食品化学与分析

食品化学与分析

第一章绪论

1、食品化学的定义：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。

贮藏和运销过程中发生的变化和这些变化对食品品质和安全性

影响的科学。

2、食品化学的分类：㈠根据研究容分为：食品营养化学、食品色

素化学、食品风味化学、食品工艺化学、食品物理化学和食品

有害成分化学㈡根据研究对象分为：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、食品添加剂化学、

维生素化学、食品矿质元素化学、调味品化学、食品香味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学。

3、食品化学的研究容：1、确定食品的组成、营养价值、安全性和

品质等重要特性2、食品贮藏加工过程中各类化学和生物化学

反应的步骤和机制3、确定影响食品品质和安全性的主要因素

4、研究化学反应的热力学参数和动力学行为及其环境因素的影

响

4、食品分析的定义：对食品中的化学组成以及可能存在的不安全

因素的研究和探讨食品品质和食品卫生及其变化的一门学科。

5、食品分析检验的容：㈠食品营养成分的检验㈡食品添加剂的检

验㈢食品中有毒有害物质的检验㈣食品新鲜度的检验㈤掺假食

品的检验

6、食品分析所采用的分析方法：㈠感官分析法（所使用的感觉器

官不同，感官检验分为视觉检验、嗅觉检验、味觉检验、触觉

检验、听觉检验。常用的检验方法：差别检验法、类别检验法、分析或描述性检验法）㈡理化分析法（根据原理和操作方法不

同可以分为物理分析法、化学分析法、仪器分析法⑴光学分析

法⑵电化学分析法⑶色谱分析法）㈢微生物分析法㈣酶分析法第二章食品成分及其结构和性质

1、生物体系的基本成分包括蛋白质、碳水化合物、脂质、核酸、

维生素、矿物质和水。

2、自由水：食品中与非水成分有较弱的作用或基本没有作用的水，

这部分水主要靠毛细管力维系，称为游离水或体相水。

3、结合水：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。水通过氢键与大分子结合

的那部分水又称为束缚水，通过氢键与离子结合的那部分水又

称为离子化水。

4、单分子层水：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-40℃下不结冰，也不能为被微生物利用。一般来说，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。

5、多分子层水：单分子层水之外的几个水分子层包含的水，这部

分水占据单分子覆盖层旁边未覆盖的非水物表面位置以及单分

子覆盖层外位置。

6、结合水与自由水的主要区别：㈠结合水在食品中不能作为溶剂，

而自由水可以作为溶剂㈡结合水不能被微生物所利用,而自由

水可以被微生物所利用㈢结合水在0℃下不结冰,冰点可达

-40℃,沸点可达105℃,而自由水0℃下会结冰。

7、结合水不易结冰这一点有很重要的生物学意义。由于这种性质，

使植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命

力；而新鲜的蔬菜、水果和肉等主要含自由水、容易冻结，冻

结后细胞结构被冰晶破坏，解冻后组织立即崩溃。

8、水分活度:食品中水分的有效浓度,在物理化学上水分活度是指

食品的水分蒸汽压P与相同温度下纯水的蒸汽压P0的比值。

（p9-p12）即水分活度之值介于0-1之间。

9、水分活度与温度的关系：

1、Αw随着温度的变化而变化，含水量相等时，温度越高，

Αw越大。

2、高于冰点时，Αw与食品组成及T有关，其中食品组成是

主要因素，当组成水分相同T上升，则Αw上升。

3、低于冰点时，Αw与食品组成无关,仅与温度有关。

冰点以上或以下，Αw对食品稳定性影响是不同的。10、等温吸湿曲线：指在恒定温度下，使食品吸湿或干燥（解吸），

所得到的水分活度与含水量关系的曲线。

（一）为了说明吸湿等温曲线在含义，并与水的存在状态紧密联系，可以将其分为I、II、III区。

I区：Αw=0-0.25约0-0.07g/g干物质，是食品中与非水物质

结合最紧密的水，属于单分子层水（含水合离子层水）不能作

溶剂，-40℃以上不结冰与腐败无关。

II区：Αw=0.25-0.80属多分子层水。加上I区约占高分食品

的5%，不作溶剂，-40℃以上不结冰，起到膨润和部分溶解的

作用，会加速化学反应的速度，但接近0.8（Αw）的食品，可

能有变质现象。

III区：Αw=0.80-0.99主要自由水，起到溶解和稀释作用，可

结冰，可作溶剂。

11、从微生物活动与食品水分活度的关系来看：随着水分活度增加，

微生物生长速度快速增加，达到生长速度的最大值后略有下降。

一般来说，细菌为Αw>0.9,酵母为Αw>0.87，霉菌为Αw>0.8。

Αw=0.8-0.6耐盐、干、渗透压细菌、酵母、霉菌，Αw<0.5

任何微生物均不生长繁殖。

12、从酶促反应与食品水分活度的关系来看：水可作为介质，活化

底物和酶Αw<0.8大多数酶活力受到抑制，Αw0.25-0.3淀粉

酶、多酚氧化酶抑制或丧失活力，而脂肪酶在Αw=0.1-0.仍保

持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，易于氧作用）13、Αw与非酶褐变：Αw<0.7. Αw升高，V升高；Αw=0.6-0.7，

V最大；Αw>0.7，V降低（因为水稀释了反应物浓度）

14、Αw与脂质氧化: Αw<0.4 Αw上升，V下降（MO2-H2O阻V）

Αw>0.4，Αw上升，V上升（H2O溶解O2，

溶胀后催化部位暴露，氧化V上升）

Αw>0.8. Αw上升，V上升（稀释浓度）Maillard反应和VB1分解速度都在Αw达到中等至较高时呈现最高。

15、糖：是一类含多羟基醛和多羟基酮的化合物，分子通式：

Cn(H2O)m统称碳水化合物。

糖类化合物的定义与来源

（一）糖类化合物广泛存在于各种生物有机体，是食品的主要组成成分之一，也是绿色植物经过光合作用形成的产物。

糖的分类：

（二）单糖：指不能被水解为更小单位的糖类物质，是结构最简单的糖，如葡萄糖、果糖等；

寡糖：由2-20个单糖分子缩合而成，水解产单糖，如蔗糖、

乳糖；

多糖：由多个单糖分子缩合而成，如淀粉、纤维素等；根据组

成成分分为均多糖和杂多糖。

(三)食品中的糖类化合物：玉米粒含0.2%-0.5%的D-葡萄糖、

0.1%-0.4%的D-果糖和1%-2%的蔗糖。

16、单糖和低聚糖

17、（一）单糖结构：最小的碳水化合物，是不能水解的多羟基醛、

酮及其衍生物。分子含有手性碳原子。单糖分子量较小，一般

含有5-6个碳原子。

单糖是D-甘油醛的衍生物，可以形成缩醛和缩酮，糖分子的羟

基可以与糖分子本身的一个羟基反应，形成分子的半缩醛和半

缩酮，形成五元呋喃糖或更稳定的六元吡喃糖环。天然葡萄糖

属于D异构系列，含有一个镜像分子L异构系列。

（二）低聚糖的结构与存在

1、低聚糖的结构：由2-20个糖单位通过糖苷起来，形成直链的或者

具有分支结构的一类糖的总称。食品中天然低聚糖有：双糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖。

糖基组成可以是同种的（均低聚糖），也可以是不同种的（杂低聚糖）

分子量较大的低聚糖有：饴糖、玉米糖浆中的麦芽低聚糖、环状糊精。其中环状糊精在食品工业中广泛应用，可作为微胶囊的壁材。

环状糊精：又称沙丁格糊精，由6-8单位α-D呋喃葡萄糖基通过α-1,4糖苷键，首尾相连形成的环状低聚物，主要有α-、β-和γ-环状糊精3种。在α-淀粉酶的作用下降解的主要产物为β-环糊精，其利用价值主要在于其具有包裹疏水性小分子有机物的作用。如维生素、风味物质等。

2、食品中重要的低聚糖：近年来开发的各种新型功能性低聚糖被引

入食品，例如：低聚果糖、低聚木糖、甲壳低聚糖等。

由两个单糖缩合而成的双糖，如纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、龙胆二糖和海藻糖。在食品中广泛应用。其中糖的还原性和非还原性在食

品中具有重要的作用，如乳糖。三糖也存在于食品中，如麦芽三糖、甘露三糖、蜜三糖等。

（三）糖在食品中应用的物理性质

1、甜度：使人感觉到甜味的最低糖浓度。用相对甜度表示，设

蔗糖的甜度为1，则果糖为1.5，葡萄糖0.7，半乳糖0.6，麦

芽糖0.5，乳糖0.4.

多价醇具有甜味，其产生甜味的基团为-CHOH-CHOH-,同一种糖，其α型和β型的甜味也不相同。如葡萄糖、果糖。

蔗糖溶液没有α型和β型的变化，其甜味也不随时间变化

2、溶解度

几种糖的溶解度：果糖78.94%，蔗糖66.6%，葡萄糖46.71%（果

糖溶解度最高，葡萄糖溶解度最低）

3、结晶性

蔗糖易结晶，晶体生成很大：葡萄糖易结晶，晶体生成细小：

果糖和转化糖较难结晶。

4、吸湿性和保湿性

结合水的能力常被称为吸湿性和保湿性：吸湿性是指糖在

空气湿度较高的情况下吸收水分的性质。保湿性指糖在较

低空气湿度下保持水分的性质。

5、渗透压

相同浓度下（质量百分浓度），溶质分子的分子质量越小，

溶液的摩尔浓度就越大，溶液的渗透压就越大，食品的保

存性越高。

6、粘度

糖溶液有一定的粘度。相同浓度下，溶液的粘度有以下顺

序：葡萄糖、果糖<蔗糖<淀粉糖浆；（淀粉糖浆的粘度随

转化度的增大而降低）。食品生产中，可调节糖的粘度来

提高食品的稠度和可口性、不同产品选不同类型的糖。

7、冰点降低

糖溶液冰点降低的程度取决于糖的浓度和分子质量的大

小。糖的浓度越高，分子质量越小，溶液的冰点下降的越

大。相同浓度下对冰点降低的程度，葡萄糖>蔗糖>淀粉糖

浆。

8、抗氧化性

是由糖溶液中氧气的溶解度降低而引起的，果脯、罐头等

生产中使用糖液，有利于保持水果的风味、颜色和维生素

C。

（四）单糖、低聚糖在食品应用方面的化学性质

1、水解反应-转化糖的形成

蔗糖在酶或酸的水解作用下形成的产物叫做转化糖。所谓的转化是指水解前后溶液的旋光度从左旋转化到右旋。生产用于转化糖的酸一般用柠檬酸或是盐酸，酶是β-葡萄糖苷酶和β-果糖苷酶。

2、与碱作用

糖在碱性环境中不稳定，易发生变旋现象（异构化）和分解