食品化学：研究食品中的化学变化与食品质量相关性的一门科学研究内容：营养成分:食品中供人体正常生理功能所必需的成分和能量的物质风味:可口的滋、气味、正常的色泽反应对食品的影响:导致食品品质变劣、危害食品的安全性、缩短食品贮藏期限有害成分:食品污染造成、食品贮存、加工中产生研究内容:食品营养化学、食品风味化学、食品生物化学、食品工艺化学、食品卫生化学、食品添加剂化学疏水相互作用:非极性物的疏水基与水发生排斥作用，使水分子围绕非极性物质排列，疏水基团相互靠拢，此过程称疏水相互作用水与溶质的相互作用:1)水与离子或离子基团相互作用2)与能产生氢键键合的中性基团的相互作用3)与非极性物质的相互作用水的存在状态:1）自由水2）结合水3）化合水自由水:食品中由水分子间有规则的氢键键合产生的结构（水-水之间）而形成的连续相，且处于能自由运动状态的水，称为自由水滞化水毛细管水自由流动水自由水性质:1）冰、沸点2）易蒸发3）溶剂作用4）被微生物、化学反应利用结合水:与食品中非水组分的亲水基团通过水—离子的缔合作用或通过氢键结合而不能自由运动的水，称为结合水邻近水多层水结合水性质:1）-40度不结冰沸点一般高于水 2）无溶剂能力3）不易蒸发4）影响风味化合水：与食品组织以化学键（配价键）结合的水称为化合水蛋白质分子内间隙水碳水化合物的水化合水性质:1）-40度不结冰2）无溶剂能力3）难以用加热方法除去水分活度:某种食品在密闭容器内水分达到平衡状态时的蒸汽分压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比吸湿等温线:在恒定温度下，食品的含水量与水分活性之间的关系曲线，称为水分吸湿等温线以ɑw值为横轴、以食品的含水量为纵轴画线，即得吸湿等温线ɑw与食品稳定性的关系：1）ɑw与微生物繁殖的关系食品中水分可被微生物所利用程度细0.9 酵母 0.87 霉菌 0.8 2）ɑw与酶促反应的关系决定酶促反应的速度 3）ɑw与化学反应的关系自由水促进食品中化学反应，引起食品变质降低ɑw值, 使自由水的比例减少环状结构与端基差向异构体:闭环结构的形成是由于单糖分子内形成了半缩醛或半缩酮，使得原来无手征性的羰基碳原子产生了手征性端基差向异构体：开环单糖由于成环而产生了两种环式结构的单糖，互称为端基差向异构体，也叫异头物亲水功能:小分子糖分子中有大量羟基与水分子相互作用结构与亲水性的关系:1）结合水的速度2）结合水的数量糖类亲水性的应用:不同种类食品对糖的吸湿性和保湿性的要求不同多糖的结构:1）高聚物分子可有数千个单糖分子大多不溶于水 2）线性链状分子纤维素结晶区（不能与水形成氢键）：直链分子中的某些链段可通过氢键与另一分子相似链段结合无定形区（链间无氢键结合）：结晶区外的其他部分与别的分子缠绕在一起网状结构：每个纤维素分子都分段参与多个结晶区淀粉的糊化:淀粉粒在受热条件下吸水膨胀而成为胶体状态的变化，叫作糊化糊化过程:1)β－淀粉分子排列紧密呈结晶结构不溶于冷水,吸水产生肿胀2)溶胀现象水中加热，结晶胶束逐渐溶解淀粉粒吸水而体积膨胀结晶胶束消失3)α－淀粉淀粉粒胀破形成单淀粉分子与水形成具有粘性的糊状液糊化影响因素:淀粉的类型、温度、水活性、pH、共存成分等淀粉的老化:在常温和低温下，糊化了的α–淀粉又自动排列成序，重新形成致密的高度结晶化的不溶性β–淀粉分子，这一过程称为淀粉的老化淀粉老化因素:淀粉类型水分温度脂肪防止老化方法:1）去除水分2）使用预糊化淀粉3）加入糖类果胶凝胶形成条件:1）果胶含量≤1% 2）蔗糖含量58～75% 3）pH2.8～3.5果胶形成机理:果胶分子（三维网状结构）添加蔗糖（减少胶粒表面吸附水）促进凝胶形成影响凝胶强度因素:1)与果胶分子量成正比2)与酯化度成反比3)最适pH为3.2同质多晶性:同质多晶是指化学组成相同而晶体结构不同的一类化合物；但融化时可生成相同的液相可塑性:油脂在常温下能形成膏状物的性质叫可塑性起酥性:用油和面，则掺入面团中的油脂可防止面筋网络过度形成、延缓淀粉糊化和老化，并提高烘焙食品的酥性，油脂的这种性质叫起酥性乳状液:指两种不互溶液体的宏观分散体系，体系中一种液体以液滴和(或)液晶分散在另一种液体中水相油相 O/W W/O稳定乳状液的方法:1)降低界面张力(加入乳化剂)2)增加电荷斥力(加入离子型表面活性剂)3)加入固体微粒(阻碍聚结作用)4)加入大分子(液滴周围形成厚膜)5)增加连续相粘度(推迟分散相的聚结) 乳化剂:乳化剂属双亲物质，它们通过界面作用促进乳状液或泡沫的乳化和稳定乳化剂分类:1)按亲水亲油性分2)按是否解离成离子分常用的乳化剂:甘油酯、蔗糖酯、司班、吐温、磷脂等油脂自动氧化:是由O2引起的不饱和脂肪酸氧化促使自动氧化的因素:温度光线光敏氧化酶催氧化过渡金属催化高铁血红素的催化水分氧气酸值:中和1g油脂中所含的游离脂肪酸所需氢氧化钾的毫克数，称为油脂的酸值过氧化值:1kg油脂中所含氢过氧化物的毫摩尔数TAB值:每100g油脂中所含丙二醛的mg数，称油脂TAB值皂化值:完全皂化1g油脂所需KOH的毫克数碘值:在一定条件下与100 g油脂起加成反应所需碘的克数功能性质的类别:1)水化性质2)蛋白质—蛋白质相互作用的性质3)表面性质凝胶作用:吸水膨胀和部分变性的蛋白质分子在溶液中聚集并形成有规则的蛋白质网络结构的过程,称为凝胶作用食品蛋白质凝胶分类:1)加热冷却产生的凝胶2)加热状态产生的凝胶3)二价金属形成的凝胶4)部分水解或调等电点产生的凝胶蛋白质形成凝胶的机制:1)热可逆凝胶2)加热凝胶3)钙交联凝胶4)部分水解或等电点的凝胶面团形成原因:面筋蛋白水化的面筋网分布于面团中乳化:将两种互不相溶的液体混合后，其中一种以微滴状分散于另一种液体中的作用称为乳化影响蛋白质乳化作用的因素:蛋白质类型表面活性剂 PH 温度离子强度 Pr起始浓度肉类蛋白质组成:肌浆蛋白肌原纤维蛋白基质蛋白肌原纤维结构:肌细胞与肌原纤维肌节粗丝细丝肌肉收缩:由肌节收缩产生粗丝和细丝间相向滑动引起肌肉舒张:肌浆中Ca2＋浓度受调节变稀肌球蛋白与肌动蛋白分离粗、细丝背向滑动产生蛋白质变性:蛋白质受到外界因素的作用，使构成其空间结构的氢键等副键遭到破坏，而引起蛋白质二级结构以上的高级结构发生变化的现象，叫蛋白质变性天然蛋白质的空间构型解体蛋白质的理化性质改变失去原来的生理活性导致变性的因素:加热冷冻界面酸和碱金属有机溶剂僵直:动物死后，体内经过一系列复杂变化，使肌动蛋白和肌球蛋白结合成肌动球蛋白，肌肉产生永久性收缩，而使肌肉的伸展性消失和发生硬化的现象称为僵直僵直机理:肌肉中糖原由有氧氧化变为无氧酵解乳酸 ATP量迅速肌浆网破裂释放出Ca2+ 肌动蛋白-Mg-ATP复合体解离肌动蛋白与肌球蛋白结合僵直影响因素:僵直受糖原含量、温度、pH值影响僵直肉特点:肌肉蛋白质变性肌肉持水力降低成熟:僵直达到最大程度后，肌肉组织转而逐渐软化,风味和适口性改善、营养价值提高的过程解僵机理:形成肌纤维小片肌动球蛋白受到破坏结构弹性蛋白逐渐消失自溶:新鲜肉在酸性条件下受组织蛋白酶作用而发生蛋白质自体分解的过程，称为肉的自溶腐败:指在致腐微生物的作用下，肉中蛋白质发生分解，产生以恶臭为主的变化过程肉类鲜度鉴定指标:根据蛋白质的分解产物进行鉴定挥发性盐基氮:指肉品水浸液在碱性条件下能与水蒸气一起蒸馏出来的总氮量维生素C(稳定性):氧化脱水脱羧影响因素:金属氧气光照 PH值酶非酶褐变多数维生素不稳定:易氧化、分解、破坏或流失氧化遇酸、碱、热、光分解成熟度的影响:影响蔬菜、水果中维生素含量贮存过程的影响:果蔬长期存放酶的分解作用维生素损失较多禾谷类含水越多温度越高维生素损失越大食品加工过程的损失:磨碎(禾谷类)维生素主要在胚和糊粉层碾磨越细损失越大淋洗(果蔬)水溶性维生素流失浸泡＞喷淋杀青(蔬菜)水溶性维生素损失热水＞蒸汽加热(灭菌)灭菌造成维生素的损失短时间高温度＜长时间加热电离辐射引起维生素损失 B1、B2、A、E最敏感烟酸相对稳定脱水维生素损失很大晒干损失最大冻干损失最小 B1损失最大烹调水溶性维生素损失最大先洗后切短时间用水量(加水越多溶于菜汤越多) 块的大小(菜切得越细损失越大) 烹调时间(时间越长损失越多) 烹调温度(旺火快炒汤沸放菜) 混合污染原料不适当混合一种原料的酶会使另一原料中维生素快速损失必需微量元素(Zn)生理功能: 200余种含锌酶体内生化和代谢参与维生素代谢促进维生素功能参与免疫调节提高免疫功能细胞分裂生长促进儿童生长发育与VE、Se协同抗癌、防衰老含锌食品:极好来源贝壳类海产品\瘦肉、内脏良好来源花生、干果类、奶酪、蕈类肉中的矿物元素:含量0.8~1.2%常量元素K、P含量高微量元素铁含量较高存在状态以氯化物、磷酸盐和碳酸盐形式存在(溶解状态)与蛋白质结合存在(不溶状态) 加工影响矿物质含量不降低 Na例外对食品中大分子性状的影响:与果胶作用钙、镁、铜、钴等与果胶物质交联影响果汁、果冻、果酱的质构影响多糖功能多价金属离子可与带电荷多糖结合使链状分子不能充分展开影响功能性质与聚磷酸盐作用与多价金属离子螯合夺取与肌肉蛋白质结合的钙、镁离子蛋白质羧基负离子游离静电斥力使蛋白质结构展开提高肉的持水力吸收更多的水钙与酪蛋白结合乳中酪蛋白－磷酸钙复合体保持酪蛋白胶粒稳定只有加热、调pH时才被破坏酪蛋白稳定性部分不良影响某些矿物元素干扰食品的营养或感官性状物质的颜色:物质分子对可见光的选择性吸收及反射而产生为所吸收某波段光的互补色发色团:化合物分子在400～700nm有吸收峰的基团分子中含有5个以上共轭双键的官能团(π-π*跃迁) 分子中含有>C＝O、－N＝N－、－N＝O、>C＝S与3个以上双键共轭的官能团(n-π*跃迁)叶绿素分子结构:以卟啉环为框架由叶绿酸与叶绿醇、甲醇构成的二醇酯再与Mg2+螯合叶绿素性质:1)存在形式植物细胞与Pr和脂质结合叶绿素-脂蛋白复合体2)溶解与稳定性易溶于醇、醚游离的叶绿素不稳定3)脱镁反应分子中Mg被H取代脱镁叶绿素4)水解反应碱性条件皂化水解成叶绿酸加热促进皂化反应护绿:1)碱处理加工前用石灰水或MgO处理防止脱镁叶绿素形成2)加热灭酶热烫(杀青)使与叶绿素相结合的蛋白质凝固护绿3)生成绿色盐适当条件(先以碱性乙醇提取、皂化，生成叶绿酸，再以CuSO4、ZnSO4处理)叶绿素分子中的Mg2+可被Cu2+、Zn2+等取代生成绿色盐4)低温贮藏蔬菜低温贮存能保持鲜绿色5)气调保鲜保鲜同时还能保护绿色6)避光除氧避免蔬菜光氧化褪色6)脱水蔬菜长期保持绿色血红素分子结构:铁卟啉化合物显酸性形成6配位结构血红素存在形式:血液血红蛋白肌肉肌红蛋白变为复合色素蛋白分解血红素(Fe2+离子)和珠蛋白(组氨酸残基)血红素性质:溶解性溶于水三种肌红蛋白的动态平衡氧合肌蛋白、肌红蛋白、高铁肌红蛋白类黄酮性质:溶解性不溶于水形成糖苷水溶性增加颜色酚羟基数目和位置影响颜色多呈淡黄、橙黄色遇碱生色碱性烹调黄烷酮或黄烷酮醇转为黄色与金属反应与Fe3+、Al3+、Sn2+离子络合使颜色加深酶促褐变多酚类化合物发生酶促褐变类黄酮护色:防止褐变避免与金属反应避免与金属反应除氧避免碱性条件用不锈钢设备用玻璃罐或马口铁罐类胡罗卜素分类:叶红素类α-、β-、γ-胡萝卜素及番茄红素具有β-紫罗环结构的才有V Ａ功能叶黄素类胡萝卜素的含氧衍生物呈黄、橙色酶促褐变:当浅色水果蔬菜受到机械损伤或处于异常环境（如受冻、受热）时，在酶的作用下发生氧化而呈褐色的反应，称为酶促褐变酶促褐变条件:①多酚类化合物②酚酶③氧气酶促褐变的防止:打开组织立即快速加工1)加热70~95℃加热7S 加热后迅速投凉酚酶失活2)酶抑制剂 SO2、亚硫酸盐、食盐、柠檬酸3)调pH 酚酶 pH<3不可逆失活4)驱氧全封闭式加工设备水浸浸涂抗坏血酸液 5)底物替代法加入酚酸控制褐变美拉德反应:凡是氨基与羰基经缩合、聚合生成黑色素的反应都称为氨羰反应，又称美拉德反应美拉德反应影响因素:1)羰基化合物还原糖提供与氨基作用的羰基2)氨基化合物胺类比氨基酸易褐变氨基酸比蛋白质快3)pH值褐变速度与pH成正比高酸度食品不易褐变4)水分 10～15 % 褐变最易发生完全干燥(褐变难以进行) 液体食品(褐变反应缓慢)5)温度温度越高褐变越快 10℃以下防止褐变6)氧气促进褐变7)铜、铁离子催化褐变反应8)亚硫酸盐抑制氨羰褐变抑制葡萄糖转为羟甲基糠醛美拉德反应防止方法:1)抑制褐变水分含量＜10% 温度＜10℃使用亚硫酸盐2)减少褐变pH值＜3 除去一个作用物嗅觉:嗅觉是指挥发性物质刺激鼻腔嗅神经而在中枢神经中引起的一种综合感觉香气成分:香气成分是指在食品中能产生或组合生成香气，并具有确定化学组成和结构的挥发性小分子化合物嗅觉阈值:某种化合物的气味能直接为嗅觉所辨认时的最低浓度，称为该化合物的嗅觉阈值特征风味化合物:能使某种食品产生特征香气的化合物称为特征风味化合物香味化合物形成途径:1)生物合成水果生长期(不呈香气) 成熟期(呈现香气)2)直接酶作用葱、蒜完整(无气味) 破坏（酶与前体物质接触产生气味）3）间接酶作用红茶儿茶酚邻醌或对醌香味成分的前体物质（氨基酸、类胡萝卜素、不饱和脂肪酸）产生香味 4）高温分解糖和氨基酸加热各种气味挥发物油脂和含硫化合物加热分解特有香气食品加热时形成的香气成分：1）糖加热产物焦糖化(焦糖香味) 热分解(焙烤香味)2)氨基酸热分解产物含硫氨基酸 H2S气味蛋氨酸(甲硫醇醛类硫化物)3)羰–氨反应的风味(焙烤香味多为吡嗪类) Strecker降解产物由氨基酸与羰基化合物生成少一个碳原子醛类和烯醇胺含N、S的杂环化合物以含N、S的环状化合物为主甜度:将5%蔗糖在20℃时的甜度定为100食品中重要的甜味物质:1)碳水化合物蔗糖、果糖、葡萄糖2)氨基酸、肽类 L型多有苦味、D型具有甜味天门冬氨酰—苯丙氨酸甲酯3)糖醇木糖醇、麦芽糖醇、山梨糖醇 4)萜烯糖苷甘草苷(甘草酸与2分子葡萄糖醛酸缩合而成) 甜菊苷(3)分子葡萄糖与二萜组成)5)二氢查耳酮含柚皮苷、橙皮苷等黄烷酮生成二氢查耳酮的衍生物糖精食品中重要的苦味物质:1)啤酒葎草酮及其衍生物(酿造过程α酸约有一半异构化为异α酸) 蛇麻酮类 2)茶叶(茶碱、咖啡碱)、可可(可可碱、咖啡碱)、咖啡 (咖啡碱) 3)柑橘桔子(柚皮苷和新橙皮苷) 脐橙锦橙(柠碱) 4)蛋白质水解产物苦味肽(由亮、苯丙、精氨酸组成) 氨基酸(异亮、苯丙、组、酪氨酸) 5)胆汁(胆酸、鹅胆酸、脱氧胆酸)鲜味和鲜味物质核苷酸类:1)种类肌苷酸、鸟苷酸、单核苷酸2)存在肉类(肌苷酸和黄苷酸) 蘑菇(鸟苷酸)肉中的鲜味物质:1)鲜味核苷酸肌肉中ATP降解产生2)含氮有机碱(肌肉素) 肌酸、肌酐、肌肽。