食品化学简答题

水分1简要概括食品中的水分存在状态。食品中的水分有着多种存在状态，一般可将食品中的水分分为自由水（或称游离水、体相水）和结合水（或称束缚水、固定水）。其中，结合水又可根据被结合的牢固程度，可细分为化合水、邻近水、多层水；自由水可根据这部分水在食品中的物理作用方式也可细分为滞化水、毛细管水、自由流动水。但强调的是上述对食品中的水分划分只是相对的。2简述食品中结合水和自由水的性质区别？食品中结合水和自由水的性质区别主要在于以下几个方面：⑴食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得很多，随着食品中非水成分的不同，结合水的量也不同，要想将结合水从食品中除去，需要的能量比自由水高得多，且如果强行将结合水从食品中除去，食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变；⑵结合水的冰点比自由水低得多，这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水，可在较低温度生存的原因之一；而多汁的果蔬，由于自由水较多，冰点相对较高，且易结冰破坏其组织；⑶结合水不能作为溶质的溶剂；⑷自由水能被微生物所利用，结合水则不能，所以自由水较多的食品容易腐败。3比较冰点以上和冰点以下温度的αW差异。在比较冰点以上和冰点以下温度的αW时，应注意以下三点：⑴在冰点温度以上，αW是样品成分和温度的函数，成分是影响αW的主要因素。但在冰点温度以下时，αW与样品的成分无关，只取决于温度，也就是说在有冰相存在时，αW不受体系中所含溶质种类和比例的影响，因此不能根据αW值来准确地预测在冰点以下温度时的体系中溶质的种类及其含量对体系变化所产生的影响。所以，在低于冰点温度时用αW值作为食品体系中可能发生的物理化学和生理变化的指标，远不如在高于冰点温度时更有应用价值；⑵食品冰点温度以上和冰点温度以下时的αW值的大小对食品稳定性的影响是不同的；⑶低于食品冰点温度时的αW不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的αW。4MSI在食品工业上的意义MSI即水分吸着等温线，其含义为在恒温条件下，食品的含水量（每单位干物质质量中水的质量表示）与αW的关系曲线。它在食品工业上的意义在于：⑴在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与αW有关；⑵配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；⑶测定包装材料的阻湿性的必要性；⑷测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；⑸预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量关系。5滞后现象产生的主要原因。MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。产生滞后现象的原因主要有：⑴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；⑵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；⑶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αW；⑷温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。6简要说明αW比水分含量能更好的反映食品的稳定性的原因。αW比用水分含量能更好地反映食品的稳定性，究其原因与下列因素有关：（1）αW对微生物生长有更为密切的关系；（2）αW与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有高度的相关性；（3）用αW比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况；（4）从MSI图中所示的单分子层水的αW（0.20~0.30）所对应的水分含量是干燥食品的最佳要求；（5）αW比水分含量易测，且又不破坏试样。6分子流动性的影响因素。分子流动性指的是与食品储藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式，它涵盖了以下分子运动形式：由分子的液态移动或机械拉伸作用导致其分子的移动或变型；由化学电位势或电场的差异所造成的液剂或溶质的移动；由分子扩散所产生的布朗运动或原子基团的转动；在某一容器或管道中反应物之间相互移动性，还促进了分子的交联、化学的或酶促的反应的进行。分子流动性主要受水合作用大小及温度高低的影响，水分含量的多少和水与非水成分之间作用，决定了所有的处在液相状态成分的流动特性，温度越高分子流动越快；另外相态的转变也可提高分子流动性。碳水化合物1简述碳水化合物与食品质量的关系。碳水化合物是食品中主要组成分子，碳水化合物对食品的营养、色泽、口感、质构及某些食品功能等都有密切关系。（1）碳水化合物是人类营养的基本物质之一。人体所需要的能量中有70%左右是由糖提供的。（2）具有游离醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食品中其它成分，如氨基化合物反应而形成一定色泽；在水分较少情况下加热，糖类在无氨基化合物存在情况也可产生有色产物，从而对食品的色泽产生一定的影响。（3）游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。（4）食品的黏弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。（5）食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收，除对食品的质构有重要作用外，还有促进肠道蠕动，使粪便通过肠道的时间缩短，减少细菌及其毒素对肠壁的刺激，可降低某些疾病的发生。（6）某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，如香菇多糖、茶叶多糖等，这些功能性多糖是保健食品的主要活性成分。2碳水化合物吸湿性和保湿性在食品中的作用。碳水化合物的亲水能力大小是最重要的食品功能性质之一，碳水化合物结合水的能力通常称为保湿性。根据这些性质可以确定不同种类食品是需要限制从外界吸入水分或是控制食品中水分的损失。例如糖霜粉可作为前一种情况的例子，糖霜粉在包装后不应发生黏结，添加不易吸收水分的糖如乳糖或麦芽糖能满足这一要求。另一种情况是控制水的活性。特别重要的是防止水分损失，如糖果蜜饯和焙烤食品，必须添加吸湿性较强的糖，即玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖、糖醇等。3膳食纤维的安全性。（1）大量摄入膳食纤维，因肠道细菌对纤维素的酵解作用而产生挥发性脂肪酸、二氧化碳及甲烷等，可引起人体腹胀、胀气等不适反应。（2）影响人体对蛋白质、脂肪、碳水化合物的吸收，膳食纤维的食物充盈作用引起膳食脂肪和能量摄入量的减少，还可直接吸附或结合脂质，增加其排出；具有凝胶特性的纤维在肠道内形成凝胶，可以分隔、阻留脂质，影响蛋白质、碳水化合物和脂质与消化酶及黏膜的接触，从而影响人体对这些能量物质的生物利用率。（3）对于一些结构中含有羟基或羰基基团的膳食纤维，可与人体内的一些有益矿物元素，发生交换或形成复合物，最终随粪便一起排出体外，进而影响肠道内矿物元素的生理吸收。（4）一些研究表明，膳食纤维可束缚一些维生素，对脂溶性维生素有效性产生影响。4蔗糖形成焦糖素的反应历程。蔗糖是用于生产焦糖色素和食用色素香料的物质，在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热可制备出焦糖色素，其反应历程如下。第一阶段：由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一水分子水，生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐。这是这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止。第二阶段：是持续较长时间的失水阶段，在此阶段异蔗糖酐脱去一水分子缩合为焦糖酐。焦糖酐是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖酐的熔点为138℃，可溶于水及乙醇，味苦。第三阶段：是焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。焦糖烯的熔点为154℃，可溶于水，味苦，分子式C36H50O25。焦糖素的分子式为C125H188O80，难溶于水，外观为深褐色。5抗坏血酸褐变的反应历程。抗坏血酸不仅具有酸性还具有还原性，因此，常作为天然抗氧化剂。抗坏血酸在对其它成分抗氧化的同时它自身也极易氧化，其氧化有两种途径：（1）有氧时抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸，再脱水形成DKG（2，3-二酮古洛糖酸）后，脱羧产生酮木糖，最终产生还原酮。还原酮极易参与美拉德反应德中间及最终阶段。此时抗坏血酸主要是受溶液氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速。（2）当食品中存在有比抗坏血酸氧化还原电位高的成分时，无氧时抗坏血酸因脱氢而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗坏血酸酮式环状结构，在水参与下抗坏血酸酮式环状结构开环成2，3-二酮古洛糖酸；2，3-二酮古洛糖酸进一步脱羧、脱水生成呋喃醛或脱羧生成还原酮。呋喃醛、还原酮等都会参与美拉德反应，生成含氮的褐色聚合物或共聚物类。抗坏血酸在pH5.0的酸性溶液中氧化生成脱氢抗坏血酸，速度缓慢，其反应是可逆的。7淀粉糊化及其阶段。给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分子之间的氢键断裂，淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水渗入淀粉粒，使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结晶区的数目和大小均减小，继续加热，淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。淀粉糊化分为三个阶段：第一阶段：水温未达到糊化温度时，水分是由淀粉粒的孔隙进入粒内，与许多无定形部分的极性基相结合，或简单的吸附，此时若取出脱水，淀粉粒仍可以恢复。第二阶段：加热至糊化温度，这时大量的水渗入到淀粉粒内，黏度发生变化。此阶段水分子进入微晶束结构，淀粉原有的排列取向被破坏，并随着温度的升高，黏度增加。第三阶段：使膨胀的淀粉粒继续分离支解。当在95℃恒定一段时间后，则黏度急剧下降。淀粉糊冷却时，一些淀粉分子重新缔合形成不可逆凝胶。8淀粉老化及影响因素。热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。影响淀粉老化因素包括以下几点。（1）淀粉的种类。直链淀粉分子呈直链状结构，在溶液中空间障碍小，易于取向，所以容易老化，分子量大的直链淀粉由于取向困难，比分子量小的老化慢；而支链淀粉分子呈树枝状结构，不易老化。（2）淀粉的浓度。溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于老化，但水分在10％以下时，淀粉难以老化，水分含量在30％～60％，尤其是在40％左右，淀粉最易老化。（3）无机盐的种类。无机盐离子有阻碍淀粉分子定向取向的作用。（4）食品的pH值。pH值在5～7时，老化速度最快。而在偏酸或偏碱性时，因带有同种电荷，老化减缓。（5）温度的高低。淀粉老化的最适温度是2～4℃，60℃以上或－20℃以下就不易老化。（6）冷冻的速度。糊化的淀粉缓慢冷却时会加重老化，而速冻使淀粉分子间的水分迅速结晶，阻碍淀粉分子靠近，可降低老化程度。（7）共存物的影响。脂类、乳化剂、多糖、蛋白质等亲水大分子可抗老化。表面活性剂或具有表面活性的极性脂添加到面包和其他食品中，可延长货架期。9影响淀粉糊化的因素有哪些。影响淀粉糊化的因素很多，首先是淀粉粒中直链淀粉与支链淀粉的含量和结构有关，其他包括以下一些因素。（1）水分活度。食品中存在盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分将会降低水活度，进而抑制淀粉的糊化，或仅产生有限的糊化。(2)淀粉结构。当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化，甚至有的在温度100℃以上才能糊化；否则反之。（3）盐。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。（4）脂类。脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。因此，凡能直接与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀，从而影响淀粉的糊化。（5）pH值。当食品的pH4时，淀粉将被水解为糊精，黏度降低。当食品的pH＝4～7时，对淀粉糊化几乎无影响。pH≥10时，糊化速度迅速加快。（6）淀粉酶。在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始，而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解，淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。10壳聚糖在食品工业中的应用。壳聚糖的化学名为β-（1，4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，具有诸多的生理作用。（1）作为食品的天然抗菌剂。壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上的负电荷相互作用，使细胞内的蛋白酶和其它成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。（2）作为水果的天然保鲜剂。壳聚糖膜可阻碍大气中氧气的渗入和水果呼吸产生二氧化碳的逸出，但可使诱使水果熟化的乙烯气体逸出，从而抑制真菌的繁殖和延迟水果的成熟。（3）作为食品的天然抗氧化剂。当肉在热处理过程中，游离铁离子从肉的