食品化学自我总结

食品化学

食品化学考试内容主要包括：食品的化学组成；食品的营养成分和食品色香味成分的结构、性质；食品加工、储藏过程中营养成分和色香味成分的变化；食品营养成分和色香味成分变化对食品品质和安全性的影响；酶反应动力学；酶促褐变机理和影响因素。要求考生掌握食品化学的基础知识和基本理论，具有独立分析和解决有关食品问题的能力。

一、绪论

考试内容

食品化学的概念食品化学研究内容食品化学研究方法食品化学的应用

考试要求

1.了解食品化学的概念、发展简史。

是一门研究食品 (包括食品原料) 的组成、特性及其产生的化学变化的科学,是食品科学的一个重要部分。

2.了解食品化学研究的内容以及食品化学在食品工业技术发展中的重要作用。

内容：①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；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与储藏

3.熟悉食品中主要的化学变化以及对食品品质和安全性的影响。

①水分活度改变，影响酶反应、脂肪氧化、糖水解、叶绿素等色素降解

②脂肪的氧化、水解，风味、质构、稳定性下降

③糖的水解，产生活泼羰基，褐变反应

④蛋白质的变性、水解

⑤维生素的氧化、降解

食品的主要品质特性是颜色、风味、质构和营养价值；

颜色：变黑退色产生其他不正常颜色；

风味：产生恶臭、酸败味、烧煮的或焦糖的风味、其他异味；

质构：溶解性丧失分散性丧失持水能力消失硬化软化；

营养价值：维生素损失或降解；矿物质损失或降解蛋白质损失或降解脂类损失或降解；其他具有生理功能的物质的损失或降解。

4.掌握食品化学的研究方法。

①采用模拟体系或简单体进行研究

②将动态多因子科学地分解成静态单因子

③对于不同的研究对象用不同的研究手段

④将生物技术用于食品化学

二、水分

考试内容

食品中水与非水组分之间的相互作用食品中水的存在形式水分活度水与食品的稳定性

考试要求

1.了解水与非水组分的相互作用。

2.掌握食品中水的存在形式。

3.掌握水分活度与温度的关系。

4.掌握水分活度与水分含量的关系。

5.掌握水分活度与食品稳定性之间的关系。

水分子间靠氢键产生的作用力叫缔合。

开始出现稳定晶核时的温度叫过冷温度。

食品中含有一定水溶性成分，这将使食品的结冰温度持续下降到更低，直到食品到了低共熔点(完全凝结固化）。低共熔点在－55℃～－65℃

现代冻藏工艺提倡速冻，因为该工艺下形成的冰晶体呈针状，比较细小，冻结时间缩短并且微生物活动受到更大限制，食品品质好。

一、食品中水与非水组分之间的相互作用

（一）水与离子及离子基团的相互作用

与离子和离子基团的相互作用的水是食品中结合最紧密的一部分水。它们是通过离子或离子基团的电荷与水分子偶极子发生静电相互作用而产生水合作用。（极性结合，作用力大于氢键）1、在稀盐溶液中，离子对水结构的影响是不同的。某些离子，例如K+，能阻碍水形成网状结构，这类盐的溶液比纯水的流动性更大。电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子，如Na+，有助于水形成网状结构，这类离子的水溶液比纯水的流动性小。所有的离子对水的结构都起破坏作用，因为均能阻止水在0℃下结冰。2、改变水的介电常数。3、决定胶体周围双电子层厚度。4、影响水与其他非水溶质和悬浮物质的相容程度。

（二）水与具有氢键结合能力的中性基团的相互作用

水可以与食品中蛋白质、淀粉、果胶物质、纤维素等成分通过氢键而结合。水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。（大多数能形成氢键的溶质会阻止结冰）（三）水与非极性物质的相互作用

疏水性物质，如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强。

结果：1、笼形水合物：是冰状包和物，其中水为“主体”物质，通过氢键形成了笼状结构，物理截留了另一种被称为“客体”的分子。主客体相互作用一般是弱的范德华力。

2、疏水相互作用：疏水集团尽可能聚集聚集在一起以减少他们与水分子的接触。

二、食品中水的存在形式

根据食品中的水分子与非水物质发生相互作用的性质和程度，可将食品中的水分为结合水和体相水

（一）结合水（束缚水、固定水）

存在于溶质或其他非水组分附近的、与溶质分子之间通过化学键的力结合的那部分水。

1、化合水：是结合得最牢固、构成非水物质组成的那部分水，如作为化学水合物中的水。

2、邻近水：是处在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置，主要结合力是水-离子和水-偶极间的缔合作用，其中与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密的邻近水。

3、多层水：是在邻近水的剩余位置和外层形成的几个水层，主要是靠水—水和水—溶质之间氢键而形成的。

（二）体相水（游离水）

没有被非水物质化学结合的水，

1、不移动水：（滞化水）指被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水，这些水不能自由流动。

2、毛细管水：指在生物组织的细胞间隙（细胞间水）和制成食品的结构组织中存在着的一种由毛细管力所系留的水。

3、自由流动水：指动物的血浆、淋巴和尿液、植物的导管和细胞内液泡中的水，可以自由流动。

（三）体相水和结合水的区别

1、结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。

2、结合水的蒸汽压比体相水低得多，所以在一定温度（100℃）下结合水不能从食品中分离出来。

3、结合水不易结冰（冰点约–40℃）。

4、结合水不能作为溶质的溶剂。

5、体相水能为微生物所利用，结合水则不能。

水分含量的定量测定：一般是以105℃恒重后的样品重量的减少量作为食品水分的含量。

水分活度：食品中睡得蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值。

Aw=f（水的逸度）/f0=p/p0=ERH（环境平衡相对湿度）/100=N=n1/(n1+n2)

三、水分活度与温度的关系

1、Aw与温度有关，且温度对Aw的影响在冰点以下远大于冰点以上。在冰点以上温度，Aw 是试样成分和温度的函数，随着温度的升高，Aw也要升高。一般来说，温度每变化10℃，Aw变化0.03～0.2。温度在冰点以下，Aw与试样成分无关，仅取决于温度。

2、冰点以上和以下时，就食品而言，Aw的意义是不一样的。如在-15℃时，当Aw为0.86时，产品中微生物不再生长，而且化学反应缓慢进行，但是在同样水分活度的20℃时，一些化学反应将快速进行，一些微生物以中等速度生长。

3、在冰点以下， Aw数值已失去了预见某些与水分活度相关问题的价值。因为冰点以下Aw 值与样品的组成无关，而仅与温度有关。

四、水分活度与水分含量的关系

（一）水分的吸附等温线（MSI）

在恒定温度下，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系图。

大多数食品的吸附等温线呈S型，而水果、糖制品、含有大量糖和其他可溶性小分子的咖啡提取物等食品的吸附等温线为J型。

食品的吸附等温线与温度有关，由于当水分含量一定时，水分活度随温度的升高而增大，所以同一食品在不同温度下具有不同的吸附等温线。

（二）吸附等温线的区域

根据水分活度与含水量的关系可将此曲线分成三个区域。

Ι区：Aw=0~0.25，水分含量为0~0.07g/g干物质，这部分水是食品中与非水物质结合最为

紧密的水，吸湿时最先吸入，干燥时最后排除；这部分水不能使干物质膨润，不能作为溶剂，在- 40℃不结冰。

Ι区最高水分活度对应的含水量就是食物的单分子层水含量。这部分水可作为干燥食品品质稳定所必需的水分含量的最高标准。

П区：Aw=0.25~0.85，水分含量为0.07~0.275g/g干物质，该部分水实际上是多层水，他们将起到膨润和部分溶解的作用，会加速化学反应的速度。

Ш区：Aw=0.85~0.99，水分含量大于0.275g/g干物质，起到溶解和稀释作用，冻结时可以结冰，主要为体相水。在这个区域，绝大多数的化学、生物化学反应速度及微生物的生长繁殖速度都达到最大，这部分水决定了食品的稳定性。

(三)、等温线的滞后现象

一种食物的回吸等温线（吸湿）和解吸等温线（干燥），往往并不完全重叠，在中低水分含量部分张开了一细长的眼孔，此现象称为“滞后”现象。

不同食品滞后作用不同取决于食品的性质和食品除去和添加水分时所发生的物理变化，以及温度、解吸速度和解吸时的脱水程度等多种因素。

在一定Aw时，食品的解吸过程一般比回吸过程时含水量更高。

滞后现象产生的原因主要有：

1、解吸过程中的一些水分与非水组分作用而无法释放出水分；

2、食品不规则形状产生毛细管现象，填满或抽空水分需不同的蒸汽压；

3、解吸时将使食品组织发生改变，当再吸水时就无法紧密结合水分。

五、水分活度与食品稳定性之间关系

（一）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、生长速率和死亡率。不同的微生物在食品中繁殖时对水分活度的要求不同。只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长。一般说来，细菌为Aw>0.9，酵母为Aw>0.87，霉菌为Aw>0.8。在Aw<0.60时，绝大多数微生物就无法生长。

微生物在不同的生长阶段，所需的Aw阈值也不一样。微生物产生毒素时所需的Aw阈值高于生长时所需Aw的数值。

当食品的水分活度降低到一定的限度以下时，就会抑制要求阈值高于此值的微生物生长、繁殖或产生毒素，使食品加工得以顺利进行。在发酵食品加工时，必须把Aw提高到有利于有益微生物生长、繁殖、分泌代谢产物所需的Aw以上。

(二)水分活度与食品化学变化的关系

1、从酶促反应与食物水分活度的关系来看：

水分活度对酶促反应的影响是两个方面的综合，一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。

食品体系中大多数的酶类物质在Aw<0.85 时，活性大幅度降低，（酯酶在Aw为0.3甚至0.1时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解）

2、从水分活度与非酶反应的关系来看：

脂质氧化作用：当水分活度从0→0.33，随着水分活度增加，氧化速率降低；当Aw>0.33时，随着水分活度的增加，加速了氧化；而当Aw>0.73时，水量增加，氧化作用降低。

Maillard反应： Aw>0.7时底物被稀释。

水解反应：水分是水解反应的反应物，随着水分活度的增大，水解反应的速度不断增大。

综上所述，降低食品的Aw ，可以延缓酶促反应和非酶反应的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但Aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败,还能引起非酶褐变。要使食品具有最高的稳定性，最好将Aw保持在结合水范围内。

(三)水分活度与食品质构的关系

水分活度对干燥和半干燥食品的质构有较大的影响。当水分活度从0.2～0.3增加到0.65时，大多数半干或干燥食品的硬度及黏着性增加。水分活度为0.4～0.5时，肉干的硬度及耐嚼性最大。

想保持脆饼干、爆玉米花及油炸土豆片的脆性，避免糖粉以及速溶咖啡结块、变硬发黏，都需要使产品具有相当低的水分活度（不能超过0.3～0.5）。

对含水量较高的食品（蛋糕、面包等），为避免失水变硬，需要保持有相当高的水分活度。（四)降低水分活度值，提高食品稳定性的机理

1、大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行，如果降低食品的水分活度，则食品中的存在状态发生了变化，结合水的比例增加了，体相水的比例少了，而结合水是不能作为反应物的溶剂的，所以降低水分活度，能使食品中许多可能发生的化学反应、酶促反应受到抑制。

2、很多化学反应属于离子反应，该反应发生的条件是反应物首先必须进行离子化或水化作用，而发生离子化或水化作用的条件必须有足够的体相水才能进行。

3、很多化学反应和生物化学反应都必须有水分子参加才能进行（如水解反应）。如降低水分活度，就减少了参加反应的体相水的数量，反应物的浓度下降，化学反应的速度就变慢。

4、许多以酶为催化剂的酶促反应，水除了起着一种反应物的作用外，还能作为底物向酶扩散的输送介质，并且通过水化促使酶和底物活化。

5、食品中微生物的生长繁殖都要求有一定最低的限度Aw。

因此，绝大多数不利食品品质稳定的反应在MSI的П区中后部和Ш区发生，最大反应速度一般发生在中高水分活度（Aw=0.7~0.9）的食品中，而最小反应速度一般首先出现在MSI 的区域Ι区和П区之间的边界（Aw=0.2~0.3），当进一步降低Aw时，除了脂类氧化反应外，其他反应的反应速度全部保持在最小值，此时的水分含量是单层水分含量。

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。用视频单分子层水的值可以准确预测干燥产品最大稳定性是的含水量。

(五)降低水分活度的方法

1、脱水：干燥、冷冻等

2、添加亲水性物质：盐，糖，多元醇

3、通过化学修饰或物理修饰，使食品中原来隐蔽的亲水基团裸露出来，以增加对水分子的约束。

三、蛋白质

考试内容

必需氨基酸蛋白质的变性蛋白质的功能性质蛋白质在加工和储藏中的变化

考试要求

1.了解氨基酸的分类。

2.掌握蛋白质变性的机理及其影响因素。

3.掌握蛋白质功能性质产生的机理、影响因素和评价方法以及在食品工业上的具体应用。

4.掌握蛋白质在食品加工贮藏中发生的物理、化学和营养变化以及如何利用和防止这些变化。

5.掌握常见食品蛋白质的特点及其在食品工业上的具体应用。

四、碳水化合物

考试内容

单糖及低聚糖多糖淀粉果胶

考试要求

1.了解主要的单糖种类及其衍生物。

2.掌握单糖类物质在食品加工与储藏中的作用。

3.掌握单糖、低聚糖、淀粉和果胶的理化性质和功能性质及其在食品中的应用。

4.掌握美拉德反应、焦糖化反应的机理及其影响因素。

五、脂质

考试内容

脂肪的结构与组成油脂的物理性质油脂在加工和储藏中的化学变化油脂的质量评价

考试要求

1.了解脂肪及脂肪酸的组成特征和命名。

2.熟悉油脂的物理性质，掌握脂肪结晶特性、熔融特性、油脂的乳化。

3.掌握过氧化值、酸价、碘值等油脂质量评价方法。

4.掌握油脂氧化的机理及影响因素，抗氧化剂的抗氧化原理。

5.掌握油脂在加工储藏中发生的水解反应、高温下的化学反应及辐解。

6.了解油脂加工中的化学。

六、维生素

考试内容

脂溶性维生素水溶性维生素

考试要求

1.了解维生素的种类和它们在机体中的重要作用。

2.熟悉各种维生素的一般理化性质及维生素A、B1、C等重要维生素在食品加工、储藏过程中的稳定性。

3.掌握维生素在食品加工处理、储藏过程中所发生的物理化学变化，以及对食品品质所产生的影响。

七、矿物质

考试内容

矿物质定义和分类食品中矿物质吸收利用的性质常见的矿物质矿物质在食品加工、储藏中的变化

考试要求

1.了解食品中矿物质的种类、来源、存在形式、吸收利用的基本性质和它们在机体中的作用。

2.掌握钙、铁、锌等常见的矿物质。

3.掌握矿物质在食品加工、储藏中所发生的变化及对机体利用率产生的影响。

八、酶

考试内容

酶的反应动力学酶促褐变

考试要求

1.了解酶的化学本质、分类及酶活力。

2.掌握酶的反应动力学。

3.掌握酶促褐变机理、影响因素及控制手段。

4.掌握食品中重要的酶类及酶在食品加工中的应用。

九、色素

考试内容

色素分类色素结构和性质食品加工储藏过程中色泽的变化

考试要求

1.了解常见食品着色剂的结构、性质及其使用要求和食品加工储藏过程中控制色泽的一些技术及其原理。

2.熟悉食品色素的概念、分类和常见的食品色素的名称。

3.掌握叶绿素、血红素、类胡萝卜素、花色苷的化学结构、性质、在食品储藏加工过程中发生的变化及其影响因素。

十、食品的风味物质

考试内容

食品气味化学食品滋味化学

考试要求

1.了解食品中呈味物质的相互作用，常见气味物质的类别及其气味，一些主要动植物食品的香气特征和呈香物质。

2.熟悉食品呈味物质的呈味机理和食品香气的形成途径。

3.掌握几类呈味物质的呈味特点及其在食品加工中的应用。