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食品化学复习资料第一章绪论1、食品在储藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和安全性的的影响(1)质地变化：食品组分的溶解性、分散性和持水量降低，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：维生素、蛋白质、脂类等降解，矿物质和其他重要生物活性成分的损失。(5)安全性的影响：产生有毒物质或形成有害健康物质。第二章水1、基本概念（1）疏水水合(Hydrophobichydration)：向水中添加疏水物质时，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，使得熵减小，此过程成为疏水水合。（2）水分活度：指某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压与同一温度下纯水的饱和蒸汽压之比aw=f/f0f：溶剂（水）的逸度（溶剂从溶液中逸出的趋势）；f0：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%）。aw=p/p0aw:wateractivityp:vaporpressureofwaterabovefoodpo:vaporpressureabovepurewater此等式成立的前提是溶液是理想溶液和存在热力学平衡。冰点以下食品水分活度定义：Pff：未完全冷冻的食品中水的蒸汽分压；Po（SCW）：过冷的纯水的蒸汽压；Pice：纯冰的蒸汽压。aw=PffP0(scw)=)scw(0PP=ice（3）吸附等温线：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，称为水分吸湿等温线。（4）滞后现象：采用向干燥样品中添加水（回吸作用）的方法绘制水分吸湿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)。⑸疏水相互作用(Hydrophobicinteraction)：当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。2、食品中水的存在形式体相水（自由水、结合水）水结合水（化合水、邻近水、多层水）（1）化合水：这部分水与食品成分结合最强，是构成非水物质组成的那些水，它在高水分含量食品中只占很小比例，它们存在于蛋白质的空隙区域内或者成为化学水合物的一部分。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不能被微生物利用（2）邻近水：结合强度较次的结合水，它们占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位置，按这种方式与离子或离子基团缔合的水是结合最紧的一种邻近水。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大大减少氢键键能大，结合牢固，蒸发时比纯水吸收较多的热量，蒸发能力弱。一般情况下，邻近水不易失去，可看成食品的一部分。邻近水不能被微生物利用,不能用作介质进行生物化学反应。此种水很稳定，不易引起食品腐败变质。（3）多层水：占有第一层中剩下的位置以及形成邻近水以外的几层，虽然多层水的结合强度不如邻近水，但与自由水相比，仍与非水组分结合得非常紧密，且性质也发生明显的变化，以致于它的性质也大大不同于纯水的性质。大多数多层水在-40℃下不结冰，其余可结冰，但冰点大大降低。有一定溶解溶质的能力与纯水比较分子平均运动大大降低不能被微生物利用Bulk-phasewater（体相水）:没有被非水物质化学结合的水。在－40℃以上可以结冰，但冰点有所下降在食品内可以作为溶剂，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，易引起食品腐败变质，但与食品的风味及功能性紧密相关。分为截留水和自由水。3、水分活度与食品的稳定性（课后作业布置过）（1）水分活度与微生物的关系①不同微生物的生长对水分活度的要求不同：大多数的细菌0.99-0.94，大多数霉菌0.94-0.8之间；大多数耐盐细菌0.75；耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母0.65-0.6；低于0.6时，绝大多数的微生物是无法生长的。②微生物不同阶段对水分活度的阈值的要求不同细菌，它在形成芽孢时的水分活度比繁殖生长时所需的水分活度值要高。霉菌孢子发芽的aw阈值则低于孢子发芽后菌丝生长所需的aw值，微生物产生毒素时所需的aw阈值则高于生长时所需的aw数值，结论：当食品水分活度降低到一定限度以下时，就会抑制要求水分活度阈值高于此值的微生物的生长、繁殖或产生毒素，提高食品的稳定性。（2）水分活度与食品化学变化的关系①对脂肪氧化酸败的影响水能与脂肪氧化的自由基反应中的氢过氧化物形成氢键水能与金属离子形成水合物水增加了氧的溶解度脂肪分子肿胀催化剂和氧的流动性增加催化剂和反应物的浓度被稀释在aw=0-0.35范围内,随aw↑,反应速度↓的原因:●水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行。●这部分水能与金属离子形成水合物,降低了其催化性。在aw=0.35-0.8范围内,随aw↑,反应速度↑的原因:●水中溶解氧增加●大分子物质肿胀,活性位点暴露加速脂类氧化.●催化剂和氧的流动性增加.当aw＞0.8时,随aw↑,反应速度增加很缓慢的原因:催化剂和反应物被稀释.②水分活度对非酶褐变的影响在一定的水分活度范围内，反应速度随水分活度的值增大而增大，在水分活度在0.2以下，反应通常不会发生，而当水分活度过大时（大于0.7）反应速度下降。③对淀粉老化的影响：30％～60％老化的速度最快10％～15％淀粉不会发生老化④对蛋白质变性的影响：水分活度增大会加速蛋白质的氧化作用⑤对酶促褐变的影响：当aw值降低到0.25～0.30的范围，就能有效地减慢或阻止酶促揭变的进行4、水分子的结构特征：A.水是呈四面体的网状结构B.水分子之间的氢键网络是动态的C.水分子氢键键合程度取决于温度5、水分子的缔合：由于每个水分子具有相等数目的氢键给体和受体，能够在三维空间形成氢键网络结构。6、冰是由水分子有序排列形成的结晶，有11种晶型，其中六方冰晶是最稳定的。7、水的结构模型：①混合模型②连续结构模型③填隙结构模型8、水与溶质的相互作用：与离子基团、中性基团、非极性基团的相互作用课后作业1、试述水和溶质相互作用类型2、水分吸附等温曲线中各区及分界水的特点①等温线I区间的水与溶质结合最牢固，它们是食品中最不容易移动的水，这种水靠水－离子或水－偶极相互作用而被吸附在溶质的极性位置，这类水在一40℃不结冰，也不能作为溶剂，相当于前面叙述的化合水。食品中这类水不可能对食品的固形物产生可塑作用，其行为如同固形物的一部分。在区间I的高水分末端（区间I和区间Ⅱ的分界线）位置的这部分水相当于食品的“BET单分子层”水含量。②等温线Ⅱ区间包括I区间内的水和Ⅱ区间内增加的水，Ⅱ区间内增加的水占据固形物的第一层的剩余位置和亲水基团周围的另外几层位置，这部分水是多层水。多层水主要靠水－水和水－溶质的氢键键合与邻近的分子缔合。流动性比体相水稍差，这种水大部分在-40℃时不能结冰。当向食品添加的水相当于等温线Ⅲ区间和Ⅱ区间边界之间的水含量时，所增加的这部分水能引发溶解过程，促使基质出现初期溶胀，起着增塑作用。在含水量高的食品中，这部分水占总水含量的5％以下。③等温线Ⅲ区间内的水包括Ⅱ区间和I区间的水加上Ⅲ区间边界内增加的水，该区间增加的这部分水称为体相水，它是食品中结合最不牢固且最容易移动的水。这类水不会受到非水物质分子的作用，既可以结冰也可以作为溶剂，又有利于化学反应的进行和微生物生长。Ⅲ区间内的游离水在高水分含量食品中一般占总水量的95％以上。3、滞后现象产生的原因第三章糖类一、糖类：多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。1、糖类按其组成分为单糖、低聚糖和多糖。2、食品中糖类的作用:是合成其他化合物的基本原料，同时也是生物体的主要结构成分。碳水化合物是生物体维持生命活动所需能量的主要来源。有利于肠道蠕动，促进消化。提供适宜的质地口感和甜味。3、单糖：单糖是一类结构最简单的糖，是不能再被水解的糖单位。低聚糖：又叫寡糖，是由2－20个单糖分子脱水缩合而成的糖，完全水解后得到相应分子数的单糖。多糖：多糖是由很多个单糖分子失水缩合而成的高分子化合物，其单糖单体少则几十个，多则成千上万个，水解后可以生成多个单糖分子。二、单糖的物理性质1、甜度比甜度:以蔗糖（非还原糖）为基准物。一般以10％或15％的蔗糖水溶液在20℃时的甜度定为1.0。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。2、旋光性旋光性:是一种物质使直线偏振光的振动平面发生旋转的特性。单糖的比旋光度定义：指lml含有1g糖的溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度。变旋现象：指糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于变化中的，但到一定时间后就稳定在一恒定的旋光度上的这种现象。3、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。4、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5.结晶性：糖的特征之一是能形成结晶，糖溶液越纯越易结晶。三、单糖的化学反应1、非酶褐变反应：美拉德反应、焦糖化反应2、美拉德反应（羰氨反应）：指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素和某些风味物质的非酶褐变反应。3、美拉德反应的条件、生成物和特点条件：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。4、影响美拉德反应的因素：①羰基化合物的结构、种类及含量a、α、β不饱和醛α－双羰基化合物酮b、五碳糖（核糖阿拉伯糖木糖）六碳糖（半乳糖甘露糖葡萄糖）c、单糖双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢）d、还原糖含量与褐变成正比②氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、胺类)a、胺类氨基酸b、含S-S，S-H不易褐变c、有吲哚，苯环易褐变d、碱性氨基酸易褐变e、氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变③pH值：pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升；pH≤3时，褐变反应程度较轻微；pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重。④反应物浓度（水分含量）：10％～15%(H2O)时，褐变易进行；5%～10％(H2O)时，多数褐变难进行；5%(H2O)时，脂肪氧化加快，褐变加快。⑤温度：若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍。一般来讲：t30℃时，褐变较快：t20℃时，褐变较慢t10℃时，可较好地控制或防止褐变地发生⑥金属离子：Fe(Fe+3Fe+2)；Cu催化还原酮的氧化；Na＋对褐变无影响；Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变5、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.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化影响质量。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。6、抑制maillard反应：注意选择原料：选氨基酸、还原糖含量少的品种。水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。•降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。•降低温度：低温贮藏。•除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。•加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐•钙可抑制褐变。7、maillard反应在食品加工中的应用控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制温度：葡萄糖+缬氨酸：100-150℃烤面包香味180℃巧克力香味木糖+酵母水解蛋白：90℃饼干香型160℃酱肉香型不同加工方法：土豆大麦水煮：125种香气75种香气烘烤：250种香气150种香气8焦