食品化学总结.docx

1、食品化学总结绪论1、食品化学（food chemistry）：是利用化学的理论和方法研究食品本质的一门科学。即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它们在生产、加工、贮藏、运销中的变化及其对食品品质和安全性影响的一门新兴、综合、交叉性学科。2、食品化学研究的内容和范畴基本内容确定食品的化学组成、营养价值、功能性质、安全性和品质等重要性质。食品在加工和储藏过程中可能发生的各类化学和生物化学反应的机理。在上述研究的基础上，确定影响食品品质和卫生安全性的主要因素。研究化学反应的动力学行为及其环境因素的影响；将研究结果应用于食品的加工和储藏。食品化学的主要学科分支

2、按照研究范围：食品营养成分化学、食品色香味化学、食品工艺化学、食品物理化学、食品有害成分化学及食品分析技术。按照研究的物质类型：食品碳水化合物化学、食品油脂化学、食品蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂、维生素化学、食品矿质元素化学、调味品化学、食品风味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学。范畴：已死或将死的生物物质（收获后的植物和宰后的肌肉），以及他们暴露在变化很大的各种环境条件下所发生的各种变化。3、试述食品中主要的化学变化及对食品品质和安全性的影响？非酶褐变酶促褐变氧化水解金属反应脂类异构化脂类环化脂类聚合蛋白质变性蛋白质交联糖酵解焙烤食品表皮成色切开的水果迅速变色脂肪产生异味

3、、维生素降解、色素褪色、蛋白营养丧失脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、色素等降解促使氧化反应发生，与花青素作用改变食品颜色顺反异构化，非共轭脂共轭脂产生单环脂肪酸深锅油炸中油起泡沫卵清凝固、酶失活在碱性条件下加工蛋白质使营养降低宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸水分1、食品中的离子，亲水物质，疏水性物质分别以何种方式与水作用？类 型实 例作用强度、（与水-水氢键比）偶极-离子水-游离离子、水-有机分子上的带电基团较大偶极-偶极水-蛋白质、NH水-蛋白质、CO水-侧链OH近似相等偶极-疏水性物质水RR（水合的）R（水合的）R（水合的）R2（水合的）水疏水水合G0疏水相互作用G0，氨基酸具有疏水

4、性，倾向于蛋白质分子内部； Gt00，氨基酸具有亲水性，倾向于蛋白质分子外部。2、.蛋白质的变性：把蛋白质二级及其以上的高级结构在一定条件（加热、酸、碱、有机溶剂、重金属离子等）下遭到破坏而一级结构并未发生变化的过程叫蛋白质的变性。3、蛋白质功能性质：是指蛋白质除营养价值外的那些对食品的需宜特性有利的蛋白质的物理化学性质。4、蛋白质剪切稀释（shear thinning）：蛋白质溶液的黏度系数会随其流速的增加而降低，这种现象称为“剪切稀释”或“切变稀释”。5、蛋白质的乳化性质：乳化性是指两种以上的互不相溶的液体，例如油和水，经机械搅拌或添加乳化液，形成乳浊液的性能。6、罗列蛋白质变性所产生的结

5、果，以及常用的变性手段，阐述各种变性手段所涉及的机制。 结果:分子内部疏水性基团暴露，蛋白质在水中的溶解性能降低； 某些生物蛋白质的生物活性丧失，如失去酶活或免疫活性； 蛋白质的肽键更多的暴露出来，易被蛋白酶催化水解； 蛋白质结合水的能力发生改变； 蛋白质分散体系的黏度发生改变； 蛋白质的结晶能力丧丧失。 手段：物理因素1）加热与蛋白质的变性 如鸡蛋清加热凝固，瘦肉加热凝固变硬等2）冷冻与蛋白质的变性 蛋白质冷冻变性的原因：a) 蛋白质的水合环境变化，破坏了维持蛋白质结构的作用力平衡； b) 一些基团的水化层被破坏，基团之间的相互作用引起蛋白质的聚集或亚基重排； c) 由于体系结冰后的盐效应而

6、导致蛋白质的变性； d）由于冷冻引起的浓缩效应，可能导致蛋白质分子内、分子间的二硫键交换反应增加，从而也导致蛋白质的变性。3）机械处理 由于剪切力的作用使蛋白质分子伸展，破坏了其中的螺旋结构，导致蛋白质变性。剪切速度越大，蛋白质的变性程度越大。 4）静高压处理，导致蛋白质变性5）电磁辐射与蛋白质的变性6）界面作用与蛋白质的变性 主要原因是：界面上的水分子处于高能态，能与蛋白质作用，导致蛋白质分子的能量增加，氢键断裂，结构伸展，水分子进一步渗入蛋白分子内部，改变内部的结构属性，从而使蛋白的构象发生变化。化学因素 1）pH值与蛋白质的变性 a)pH是导致蛋白变性的重要因素，这是因为在极端pH值时，

7、蛋白质分子内的离子基团产生强静电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化。 b)蛋白质分子构象变化的程度在极端碱性pH值时高于极端酸性pH值,因为在极端碱性pH值时，肽键可以部分水解，天冬酰胺和谷氨酰胺会发生脱酰胺作用，巯基会被破坏。 c)酸碱可以加速热变性的速度。2）无机离子或盐与蛋白质的变性 a)无机离子特别是高价态的无机离子通过改变蛋白质分子的表面性质，改变蛋白分子自身的结构状态而使蛋白变性。其中，过渡态金属如Cu、Hg、Ag等离子易与蛋白质发生作用，其中还能与巯基形成稳定的复合物。 b)盐对蛋白质稳定性的影响与盐的种类和浓度有关。低浓度时，往往发生非特异性的静电相互作用，起到稳定蛋白质结

8、构的作用；高浓度时，破坏蛋白质的稳定，且阴离子强于阳离子。3）有机溶剂与蛋白质的变性：许多有机溶剂可以导致蛋白质分子发生变性。亲水有机溶剂能够与水相互作用而改变水的介电常数，从而改变了稳定蛋白质结构的静电力；疏水有机溶剂由于进入蛋白分子内部而改变蛋白分子构象，从而导致变性。 4）有机化合物与蛋白质的变性 大多数有机溶剂可导致蛋白质的变性，因为它们降低了溶液的介电常数,使蛋白质分子内基团间的静电力增加;或者是破坏、增加了蛋白质分子内的氢键,改变了稳定蛋白质构象原有的作用力情况;或是进人蛋白质的疏水性区域,破坏了蛋白质分子的疏水相互作用。结果均使蛋白质构象改变,从而产生变性作用 5）还原剂与蛋白质

9、的变性 巯基乙醇、半胱氨酸、二硫苏糖醇等还原剂，由于具有SH基，能使蛋白质分子中存在的二硫键还原，从而改变蛋白质的原有构象，造成蛋白质的不可逆变性。7、总结不同食品蛋白质的功能性质特点，功能性质产生时的机制，以及它们在食品中的应用价值。蛋白质的水合性质：蛋白质的许多功能性质，如分散性、湿润性、溶解性、持水能力、凝胶作用、增稠、黏度、凝结、乳化和气泡等，都取决于水蛋白质的相互作用。因此了解食品蛋白质的水合性质和复水性质在食品加工中有重要的意义蛋白质表面性质：乳化性质（如牛奶、蛋黄、椰奶、豆奶、奶油、人造奶油、色拉酱、冷冻甜食、法兰克福香肠、香肠和蛋糕，都是乳状液类型产品。）和起泡性质（如搅打奶油

10、、蛋糕、蛋白甜饼、面包、蛋奶酥、冰激淋、啤酒等）与蛋白质分子之间相互作用有关的性质：蛋白质质构化，面团的形成，胶凝作用（各种乳品、果冻、凝结蛋白、明胶凝胶、各种加热的碎肉或鱼制品、大豆蛋白质凝胶、膨化或膨丝的组织化植物蛋白和面包面团的制作、豆腐的制作等）蛋白质感官性质：蛋白质与风味物质的结合，蛋白质与其他物质的结合8、为什么动物发生重金属中毒后可以利用蛋清或牛奶解毒？鸡蛋清、豆浆、牛奶主要成分都是蛋白质。蛋白质有一种特性,就是遇到重金属盐时能与重金属离子结合而沉淀,减少和延缓重金属离子的吸收。对重金属中毒的患者进行急救,正是利用了蛋白质的这种特性。但是只能作为缓解处理，服用后还必须要到医院进行

11、正规处理。9、试述食品蛋白质在食品加工贮藏中的变化。 1.热处理对蛋白质的影响有利的一面：1）温和热处理如热烫和蒸煮可以使酶失活，可避免酶促氧化产生不良的色泽和风味。2）植物组织中存在的大多数抗营养因子或蛋白质毒素，可通过加热变性或钝化。3）适当的热处理会使蛋白质发生伸展，从而暴露出被掩埋的一些氨基酸残基，有利于蛋白质的催化水解以及消化吸收。4）适当的热处理还会产生一定的风味物质，有利于食品感官质量的提高。不利的一面：1）降低蛋白质的营养价值。2）降低蛋白质的生物可利用率 2.低温处理下的变化食品的低温贮藏可延缓或抑制微生物繁殖、抑制酶活性和降低化学反应速度。冷却对食品风味影响较小；冷冻对蛋白

12、质的营养价值无影响，但对蛋白质的品质往往有严重影响。蛋白质在冷冻条件下的变性程度与冷冻速度有关，一般来说，冷冻速度越快，形成的冰晶越小，挤压作用也小，变性程度就越小。 3.碱处理下的变化：在碱性条件下进行热处理，对蛋白质的营养价值影响很大。容易发生缩合反应 发生异构化反应 4.氧化处理下的变化：导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有害物质。 蛋白质和脂类接触时引起的氧化反应 蛋白质在有氧气和光照条件下发生的氧化反应 5.脱水处理下的变化：蛋白质脱水时，由于蛋白质-蛋白质的相互作用，引起蛋白质大量聚集，特别是在高温脱水时，还会影响蛋白质的功能性质，如溶解度、吸水性、乳化性和起泡性等。 6.辐照处

13、理下的变化：在强辐射情况下，水分子可以被裂解为羟游离基，与蛋白质分子作用产生蛋白质游离基，它的聚合导致蛋白质分子间的交联，因此导致蛋白质功能性质的改变。7.机械处理下的变化：对食品中的蛋白质有较大的影响。糖1.糖的变旋现象：糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于动态变化中的，但到一定时间后就趋于稳定，该现象称变旋现象。2.淀粉的糊化：淀粉粒在水中加热，快速吸水膨胀超过可逆点，水分子进入链中间，最终导致胶束全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程，被称为糊化；3.淀粉的老化：经过糊化的淀粉溶液或淀粉凝胶在室温或低于室温下放置后，会变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称为老化。4.美拉德反应：又称羰氨反应，即羰

14、基与氨基经缩合、聚合生成类黑色素的反应。5.焦糖化作用：糖类尤其是单糖在没有含氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（一般是140170或以上），因糖发生脱水与降解，也会产生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应。6.果葡糖浆：又称高果糖浆或异构糖浆，是以酶法水解淀粉所得的葡萄糖液经葡萄糖异构酶的异构化作用，将其中一部分葡萄糖异构成果糖而形成的由果糖和葡萄糖组成的一种混合糖糖浆。7、淀粉的特点和性质淀粉的特点：淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。形状：圆形、椭圆形、多角形等。直链淀粉：是D-葡萄糖通过a-1,4糖苷键连接而形成的线状大分子 支链淀粉：D-葡萄糖通过a-1,4和a-1,6

15、-糖苷键连接形成的大分子 淀粉颗粒具有晶体结构，淀粉颗粒中的淀粉分子是径向排列和有序排列的。 淀粉的性质：物理性质： 白色粉末，纯支链淀粉易分散于冷水中，而直链淀粉则相反。天然淀粉完全不溶于冷水，但加热到一定的温度会发生溶胀。淀粉与碘可以形成有颜色的复合物。8、美拉德反应机理及对食品加工的影响机理:A.初期阶段 羰氨缩合 分子重排 B.中期阶段 脱胺脱水 脱胺重排 氨基酸降解 C.末期阶段 醇醛缩合 生成类黑物质的聚合反应maillard反应对食品加工的影响：在加工处理时利用适当的褐变反应可增加其色泽和香味，如：茶叶的制作、酱油的加热和杀菌等。但是对于某些食品而言，褐变反应引起其色泽变劣，要严

16、格控制，如，乳制品的高温灭菌。9、焦糖是怎样形成的？它在食品加工中的作用？ 糖类在无水条件下加热，或在高浓度时用稀酸处理，可发生焦糖化反应。 脱水: 分子双键 不饱和的环 聚合 高聚物。 缩合或聚合: 裂解 挥发性的醛、酮 缩合或聚合 深色物质作用：不同类型的焦糖色素有不同的应用，市场上有三种商品化焦糖色素。第一种是由亚硫酸氢铵催化蔗糖生产的耐酸焦糖色素，可应用于可乐饮料、其他酸性饮料、烘培食品、糖浆、糖果以及调味料中；第二种是将糖与铵盐加热，产生红棕色并含有带正电荷的胶体粒子的焦糖色素，用于烘培食品、糖浆以及布丁等；第三种是单由蔗糖直接热解产生红棕色并含有略带负电荷的胶体粒子的焦糖色素，应用

17、于啤酒和其他含醇饮料中。10、阐述果胶凝胶形成的机理和影响因素形成条件：果胶水溶液含糖量60%-65%，PH值在2.0-3.5，果胶含量为0.3%-0.7%，室温或接近沸腾的温度下。在果胶形成凝胶过程中，水的含量影响很大，过量的水会阻碍果胶形成凝胶，在果胶溶液中加糖类，其目的在于脱水，促使果胶分子周围的水化层发生变化，是原来胶粒表面吸附的水减少，果胶分子间易结合而产生链状胶束。分类：高甲氧基（100%全甲酯化，70%速凝果胶，50-70%慢凝果胶）；低甲氧基果胶影响因素：果胶相对分子质量与胶凝强度；果胶酯化度与凝胶强度；PH值；温度；糖浓度脂肪1.固体脂肪指数：（SFI）一定温度下的固液比ab

18、bc。2.同质多晶：指化学组成相同的物质可以有不同的结晶方式，但融化后生成相同的液相。3.油脂自动氧化：活化的含烯底物与基态氧发生的游离基反应。包括链引发、链增殖、链终止三个阶段。4.抗氧化剂：能够延缓和减慢油脂氧化速率的物质。5.巧克力为何起白霜？如何防止巧克力起霜？生产巧克力的原料可可脂中，有两种主要的甘油酯SnStOSt和SnPOSt，能形成几种同质多晶体：2型，2型，3V型，3VI型。由于3VI型比3V型更稳定，因此结晶会自发转变为3VI型结晶，巧克力表面就会起白霜。可以通过加入乳化剂来抑制这种转变，从而抑制巧克力表面起白霜。6.牛奶中水和脂为何不分层？油、水本互不相溶，但在一定条件下

19、，两者却可以形成介稳态的乳浊液。牛奶是典型的水包油型（OW）乳浊液。分散相之间建立起双电层，导致小液滴之间的斥力增大，使其保持稳定不絮凝。7.简述油脂氧化的反应机理及影响因素，控制措施？油脂在空气中氧气的作用下，首先产生氢过氧化物，根据氢过氧化物的形成途径不同可分为：自动氧化、光氧化、酶促氧化3种。氢过氧化物不稳定，易分解，分解产物还可进一步聚合。（1）自动氧化:油脂自动氧化是活化的不饱和脂肪酸与基态氧发生的自由基反应。 （2）光氧化:一定条件下,不饱和脂肪酸与激发态氧发生的自由基反应,其反应速率比自动氧化反应速度约快1 500倍。 （3）酶促氧化:脂肪在酶的参与下所发生的氧化反应,称为酶促氧

20、化。常见的酶有脂肪氧合酶等。影响因素: 脂肪酸及甘油脂的组成。油脂的氧化速率与脂肪酸的不饱和度、双键位置、顺反构型有关; 氧。 单线态氧的氧化速率约为三线态氧的1500倍。当氧浓度低时,氧化速率与氧浓度成正比;当氧浓度高时,氧化速率与氧浓度无关; 温度。 一般来说,温度升高,氧化速率加快;光和射线;水分; 表面积。 表面积越大,氧化速率越快;助氧化剂;抗氧化剂。控制措施:物理方法:低温贮存,避光,抽真空处理,加入抗氧化剂。 化学方法:氢化处理,加入金属离子螯合剂等。8.油脂抗氧化的机理是什么？清除自由基（氢供体、电子供体）；淬灭单线态氧；分解氢过氧化物；金属螯合；清除氧；抗氧化酶类；增效剂。9

21、.油脂的同质多晶现象及其在食品工业中的应用。所谓同质多晶，是指化学组成相同的物质，可以有不同的结晶方式，但融化后生成相同的液相。 应用：在实际应用中，若期望得到某种晶型的产品，可通过“调温”即控制结晶温度、时间和速度来达到目的。调温是一种加工手段，即利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶体和物理状态，从而增加油脂的利用性和应用范围。酶 酶是活细胞产生的，能在体内或体外起同样催化作用的生物分子，又称生物催化剂。1.酶活力：也称酶活性，是指酶催化一定化学反应的能力。2.酶的活性中心：在酶与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位。3.固定化酶：是指固定在一定的载体上并在一定空间范围内进行催

22、化反应的酶。4.举例说明什么是内源酶、外源酶？ 内源酶：影响质构的果胶酶、纤维素酶、戊聚糖酶以及存在于动物、高等植物和微生物中的水解淀粉的酶，存在于动物组织细胞中的组织蛋白酶等。 外源酶：微生物产生的外源酶；酶制剂。5.请说明酶促褐变的机理及其控制措施。 定义：较浅色的水果、蔬菜在受到机械性损伤(削皮、切片、压伤、虫咬、磨浆、捣碎)及处于异常环境变化(受冻、受热等在酶促(催化)下氧化而呈褐色，称为酶促褐变。 机理：在氧气存在的条件下，酚酶催化酚类物质形成醌及其聚合物的反应过程。酶促褐变的发生需要三个缺一不可的条件，即适当的酚类底物、酚氧化酶和氧。 主要途径：钝化酚酶的活性（热烫、抑制剂等）、改

23、变酚酶的作用条件（PH值、水分活度等）、隔绝氧气接触、使用抗氧化剂（抗坏血酸、二氧化硫等）。 控制措施：热处理、酸处理、 二氧化硫及亚硫酸盐处理、驱除或隔绝氧气、加酚酶底物的类似物、底物改性6.烘焙食物中常用的酶有哪些？其作用分别是什么？水解酶类；氧化还原酶类。例如：淀粉酶、蛋白酶等。作用：提高食品的品质；制造合成食品；增加提取食品的成分的速度和产量；改良食品的风味；增加副产品的利用率；稳定食品的品质控制食品原料的储藏性与品质。色素 在食品中重要的6种花青素：天竺葵色素、矢车菊色素、飞燕草色素、芍药色素、牵牛花色素和锦葵色素。1.原花青素：花色苷水解失去糖苷后的配体。2.高铁肌红蛋白：肌红蛋白

24、与氧气发生氧化反应，生成棕褐色的高铁肌红蛋白。3.氧合肌红蛋白：肌红蛋白与氧气发生氧合反应生成鲜红色的氧合肌红蛋白。4.类黄酮：包括类黄酮苷和游离的类黄酮苷元，是广泛分布于植物组织中的无色至黄色的水溶性色素。5.为什么虾经过高温加工后由青色变为红色？6.多酚类色素包括哪些物质？影响对多酚色素颜色变化的因素有哪些？ 多酚类色素是植物中存在的主要的水溶性色素，主要包括花青素、类黄酮色素、儿茶素和单宁等。ph值的影响温度的影响氧气、水分活度和抗坏血酸的影响光照的影响糖及糖降解产物的影响金属离子的影响缩合反应的影响 二氧化硫的影响 花色苷的水解7.何为食品色素？食品色素的作用？ 把食品中能够吸收或反射

25、可见光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。作用：决定食品品质和可接受性的重要因素。食品的颜色是食品主要的感官质量指标之一；可以刺激消费者的感觉器官，并且引起人们对味道的联想；影响人们对食品风味的感受；颜色鲜艳的食品可增加食欲。8.叶绿素的主要衍生物都是在什么条件下生成的？在食品储藏加工中怎样控制条件使食品保持绿色？ 护绿技术：中和酸而护绿；高温瞬时杀菌；绿色再生（加入锌离子）；水分活度很低时也有利于保持绿色；气调保鲜技术使绿色得以保护，属于生理护色；储藏时，避光、除氧可防止叶绿素的光氧化褪色。因此，正确选择包装材料和护绿方法以及与适当使用抗氧化剂相结合，就能长期保持食品的绿色。9、肉类

26、腌制时能发生哪些化学变化？发色剂过量会有哪些危害？1 硝酸盐或亚硝酸盐发色原理如下： NO3- 细菌还原作用 NO2- H+ pH 5.46 HNO2 2HNO2 肉内固有的还原剂 2NO + 2H2O或 3 HNO2 歧化反应 HNO3 + 2NO + H2O2硝酸盐或亚硝酸盐的作用： 1）发色 2）抑菌 3）产生腌肉制品特有的风味。 但过量使用安全性不好，不但产生绿色物质（亚硝酰高血红素），还会导致亚硝胺（致癌）生成。3腌制肉制品见光褐变风味物质1、食品的阈值和香气值各指什么，呈味物质的相互作用对风味有何影响？阈值：是指某一化合物能被人的感觉器官（味觉或是嗅觉）能辨认时的最低浓度。衡量味的

27、敏感性的标准是呈味阈值。香气值嗅觉物质的浓度/阈值。一般当香气值低于1，人们嗅感器官对这种呈香物质不会引起感觉。味的对比作用 味的变调作用 味的消杀作用 味的相乘作用 味的适应现象2、简述食品香气物质的形成途径和控制方法？食品中香气形成的主要途径：一、生物合成作用 食物中的香气成分主要以氨基酸、脂肪酸、羟基酸、单糖、糖苷和色素为前体，通过进一步的生物合成而形成。二、酶的作用 直接作用（酶直接作用于香味前体物质形成的香气成分。） 间接作用（酶促反应的产物再作用于香味前体形成香气成分。）三、发酵作用 微生物作用于发酵基质中的蛋白质、糖类、脂肪和其他物质而产生香气成分，主要有醇、醛、酮、酸、酯类等物质。四、食物调香 主要是通过使用一些香气增强剂或异味掩蔽剂来显著增加原有食品的香气强度或掩蔽原有食品具有的不愉快的气味。食品香气的控制：1）酶的控制作用酶对植物性食品香气物质的形成，起着十分重要的作用。主要通过(a)控制植物性食品的生理活动来控制酶的活性；(b)在食品中加入特定的产香酶，如将黑芥子硫苷酸酶加入到干燥的卷心菜中，就