食品化学复习知识点

第二章一、水的结构水是唯一的以三种状态存在的物质：气态、液态和固态（冰）（1）气态在气态下，水主要以单个分子的形式存在（2）液态在液态下，水主要以缔合状态(H2O)n存在，n可变氢键的特点；键较长且长短不一，键能较小(2-40kj/mol)a.氢键使得水具有特别高的熔点、沸点、表面张力及各种相变热；b.氢键使水分子有序排列，增强了水的介电常数；也使水固体体积增大；c.氢键的动态平衡使得水具有较低的粘度；d.水与其它物质（如糖类、蛋白类）之间形成氢键，会使水的存在形式发生改变，导致固定态、游离态之分。（3）固态在固体（冰）状态下，水以分子晶体的形式存在；晶格形成的主要形式是水分子之间的规则排列及氢键的形成。由于晶格的不同，冰有11种不同的晶型。水冷冻时，开始形成冰时的温度低于冰点。把开始出现稳定晶核时的温度称为过冷温度；结晶温度与水中是否溶解有其它成分有关，溶解成分将使水的结晶温度降低，大多数食品中水的结晶温度在-1.0～-2.0C˚。冻结温度随着冻结量的增加而降低，把水和其溶解物开始共同向固体转化时的温度称为低共熔点，一般食品的低共熔点为-55～-65℃。水结晶的晶型与冷冻速度有关。二、食品中的水1.水与离子、离子基团相互作用当食品中存在离子或可解离成离子或离子基团的盐类物质时，与水发生静电相互作用，因而可以固定相当数量的水。例如食品中的食盐和水之间的作用2.水与具有氢键能力的中性基团的相互作用许多食品成分，如蛋白质、多糖（淀粉或纤维素）、果胶等，其结构中含有大量的极性基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等，这些极性基团均可与水分子通过氢键相互结合。因此通常在这些物质的表面总有一定数量的被结合、被相对固定的水。带极性基团的食品分子不但可以通过氢键结合并固定水分子在自己的表面，而且通过静电引力还可吸引一些水分子处于结合水的外围，这些水称为邻近水(尿素例外)。3.结合水与体相水的主要区别（1）结合水的量与食品中所含极性物质的量有比较固定的关系，如100g蛋白质大约可结合50g的水，100g淀粉的持水能力在30～40g；结合水对食品品质和风味有较大的影响，当结合水被强行与食品分离时，食品质量、风味就会改变；（2）蒸汽压比体相水低得多，在一定温度下（100℃）结合水不能从食品中分离出来；（3）结合水不易结冰，由于这种性质使得植物的种子和微生物的孢子得以在很低的温度下保持其生命力；而多汁的组织在冰冻后细胞结构往往被体相水的冰晶所破坏，解冻后组织不同程度的崩溃；（4）结合水不能作为可溶性成分的溶剂，也就是说丧失了溶剂能力；（5）体相水可被微生物所利用，结合水则不能。食品的含水量，是指其中自由水与结合水的总和。三、水分活度1水分活度与微生物之间的关系水分活度决定微生物在食品中的萌芽、生长速率及死亡率。不同微生物在食品中繁殖对水分活度要求不同。各种微生物的活动都有一定的AW阈值（最低值）2水分活度与非酶反应的关系脂质氧化作用在Aw=0-0.35范围内，随Aw↑，反应速度↓的原因：①水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合，保护氢过氧化物的分解，阻止氧化进行。②这部分水能与金属离子形成水合物，降低了其催化性。在Aw=0.35-0.8范围内，随Aw↑，反应速度↑的原因：①水中溶解氧增加；②大分子物质肿胀,活性位点暴露加速脂类氧化；③催化剂和氧的流动性增加。当Aw0.8时，随aw↑，反应速度增加很缓慢的原因：催化剂和反应物被稀释。Maillard反应：水分活度大于0.7时底物被稀释。水解反应：水分是水解反应的反应物，所以随着水分活度的增大，水解反应的速度不断增大。总结：降低食品的Aw可以延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，减少食品营养成分的破化,但Aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败，因此Aw最好保持在结合水范围内，使化学变化难以发生，同时又不使食品丧失吸水性。四、水与食品的稳定性冷冻对食品稳定性的影响冷冻法是保藏大多数食品最理想的方法，其主要作用在于利用低温，而不是冰。食品中水结冰时，将出现两个非常不利的后果，即冷冻浓缩效应和水结冰后其体积比结冰前增加9％。即使是在冷冻条件下，食品仍然发生着各种化学和生化变化。冷冻对反应速率有两个相反的影响，即降低温度使反应变得非常缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时却又导致反应速率的增大。冻藏对食品产生冻害水转变成冰时体积增加9％，对细胞起机械破坏作用。解冻后细胞汁液外流，失去了原有的品质。冻害不很严重的原料，细胞破坏程度不大，但解冻速率太快(如加热、放在热水中融化等)，使融化的水来不及向细胞内渗透而流失，也会降低其品质。冻藏对食品中成分产生变化食品冻结后，由于溶质的冷冻浓缩效应，未冻结相的pH值、离子强度、粘度、表面张力等特性发生变化，这些变化对食品成分造成危害。如pH值降低导致蛋白质变性及持水能力下降，使解冻后汁液流失；冻结导致体相水结冰、水分活度降低，油脂氧化速率相对提高。第三章一、概述1.食品中蛋白质来源动物中蛋白质；如猪肉、鱼肉、鸡肉、乳植物中蛋白质：如大豆、谷物微生物中蛋白质：酵母2.蛋白质分子一级结构(1)概念是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。(2)肽键的结构二、蛋白质的变性1.概念由于外界因素如酸、碱、热、有机溶剂或辐射处理，使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化，不包括一级结构上肽键的断裂。2.对其结构和功能的影响分子内部疏水性基团的暴露，溶解性降低；某些蛋白质的生物活性丧失蛋白质肽键更多的暴露，易被蛋白酶催化水解；蛋白质结合水的能力发生改变；蛋白质分散体系的黏度发生改变；蛋白质的结晶能力丧失。3.影响蛋白质变性的物理化学因素（1）物理因素加热：变性系数600，热变性与蛋白质的组成、浓度、水分活度、pH值和离子强度有关。静高压、机械处理、冷冻、剪切和辐照、界面的影响。（2）化学因素pH值中性条件下较稳定盐（注意重金属对蛋白质稳定性的影响）有机溶剂有机化合物还原剂三.蛋白质的功能性质定义：除营养价值外的那些对食品需宜特征有利的蛋白质的物理化学性质。根据蛋白质所能发挥作用的特点，将功能性质分为四类：水合性质：吸水性、保水性、溶胀性、黏着性、溶解度、水分散性、粘度等表面性质：乳化性、起泡性、成膜性、吸收气味结构性质：弹性、凝胶性、组织化等感官性质：色泽、气味、味道、适口性、咀嚼性、爽滑度、浑浊度影响蛋白质功能性质的因素:蛋白质本身固有的性质；环境条件的变化；食品所经历的加工处理。1.水合概念：蛋白质与水之间的作用力主要是通过蛋白质分子表面上的各种极性基团与水分子之间发生了相互作用产生的。各种蛋白质的水合能力影响蛋白质结合水的环境因素浓度:蛋白质浓度↑，水合量↑pH：在等电点时，结合水的能力最低。温度：一般温度↑，水合量↓盐的浓度：低盐浓度，水合量↑高盐浓度，水合量↑2溶解度概念：蛋白质作为有机大分子，在水中以胶体态存在，因此蛋白质在水中无严格意义上的溶解度，通常将蛋白质在水中的分散量或分散水平称为蛋白质的溶解度。表示方法：（1）蛋白质分散指数（PDI）（2）氮溶解指数（NSI）（3）水可溶性氮（WSN）用于蛋白质的提取、分离和纯化，蛋白质的变性程度等可用蛋白质的溶解行为的变化作为评价指标。影响溶解度的因素(1)pH和溶解度(2)离子强度和溶解度(3)温度和溶解度当T40℃时,温度升高,溶解度增大当T40℃时,温度升高,溶解度减少，原因是蛋白质分子发生伸展、变性。3黏度黏度:对蛋白质溶液流动性能的量度。影响蛋白质溶液黏度的因素:蛋白质分子或颗粒的表观直径，表观直径越大，黏度就越大。蛋白质——溶剂的相互作用蛋白质——蛋白质相互作用。4凝胶形成概念：蛋白质形成凝胶有两个过程，首先是蛋白质变性而伸展，而后是伸展的蛋白质之间相互作用而积聚形成有序的蛋白质网络结构。蛋白质溶胶是蛋白质分子分散在水中的分散系；蛋白质凝胶是水分散在蛋白质中的一种胶体状态。凝胶过程：通过加热等使蛋白质分子的构象改变或部分伸展，发生变性；通过冷却、加入酸、盐使变性分子有序聚集形成网状结构。根据凝胶形成途径分为：热致凝胶：加热形成溶液，冷却形成凝胶。非热致凝胶：通过调节pH，加入二价金属离子或部分水解蛋白质而形成凝胶，一旦形成加热处理不再发生变化。根据凝胶对热的稳定性分为：热可逆凝胶：通过蛋白质分子间的氢键形成。非热可逆凝胶：多涉及到分子间的二硫键的形成5组织化概念：将一些不具备组织结构和咀爵性能的蛋白质通过加工处理形成具有良好咀爵性和持水性的薄膜和纤维状产品并且在以后的水合和加热处理中能保持良好的性能。6面团形成概念：小麦胚乳中的面筋蛋白质在有水存在时在室温下混合和揉搓能够形成强内聚力和粘弹性糊状物的过程。面筋蛋白主要有：麦谷蛋白：决定面团的弹性、黏合性以及强度麦醇溶蛋白：决定面团的流动性、伸展性和膨胀性。形成过程：可离解氨基酸含量低，在中性水中不溶解；含有谷氨酰胺和羟基氨基酸，易形成分子间氢键，使面筋具有很强的吸水性和粘聚性；这些蛋白质中含有-SH，被揉捏时蛋白质分子伸展，二硫键形成，疏水性增强，面筋蛋白逐渐转化为形成具有粘弹性的网状结构。7乳化性质一般认为蛋白质的疏水性越大，界面上吸附的蛋白质浓度越大，界面张力越小，乳状液体系因而也就更稳定。影响蛋白质乳化的因素：蛋白质自身结构、盐、蛋白质的溶解性、pH、热作用、低分子表面活性剂8起泡性质蛋白质泡沫其实质蛋白质在一定条件下与水分、空气形成的一种特殊形态的混合物。食品泡沫特征：含有大量的气体、有较大的表面积、溶质的浓度在界面高、能膨胀和弹性的膜、可反射光。产生泡沫的方法：泡沫不稳定原因：9与风味物质结合作用食品中的一些化学物质与蛋白质结合，在加工或食用时释放出来，被食用者所觉察，从而影响食品的感官性质并在进入口腔时完全不失真的释放出来。有利：良好风味载体不利：与不良风味结合蛋白质与风味物质结合的方式物理结合：依靠范德华力，具有可逆性化学结合：依靠氢键、共价键、静电作用，具有不可逆性。影响蛋白质与风味结合的因素水温度盐pH化学改性（水解）10与其他物质的结合与金属离子、色素、染料等物质的结合，还可以与一些具有诱变性和其他生物活性物质结合。作用：解毒或增强毒性，又是可以使蛋白质的营养价值降低；促进矿物质等营养元素的吸收；定量分析蛋白质。三、常见食品蛋白质与新蛋白质资源常见食品蛋白质：大豆蛋白乳蛋白肉类蛋白（肉的嫩度及嫩化处理)卵蛋白谷物蛋白新蛋白资源:单细胞蛋白：一般指以微生物、微藻中的蛋白质作为食物蛋白。重要的有酵母蛋白、细菌蛋白、藻类蛋白。叶蛋白鱼蛋白四、蛋白质在加工贮藏过程中的变化食品的加工处理给食品带来有益的变化，如：酶类的灭活可防止氧化；对微生物的灭活可提高食品的稳定性；将原料转化为有特征风味食品的加工处理给食品带来不利的变化，如：加工或储藏过程使功能性质和营养价值变化，对食品品质和安全产生影响。1.加热处理对蛋白质的影响有利：提高消化吸收率；杀菌、钝化酶类；产生风味物质；改善蛋白质功能性质等。过热处理的不利影响：降低了蛋白质的营养价值，如脱氨、脱硫、脱二氧化碳，使氨基酸破坏；美拉德反应；高温长时间处理，蛋白质分子中肽键在无还原剂存在时转化生成蛋白酶无法水解的化学键；加碱条件下，剧烈热处理产生安全问题。2低温处理食品在低温下储藏可以延缓或抑制微生物繁殖、抑制酶活性、降低化学反应速度等特点，低温处理方法：冷却：储藏温度稍高于食品的冻结温度，蛋白质稳定，对食品风味的影响也小。冷冻、冻藏：对蛋白质营养价值无影响，对蛋白质的品质有严重影响。如质地变硬、保水性降低等3脱水影响食品脱水后，水分活度降低，有利于食品保藏，但不同的脱水方式对食品的品质产生一些不利影响：热风干燥、真空干燥、转鼓干燥、冷冻干燥、喷雾干燥4碱处理食品加工处理中碱处理，会使蛋白质发生不良的变化，例如在高温和碱处理蛋白质时：发生脱磷、脱硫反应生成脱氢丙氨酸残基；超过200度的碱处理，氨基酸残基发生异构化反应；剧烈的热处理导致环状衍生物的形成。5蛋白质与其他物质反应（1）与脂类游离基的反应脂质氧化物与蛋白质发生共价结合反应，脂质游离基可与蛋白质作用生成蛋白质游离