食品保健与安全1_绪论

FoodChemistry轻工与农业工程学院食品科学与工程系主讲教师：李宏军[e-mail]13176221351目录第一章绪论第二章水第三章碳水化合物第四章脂类第五章蛋白质第六章维生素和矿物质第七章色素和着色剂第八章风味化学（滋味和呈味物质）第九章风味化学（香气和呈香物质）第十章食品添加剂课程基本情况FoodChemistry（56学时/3.5学分）教材：TextbookSeriesfor21stcentury《食品化学》阚建全主编中国农业大学出版社2002参考书目：1、《食品化学》胡慰望谢笔钧主编科学出版社19922、《食品化学》王璋等编中国轻工出版社19993、《食品化学》（第二版）韩雅珊主编中国农业大学出版社19984、《FoodChemistry》OwenR.Fennema主编，王璋等译20035、《FoodChemistry》,OwenR.Fennema3rdEdition,1996（美国）。6、《Foodchemistry》，H.D.Belitz主编（德国）第一章绪论Chapter1Introduction本章提要主要内容：食品化学的概念、研究内容、研究方法、食品化学的发展历史及最新研究进展和动态、食品加工贮藏过程中主要的化学变化及其对食品品质和安全性的影响以及该课程在食品科学中的地位和意义。重点：食品化学的概念、研究内容、研究方法、食品加工贮藏过程中主要的化学变化。难点：食品中主要的化学变化及其对食品品质和安全性的影响。Contents1.1食品化学的概念1.2食品化学与其他学科的关系1.3食品化学的发展史1.4食品化学的研究内容1.5食品化学的研究方法1.6食品加工贮藏过程中的主要化学变化1.7食品化学研究现状与展望1.1食品化学的概念食品：经特定方式加工后供人类食用的食物。食物：可供人类食用的物质原料统称为食物。营养素：指那些能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。目前已知的有40～50种人体必需的营养素，从化学性质分为6大类，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水，目前也有人提出将膳食纤维列为第七类营养素。化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学和生物化学等。食品化学：食品化学：用化学的理论和方法研究食品本质的科学，它通过食品营养价值、安全性和风味特征的研究，阐明食品的组成、性质、结构和功能以及食品成分在贮藏、加工和运输过程中可能发生的化学、物理变化和生物化学变化的科学。食品化学、微生物学、生物学和工程学是是食品科学的四大支柱学科。食品化学、食品微生物学和食品生物化学是食品科学与工程专业的三大专业基础课。食品化学的分支：食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。食品分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。食品生物化学：研究食品的生理变化。与普通生物化学不同食品生物化学关注的对象是死的或将要死的生物材料。食品化学的分支：食品工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。食品功能化学：研究食物成分对人体的作用。食品风味化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成分的化学。1.2食品化学与相关学科的关系TheRelationshipbetweenFoodChemistryandOtherCourses•化学•生物化学•植物学•动物学•分子生物学等食品化学专业学基础课食品化学的准备课程•无机化学•有机化学•分析化学•物理化学•生物化学1.3食品化学发展史•食品化学起源于何时难以从历史记载中找到答案􀂋•食品化学在十九世纪初逐步成为一门独立的学科􀂋•食品化学作为科学加以研究应追溯到十八世纪TheHistoryofFoodChemistry与食品化学发展相关的科学家拉瓦锡（A.L.Lavoisier，France）（1743-1794）􀂋舍勒（C.W.Scheele，Sweden）（1742-1786)􀂋尼古拉斯（Nicolas，France，（1767-1845）􀂋李比希（J.V.Liebig，Germany）（1803-1873）􀂋谢福瑞（M.E.Chevreul，France）（1786-1889）第一阶段早期食品化学（20世纪50年代以前）天然动植物特征成分分离和分析阶段瑞典药剂师舍勒（CarlWilhelmScheele，1742～1786）是有史以来最伟大的化学家之一。他曾发现了氯、丙三醇和氧；分离和研究了乳酸的性质(1780年)，利用乳酸的氧化作用制得了粘酸(1780年)；设计了一个利用加热保存醋的方法(1782年)；从柠檬汁（1784年)和醋粟(1785年)中分离出柠檬酸，从苹果中分离出苹果酸(1785年)。他并且检验了20种普通水果中的柠檬酸，苹果酸和酒石酸。他从植物和动物材料中分离各种新的化合物助工作被认为是在农业和食品化学方面精密分析研究的开端。法国化学家拉瓦锡（AntoineLarentLavoisier，1743-1794）第一个测定了乙醇的元素组成(1784年)，并发表了第以篇关于水果中含有机酸的论文。法国化学家尼古拉斯（Nicolas1767-1845）用灰化的方法测定了植物中的矿物质含量；首先完成了乙醇的精确化学分析，并研究了植物在呼吸期间氧气和二氧化碳的变化。法国化学家盖-吕萨克（Gay-Lussac）和泰纳尔Thenard发明了在干燥植物物质中定量测定C、N、H的第一个方法。法国化学家谢福瑞法国化学家谢福瑞（Cheveraul，1786～1889）在名为《关于有机分析及其应用的一般论述》一书中列举了当时已知的存在于有机物质中的元素(氧、氯、碘、氮、硫、磷、碳、硅、氢、铝、镁、钙、钠、钾、锰和铁)。并汇集了当时可采用的有机分析方法。英国化学家戴维英国化学家戴维（Davy，1778～1829）在1807与1808年分离出元素钾、钠、钡、铝、钙和镁。他对农业和食品化学方面的贡献大都是通过他在农业化学方面的著作提供的，其中的第一个版本（1813年）是《农业化学原理》，他曾作为农业部的一门课程。德国化学家李比希（Liebig）德国化学家李比希（Liebig）提出将食品分为含氮的(植物纤维，酪蛋白等）和不含氮的（脂肪、碳水化合物等），并与1847年出版了《食品化学的研究》，这是第一本有关食品化学方面的书，此时认为食品化学学科建立。在18世纪，食品掺假事件在欧洲时有发生，迫切要求有关部门建立可靠的食品检验方法，这无疑对普通分折化学和食品检验方法的发展起了很大的促进作用。因此，在1820～1850年期间，化学和食品化学开始在欧洲占据重要地位。在许多大学中建立了化学研究实验室和创立了新的化学研究杂志，推动厂化学和食品化学的发展。从此，食品化学发展的步伐更快。第二阶段近代食品化学（20世纪60～90年代）到二十世纪50年代末，食品工业有了较快的发展，特别是在欧美等工业发达国家。了改善食品的感官质员和品质，或有利于改进食品加工处理以及延长货架期，在食品贮藏加上过程中，逐渐使用天然的或人工合成的化学物质，作为食品添加剂，并得到政府法律的认可。另一方而，由于农业生产中广泛应用农药，给食物带来不同程度的污染。因此，食品安全性问题，自60年代以来已成为食品化学、临床医学、毒理学、预防医学等学科普边关心的重要问题。在世界主要大国有不同文本的食品化学著作与世人见面，其中英文本的《食品科学》、《食品化学》、《食品加工过程中的化学变化》、《水产食品化学》、《食品中的碳水化合物》、《食品蛋白质化学》、《蛋白质在食品中的功能性质》等反映了近代食品化学的水平。权威性的食品化学教课书应首推美国O.R.Fennema主编的《FoodChemistry》和德国的H.D.Belitz主编的《Foodchemistry》，已出版第三版并在全世界广流传。第三阶段现代食品化学（20世纪90年代以后）色谱和色质联用等现代分析技术的出现，以及结构化学理论的发展，使食品化学在理论和应用研究方面部获得显著的进展。如研究食品在贮藏加工过程中各种化学或生物化学的反应历程和机理，食品各组分的性质、结构和功能，以及食品贮藏加工新技术、新产品的开发，食品资源的利用。这些都为食品科学技术和食品工业的发展创造了有利条件。1.4食品化学的研究内容TheContentofFoodChemistry激素污染物（2）揭示食品在加工、贮藏中发生的化学变化。􀂋（3）研究食品贮藏、加工新技术，开发新产品和新的食物资源􀂋（4）研究化学反应的动力学行为和环境因素影响1.5食品化学研究方法ApproachtotheStudyofFoodChemistry采用模拟体系或简单体系进行研究将动态多因子科学地分解成静态单因子对于不同的研究对象用不同的研究手段将生物技术用于食品化学研究中。食品化学的研究方法区别于一般化学的研究方法是把食品的化学组成、理化性质及变化的研究同食品的品质和安全性研究联系起来。因此，从实验设计开始，食品化学的研究就带有揭示食品品质或安全性变化的目的，并且把实际的食品物质系统和主要食品加工工艺条件作为实验设计的重要依据。由于食品是一个非常复杂的物质系统，在食品的配制、加工和贮藏过程中将发生许多复杂的变化，因此为了分析和综合有一个清晰的背景，通常采用一个简化的、模拟的食品物质系统来进行实验，再将所得的实验结果应用于真实的食品体系。一般的研究方法为：①确定代表优质食品特征的相关性质→②找出影响这些食品质量与安全的化学与生物化学反应→③弄清相关的化学与生物化学反应是如何影响食品质量与安全的→④将这些知识应用于食品加工与贮藏过程中。食品化学的实验应包括理化实验和感官实验。理化实验：主要是对食品进行成分分析和结构分析，即分析实验物质系统中的营养成分、有害成分、色素和风味物的存在、分解、生成量和性质及其化学结构；感官实验：是通过人的直观检评来分析实验系统的质构、风味和颜色的变化。化学反应动力学是探讨物质浓度、碰撞几率、空间阻碍、活化能、反应温度和压力以及反应时间对反应速度和反应平衡影响的研究体系。通过速率方程和动力学方程的建立和研究，对反应中间产物、催化因素和反应方向及程度受各种条件影响的认识将得以深化。有了这些理论基础，食品化学家将能够在食品加工和贮藏中选择适当的条件，把握和控制对食品品质和安全性有重大影响的化学反应的速度。食品在贮藏加工过程中的各种化学和生物化学变化与温度、时间、pH、食品的组成、水活性、反应速度都有关系。在中等温度范围内，反应符合阿伦尼乌斯方程：K=A·e-ΔE/KT式中K为温度T时的速率常数；A为作用分子间的碰撞频率；ΔE为反应活化能；K为气体常数；T为温度。可见温度是影响食品贮藏加工中化学变化的主要变量。1.6食品加工贮藏过程中的主要化学变化食品从原料生产，经过储藏、运转、加工到产品销售，每一过程无不涉及到学变化。对这些变化的研究及控制构成了食品化学研究的核心内容。表1-1到表1-4厄要给出了发生在食品中的重要反应的类别、条件及其造成的品质变化。表1-1在食品加工或储藏中可发生的变化分类属性变化质地失去溶解性、失去持水性、质地变坚韧、质地柔软风味出现酸败、出现焦味、出现异味、出现美味和芳香颜色褐变（暗色）、漂白（褪色）、出现异常颜色、出现诱人色彩营养价值蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用改变安全性产生毒物、钝化毒物、产生有调节生理机能作用的物质表1-2改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应反应类型例子非酶褐变焙烤食品表皮成色酶促褐变切开的水果迅速褐变氧化脂肪产生异味、维生素降解、色素褪色、蛋白质营养损失水解脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、色素降解金属反应与花青素作用改变颜色、叶绿素脱镁、自动氧化催化剂脂类异构化顺→反异构化、不共轭脂→共轭脂脂类环化产生单环脂肪酸脂类聚合深锅油炸中油起味蛋白质变性卵清凝固、酶失活蛋白质交联在碱性条件下加工蛋白质使营养性降低糖降解宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸表1-3食品储藏或加工中变化的因果关系初期变化二期变化影响脂类水解游离脂肪酸与蛋白质反应质地、风味