食品化学 学习目的与要求

第一章 绪论

1.了解食品化学的概念、发展简史、研究内容和目的以及食品化学在食品科学中的作用和地位。 2.掌握食品中主要的化学变化以及对食品品质的影响。4页图表 3.熟悉食品化学的一般研究方法。

1. 食品化学：研究食品的组成，特性及其产生的化学变化的科学。 食品化学：死的或将死的生物物质。 2.食品化学研究内容四个方面 ①确定食品化学的化学组成、营养价值、功能（艺）性质、安全性和品质等重要方面； ②食品在加工和储藏过程中可能发生的各种化学和生物化学变化及其反应动力学； ③确定上述变化中影响食品品质和安全性的主要因素； ④将研究结果应用于食品的加工和储藏。 3.食品化学的研究方法

食品化学的研究成果最终转化为：合理的配料比、有效的反应物接触屏障、适当的保护或催化措施的应用、最佳反应时间和温度的设定、光照、氧含量、水分活度和pH值等的确定，从而得出最佳的食品加工储藏方法。

第二章 水

1. 了解水在食品中的重要作用、冰的结构及性质、含水食品的水分转移规律，水在食品中的存在状态以及水在食品体系中的

行为对食品质地、风味和稳定性的影响。

2. 掌握水的结构及性质，水分活度和水分等温吸湿线的概念及意义 3. 理解水分活度与食品的稳定性之间的关系。

1.水在食品中的作用：

? 水在食品加工储藏过程中是化学和生物化学的反应介质，又是水解过程的反应产物。

? 从食品的理化性质上讲，水在食品中起着溶解分散蛋白质、淀粉等可溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。

? 从食品品质方面讲，对食品的鲜度、硬度、流动性、风味等方面都有重要的影响，水的质量关系到产品的质量。

? 从食品的安全性方面讲，水是微生物繁殖的必须条件。 ? 从食品工艺角度讲，水起着膨润、浸透、均匀化的功能。

2.水和冰的物理性质:

? 高的熔点和沸点，具有很大的表面张力、热容以及相变热值。 ? 介电常数大。

? 水的密度很小，水在凝固时具有异常的膨胀性(水结冰后体积约增加9％)。 ? 水的黏度低，具有流动性。

水的热导率较大， 0℃时冰的热导率为同温下水的热导率的4倍。

3.水在食品中的存在状态 一、水与溶质的相互作用

类 型 实 例 水-游离离子 水-有机分子上的带电基团 水-蛋白质NH 水-蛋白质CO 水-侧链OH 作用强度 （与水-水氢键比） 较大 偶极-离子 偶极-偶极 近似相等 偶极-疏水性物质

水＋R→R（水合的） R（水合的）＋R（水合的）→R2（水合的）＋水 疏水水合ΔG>0 疏水相互作用ΔG<0 二、水的存在状态

结合水 ：化合水、邻近水、多层水

体相水：毛细管水、滞化水、自由流动水

4.水分活度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 。

f ——溶剂（水）的逸度 f0——纯溶剂（水）的逸度 逸度：溶剂从溶液逃脱的趋势

ffppp

Aw??Aw?Aw? f0f0popopo差别1% 仅适合理想溶液 RVP,相对蒸汽

aw=P/P0=ERH/100=N=n1/(n1+n2) ERH是样品周围的空气平衡相对湿度，它是与样品平衡的大气的性质。水分活度值介于0～l之间。

意义：反映水与各种非水成分缔合强度，是一个产品的稳定性和微生物安全的有用的指标。

5.水分吸着等温线MSI：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

Ⅰ区的水的性质 ：最强烈地吸附 ；最少流动 ；水－离子或水－偶极相互作用 ；在-40℃不结冰 ；不能作为溶剂 ；看作固体的一部分 ；化合水和邻近水；占总水量极小部分

Ⅱ区的水的性质 ：通过氢键与相邻的水；分子和溶质分子缔合 ；流动性比体相水稍差 ；大部分在-40℃不结冰 ；导致固体基质的初步；肿胀 ；多层水 ；区Ⅰ和区Ⅱ的水占总；水分的5%以下

Ⅲ区的水的性质 ：体相水 ；被物理截留或自由的 ；宏观运动受阻 ；性质与稀盐溶液中的水类似占总水分的95%以上

6.水分活度与食品稳定性之间的关系

（1） 水分活度与微生物生命活动的关系：食品的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死

亡率。当水分活度低于某种微生物生长所需的最低水分活度时，这种微生物就不生长。

（2） 水分活度与食品劣变化学反应的关系：降低食品的水分活度，可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减

少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但水分活度过低，则会加速脂肪的氧化酸败。要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量，最好是讲水分活度保持在结合水范围内。这样，可使化学反应难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。

（3） 降低水分活度提高食品稳定性：所有反应在解析过程中，首次出现最低反应速度是在等温线Ⅰ区和Ⅱ边

界）。

（4） 水分活度对干燥与半干燥食品的质构也有影响：如果要想保持脆饼干、爆米花以及油炸土豆片的脆性，避

免粒状糖、奶糖以及速溶咖啡的结块，防止硬糖的发黏等，就需要使产品具有相当低的水分活度。要保持干燥食品的理想品质。水分活度值不能超过0.35—0.5，但随食品产品的不同而有所变化。对于软质构的食品（含水量高的食品），为了避免不希望失水变硬，需要保持相当高的水分活度。

7.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。

? 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的蒸汽压(要抽出需P内＞P外, 要填满则需P外＞ P内)。

? 解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw。.

第三章 碳水化合物

掌握：单糖和低聚糖的理化性质；

? 食品在储藏加工条件下糖类化合物的美拉德褐变反应及其对食品营养，感观性状和安全的影响； ? 淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的应用； 难点： 糖类化合物的结构与功能间的关系。

? 美拉德反应的过程

1.单糖的物理性：

a甜度：比甜度:以蔗糖为基准物质（果糖>转化糖>蔗糖>葡萄糖）

甜味产生基团—CH2OH—CH2OH— 影响甜度的因素：

A、分子量越大溶解度越小，则甜度也小。

B、糖的不同构型（α、β型）也影响糖的甜度。 b溶解度（g/100gH2O）

温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响

高浓度的糖液具有防腐保质的作用 ，在70％以上能抑制霉菌、酵母的生长。 溶解与渗透压有关 c吸湿性和保湿性

吸湿性：指糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的性质。

保温性：指糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质。果糖的吸湿性最强 d结晶性

糖的特征之一是能形成结晶，糖溶液越纯越易结晶。

蔗糖易结晶，晶体大：葡萄糖结晶晶体小；果糖，转化糖难结晶 f渗透压

果糖和果葡糖浆具有高渗透压特性，可用于防腐。 温度越高，分子数目越大，渗透压越大 g粘度

调节食品稠度和可口性（淀粉糖浆>蔗糖>葡萄糖，果糖）

粘度与温度有关：葡萄糖（蔗糖）溶液粘度随温度升高而升高（降低） h抗氧化性

保持水果的风味与颜色

2.单糖的化学反应：具有醇羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应，还具有一些特殊反应 。 3.低聚糖 食品中的低聚糖的作用：

褐变反应低聚糖发生褐变的程度，尤其是参与美拉德反应的程度相对单糖较小 黏度:多数低聚糖的黏度>蔗糖>单糖。

抗氧化性：直接作用 间接作用 渗透压（防腐作用） 发酵性

吸湿性、保湿性与结晶性 4.食品中重要的低聚糖

双糖：均溶于水，有甜味、族光性，可结晶。

根据还原性质: 还原性双糖(麦芽糖 ) 非还原性双糖 (蔗糖 ) 5.非酶褐变反应 ：美拉德反应 焦糖化反应

6.美拉德反应：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。

美拉德反应的条件，过程、生成物和特点

过程：a.开始阶段：氨基与羰基缩合成葡基胺；葡基胺重排 B.中级阶段：糖脱水；糖裂解；氨基酸降解

C.终了阶段：醇醛缩合，生成产物常脱水生成更稳定的不饱和醛 色素形成

? 条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸；少量的水；加热或长期贮藏

? 产物：黑色素（类黑精）＋风味化合物 ? 特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）；

还原的能力上升（还原酮产生）；

褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期 加入不能使之褪色。

Maillard反应对食品品质的影响

? 不利方面：

a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重 b.产生某些致癌物质

C.产生CO2，引起罐头食品胀罐。

? 有利方面：

褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味。 新型风味剂合成 抗氧化剂 7.焦糖化反应

概念：无氨基化合物存在的提条件下，将糖类化合物加热到其熔点以上，糖发生脱水与降解，生成深色物质的过程，称为焦糖化反应。

商品焦糖色素：耐酸焦糖色素；糖与铵盐加热所的色素（红棕色，带正电胶体粒子）；蔗糖直接加热蔗糖色素（带负电）

8.多糖的性质：

凝胶：是指在一定条件下，高分子溶液或溶胶的分散质颗粒在某些部位上相互联结，构成一定的空间网状结构，分散介质（液体或气体）充斥其间，整个系统失去流动性，这种体系称为凝胶。 氢键、疏水相互作用、范德华引力离子桥联、缠结或共价键形成连结区 生理活性 ;

膳食纤维--植物多糖 真菌多糖 ：提高人体免疫力 ①很高的持水力；

②对阳离子有结合交换能力； ③对有机化合物有吸附螫合作用； ④具有类似填充的容积；

⑤可改变肠道系统中的微生物群组成。 9.淀粉的结构：

直链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接起来的链状分子 。易老化。

支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α-1，4和α-l，6两种糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子。易糊化。 10.淀粉的性质 ：

物理性质：白色粉末在，热水中融溶胀。纯支链淀粉能溶于冷水中，而直链淀粉不能，直链淀粉能溶于热水。 化学性质：无还原性；遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色；水解（酶解，酸解）。

11.淀粉的糊化：淀粉粒在适当温度下，破坏结晶区弱的氢键，在水中溶胀，分裂，胶束侧全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程。

本质是微观结构从有序转变为无序，结晶区被破坏。

糊化作用的三个阶段 ：a可逆吸水阶段，b不可逆吸水阶段，c淀粉粒解体阶段

β-淀粉

膨润现象

α-淀粉

? β-淀粉：具有胶束结构的生淀粉称为β-淀粉。 ? α-淀粉：指经糊化的淀粉。

12.淀粉的老化 ：：α-淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。 实质是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高度致密的结晶化的不溶解性分子粉末。 13.果胶物质 ：一类由a-1、4糖苷键连接半乳糖醛酸及其衍生物。