食品化学总结

绪论1、食品化学（foodchemistry）：是利用化学的理论和方法研究食品本质的一门科学。即从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及它们在生产、加工、贮藏、运销中的变化及其对食品品质和安全性影响的一门新兴、综合、交叉性学科。2、食品化学研究的内容和范畴基本内容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。食品在加工和储藏过程中可能发生的各类化学和生物化学反应的机理。在上述研究的基础上，确定影响食品品质和卫生安全性的主要因素。研究化学反应的动力学行为及其环境因素的影响；将研究结果应用于食品的加工和储藏。食品化学的主要学科分支①按照研究范围：食品营养成分化学、食品色香味化学、食品工艺化学、食品物理化学、食品有害成分化学及食品分析技术。②按照研究的物质类型：食品碳水化合物化学、食品油脂化学、食品蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂、维生素化学、食品矿质元素化学、调味品化学、食品风味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学。范畴：已死或将死的生物物质（收获后的植物和宰后的肌肉），以及他们暴露在变化很大的各种环境条件下所发生的各种变化。3、试述食品中主要的化学变化及对食品品质和安全性的影响？非酶褐变酶促褐变氧化水解金属反应脂类异构化脂类环化脂类聚合蛋白质变性蛋白质交联糖酵解焙烤食品表皮成色切开的水果迅速变色脂肪产生异味、维生素降解、色素褪色、蛋白营养丧失脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、色素等降解促使氧化反应发生，与花青素作用改变食品颜色顺→反异构化，非共轭脂→共轭脂产生单环脂肪酸深锅油炸中油起泡沫卵清凝固、酶失活在碱性条件下加工蛋白质使营养降低宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸水分1、食品中的离子，亲水物质，疏水性物质分别以何种方式与水作用？类型实例作用强度、（与水-水氢键比）偶极-离子水-游离离子、水-有机分子上的带电基团较大偶极-偶极水-蛋白质、NH水-蛋白质、CO水-侧链OH近似相等偶极-疏水性物质水＋R→R（水合的）R（水合的）＋R（水合的）→R2（水合的）＋水疏水水合ΔG0疏水相互作用ΔG02、食品中水的存在形式及特点？食品中的水分为体相水和结合水。结合水又可分为：化合水、邻近水和多层水。⑴化合水又称组成水，是指与非水物质结合得最牢固的并构成非水物质整体的那部分水；它们在―40℃不结冰、不能作为所加入溶质的溶剂、也不能被微生物所利用，在食品中仅占少部分。⑵邻近水：与离子或离子基团缔合的水是结合最紧密的邻近水。⑶多层水3、水分含量与水分活度的关系和区别在哪些方面？水分含量是指食品中水的总含量，常以质量分数表示；而水分活度则表示食品中水分存在的状态，即反映水分与食品的结合程度或游离程度，其值越小，说明结合程度越高，其值越大则说明结合程越低。同种食品一般水分含量越高其Aw值越大，但不同种食品即使水分含量相同，往往Aw值也不同。4、不同物质的等温吸附线不同，其曲线形状受哪些因素影响？5、水分活度：是指在一定温度下，食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。水分活度值介于0～l之间.水分活度的意义:水分活度表示生物组织与食品中能参与生物活动和化学反应的水分含量。表示方法：aw=P/P0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)ERH（equilibriumrelativehumidity）是样品周围的空气平衡相对湿度，它是与样品达到平衡时的大气性质。6、水分吸湿等温线：（MSI）是指在恒定温度下，以食品的水分含量对它的水分活度之间的关系图。意义：①在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与相对蒸汽压RVP的关系。②应当如何组合食品才能防止水分在各配料之间的转移。③测定包装材料的阻湿性。④可以预测多大的水分含量时才能够抑制微生物的生长。⑤预测食品的化学和物理稳定性与水分含量的关系⑥可以看出不同食品中非水组分与水结合能力的强弱。7、滞后现象：样品的吸湿等温线和解吸等温线不完全重叠的现象。（通常吸湿等温线的绘制是通过向干燥样品中添加水而得到的，因此我们也常把这个过程叫回吸作用。＊如果把这个吸满水的样品再进行干燥，同样又可以得到一条曲线，我们把这条线叫解吸曲线）8、玻璃化转变温度：Tg是指非晶态的食品体系从玻璃态向橡胶态的转变时的温度；Tg’是特殊的Tg，是指食品体系在冰形成时具有最大冷冻浓缩效应的玻璃化转变温度。在Tg下，食品具有高度的稳定性，低温冷冻时，食品的稳定性与该食品的Tg与储藏温度t的差来决定蛋白质1、氨基酸的疏水性(hydrophobicity)在相同的条件下，将1mol氨基酸从水溶液中转移到乙醇溶液中时所产生的自由能变化。标作△G′不同氨基酸的△G′值如下表所示：△Gt0=-RTlnS乙醇/S水；△Gt00，氨基酸具有疏水性，倾向于蛋白质分子内部；△Gt00，氨基酸具有亲水性，倾向于蛋白质分子外部。2、.蛋白质的变性：把蛋白质二级及其以上的高级结构在一定条件（加热、酸、碱、有机溶剂、重金属离子等）下遭到破坏而一级结构并未发生变化的过程叫蛋白质的变性。3、蛋白质功能性质：是指蛋白质除营养价值外的那些对食品的需宜特性有利的蛋白质的物理化学性质。4、蛋白质剪切稀释（shearthinning）：蛋白质溶液的黏度系数会随其流速的增加而降低，这种现象称为“剪切稀释”或“切变稀释”。5、蛋白质的乳化性质：乳化性是指两种以上的互不相溶的液体，例如油和水，经机械搅拌或添加乳化液，形成乳浊液的性能。6、罗列蛋白质变性所产生的结果，以及常用的变性手段，阐述各种变性手段所涉及的机制。结果:①分子内部疏水性基团暴露，蛋白质在水中的溶解性能降低；②某些生物蛋白质的生物活性丧失，如失去酶活或免疫活性；③蛋白质的肽键更多的暴露出来，易被蛋白酶催化水解；④蛋白质结合水的能力发生改变；⑤蛋白质分散体系的黏度发生改变；⑥蛋白质的结晶能力丧丧失。手段：物理因素1）加热与蛋白质的变性如鸡蛋清加热凝固，瘦肉加热凝固变硬等2）冷冻与蛋白质的变性蛋白质冷冻变性的原因：a)蛋白质的水合环境变化，破坏了维持蛋白质结构的作用力平衡；b)一些基团的水化层被破坏，基团之间的相互作用引起蛋白质的聚集或亚基重排；c)由于体系结冰后的盐效应而导致蛋白质的变性；d）由于冷冻引起的浓缩效应，可能导致蛋白质分子内、分子间的二硫键交换反应增加，从而也导致蛋白质的变性。3）机械处理由于剪切力的作用使蛋白质分子伸展，破坏了其中的α―螺旋结构，导致蛋白质变性。剪切速度越大，蛋白质的变性程度越大。4）静高压处理，导致蛋白质变性5）电磁辐射与蛋白质的变性6）界面作用与蛋白质的变性主要原因是：界面上的水分子处于高能态，能与蛋白质作用，导致蛋白质分子的能量增加，氢键断裂，结构伸展，水分子进一步渗入蛋白分子内部，改变内部的结构属性，从而使蛋白的构象发生变化。化学因素1）pH值与蛋白质的变性a)pH是导致蛋白变性的重要因素，这是因为在极端pH值时，蛋白质分子内的离子基团产生强静电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化。b)蛋白质分子构象变化的程度在极端碱性pH值时高于极端酸性pH值,因为在极端碱性pH值时，肽键可以部分水解，天冬酰胺和谷氨酰胺会发生脱酰胺作用，巯基会被破坏。c)酸碱可以加速热变性的速度。2）无机离子或盐与蛋白质的变性a)无机离子特别是高价态的无机离子通过改变蛋白质分子的表面性质，改变蛋白分子自身的结构状态而使蛋白变性。其中，过渡态金属如Cu、Hg、Ag等离子易与蛋白质发生作用，其中还能与巯基形成稳定的复合物。b)盐对蛋白质稳定性的影响与盐的种类和浓度有关。低浓度时，往往发生非特异性的静电相互作用，起到稳定蛋白质结构的作用；高浓度时，破坏蛋白质的稳定，且阴离子强于阳离子。3）有机溶剂与蛋白质的变性：许多有机溶剂可以导致蛋白质分子发生变性。亲水有机溶剂能够与水相互作用而改变水的介电常数，从而改变了稳定蛋白质结构的静电力；疏水有机溶剂由于进入蛋白分子内部而改变蛋白分子构象，从而导致变性。4）有机化合物与蛋白质的变性大多数有机溶剂可导致蛋白质的变性，因为它们降低了溶液的介电常数,使蛋白质分子内基团间的静电力增加;或者是破坏、增加了蛋白质分子内的氢键,改变了稳定蛋白质构象原有的作用力情况;或是进人蛋白质的疏水性区域,破坏了蛋白质分子的疏水相互作用。结果均使蛋白质构象改变,从而产生变性作用5）还原剂与蛋白质的变性巯基乙醇、半胱氨酸、二硫苏糖醇等还原剂，由于具有―SH基，能使蛋白质分子中存在的二硫键还原，从而改变蛋白质的原有构象，造成蛋白质的不可逆变性。7、总结不同食品蛋白质的功能性质特点，功能性质产生时的机制，以及它们在食品中的应用价值。蛋白质的水合性质：蛋白质的许多功能性质，如分散性、湿润性、溶解性、持水能力、凝胶作用、增稠、黏度、凝结、乳化和气泡等，都取决于水—蛋白质的相互作用。因此了解食品蛋白质的水合性质和复水性质在食品加工中有重要的意义蛋白质表面性质：乳化性质（如牛奶、蛋黄、椰奶、豆奶、奶油、人造奶油、色拉酱、冷冻甜食、法兰克福香肠、香肠和蛋糕，都是乳状液类型产品。）和起泡性质（如搅打奶油、蛋糕、蛋白甜饼、面包、蛋奶酥、冰激淋、啤酒等）与蛋白质分子之间相互作用有关的性质：蛋白质质构化，面团的形成，胶凝作用（各种乳品、果冻、凝结蛋白、明胶凝胶、各种加热的碎肉或鱼制品、大豆蛋白质凝胶、膨化或膨丝的组织化植物蛋白和面包面团的制作、豆腐的制作等）蛋白质感官性质：蛋白质与风味物质的结合，蛋白质与其他物质的结合8、为什么动物发生重金属中毒后可以利用蛋清或牛奶解毒？鸡蛋清、豆浆、牛奶主要成分都是蛋白质。蛋白质有一种特性,就是遇到重金属盐时能与重金属离子结合而沉淀,减少和延缓重金属离子的吸收。对重金属中毒的患者进行急救,正是利用了蛋白质的这种特性。但是只能作为缓解处理，服用后还必须要到医院进行正规处理。9、试述食品蛋白质在食品加工贮藏中的变化。1.热处理对蛋白质的影响有利的一面：1）温和热处理如热烫和蒸煮可以使酶失活，可避免酶促氧化产生不良的色泽和风味。2）植物组织中存在的大多数抗营养因子或蛋白质毒素，可通过加热变性或钝化。3）适当的热处理会使蛋白质发生伸展，从而暴露出被掩埋的一些氨基酸残基，有利于蛋白质的催化水解以及消化吸收。4）适当的热处理还会产生一定的风味物质，有利于食品感官质量的提高。不利的一面：1）降低蛋白质的营养价值。2）降低蛋白质的生物可利用率2.低温处理下的变化食品的低温贮藏可延缓或抑制微生物繁殖、抑制酶活性和降低化学反应速度。冷却对食品风味影响较小；冷冻对蛋白质的营养价值无影响，但对蛋白质的品质往往有严重影响。蛋白质在冷冻条件下的变性程度与冷冻速度有关，一般来说，冷冻速度越快，形成的冰晶越小，挤压作用也小，变性程度就越小。3.碱处理下的变化：在碱性条件下进行热处理，对蛋白质的营养价值影响很大。①容易发生缩合反应②发生异构化反应4.氧化处理下的变化：导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有害物质。①蛋白质和脂类接触时引起的氧化反应②蛋白质在有氧气和光照条件下发生的氧化反应5.脱水处理下的变化：蛋白质脱水时，由于蛋白质-蛋白质的相互作用，引起蛋白质大量聚集，特别是在高温脱水时，还会影响蛋白质的功能性质，如溶解度、吸水性、乳化性和起泡性等。6.辐照处理下的变化：在强辐射情况下，水分子可以被裂解为羟游离基，与蛋白质分子作用产生蛋白质游离基，它的聚合导致蛋白质分子间的交联，因此导致蛋白质功能性质的改变。7.机械处理下的变化：对食品中的蛋白质有较大的影响。糖1.糖的变旋现象：糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于动态变化中的，但到一定时间后就趋于稳定，该现象称变旋现象。2.淀粉的糊化：淀粉粒在水中加热，快速吸水膨胀超过可逆点，水分子进入链中间，最终导致胶束全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程，被称为糊化；3.淀粉的老化：经过糊化的α―淀粉溶液或淀粉凝胶在室温或低于室温下放置后，会变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称为老化。4.美拉德反应：又称羰氨反应，即羰基与氨基经缩合、聚合生成类黑色素的反应。5.焦糖化作用：