食品化学复习资料1.doc

食品化学总复习
☆食品中的水存在形式：

体相水与结合水的区分：
结合水的特点：不易结冰（-40℃不结冰）；不能作为溶剂；不能被微生物利用；用NMR氢谱或量热分析法分析
体相水的特点：易结冰；可作为溶剂；能被微生物利用；可用简单的加热方法从食品中分离出来

★疏水水合作用:向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程成为疏水水合。H2O+R→R（水合）

☆疏水相互作用: 当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间进行缔合，这种作用成为疏水相互作用。 R（水合）+ R（水合）→R（水合）+H2O

☆水分活度(aw):水分活度是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值.

水分活度的物理意义:表征生物组织和食品中能参与各种生理作用和化学作用的水分含量与总含水量的定量关系.

☆水分吸湿等温线(MSI):在恒温条件下，以食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）对水分活度绘图形成的曲线，称为水分吸附等温线或水分吸湿等温线.

☆滞后现象：采用回吸的方法绘制的MSI和按解吸的方法绘制的MSI并不互相重叠的现象称为滞后现象.

☆论述水分活度与食品稳定性之间的关系：
1. 食品中aw与微生物生长的关系
aw＜0.8时, 细菌不生长；
aw＜0.77时, 大部分酵母不生长；
aw＜0.7时, 霉菌不生长；
aw＜0.5时, 几乎所有的微生物都不生长。
2. aw与食品中化学反应的关系
对淀粉老化的影响
含水量在30%-60%范围，淀粉老化速度最快；若含水量降至10-15%时，水分基本上以结合水状态存在，淀粉不会老化.
对蛋白质变性的影响
aw增大,蛋白质氧化加速,导致蛋白质变性；当水分含量达4%时,蛋白质变性仍能缓慢进行,当水分含量在2%以下,则不会变性.
对酶促褐变的影响
当aw下降至0.25-0.3的范围,酶促褐变进行缓慢,但随aw↑,反应速度↑
对非酶褐变的影响
非酶褐变速度随aw增大而加速, aw在0.6-0.7之间时,速度最大,当aw降低到0.2以下时,褐变难以发生.
对脂肪氧化酸败的影响
aw在0-0.35范围内，随aw↑,反应速度↓;
aw在0.35-0.8范围内，随aw↑,反应速度↑;
aw＞0.8时，随aw↑,反应速度增加很缓慢.

★糖苷: 是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个分子中的-OH、-NH2、 -SH（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。糖苷的组成: 糖和配基（非糖部分）

单糖的化学反应:
1、氧化反应2、还原反应3、酯化与醚化反应4、褐变反应

褐变反应：

★褐变分类
（1） 酶促褐变（氧化褐变）
（2） 非酶褐变（非氧化褐变）
焦糖化反应美拉德反应

焦糖化反应：糖类在没有含氨基化合物存在的条件下，加热到其熔点以上温度时，会生成黑褐色色素物质，这种反应称焦糖化反应。

美拉德反应:食品在油炸、焙烤、烘焙等加工或贮藏过程中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应，产生有色大分子，这种反应被称为美拉德反应。

反应过程:美拉德反应包含了较多的反应，目前较公认的是：羰氨缩合→分子重排→果糖基胺脱水、脱胺→二羰基化合物作用→产生不稳定的饱和醛、黑色素等。
★美拉德反应历程:
A、初始阶段
 N-葡萄糖基胺的形成分子重排
B、中间阶段
果糖基胺的进一步反应可能有两条：
PH<<=5时，脱水形成羟甲基糠醛
‚ PH>5时，果糖基胺脱去胺残基重排生成二羰基化合物
C、 终了阶段
醇醛缩合物的产生
黑色素的产生

影响Maillard反应因素：
n 糖的种类及含量
a.不饱和醛>二羰基化合物>饱和醛>酮。
b.五碳糖>六碳糖（10倍）。
c.单糖>双糖。
d.五碳糖：核糖>阿拉伯糖>木糖；
六碳糖：半乳糖>甘露糖>葡萄糖。
e.还原糖含量与褐变成正比。
n 氨基酸及其它含氨物种类
a. 含S-S，S-H不易褐变。
b. 有吲哚，苯环易褐变。
c. 碱性氨基酸易褐变。
d. 氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变。
e. 胺类>氨基酸>蛋白质。
n 温度 升温易褐变，低温抑制褐变。大于30 ℃褐变快，小于20 ℃褐变慢
n 水分 中等水分活度有利于褐变反应。水分含量在10～35%时易褐变，水分含量在30%时，最易褐变。
n pH值 pH4—9范围内，随着pH上升，褐变上升；当pH≤4时，褐变反应程度较轻微；pH在7.8—9.2范围内，褐变较严重 。􀂾
n 金属离子和亚硫酸盐 Cu、Fe离子可催化褐变反应, Fe3+ > Fe2+，
亚硫酸盐抑制褐变

Maillard反应对食品质量的影响：
 不利方面
营养损失，尤其特别是必须氨基酸（赖氨酸、缬氨酸）损失严重；产生某些致癌物质。
‚ 有利方面
褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味。
抑制Maillard反应：
q 稀释或降低水分含量
q 降低pH
q 降低温度
q 除去一种作用物
加入葡萄糖转化酶，除去糖，减少褐变
q 色素形成早期加入还原剂（亚硫酸盐）
q 钙盐处理

环状低聚糖:a-，b-，g-环状糊精分别由6，7，8个D-1,4葡萄糖吡喃单位以a-1,4糖苷键连接而成。

多糖的溶解性：
n 多羟基，氧原子，形成氢键
n 结合水，不结冰，多糖分子溶剂化
n 不会显著降低冰点，提供冷冻稳定性
n 保护产品结构和质构，提供贮藏稳定性
n 大多数多糖不结晶
n 作为胶或亲水胶体

淀粉的糊化:淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液的过程称为糊化。其本质是微观结构从有序转变成无序。

影响淀粉糊化的因素：
1. 结构 直链淀粉比支链淀粉难糊化；
2. Aw Aw提高，糊化程度提高；
3. 糖和盐 高浓度的糖和盐，使淀粉糊化受到抑制
4. 脂类 可与淀粉形成包合物，从而抑制淀粉糊化
5. pH值 pH<4时,不利于糊化；pH在4～7时,不影响
6. 淀粉酶 淀粉酶的存在有利于糊化。

淀粉的老化: 淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象，被称为淀粉的老化。

影响淀粉老化的因素：
1、温度：2~4℃易老化；>60 ℃或<- 20℃不易老化
2、水分：含水量30~60%易老化；<10%或过高均 不易老化。
3、结构：直链淀粉比支链淀粉易老化；聚合度n中等的淀粉易老化；
4、共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化；多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。

变(改)性淀粉:天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定的需要，这种淀粉被称为变（改）性淀粉。

纤维素性质：
不溶于水；无还原性；水解比淀粉困难得多，需用浓酸或稀酸在一定压力下长时间加热水解。

果胶：
1、 结构
主链D—吡喃半乳糖醛酸以α-1，4苷键相连，通常以部分甲酯化存在，即果胶。
2、 分类
以酯化度分类
原果胶：高度甲酯化
果胶：部分甲酯化
果胶酸：不含甲酯基，即羟基游离的果胶物质

高甲氧基果胶(HM) ：DE>50%
低甲氧基果胶(LM) ：DE<50%

高甲氧基果胶HM：
凝胶条件：
可溶性固形物含量(一般是糖）（Brix)＞55%，pH 2.0～3.5，果胶含量0.3％～0.7％
凝胶机理：
① pH足够低时，分子间斥力下降，分子缔合形成接合区；
② 糖与分子链竞争水，溶剂化程度大大下降，有助于链间相互作用；
③ 形成三维网状结构，凝胶强度高
低甲氧基果胶LM：
凝胶条件：二价阳离子的存在（Ca2+）
凝胶机理：二价阳离子在果胶分子间形成交联

果胶在食品工业上的应用：
z 果酱与果冻的胶凝剂
z 制造凝胶糖果
z 酸奶的水果基质（LM）
z 增稠剂和稳定剂
z 乳制品（HM）

w6脂肪酸：18:2 十八-9,12-二烯酸
18:3 十八-9，12,15-三烯酸
20:4 二十-5,8,11，14-四烯酸

脂肪酸的命名
n ①系统命名法
n ②数字命名法
n ③俗名或普通名
n ④英文缩写

①系统命名法

CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH
9-十八烯酸
• 从羧基端编号；
• 从甲基端开始编号,记作:ω数字

ω-命名系统：
n 分子末端甲基ω碳原子开始确定第一个双键的位置

CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH

亚油酸 18:2 ω6
或 18:2 （n－6）
②数字命名法
n: m （n-碳链数, m-双键数）
例： 18:0 18:1 18:2 18:3

脂肪酸的组成分布:
(1) 动物脂中脂肪酸的分布
乳脂 含短链脂肪酸(C4 ~ C12)，少量的支链、奇数碳FA。
高等陆生动物脂 含有较多的棕榈酸和硬脂酸。链长以C18居多。熔点较高。
水产动物油脂 多为不饱和脂肪酸。
两栖类、爬行类、鸟类和啮齿动物 FA的组成介于水产动物和陆产高等动物之间。
(2) 植物油中脂肪酸的分布
果仁中的植物油----棕榈酸、油酸、亚油酸
种籽中的植物油----棕榈酸、油酸、亚油酸、亚麻酸
十字花科植物种籽---芥酸（如：菜籽油）。

油脂的物理性质：
一、气味和色泽
v 纯脂肪是无色无味的
v 多数油脂无挥发性，气味多由非脂成分引起的。
二、熔点和沸点（Melting Points and Boiling Points）

n 天然油脂没有敏锐的mp和bp
Mp:
v 游离脂肪酸>甘油一酯>二酯>三酯
v 饱和度越高，则mp越高。
v 碳链越长，则mp越高。
v mp最高在40~55℃之间, mp<37℃时，消化率 >96%。

bp：
v 180~200℃之间，bp随碳链增长而增高

三、稠 度
脂肪的质地和可加工性，与稠度关系密切。

结晶特征（固态）
稠度特征 熔融特征（液态）
形成液晶的特征（介于液固之间）

同质多晶:化学组成相同、结晶晶型不同，但融化后生成相同的液相。
三斜(b型)、正交(b´型)、六方(a型)

调 温:利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶型和物理状态，以增加油脂的利用性和应用范围。

油脂的塑性:在一定外力下，固体脂肪具有的抗变形的能力。

乳浊液：乳浊液是由两种不互溶的液相组成的分散体系，其中一相是以直径0.1~50μm的液滴分散在另一相中，以液滴或液晶的形式存在的液相称为“内”相或分散相，使液滴或液晶分散的相称为“外”相或连续相。

抗氧化剂：能推迟会自动氧化的物质发生氧化，并能减慢氧化速率的物质。

水包油型(O/W，水为连续相。如：牛乳)
乳浊液
油包水型(W/O，油为连续相。如：奶油)

★乳浊液失稳的机制是什么？乳化剂稳定乳浊液的机理如何？如何根据HLB值选择乳化剂？

(1)乳浊液失稳机制：
分层或沉降。
由于重力作用，密度不相同的相产生分层或沉降，沉降速率遵循斯托克斯定律；
絮凝或群集。
乳状液絮凝时，脂肪球成群的而不是各自地运动。球表面的静电荷量不足，斥力减少，是引起絮凝的主要原因。
聚结。
这是乳状液失去稳定性的最重要的途径，它使界面膜破裂，脂肪球相互结合，界面面积减小，严重时导致均匀脂相和均匀水相之间产生平面界面。
(2)乳化剂的乳化机理（提高乳浊液稳定性的方法）：
1、减小两相间的界面张力
2、增大分散相之间的静电斥力
3、增大连续相的粘度或生成有弹性的厚膜
4、微小的固体粉末的稳定作用
5、形成液晶相，使液滴间的范德华力减弱。
(3)乳化剂的选择:乳化剂在水中的溶解度取决于HLB值的大小。通常，HLB值范围在3~6的乳化剂可形成W/O乳状液，数值在8~18则有利于形成O/W乳状液。通常混合乳化剂比具有相同HLB值的单一乳化剂的乳化效果好。

脂肪的氧化：
自动氧化
光敏氧化
酶促氧化
（一） 自动氧化
脂类的自动氧化是典型的自由基反应
1、反应机理：

RH----底物脂肪酸
ROOH----形成的氢过氧化物
R．----烷基自由基
ROO．----过氧烷基自由基

自动氧化的特征：
1、干扰自由基反应的化学物质，都将明显地抑制氧化转化速率；
2、光和产生自由基的物质对反应有催化作用；
3、氢过氧化物ROOH产率高；
4、纯脂肪物质氧化，需要相当长的诱导期。

酶促氧化：脂肪在酶参与下所发生的氧化反应，称为酶促氧化。

影响脂肪氧化的因素：
①脂肪的结构和组成
Ø 顺式、共轭双键易氧化
Ø 游离FA比甘油酯的V氧化略高
Ø 甘油酯中FA的无规分布使V氧化 降低。
Ø 双键数∝V氧化

②O2
1O2的V氧化@1500 3O2 的V氧化。
③温度
氧化速率与温度成正比
SFA室温下稳定，高温下会显著的氧化。
④ Aw
⑤表面积
氧化速率与表面积成正比
⑥催化剂（助氧化剂）
Mn+(n≧2,过渡金属离子)是助氧化剂。血红素、酶促氧化的酶均是助氧化剂
⑦光和射线 可以促进脂类的氧化
⑧抗氧化剂 能延缓和减慢油脂V氧化的物质。

油脂在高温下的化学反应：热分解、热聚合、缩合、水解、 氧化反应等。油脂经长时间加热，粘度 ，碘值 ，酸价 ，发烟点 ，泡沫量 。

蛋白质变性的概念:由于外界因素的作用，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，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。

蛋白质变性对其结构和功能的影响：
（1）由于疏水基团暴露在分子表面，引起溶解度降低。
（2）改变对水结合的能力。
（3）失去生物活性（例如酶或免疫活性）。
（4）由于肽键的暴露，容易受到蛋白酶的攻击，使之增加了蛋白质对酶水解的敏感性。
（5）特征粘度增大。
（6）不能结晶。

影响蛋白质变性的因素:
1.物理因素（详细）
（1）热
（2）低温
（3）机械处理
如挤压、高速搅拌和均质
（4）静液压（压力）
（5）辐射
（6）界面
2. 化学因素
pH值：4-10稳定
金属盐：低浓度稳定，高浓度促进变性
有机溶剂：破坏疏水作用和静电力
变性剂：破坏氢键结构
表面活性剂：使蛋白质伸展，增加电性斥力等

蛋白质功能性质概念：指食品体系在加工、储藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特性的那些物理和化学性质。

蛋白质功能性质分三大类：
水合特性：水吸收、保持、溶胀性、溶解性等
流体动力学性质：胶凝、粘度、弹性等
表面性质：乳化性、起泡性、溶解度等

起泡性质：指它汽—液界面形成坚韧的薄膜使大量气泡并入和稳定的能力。

胶凝作用（凝胶化作用）概念：是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程。

食品蛋白凝胶可分为：
Ø ①加热后再冷却而形成的凝胶，多为热可逆凝胶。
Ø ②在加热下所形成的凝胶，多为不透明的热不可逆凝胶。
Ø ③由钙盐等二价金属盐形成的凝胶。
Ø ④不加热而经部分水解或pH调整到等电点而形成的凝胶。

食品中天然色素的分类:
（一）按来源的不同
1.植物色素 如叶绿素、胡萝卜素、花青素等。
2.动物色素 如血红素、虾青素、虾红素等。
3.微生物色素 如曲色素等。
（二）按溶解性质的不同
1.水溶性色素 如花青素
2.脂溶性色素 如叶绿素、类胡萝卜素
（三）按化学结构特征分
1.四吡咯衍生物（或卟啉类衍生物） 如叶绿素、血红素、肌红素等。
2.异戊二烯衍生物 如类胡萝卜素、虾青素。
3.多酚衍生物 如花青素、儿茶素、单宁等。
4.酮类衍生物 红曲色素、姜黄素等。
5.醌类衍生物 虫胶色素、胭脂虫红等

叶绿素:
基本性质
l 脂溶性
l 与蛋白质结合，叶绿体
l 对光、热敏感
l 酸性条件下易被氢取代
l 镁原子可被铜、锌、铁取代
护绿方法
l 加碱护绿
l 高温瞬时灭菌
l 加入铜盐和锌盐

氧合作用：血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合，而亚铁原子不被氧化，这种作用被称为氧合作用。（高氧压时）
氧化作用：血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应，生成高铁血红素的作用被称为氧化作用。（低氧压时）

花色苷类：
1、结构
花色苷被认为是类黄酮的一种，具有C6C3C6碳的骨架机构。所有花色苷都具有2-苯基-苯并吡喃阳离子结构。
2、影响花色苷稳定性的因素
q pH值
酸度的改变，花色素的结构改变，颜色随之改变。
q 氧气与还原剂
对氧气比较敏感，有抗坏血酸存在时，花色苷会消失。
q 光和温度
光照和加热会加速花色苷的降解。
q 糖及其降解产物
高浓度的糖有利于花色苷的稳定
q 金属离子的影响(Al3+、Fe3+)
花色苷的相邻羟基可与多价金属离子形成螯合物而改变颜色。
q 二氧化硫的影响
二氧化硫会作用于花色苷的C4而生成了一种无色物质。

类黄酮的基本结构：2-苯基-苯并吡喃酮

合成食品着色剂：苋菜红；胭脂红 ；柠檬黄；日落黄；靛蓝；亮蓝；赤藓红；新红

水溶性维生素：B族维生素和VC
维生素
脂溶性维生素：VA、VD、VE和VD

影响VC降解的因素
O2浓度及催化剂
ⅰ 催化氧化时，降解速度正比与氧气的浓度；
ⅱ 非催化氧化时，降解速度与氧气的浓度无正比关系，当PO2 ＞0.4atm，反应趋于平衡；
ⅲ 有催化剂时，氧化速度比自动氧化快2-3个数量级，厌氧时，金属离子对氧化速度无影响。

糖，盐及其它溶液浓度高时可减少溶解氧，使氧化速度减慢；半胱氨酸，多酚，果胶等对其有保护作用。
③ pH值：VC在酸性溶液(pH＜4)中较稳定，在中性以上的溶液(pH＞7.6)
中极不稳定。
④ 温度及AW：结晶VC在100℃不降解，而VC水溶液易氧化，随T↑，
V降解↑； AW↑， V降解↑
⑤ 许多酶如多酚氧化酶，VC氧化酶，H2O2酶，细胞色素氧化酶等可加
速VC的氧化降解。
⑥ 食品中的其它成分如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸， 聚磷酸等对VC有保护作用，亚硫酸盐对其也有保护作用。

影响味觉的因素
温度
在10~40℃之间较敏感，在30℃时最敏感。 时间
易溶解的物质呈味快，味感消失也快；慢溶解的物质呈味慢，但味觉持续时间长。
各种味觉的相互作用;味觉的相乘效果;味觉的相消效果