食品化学与分析复习提纲

食品化学与分析复习提纲第一章绪论第一节食品化学概述第二节食品分析概述一、食品化学概述1、食品化学的定义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、贮藏和运销过程中发生的变化和这些变化对食品品质和安全性影响的科学。2、食品化学的分类根据研究内容，主要包括：食品营养化学、食品色素化学、食品风味化学、食品工艺化学、食品物理化学和食品有害成分化学。根据研究对象的物质，可分为：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、食品添加剂化学、维生素化学、食品矿质元素化学、调味品化学、食品香味化学、食品色素化学、食品毒物化学和食品保健成分化学。另外，在食品水质处理、食品天然产物的提取分离、农产品资源的深加工和综合利用、生物技术在食品原料生产和食品工业中的应用等领域中还包含着丰富的其它化学内容。3、食品化学的研究内容①研究食品的组成、营养价值、安全性和品质等重要特性；②揭示食品在加工贮藏中发生各类化学和生物化学反应的步骤和机理；③研究影响食品品质和安全性的主要因素;④研究化学反应的热力学参数和动力学行为及其环境因素的影响。(1)食品品质和安全性利用现代技术、现代营养学的观点对食品的营养进行评价，是食品化学最基本的任务。食品的安全性是食品的重要特征，供给人类需要的食品不应含有任何有害的化学成分或有害微生物。食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和安全性的不良影响：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、褪色或出现其它色变。4、营养价值变化：维生素、蛋白质、脂类等降解，矿物质和其它重要生物活性成分损失。5、安全性的影响：产生有毒物质或形成有害健康物质。（2）化学和生物化学反应包括非酶褐变、酶促褐变、脂类水解和氧化、蛋白质变性、蛋白质交联和水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成和酵解以及维生素和天然色素的氧化与降解等。（3）各类反应对食品品质和安全性的影响食品变质一般是由一系列初级反应引起组分的分子结构发生变化，然后导致肉眼可见或其它感官能感觉的变化，产生对人体有害甚至致癌的物质。（4）反应的动力学反应动力学是研究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、水分活性、反应速率的关系。二、食品分析概述1、食品分析的定义定义：是对食品中的化学组成以及可能存在的不安全因素的研究和探讨食品品质和食品卫生及其变化的一门学科。任务：应用物理、生物化学的一些基本原理和多种科学技术，对各类食品组成成分的测定方法及其有关理论进行研究。另外：食品分析还是食品营养评价与食品加工过程中质量保证体系的一个重要组成部分，它贯穿于食品资源的开发、食品加工生产与销售的全过程。2、食品分析检验的内容（1）食品营养成分的检验主要指水、蛋白质与氨基酸、脂肪、碳水化合物、维生素以及有关固形物、灰分、常量、微量元素的检验。（2）食品添加剂的检验为了改进食品的色、香味或防止食品变质，在食品生产过程中加入了一些物质。如果使用的品种，数量不当，不仅影响食品的质量，而且可能对人体造成危害。因此对食品添加剂的检测也是食品分析的重要内容。（3）食品中有害、有毒物质的检验食品中的有害成分包括：天然存在的毒素；农药残留；包装运输的有害物质；食品污染；生物污染；微生物及其毒素等（4）食品新鲜度的检验新鲜度是食品的主要品质。（5）掺假食品的检验掺假食品的检验是食品检验的重要内容之一。三、食品分析所采用的分析方法食品分析所采用的方法主要有感官分析法、理化分析法、微生物分析法和酶分析法。（1）感官分析法感官分析又叫感官检验或感官评价，是通过人的感觉器官（眼、耳、鼻、舌、皮肤）所具有的味觉、嗅觉、视觉、触觉等，结合平时的实践经验，并借助一定的器具对食品的色、香、味、形等质量特性和卫生状况做出判定和客观评价的方法。常用的感官分析检验方法有差别检验法、类别检验法、分析或描述性检验法。1、感官分析可分为：视觉鉴定；嗅觉鉴定；味觉鉴定；听觉鉴定；触觉鉴定；（1）视觉鉴定是鉴定者利用视觉器官，所通过观察食品的外观形态、颜色光泽、透明度等，来评价食品的品质如新鲜度、有无不良改变以及鉴别果蔬成熟度等的方法。（2）嗅觉鉴定通过被检物作用嗅觉器官所引起的反应来评价食品质量（如纯度、新鲜度或劣变程度）的方法。（3）味觉鉴定利用人的味觉器官（主要是舌头），通过品尝食品的滋味和风味，从而鉴别食品品质优劣的方法。所引起的反应来评价食品的方法称为味觉检验。（4）听觉鉴定凭借人体的听觉器官对声音的反应来检验食品品质的方法。（5）触觉鉴定通过被检食品作用于鉴定者的触觉器官（手、皮肤）所产生的反应来评价食品品质的一种方法。2、理化分析法（1）物理分析法通过对被测食品的某些物理性质如温度、密度、折射率、旋光度、沸点、透明度等的测定，可间接求出食品中某种成分的含量，进而判断被检食品的纯度和品质。（2）化学分析法是以物质的化学反应为基础的分析方法，主要包括重量分析法和滴定分析法两大类。它适用于食品中常量组分的测定，所用仪器设备简单，测定结果较为准确，是食品分析中应用最为广泛的方法。（3）仪器分析法以物质的物理和物理化学性质为基础的分析方法。需要借助较特殊的仪器。常用的仪器分析方法有以下几种：1）光学分析法2）电化学分析法3）色谱分析法3、微生物分析法基于某些微生物的生长需要特定的物质而进行相应组分测定的方法。此法测定条件温和、方法选者性较高。4、酶分析法利用酶的反应进行物质定性、定量的方法。此法测定条件温和，结果准确，已应用于食品中有机酸、糖类和维生素的测定。第二章食品成分及其结构和性质第一节水分一、概述（一）水在食品工艺学方面的功能组成成分；显示色、香、味、形、质构特征；分散蛋白质、淀粉、形成溶胶；影响鲜度、硬度；影响加工，起浸透、膨胀作用；影响储藏性（二）水在食品生物学方面的功能稳定生物大分子的构象，使表现特异的生物活性；体内化学介质，使生物化学反应顺利进行；营养物质，代谢载体；热容量大，调节体温；润滑作用二、食品中水的存在形式（一）水的状态相比于与水具有相似的相对分子量和原子成分的分子，水具有异常高的熔点、沸点、表面张力、介电常数、热容和相转变热。但是密度较低，在结冰时显示异常的膨胀特性。（二）食品中水的存在形式1、自由水又称为（体相水，游离水，吸湿水）；指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水，主要靠毛细管力维系。食品中的自由水活性高，越少越有利于保藏，与食品的风味、硬度和韧性密切相关。在食品储藏过程中发生变动和发挥功能的主要是自由水。2、结合水指存在于食品中的与非水成分通过氢键结合的水，是食品中与非水成分结合的最牢固的水。根据与食品中非水组分之间的作用力的强弱可将结合水分成：1）单分子层水2）多分子层水。三、水分活度（一）水分活度的定义表示食品中水分的有效浓度，（近似表示为溶液中水蒸气分压与纯水蒸汽压之比）。即水分活度之值介于0~1之间。（二）水分活度与温度的关系1、Aw随着温度的变化而变化，含水量相等时，温度越高，Aw越大。2、高于冰点时，Aw与食品组成及Ｔ有关，其中食品组成是主要因素，当组成水分相同Ｔ上升，则Aw上升。低于冰点时，Aw与食品组成无关，仅与温度有关。冰点以上或以下，Aw对食品稳定性影响是不同的。四、食品的水分等温稀释曲线吸湿等温线分区：为了说明吸湿等温线内在含义，并与水的存在状态紧密联系，可以将其分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ区。Ⅰ区：Aw=0～0.25约0～0.07g水/g干物质；是食品中与非水物质结合最紧密的水；属单分子层水（含水合离子内层水）；不能作溶剂，-40℃以上不结冰，与腐败无关。Ⅱ区：Aw=0.25～0.80；属多分子层水，加上Ⅰ区约占高水食品的5%，不作溶剂，-40℃以上不结冰，起到膨润和部分溶解的作用，会加速化学反应的速度，但接近0.8（Aw）的食品，可能有变质现象。Ⅲ区：Aw=0.80～0.99主要自由水，起到溶解和稀释作用，可结冰，可作溶剂。五、水分活度与食品的稳定性水分活度越小的食品越稳定，较少出现腐败变质的现象。Aw与微生物生长微生物的生长繁殖需要水，适宜的Aw一般情况如下，Aw0.90大多数细菌0.87大多酵母0.80大多霉菌0.8～0.6耐盐、干、渗透压细菌、酵母、霉菌0.50任何微生物均不生长繁殖Aw与酶促反应水可作为介质，活化底物和酶Aw0.8大多数酶活力受到抑制Aw=0.25～0.3淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶抑制或丧失活力而脂肪酶在Aw=0.1～0.5仍保持其活性，如肉脂类（因为活性基团未被水覆盖，易与氧作用）Aw与非酶褐变Aw0.7Aw升高，v升高，Aw=0.6～0.7v最大Aw0.7v降低（因为H2O稀释了反应物浓度）。Aw与脂肪氧化酸败影响复杂：Aw0.4Aw↑V↓(MO2—H2O阻V)Aw0.4Aw↑V↑（H2O溶解O2，溶胀后催化部位暴露，氧化V↑）Aw0.8Aw↑V↑(稀释浓度)Maillard反应和VB1分解的速度都是在Aw值达到中等至较高时呈现最高。第二节糖类一、概述定义：糖是一类含多羟基醛或多羟基酮的化合物。分子通式：Cn(H2O)m，统称为碳水化合物。（一）糖类化合物的定义与来源糖类化合物广泛存在于各种生物有机体内，是食品的主要组成成分之一，也是绿色植物经过光合作用形成的产物。（二）、糖的分类单糖(Monosaccharides)指不能被水解为更小单位的糖类物质，是结构最简单的糖；如葡萄糖、果糖等；寡糖(Oligosaccharides)由2~20个单糖分子缩合而成，水解产单糖；如蔗糖、乳糖等；多糖(Polysaccharides)：由多个单糖分子缩合而成，如淀粉、纤维等；根据组成分均多糖和杂多糖。（三）、食品中的糖类化合物玉米粒含0.2%~0.5%的D-葡萄糖、0.1%~0.4%dD-果糖和1%~2%的蔗糖；二、单糖和低聚糖（一）单糖的结构最小的碳水化合物，是不能水解的多羟基醛、酮及其衍生物。分子含有手性碳原子。单糖分子量较小，一般含有5~6个碳原子。单糖是D-甘油醛的衍生物，可以形成缩醛和缩酮，糖分子的羟基可以与糖分子本身的一个醇基反应，形成分子内的半缩醛或半缩酮，形成五元呋喃糖或更稳定的六元吡喃环。天然葡萄糖属于D异构系列，含有一个镜像分子L异构系列。（二）低聚糖的结构与存在1、低聚糖的结构由2~20个糖单位通过糖苷键连接起来，形成直链的或者具有分支结构的一类糖的总称。食品中天然低聚糖有：双糖、蔗糖、乳糖、麦芽糖。糖基组成可以是同种的（均低聚糖），也可以是不同种的(杂低聚糖）分子量较大的低聚糖有：饴糖、玉米糖浆中的麦芽低聚糖、环状糊精。其中环状糊精在食品工业中广泛应用，可作为微胶囊的壁材。环状糊精：又称沙丁格糊精，由6~8单位α-D吡喃葡萄糖基通过α-1，4糖苷键首尾相连形成的环状低聚物，主要有α-、β-和γ-环状糊精3种。在α-淀粉酶的作用下降解的主要产物为β-环糊精。其利用价值主要在于其具有包裹疏水性小分子有机物的作用。如维生素、风味物质等。2、食品中重要的低聚糖近年来开发的各种新型功能性低聚糖被引入食品，例如：低聚果糖、低聚木糖、甲壳低聚糖等。由两个单糖缩合而成的双糖，如纤维二糖、麦芽糖、异麦芽糖、龙胆二糖和海藻糖。在食品中都有广泛应用。其中糖的还原性和非还原性在食品中具有重要的作用，如乳糖。三糖也存在于食品中，如麦芽三糖、甘露三糖、蜜三糖等（三）单糖、低聚糖在食品中应用的物理性质1、甜度定义：使人感觉到甜味的最低糖浓度。用相对甜度表示，设蔗糖的甜度为1，则果糖1.5、葡萄糖0.7、半乳糖0.6、麦芽糖0.5、乳糖0.4.多价醇具有甜味，其产生甜味的基团为—CHOH—CHOH—，同一种糖，其α型和β型的甜味也不相同。如葡萄糖；果糖。蔗糖溶液没有α型和β型的变化，其甜味也不随时间变化2、溶解度几种糖的溶解度：果糖78.94%，蔗糖66.6%，葡萄糖46.71%。（果糖溶解度最高,葡萄糖溶解度最低）3、结晶性蔗糖易结晶，晶体