食品化学(知识点)

第一章绪论1、食品化学：是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、贮存和运销过程中的变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学，是为改善食品品质、开发食品新资源、革新食品加工工艺和贮运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理论基础的学科。2、食品化学的研究范畴第二章水3、在温差相等的情况下，为什么生物组织的冷冻速率比解冻速率更快？4、净结构破坏效应：一些离子具有净结构破坏效应(netstructure-breakingeffect)，如：K+、Rb+、Cs+、NH4+、Cl-、I-、Br-、NO3-、BrO3-、IO3-、ClO4-等。这些大的正离子和负离子能阻碍水形成网状结构，这类盐溶液的流动性比纯水更大。净结构形成效应：另外一些离子具有净结构形成效应（netstructure-formingeffect），这些离子大多是电场强度大、离子半径小的离子或多价离子。它们有助于形成网状结构，因此这类离子的水溶液的流动性比纯水的小，如：Li+、Na+、Ca2+、Ba2+、Mg2+、Al3+、F-、OH-等。从水的正常结构来看，所有离子对水的结构都起到破坏作用，因为它们都能阻止水在0℃下结冰。5、水分活度目前一般采用水分活度表示水与食品成分之间的结合程度。aw=f/f0其中：f为溶剂逸度（溶剂从溶液中逸出的趋势）；f0为纯溶剂逸度。相对蒸气压（RelativeVaporPressure，RVP）是p/p0的另一名称。RVP与产品环境的平衡相对湿度（EquilibriumRelativeHumidity，ERH）有关，如下：RVP=p/p0=ERH/100注意：1）RVP是样品的内在性质，而ERH是当样品中的水蒸气平衡时的大气性质；2）仅当样品与环境达到平衡时，方程的关系才成立。6、水分活度与温度的关系：水分活度与温度的函数可用克劳修斯-克拉贝龙方程来表示：dlnaw/d(1/T)=-ΔH/Rlnaw=-ΔH/RT+C图：马铃薯淀粉的水分活度和温度的克劳修斯-克拉贝龙关系7、食品在冰点上下水分活度的比较：①在冰点以上，食品的水分活度是食品组成和温度的函数，并且主要与食品的组成有关；而在冰点以下，水分活度仅与食品的温度有关。②就食品而言，冰点以上和冰点以下的水分活度的意义不一样。如在-15℃、水分活度为0.80时微生物不会生长且化学反应缓慢，然而在20℃、水分活度为0.80时，化学反应快速进行且微生物能较快地生长。③不能用食品在冰点以下的水分活度来预测食品在冰点以上的水分活度，同样也不能用食品冰点以上的水分活度来预测食品冰点以下的水分活度。8、水分吸附等温线在恒定温度下，用来联系食品中的水分含量（以每单位干物质中的含水量表示）与其水分活度的图，称为水分吸附等温线曲线（moisturesorptionisotherm，MSI）。意义：（1）测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；（2）预测食品的化学和物理稳定性与水分含量的关系；（3）了解浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与相对蒸气压（RVP）的关系；（4）配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；（5）对于要求脱水的产品的干燥过程、工艺、货架期和包装要求都有很重要的作用。9、MSI图形形态大多数食品的水分吸附等温线呈S型，而水果、糖制品、含有大量糖的其他可溶性小分子的咖啡提取物以及多聚物含量不高的食品的等温线为J型。图：低水分含量范围食品的水分吸附等温线Ⅰ区：Aw=0～0.25约0~0.07g水/g干物质作用力：H2O—离子，H2O—偶极，配位键属单分子层水（含水合离子内层水）不能作溶剂，-40℃以上不结冰，对固体没有显著地增塑作用，与腐败无关Ⅱ区：Aw=0.25～0.8（加Ⅰ区,0.07g水/g干物质至0.14~0.33g水/g干物质）作用力：氢键、H2O—H2O、H2O—溶质属多分子层水，加上Ⅰ区约占高水食品的5%不作溶剂，-40℃以上不结冰，但接近0.8（Aw）的食品，可能有变质现象，起增塑剂的作用，并且使固体骨架开始溶胀Ⅲ区：Aw=0.80~0.99（新增的水为自由水，（截留+流动），最低0.14~0.33g水/g干物质，多者可达20gH2O/g干物质，体相水）可结冰，可作溶剂，有利于化学反应的进行和微生物的生长9、滞后现象向干燥样品中添加水，所得到的吸附等温线与将水从样品中移出所得到的解吸等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象（hysteresis）。滞后作用的大小、滞后曲线的形状、滞后曲线的起始点和终止点取决于食品的性质、食品除去或添加水分时所发生的物理变化，以及温度、解吸速度和解吸时的脱水程度等多种因素。在Aw一定时食品的解吸过程一般比吸附过程水分含量更高。图12：核桃仁的水分吸附等温线的滞后现象（25℃）10、引起滞后现象的原因1、解吸过程中一些吸水与非水溶液成分作用而无法释放。2、样品中不规则形状产生的毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需要不同的蒸汽压（要抽出需要P内P外，要填满即吸着时需P外P内）。3、解吸时，因组织改变，无法紧密结合水分，因此回吸相同水分含量时其水分活度较高11、脂类氧化反应与Aw的关系影响脂肪品质的化学反应主要为酸败，而酸败过程的化学本质是空气中氧的自动化。脂类氧化反应与Aw的关系：在Ⅰ区中，氧化反应的速度随水分的增加而降低；在Ⅱ区中，反应的速度随水分的增加而加快；在Ⅲ区中，反应的速度随水分的增加呈下降趋势。其原因是脂类氧化反应的本质是水与脂肪自动氧化中形成的氢过氧化合物通过氢键结合，降低了氢过氧化合物分解的活性，从而降低了脂肪的氧化反应的速度。从没有水开始，随着水量的增加，保护作用增强，因此氧化过程有一个降低的过程。除了水对氢过氧化物的保护作用外，水与金属的结合还可使金属离子对脂肪氧化反应的催化作用降低。当含水量超过Ⅰ、Ⅱ区交界时，较大量的通过溶解作用可以有效的增加氧的含量，还可使脂肪分子通过溶胀而更加暴露，氧化速度加快。当含水量到达Ⅲ区时，大量的水降低了反应物和催化剂的浓度，氧化速度又有所降低。图13：水分活度、食品稳定性和吸附等温线之间的关系第三章碳水化合物12、定义：碳水化合物从结构上定义为多羟基醛或多羟基酮及其聚合物及衍生物的总称。13、食品中碳水化合物的分类及代表性物质依据单糖组成数量，可分为：单糖（monosaccharide）、低聚糖（oligasaccharide）和多糖（polysaccharide）单糖：碳原子数目：戊糖、己糖；官能团：葡萄糖、果糖低聚糖：碳原子数目：二糖（蔗糖，麦芽糖）单糖分子是否相同：均低聚糖（麦芽糖，环糊精）、杂低聚糖（蔗糖、棉籽糖）功能性质：普通低聚糖（蔗糖、麦芽糖、环糊精。供热）功能性低聚糖（低聚果糖，低聚木糖。促进肠道有益菌的生长，改善消化道菌群结构）多糖：1.同聚多糖（淀粉、纤维素、糖原），杂聚多糖（半纤维素、卡拉胶、茶叶多糖）2、（植物、动物、微生物）多糖3、（结构性，储藏性，功能性）多糖14、旋光性：旋光性（opticalactivity）是指一种物质使平面偏振光的振动平面发生旋转的特性。所谓比旋光度是指浓度为1g/mL的糖溶液在其透光层为1dm时使偏振光旋转的角度。15、甜度：甜味的强弱通常以蔗糖作为基准物，采用感官比较法进行评价，因此所得数据为一个相对值。一般规定10%的蔗糖水溶液在20℃的甜度为1.0，其他糖在相同条件下与之比较得出相应的甜度（又称比甜度）。表3-2一些常见单糖的比甜度单糖比甜度单糖比甜度蔗糖1.0果糖1.5葡萄糖0.7半乳糖0.3甘露糖0.6木糖0.516、吸湿性和保湿性：当糖处在较高的空气湿度环境下，可以吸收空气中的水分；与之相反，当糖处于较低的空气湿度环境下可以保持自身的水分，此即为糖的吸湿性和保湿性。果糖的吸湿性最强，葡萄糖次之，蔗糖最弱。因而当生产要求吸湿性低的硬糖时，不应使用果糖，而应使用蔗糖；对于面包类需要保持松软的食品，用果糖为宜17、低聚糖的结构(麦芽糖，蔗糖，乳糖）18、果葡糖聚果葡糖浆又称高果糖浆（highfructosecornsyrup），素有天然蜂蜜之称，以酶法糖化淀粉所得糖化液经葡萄糖异构酶作用，将部分葡萄糖异构成果糖，由葡萄糖和果糖组成的一种混合糖浆，因此又叫异构糖浆。根据混合糖浆中所含果糖的多少分为F-42、F-55、F-90三代产品，其质量与果糖含量成正比。、表3-5各种果葡糖浆的组成和比甜度成分F-42F-55F-90果糖42%55%90%葡萄糖52%40%9%多糖6%4%1%比甜度11.1~1.41.5~1.619、功能性低聚糖功能性低聚糖（functionaloligosaccharide）是指对人体有显著生理功能，能够促进人体健康的低聚糖。与普通低聚糖相比，功能性低聚糖由2~7个单糖组成，在机体胃肠道内不被消化吸收而直接进入大肠优先被双歧杆菌所利用，是双歧杆菌的增殖因子。此外，功能性低聚糖还是一种低甜度、低热量的糖类物质，能够降低血脂，防止龋齿，食用后不会升高血糖等功能，常见的功能性低聚糖有低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖和低聚异麦芽糖等。20、低聚木糖低聚木糖（xylo-oligosaccharide）是由2~7个木糖以β-(1→4)糖苷键连接而成的，是木糖的直链低聚糖，其中以二糖（图3-20）和三糖为主。低聚木糖不仅具有优良的稳定性，能在较宽的pH和温度范围内保持稳定，而且与其他低聚糖相比，低聚木糖最难消化吸收，对双歧杆菌的增殖效果最好，有抗龋齿性，是一种优良的功能性食品原料，广泛应用于各类食品中。21、黏度多糖（亲水胶体或胶）具有增稠和胶凝的功能，此外还能控制流体食品与饮料的流动性质、质构以及改变半固体食品的变形性等。在食品中，一般使用0.25%~0.5%浓度的胶即能产生极大的黏度甚至形成凝胶。对于带一种电荷的直链多糖（一般是带负电荷，它由羧基、硫酸半酯基或磷酸基电离而得），由于同种电荷产生静电斥力，引起链伸展，使链长增加，高聚物体积增大，因而溶液的黏度大大增加。高度支链的多糖分子比具有相同相对分子质量的直链多糖分子占有的体积小得多，多糖在食品中主要是产生黏稠性、结构或胶凝等作用，所以线性多糖一般是最实用的22、凝胶在许多食品中，一些高聚物分子（如多糖或蛋白质），能形成海绵状的三维网状凝胶结构，典型的三维网状凝胶结构见图3-24。凝胶具有二重性，既具固体性质，也具液体性质。21、直链淀粉低聚木糖直链淀粉由D-葡萄糖以α-(1→4)糖苷键缩合而成，在水中并不是直线型分子，而是由分子内的氢键作用使链卷曲成螺旋状，每个回转含有6个葡萄糖残基，相对分子质量为105~106Da。图：直链淀粉的结构22、支链淀粉支链淀粉是高度分支的淀粉，葡萄糖残基通过α-(1→4)糖苷键连接构成主链，支链通过α-(1→6)糖苷键与主链相连，分支点的α-(1→6)糖苷键占总糖苷键的4%~5%。图：支链淀粉分子的链状结构图：支链淀粉的结构23、糊化（1）定义淀粉的糊化，指未受损的淀粉颗粒不溶于冷水，但可逆地吸着水并产生溶胀，淀粉颗粒的直径明显地增加，经过搅拌后淀粉-水体系再进行加热处理，随着温度的升高淀粉分子运动加剧，使淀粉分子间的氢键开始断裂，所裂解的氢键位置就可以同水分子产生氢键，淀粉颗粒的体积增大，失去晶态。由于水分子的穿透，以及更多、更长的淀粉分子分散而呈糊状，体系的黏度增加，双折射现象消失，最后得到半透明的黏稠体系。（2）淀粉糊化的三个阶段：①可逆吸水阶段，水分进入淀粉颗粒的非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，可以复原，双折射现象不变；②不可逆吸水阶段，随着温度的升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶“溶解”；③无定形状形成阶段，淀粉糊化后继续加热则会使膨胀的淀粉粒继续分离支解，淀粉颗粒成为无定形的袋状，淀粉分子全部进入溶液，溶液的黏度继续增高。将新鲜的糊化淀粉浆脱水干燥可得易分散于凉水的无定形粉末，即“可溶性α-淀粉”。（3）影响淀粉糊化的因素①淀粉晶体结构，淀粉分子间的结合程度、分子排列紧密程度、淀