相互关系，从等温线的左端开始加入水至BHT单分子层，脂类氧化速率随着Aw值的增加而降低，若进一步增加水，直至a值达到接近区间Ⅱ和区间Ⅲ分界线时，氧化速率逐渐增大，一般脂类氧化的速率最低点在Aw0.35左右。
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。
当水的增加量超过区间I和区间Ⅱ的边界时，氧化速率增大，因为等温线的这个区间增加的水可促使氧的
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