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食品化学习题集第2章 水分 习题答案一、填空题1 6；4；SP3；近似四面体 2 增大；3.98；最大值；下降3 氢键；四面体；H-桥；多变形4 改变水的结构；影响水的介电常数；影响水对其他非水溶质和悬浮物质的相容程度5 氢键；水桥 6 缔合；疏水相互作用；蛋白质折叠；变弱；增强7 脂肪酸盐；蛋白脂质；糖脂；极性脂类；核酸；同一分子中同时存在亲水和疏水基团；羧基；羟基；磷酸基；羰基；含氮基团；增溶 8 自由水；结合水；化合水；邻近水；多层水；滞化水；毛细管水9 常压下，100105条件下恒重后受试食品的减少量10 天然食品组织；加工食品中的化学成分；化学成分的物理状态；离子和离子基团的相互作用；与非极性物质的相互作用；与双亲分子的相互作用11 S；J 12 解吸等温线；回吸等温线；试样的组成；物理结构；预处理；温度；制作方法13 促进；抑制；0.35；抑制氧化；0.35；促进氧化 14 钟形曲线；0.30.7；增大至最高点；下降15 低温；降低温度使反应变得非常缓慢；冷冻产生的浓缩效应加速反应速率16 结构破坏；流失；减少；速冻；添加抗冷冻剂17 动态机械分析（DMA）；动态机械热分析（DMTA）；差示扫描量热法（DSC）18 较高；较小；明显降低；显著增大；增大；加快19 非限制扩散；冰点以下；溶质饱和或过饱和；增大；限制性扩散反应 20 较好；降低二、选择题1 B；2 C；3 A；4 D；5 D；6 D；7 B；8 B；9 D；10 A 11 C；12 D；13 D；14 B15 C；16 C；17 B；18 C；19 C；20 D三、名词解释1 离子水合作用在水中添加可解离的溶质，会使纯水通过氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏，对于不具有氢键受体和给体的简单无机离子，它们与水的相互作用仅仅是离子-偶极的极性结合。这种作用通常被称为离子水合作用。2 疏水水合作用向水中加入疏水性物质，如烃、脂肪酸等，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，处于这种状态的水与纯水结构相似，甚至比纯水的结构更为有序，使得熵下降，此过程被称为疏水水合作用。3 疏水相互作用如果在水体系中存在多个分离的疏水性基团，那么疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水的接触面积减小，此过程被称为疏水相互作用。4 笼形水合物指的是水通过氢键键合形成像笼一样的结构，通过物理作用方式将非极性物质截留在笼中。通常被截留的物质称为“客体”，而水称为“宿主”。5 结合水通常是指存在于溶质或其它非水成分附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那部分水。6 化合水是指那些结合最牢固的、构成非水物质组成的那些水。7 状态图就是描述不同含水量的食品在不同温度下所处的物理状态，它包括了平衡状态和非平衡状态的信息。8 玻璃化转变温度对于低水分食品，其玻璃化转变温度一般大于0，称为Tg；对于高水分或中等水分食品，除了极小的食品，降温速率不可能达到很高，因此一般不能实现完全玻璃化，此时玻璃化转变温度指的是最大冻结浓缩溶液发生玻璃化转变时的温度，定义为Tg。9 自由水又称游离水或体相水，是指那些没有被非水物质化学结合的水，主要是通过一些物理作用而滞留的水。10自由流动水指的是动物的血浆、植物的导管和细胞内液泡中的水，由于它可以自由流动，所以被称为自由流动水。11 水分活度水分活度能反应水与各种非水成分缔合的强度，其定义可用下式表示：其中，P为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；P0表示在同一温度下纯水的饱和蒸汽压；ERH是食品样品周围的空气平衡相对湿度。12 水分吸着等温线在恒温条件下，食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）与W的关系曲线。13 解吸等温线对于高水分食品，通过测定脱水过程中水分含量与W的关系而得到的吸着等温线，称为解吸等温线。14 回吸等温线对于低水分食品，通过向干燥的样品中逐渐加水来测定加水过程中水分含量与W的关系而得到的吸着等温线，称为回吸等温线。15 滞化水 是指被组织中的显微结构和亚显微结构及膜所阻留的水，由于这部分水不能自由流动，所以称为滞化水或不移动水。16 滞后现象MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。17 单分子层水在MSI区间的高水分末端（区间和区间的分界线，W=0.20.3）位置的这部分水，通常是在干物质可接近的强极性基团周围形成1个单分子层所需水的近似量，称为食品的“单分子层水（BET）”。四、简答题1 简要概括食品中的水分存在状态。食品中的水分有着多种存在状态，一般可将食品中的水分分为自由水（或称游离水、体相水）和结合水（或称束缚水、固定水）。其中，结合水又可根据被结合的牢固程度，可细分为化合水、邻近水、多层水；自由水可根据这部分水在食品中的物理作用方式也可细分为滞化水、毛细管水、自由流动水。但强调的是上述对食品中的水分划分只是相对的。2 简述食品中结合水和自由水的性质区别？食品中结合水和自由水的性质区别主要在于以下几个方面：食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得很多，随着食品中非水成分的不同，结合水的量也不同，要想将结合水从食品中除去，需要的能量比自由水高得多，且如果强行将结合水从食品中除去，食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变；结合水的冰点比自由水低得多，这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水，可在较低温度生存的原因之一；而多汁的果蔬，由于自由水较多，冰点相对较高，且易结冰破坏其组织；结合水不能作为溶质的溶剂；自由水能被微生物所利用，结合水则不能，所以自由水较多的食品容易腐败。3 比较冰点以上和冰点以下温度的W差异。在比较冰点以上和冰点以下温度的W时，应注意以下三点：在冰点温度以上，W是样品成分和温度的函数，成分是影响W的主要因素。但在冰点温度以下时，W与样品的成分无关，只取决于温度，也就是说在有冰相存在时，W不受体系中所含溶质种类和比例的影响，因此不能根据W值来准确地预测在冰点以下温度时的体系中溶质的种类及其含量对体系变化所产生的影响。所以，在低于冰点温度时用W值作为食品体系中可能发生的物理化学和生理变化的指标，远不如在高于冰点温度时更有应用价值；食品冰点温度以上和冰点温度以下时的W值的大小对食品稳定性的影响是不同的；低于食品冰点温度时的W不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的W。4 MSI在食品工业上的意义MSI即水分吸着等温线，其含义为在恒温条件下，食品的含水量（每单位干物质质量中水的质量表示）与W的关系曲线。它在食品工业上的意义在于：在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与W有关；配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；测定包装材料的阻湿性的必要性；测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量关系。5 滞后现象产生的主要原因。MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。产生滞后现象的原因主要有：解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分；不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压；解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的W；温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。6 简要说明W比水分含量能更好的反映食品的稳定性的原因。W比用水分含量能更好地反映食品的稳定性，究其原因与下列因素有关：（1）W对微生物生长有更为密切的关系；（2）W与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有高度的相关性；（3）用W比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况；（4）从MSI图中所示的单分子层水的W（0.200.30）所对应的水分含量是干燥食品的最佳要求；（5）W比水分含量易测，且又不破坏试样。7 简述食品中W与化学及酶促反应之间的关系。W与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行；通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点；高含量的水由于稀释作用可减慢反应。8 简述食品中W与脂质氧化反应的关系。食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（W0.35左右）时，可抑制氧化作用，其原因可能在于：覆盖了可氧化的部位，阻止它与氧的接触；与金属离子的水合作用，消除了由金属离子引发的氧化作用；与氢过氧化合物的氢键结合，抑制了由此引发的氧化作用；促进了游离基间相互结合，由此抑制了游离基在脂质氧化中链式反应。当食品中W0.35时，水分对脂质氧化起促进作用，其原因可能在于：水分的溶剂化作用，使反应物和产物便于移动，有利于氧化作用的进行；水分对生物大分子的溶胀作用，暴露出新的氧化部位，有利于氧化的进行。9 简述食品中W与美拉德褐变的关系。食品中W与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中W0.30.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，造成食品中W与美拉德褐变的钟形曲线形状的主要原因在于：虽然高于BHT单分子层W以后美拉德褐变就可进行，但W较低时，水多呈水-水和水-溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔合作用不利于反应物和反应产物的移动，限制了美拉德褐变的进行。随着W增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但W继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。10 分子流动性的影响因素。分子流动性指的是与食品储藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式，它涵盖了以下分子运动形式：由分子的液态移动或机械拉伸作用导致其分子的移动或变型；由化学电位势或电场的差异所造成的液剂或溶质的移动；由分子扩散所产生的布朗运动或原子基团的转动；在某一容器或管道中反应物之间相互移动性，还促进了分子的交联、化学的或酶促的反应的进行。分子流动性主要受水合作用大小及温度高低的影响，水分含量的多少和水与非水成分之间作用，决定了所有的处在液相状态成分的流动特性，温度越高分子流动越快；另外相态的转变也可提高分子流动性。五、论述题1 论述食品中水分与溶质间的相互作用。食品中水分与溶质间的相互作用主要表现在以下几个方面：水与离子和离子基团的相互作用：在水中添加可解离的溶质，会破坏纯水的正常结构，这种作用称为离子水合作用。但在不同的稀盐溶液中，离子对水结构的影响是有差异的。某些离子如K+、Rb+、Cs+、Cl-等具有破坏水的网状结构效应，而另一类电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子则有助于水形成网状结构，如Li+、Na+、H3O+、F-等。离子的效应不仅仅改变水的结构，而且影响水的介电常数、水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度。水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：食品中蛋白质、淀粉、果胶等成分含有大量的具有氢键键合能力的中性基团，它们可与水分子通过氢键键合。水与这些溶质之间的氢键键合作用比水与离子之间的相互作用弱，与水分子之间的氢键相近，且各种有机成分上的极性基团不同，与水形成氢键的键合作用强弱也有区别。水与非极性物质的相互作用：向水中加入疏水性物质，如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团，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作用增强，此过程称为疏水水合作用；当水体系存在有多个分离的疏水基团，那么疏水基团之间相互聚集，此过程称为疏水相互作用。水与双亲分子的相互作用：水能作为双亲分子的分散介质，在食品体系中，水与脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂类、核酸类，这些双亲分子亲水部位羧基、羟基、磷酸基或含氮基团的缔合导致双亲分子的表观“增溶”。2 论述水分活度与温度的关系。当温度处于冰点以上时，水分活度与温度的关系可以用下式来表示：式中T为绝对温度；R为气体常数；H为样品中水分的等量净吸着热；的意义表示为：若以lnW对1/T作图，可以发现其应该是一条直线，即水分含量一定时，在一定的温度范围内，W随着温度提高而增加。当温度处于冰点以下时，水分活度与温度的关系应用下式来表示：式中Pff表示未完全冷冻的食品中水的蒸汽分压；P0(SCW)表示过冷的纯水蒸汽压；Pice表示纯冰的蒸汽压。在冰点温度以下的W值都是相同的。3 论述水分活度与食品稳定性之间的联系。水分活度比水分含量能更好的反映食品的稳定性，具体说来，主要表现在以下几点：食品中W与微生物生长的关系：W对微生物生长有着密切的联系，细菌生长需要的W较高，而霉菌需要的W较低，当W低于0.5后，所有的微生物几乎不能生长。食品中W与化学及酶促反应关系：W与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行；通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点；高含量的水由于稀释作用可减慢反应。食品中W与脂质氧化反应的关系：食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（W0.35左右）时，可抑制氧化作用。当食品中W0.35时，水分对脂质氧化起促进作用。食品中W与美拉德褐变的关系：食品中W与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中W0.30.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，随着W增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但W继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。4 论述冰在食品稳定性中的作用。冷冻是保藏大多数食品最理想的方法，其作用主要在于低温，而是因为形成冰。食品冻结后会伴随浓缩效应，这将引起非结冰相的pH、可滴定酸、离子强度、黏度、冰点等发生明显的变化。此外，还将形成低共熔混合物，溶液中有氧和二氧化碳逸出，水的结构和水与溶质间的相互作用也剧烈改变，同时大分子更加紧密地聚集在一起，使之相互作用的可能性增大。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缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时候会导致反应速率的增大。随着食品原料的冻结、细胞内冰晶的形成，将破坏细胞的结构，细胞壁发生机械损伤，解冻时细胞内的物质会移至细胞外，致使食品汁液流失，结合水减少，使一些食物冻结后失去饱满性、膨胀性和脆性，会对食品质量造成不利影响。采取速冻、添加抗冷冻剂等方法可降低食品在冻结中的不利影响，更有利于冻结食品保持原有的色、香、味和品质。5 论述分子流动性、状态图与食品稳定性的关系。温度、分子流动性及食品稳定性的关系：在温度10100范围内，对于存在无定形区的食品，温度与分子流动性和分子黏度之间显示出较好的相关性。大多数分子在Tg或低于Tg温度时呈橡胶态或玻璃态，它的流动性被抑制。也就是说，使无定形区的食品处在低于Tg温度，可提高食品的稳定性。食品的玻璃化转变温度与稳定性：凡是含有无定形区或在冷冻时形成无定形区的食品，都具有玻璃化转变温度Tg或某一范围的Tg。从而，可以根据Mm和Tg的关系估计这类物质的限制性扩散稳定性，通常在Tg以下，Mm和所有的限制性扩散反应（包括许多变质反应）将受到严格的限制。因此，如食品的储藏温度低于Tg时，其稳定性就较好。根据状态图判断食品的稳定性：一般说来，在估计由扩散限制的性质，如冷冻食品的理化性质，冷冻干燥的最佳条件和包括结晶作用、凝胶作用和淀粉老化等物理变化时，应用Mm的方法较为有效，但在不含冰的食品中非扩散及微生物生长方面，应用W来判断食品的稳定性效果较好。第3章 碳水化合物 习题答案一、填空题1 单糖；寡糖；多糖 2 醛糖；酮醣；210；10；均多糖；杂多糖3 植物多糖；动物多糖；微生物多糖；结构性多糖；贮藏性多糖；功能性多糖；多糖复合物4 葡聚糖；肌肉；肝脏；低聚糖；葡萄糖 5 多元醇；单糖醇；双糖醇6 九；肌肌醇；游离形式；磷酸肌醇；肌醇六磷酸7 羟基；非糖物质；配基；非糖体；苷键；含氧糖苷；含氮糖苷；含硫糖苷8 直链；支链；均多糖；杂多糖 9 大小；形状；所带净电荷；构象10 转化；葡萄糖；果糖 11 还原糖；醛糖酸；醛糖二酸12 固体；液体；流动性；刚性；形状；半固体 13 吡喃酮；呋喃；呋喃酮；内酯；羰基化合物14 美拉德反应；焦糖化褐变；抗坏血酸褐变；酚类物质褐变 15 50；50；不太高；低甲氧基；果胶酸16 低；高；1；58；3.5 17 水溶性；水不溶性；植物类；动物类；合成类18 超氧离子；羟；氢过氧；黄酮；多糖 19 微生态调节剂；甜味剂；防腐剂；保鲜；钙20 海藻；凝固剂；稳定剂；增稠剂；载体；低热量二、选择题1 B；2B； 3C；4B； 5A； 6A； 7D； 8C；9B；10A；11B；12A；13D；14C；15B；16C；17D；18A；19C； 20A三、名词解释1 多糖复合物多糖上有许多羟基，这些羟基可与肽链结合，形成糖蛋白或蛋白多糖，与脂类结合可形成脂多糖，与硫酸结合而含有硫酸基，形成硫酸酯化多糖；多糖上的羟基还能与一些过渡金属元素结合，形成金属元素结合多糖，一般把上述这些多糖衍生物称为多糖复合物。2 环状糊精环状糊精是由68个D吡喃葡萄糖通过1，4糖苷键连接而成的低聚物。由6个糖单位组成的称为环状糊精，由7个糖单位组成的称为环状糊精，由8个糖单位组成的称为环状糊精。3 多糖结合水与多糖的羟基通过氢键结合的水被称为水合水或结合水，这部分水由于使多糖分子溶剂化而自身运动受到限制，通常这种水不会结冰，也称为塑化水。4 果葡糖浆工业上采用淀粉酶和葡萄糖糖化酶水解玉米淀粉得到近乎纯的D葡萄糖。然后用异构酶使D葡萄糖异构化，形成由54D葡萄糖和42D果糖组成的平衡混合物，称为果葡糖浆。5 黏度黏度是表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切应力作用时表现的特性。黏度常用毛细管黏度计、旋转黏度计、落球式黏度计和振动式黏度计等来测定。6 多糖胶凝作用在食品加工中，多糖或蛋白质等大分子，可通过氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接、缠结或共价键等相互作用，形成海绵状的三维网状凝胶结构。网孔中充满着液相，液相是由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的水溶液。7 非酶褐变非酶褐变反应主要是碳水化合物在热的作用下发生的一系列化学反应，产生了大量的有色成分和无色的成分，或挥发性和非挥发性成分。由于非酶褐变反应的结果使食品产生了褐色，故将这类反应统称为非酶褐变反应。就碳水化合物而言，非酶褐变反应包括美拉德反应、胶糖化褐变、抗坏血酸褐变和酚类成分的褐变。8 美拉德反应主要是指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应，反应过程中形成的醛类、醇类可发生缩和作用产生醛醇类及脱氮聚合物类，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物类黑素，以及一些需宜和非需宜的风味物质。9 焦糖化褐变糖类在没有含氨基化合物存在时，加热到熔点以上也会变为黑褐的色素物质，这种作用称为焦糖化作用。温和加热或初期热分解能引起糖异头移位、环的大小改变和糖苷键断裂以及生成新的糖苷键。但是，热分解由于脱水引起左旋葡聚糖的形成或者在糖环中形成双键，后者可产生不饱和的环状中间体，如呋喃环。10 淀粉的糊化淀粉分子结构上羟基之间通过氢键缔合形成完整的淀粉粒不溶于冷水，能可逆地吸水并略微溶胀。如果给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分子之间的氢键断裂，因而淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水渗入淀粉粒。使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结晶区的数目和大小均减小，继续加热，淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。11 淀粉的老化热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。淀粉的老化实质上是一个再结晶的过程。12 海藻硒多糖是硒同海藻多糖分子结合形成的新型有机硒化物。目前研究的海藻硒多糖主要有：硒化卡拉胶、微藻硒多糖和单细胞绿藻硒多糖等几种，其中硒可能以SeH和硒酸酯两种形式存在。13 交联淀粉是由淀粉与含有双或多官能团的试剂反应生成的衍生物。两条相邻的淀粉链各有一个羟基被酯化，因此，在毗邻的淀粉链之间可形成一个化学桥键，这类淀粉称为交联淀粉。这种由淀粉链之间形成的共价键能阻止淀粉粒溶胀，对热和振动的稳定性更大。14 低黏度变性淀粉低于糊化温度时的酸水解，在淀粉粒的无定形区发生，剩下较完整的结晶区。淀粉经酸处理后，生成在冷水中不易溶解而易溶于沸水的产品。这种称为低黏度变性淀粉或酸变性淀粉。15 预糊化淀粉淀粉悬浮液在高于糊化温度下加热，快速干燥脱水后，即得到可溶于冷水和能发生胶凝的淀粉产品。预糊化淀粉冷水可溶，省去了食品蒸煮的步骤，且原料丰富，价格低，比其他食品添加剂经济，故常用于方便食品中。16 氧化淀粉淀粉水悬浮液与次氯酸钠在低于糊化温度下反应发生水解和氧化，生成的氧化产物平均每2550个葡萄糖残基有一个羧基，氧化淀粉用于色拉调味料和蛋黄酱等较低黏度的填充料，但它不同于低黏度变性淀粉，既不易老化也不能凝结成不透明的凝胶。17 膳食纤维凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。18 糖原糖原又称动物淀粉，是肌肉和肝脏组织中的主要储存的碳水化合物，是同聚糖，与支链淀粉的结构相似，含-D-1，4和-D-1，6糖苷键。19 纤维素纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起，是由D吡喃葡萄糖通过-D-1，4糖苷键连接构成的线形同聚糖。20 微晶纤维素纤维素有无定形区和结晶区之分，无定形区容易受溶剂和化学试剂的作用，在此过程中无定形区被酸水解，剩下很小的耐酸结晶区，这种（产物分子量一般在3050k）商业上叫做微晶纤维素，常用在低热量食品加工中作填充剂和流变控制剂。四、简答题1 简述碳水化合物与食品质量的关系。碳水化合物是食品中主要组成分子，碳水化合物对食品的营养、色泽、口感、质构及某些食品功能等都有密切关系。（1）碳水化合物是人类营养的基本物质之一。人体所需要的能量中有70%左右是由糖提供的。（2）具有游离醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食品中其它成分，如氨基化合物反应而形成一定色泽；在水分较少情况下加热，糖类在无氨基化合物存在情况也可产生有色产物，从而对食品的色泽产生一定的影响。（3）游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。（4）食品的黏弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。（5）食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收，除对食品的质构有重要作用外，还有促进肠道蠕动，使粪便通过肠道的时间缩短，减少细菌及其毒素对肠壁的刺激，可降低某些疾病的发生。（6）某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，如香菇多糖、茶叶多糖等，这些功能性多糖是保健食品的主要活性成分。2 碳水化合物吸湿性和保湿性在食品中的作用。碳水化合物的亲水能力大小是最重要的食品功能性质之一，碳水化合物结合水的能力通常称为保湿性。根据这些性质可以确定不同种类食品是需要限制从外界吸入水分或是控制食品中水分的损失。例如糖霜粉可作为前一种情况的例子，糖霜粉在包装后不应发生黏结，添加不易吸收水分的糖如乳糖或麦芽糖能满足这一要求。另一种情况是控制水的活性。特别重要的是防止水分损失，如糖果饯和焙烤食品，必须添加吸湿性较强的糖，即玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖、糖醇等。3 膳食纤维的安全性。（1）大量摄入膳食纤维，因肠道细菌对纤维素的酵解作用而产生挥发性脂肪酸、二氧化碳及甲烷等，可引起人体腹胀、胀气等不适反应。（2）影响人体对蛋白质、脂肪、碳水化合物的吸收，膳食纤维的食物充盈作用引起膳食脂肪和能量摄入量的减少，还可直接吸附或结合脂质，增加其排出；具有凝胶特性的纤维在肠道内形成凝胶，可以分隔、阻留脂质，影响蛋白质、碳水化合物和脂质与消化酶及黏膜的接触，从而影响人体对这些能量物质的生物利用率。（3）对于一些结构中含有羟基或羰基基团的膳食纤维，可与人体内的一些有益矿物元素，发生交换或形成复合物，最终随粪便一起排出体外，进而影响肠道内矿物元素的生理吸收。（4）一些研究表明，膳食纤维可束缚一些维生素，对脂溶性维生素有效性产生影响。4 蔗糖形成焦糖素的反应历程。蔗糖是用于生产焦糖色素和食用色素香料的物质，在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热可制备出焦糖色素，其反应历程如下。第一阶段：由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一水分子水，生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐。这是这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止。第二阶段：是持续较长时间的失水阶段，在此阶段异蔗糖酐脱去一水分子缩合为焦糖酐。焦糖酐是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖酐的熔点为138，可溶于水及乙醇，味苦。第三阶段：是焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。焦糖烯的熔点为154，可溶于水，味苦，分子式C36H50O25。焦糖素的分子式为C125H188O80，难溶于水，外观为深褐色。5 抗坏血酸褐变的反应历程。抗坏血酸不仅具有酸性还具有还原性，因此，常作为天然抗氧化剂。抗坏血酸在对其它成分抗氧化的同时它自身也极易氧化，其氧化有两种途径：（1）有氧时抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸，再脱水形成DKG（2，3-二酮古洛糖酸）后，脱羧产生酮木糖，最终产生还原酮。还原酮极易参与美拉德反应德中间及最终阶段。此时抗坏血酸主要是受溶液氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速。（2）当食品中存在有比抗坏血酸氧化还原电位高的成分时，无氧时抗坏血酸因脱氢而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗坏血酸酮式环状结构，在水参与下抗坏血酸酮式环状结构开环成2，3-二酮古洛糖酸；2，3-二酮古洛糖酸进一步脱羧、脱水生成呋喃醛或脱羧生成还原酮。呋喃醛、还原酮等都会参与美拉德反应，生成含氮的褐色聚合物或共聚物类。抗坏血酸在pH5.0的酸性溶液中氧化生成脱氢抗坏血酸，速度缓慢，其反应是可逆的。6 淀粉糊化及其阶段。给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分子之间的氢键断裂，淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水渗入淀粉粒，使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结晶区的数目和大小均减小，继续加热，淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。淀粉糊化分为三个阶段：第一阶段：水温未达到糊化温度时，水分是由淀粉粒的孔隙进入粒内，与许多无定形部分的极性基相结合，或简单的吸附，此时若取出脱水，淀粉粒仍可以恢复。第二阶段：加热至糊化温度，这时大量的水渗入到淀粉粒内，黏度发生变化。此阶段水分子进入微晶束结构，淀粉原有的排列取向被破坏，并随着温度的升高，黏度增加。第三阶段：使膨胀的淀粉粒继续分离支解。当在95恒定一段时间后，则黏度急剧下降。淀粉糊冷却时，一些淀粉分子重新缔合形成不可逆凝胶。7 淀粉老化及影响因素。热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。影响淀粉老化因素包括以下几点。（1）淀粉的种类。直链淀粉分子呈直链状结构，在溶液中空间障碍小，易于取向，所以容易老化，分子量大的直链淀粉由于取向困难，比分子量小的老化慢；而支链淀粉分子呈树枝状结构，不易老化。（2）淀粉的浓度。溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于老化，但水分在10以下时，淀粉难以老化，水分含量在3060，尤其是在40左右，淀粉最易老化。（3）无机盐的种类。无机盐离子有阻碍淀粉分子定向取向的作用。（4）食品的pH值。pH值在57时，老化速度最快。而在偏酸或偏碱性时，因带有同种电荷，老化减缓。（5）温度的高低。淀粉老化的最适温度是24，60以上或20以下就不易老化。（6）冷冻的速度。糊化的淀粉缓慢冷却时会加重老化，而速冻使淀粉分子间的水分迅速结晶，阻碍淀粉分子靠近，可降低老化程度。（7）共存物的影响。脂类、乳化剂、多糖、蛋白质等亲水大分子可抗老化。表面活性剂或具有表面活性的极性脂添加到面包和其他食品中，可延长货架期。8 影响淀粉糊化的因素有哪些。影响淀粉糊化的因素很多，首先是淀粉粒中直链淀粉与支链淀粉的含量和结构有关，其他包括以下一些因素。（1）水分活度。食品中存在盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分将会降低水活度，进而抑制淀粉的糊化，或仅产生有限的糊化。(2) 淀粉结构。当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化，甚至有的在温度100以上才能糊化；否则反之。（3）盐。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。（4）脂类。脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。因此，凡能直接与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀，从而影响淀粉的糊化。（5）pH值。当食品的pH4时，淀粉将被水解为糊精，黏度降低。当食品的pH47时，对淀粉糊化几乎无影响。pH10时，糊化速度迅速加快。（6）淀粉酶。在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始，而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解，淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。9 壳聚糖在食品工业中的应用。壳聚糖的化学名为-（1，4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，具有诸多的生理作用。（1）作为食品的天然抗菌剂。壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上的负电荷相互作用，使细胞内的蛋白酶和其它成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。（2）作为水果的天然保鲜剂。壳聚糖膜可阻碍大气中氧气的渗入和水果呼吸产生二氧化碳的逸出，但可使诱使水果熟化的乙烯气体逸出，从而抑制真菌的繁殖和延迟水果的成熟。（3）作为食品的天然抗氧化剂。当肉在热处理过程中，游离铁离子从肉的血红蛋白中释放出来，并与壳聚糖螯合形成螯合物，从而抑制铁离子的催化活性，起到抗氧化作用。（4）保健食品添加剂。壳聚糖被人体胃肠道消化吸收后，可与相当于自身质量许多倍的甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等脂类化合物生成不被胃酸水解的配合物，不被消化吸收而排出体外。与此同时，由于胆酸被壳聚糖结合，致使胆囊中胆酸量减少，从而刺激肝脏增加胆酸的分泌，而胆酸是由肝脏中胆固醇转化而来的，这一过程又消耗了肝脏和血液中的胆固醇，最终产生减肥的功效。（5）果汁的澄清剂。壳聚糖的正电荷与果汁中的果胶、纤维素、鞣质和多聚戊糖等的负电荷物质吸附絮凝，该体系是一个稳定的热力学体系，所以能长期存放，不再产生浑浊。（6）水的净化剂。壳聚糖比活性炭能更有效地除去水中地聚氯化联苯，与膨润土复合处理饮用水时，可除去饮用水地颗粒物质、颜色和气味，和聚硅酸、聚铝硅酸及氯化铁复合使用，可明显降低水的COD值和浊度。10美拉德反应的历程。美拉德反应主要是指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应。它的反应历程如下。开始阶段：还原糖如葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基失水缩合生成N葡萄糖基胺，葡萄糖基胺经Amadori重排反应生成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖。中间阶段：1-氨基-1-脱氧-2-酮糖根据pH值的不同发生降解，当pH值等于或小于7时，Amadori产物主要发生1，2-烯醇化而形成糠醛（当糖是戊糖时）或羟甲基糠醛（当糖为己糖时）。当pH值大于7、温度较低时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易发生2，3-烯醇化而形成还原酮类，还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物类）。当pH值大于7、温度较高时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易裂解，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等很多高活性的中间体。这些中间体还可继续参与反应，如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和-氨基酮类，这个反应又称为Strecker降解反应。终期阶段：反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生缩合作用产生醛醇类脱氮聚合物类。五、论述题1 膳食纤维的理化特性。 （1）溶解性与黏性膳食纤维分子结构越规则有序，支链越少，成键键合力越强，分子越稳定，其溶解性就越差，反之，溶解性就越好。膳食纤维的黏性和胶凝性也是膳食纤维在胃肠道发挥生理作用的重要原因。（2）具有很高的持水性膳食纤维的化学结构中含有许多亲水基团，具有良好的持水性，使其具有吸水功能与预防肠道疾病的作用，而且水溶性膳食纤维持水性高于水不溶性膳食纤维的持水性。（3）对有机化合物的吸附作用膳食纤维表面带有很多活性基团而具有吸附肠道中胆汁酸、胆固醇、变异原等有机化合物的功能，从而影响体内胆固醇和胆汁酸类物质的代谢，抑制人体对它们的吸收，并促进它们迅速排出体外。（4）对阳离子的结合和交换作用膳食纤维的一部分糖单位具有糖醛酸羧基、羟基和氨基等侧链活性基团。通过氢键作用结合了大量的水，呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用和溶解亲水性物质的作用。（5）改变肠道系统中微生物群系组成膳食纤维中非淀粉多糖经过食道到达小肠后，由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠，膳食纤在肠内发酵，会繁殖相当多的有益菌，并诱导产生大量的好氧菌群，代替了肠道内存在的厌氧菌群，从而减少厌氧菌群的致癌性和致癌概率。（6）容积作用膳食纤维吸水后产生膨胀，体积增大，食用后膳食纤维会对肠胃道产生容积作用而易引起饱腹感。2 试述非酶褐变对食品质量的影响。（1）非酶褐变对食品色泽的影响非酶褐变反应中产生二大类对食品色泽有影响的成分，其一是一类分子量低于1000水可溶的小分子有色成分；其二是一类分子量达到100000水不可溶的大分子高聚物质。（2）非酶褐变对食品风味的影响在高温条件下，糖类脱水后，碳链裂解、异构及氧化还原可产生一些化学物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇、3-羟基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸；非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，可促进很多成分的变化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的醛类。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风