1、1第一章 绪论1 什么是食品化学 食品：经特定方式加工后供人类食用的食物。 食物：可供人类食用的物质原料统称为食物。 化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学和生物化学等。 食品化学：指研究食物的组成、性质以及功能和食物在贮藏、加工和包装过程中可能发生的化学和物理变化的科学。食品化学、微生物学、生物学和工程学是是疲惫科学的四大支柱学科。 食品化学的分类：（按研究对象的不同分类） 食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。 食品分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。 食品生物化学：研究食品的生理变化。与普通生
2、物化学不同食品生物化学关注的对象是死的或将要死的生物材料。 食品工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。 食品功能化学：研究食物成分对人体的作用。 食品风味化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成分的化学。 2 食品化学的历史 3 现代食品化学的发展方向 （1）高新技术在食品工业中的应用； （2）新型食品材料的研究； （3）现有食品材料功能的改良； （4）食物成分的生理功能研究。第二章 水分一、水的功能 1 水在食品工艺学方面的功能 a 从食品理化性质上讲，水在食品中起着溶解、分散蛋白质、淀粉等说溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。 b 从食品质地方面讲，水对食品的鲜度、硬度、流动性
3、、呈味、耐贮性和加工适应性都具有重要的影响。 c 从食品安全性讲，水是微生物繁殖的必需条件。 d 从食品工艺的角度讲，水起着膨润、浸透、均匀化等功能。 2 水在食品生物学方面的功能 a 水是体内化学作用的介质，亦是化学反应的反应物和产物，是组织或细胞所需养分和代谢物质以及排泄物质转运的载体。 b 水的比热大，是体温良好的稳定剂。 c 水是构成集体的重要成分。 d 水可对体内的机械摩擦产生润滑，减少损伤。 二、水的状态 冰的导热系数在 0时近似为同温度下水的导热系数的 4 倍，冰的热扩散系数约为水的 5 倍，说明在同一环境中，冰比水能更快的改变自身的温度。水和冰的导热系数和热扩散系数上较大的差异
4、，就导致了在相同温度下组织材料冻结的速度比解冻的速度快很多。 2一般的食物在冻结后解冻往往有大量的汁液流出，其主要原因是冻结后冰的体积比相同质量的水的体积增大 9%，因而破坏了组织结构。 三、食品中水的组成 食品中的水不是单独存在的，它会与食品中的其他成分发生化学或物理作用，因而改变了水的性质。按照食品中的水与其他成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成结合水、毛细管水和自由水。 结合水：又称为束缚水，是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。 自由水：是指食品中与非水成分有较弱作用或基本没有作用的水。 毛细管水：指食品中由于天然形成的毛细管而保留的水分，
5、是存在于生物体细胞间隙的水。毛细管的直径越小，持水能力越强，当毛细管直径小于 0.1m 时，毛细管水实际上已经成为结合水，而当毛细管直径大于 0.1m 则为自由水，大部分毛细管水为自由水。结合水与自由水的区别：结合水在食品中不能作为溶剂，在-40时不结冰，而自由水可以作为溶剂，在-40会结冰。食品中的结合水的产生除毛细管作用外，大多数结合水是由于食品中的水分与食品中的蛋白质、淀粉、果胶等物质的羧基、羰基、氨基、亚氨基、羟基、巯基等亲水性基团或水中的无机离子的键合或偶极作用产生的。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单分子层水和多分子层水。单分子层水：指与食品中非水成分的强极性基
6、团如：羧基 、氨基 +、羟基等直接以氢键结合的第一个水分子层。在食品中的水分中它与非水成分之间的结合能力最强，很难蒸发，与纯水相比其蒸发焓大为增加，它不能被微生物所利用。一般说来，食品干燥后安全贮藏的水分含量要求即为该食品的单分子层水。若得到干燥后食品的水分含量就可以计算食品的单分子层水含量：a w/m(1-a w) =1/m1 c+(c-1)a w /m1 c式中：a w水分活度，m 水分含量，m 1单分子层水含量，c- 常数。(Later) 多分子层水：是指单分子层水之外的几个水分子层包含的水。四、食品中水与非水组分之间的相互作用 1 水与离子基团之间的相互作用构成水或结合水。 离子电荷与
7、水分子的偶极子之间的相互作用，是食品中结合最紧密的水。H2O-Na+ 83.68kJ/moL H2O-H2O 20.9kJ/moL影响这种作用力的因素有：基团的解离程度以及食品的酸度。 这种作用对食品体系的影响表现在：a 改变水的结构，b 改变是批哦内的介电常数，c 影响食品体系的稳定性和生物活性大分子的稳定性。 2 水与氢键型基团的作用结合水 3 水与非极性基团的作用疏水相互作用五、水分活度 1 水分活度的定义水分活度表示食品中十分可以被微生物所利用的程度，在物理化学上水分活度是指食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的蒸汽压的比值，可以用公式 aw=P/P0,也可以用相对平衡湿度表示 aw=ER
8、H/100。 相对平衡湿度：大气水汽分压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。 3食品的平衡相对湿度是指食品中的水分蒸汽压达到平衡后，食品周围的水汽分压与同温度下水的饱和蒸汽压之比。2 水分活度与温度的关系 由于蒸汽压和平衡相对湿度都是温度的函数，所以水分活度也是温度的函数。水分活度与温度的函数可用克劳修斯- 克拉伯龙方程来表示。dlna w/d(1/T)=-H/R lna w=-H/RT+c T-绝对温度，R-气体常数。H-样品中水分的等量净吸着热。T 则 a w，Loga w-1/T 为一直线马铃薯淀粉的 Logaw-1/T 关系图 但是当食品的温度低于 0时，直线发生转折，也就是说在计算冻结
9、食物的水分活度时 aw=P/P0 中 P0 的应该是冰的蒸汽压还是是过冷水的蒸汽压？因为这时样品中水的蒸汽压是冰的蒸汽压，如果 P0 再用冰的蒸汽压，这样水分活度的就算就失去意义，因此，冻结食物的水分活度的就算式为 a w=P （纯水） /P0（过冷水） 。食品在冻结点上下水分活度的比较： a 冰点以上，食物的水分活度是食物组成和食品温度的函数，并且主要与食品的组成有关；而在冰点以下，水分活度与食物的组成没有关系，而仅与食物的温度有关。 b 冰点上下食物的水分活度的大小与食物的理化特性的关系不同。如在-15 时，水分活度为 0.80，微生物不会生长，化学反应缓慢，在 20时，水分活度为 0.8
10、0 时，化学反应快速进行，且微生物能较快的生长。 c 不能用食物冰点以下的水分活度来预测食物在冰点以上的水分活度，同样，也不能用食物冰点以上的水分活度来预测食物冰点以下的水分活度。六、水分活度与食品的安全性 虽然在食物冻结后不能用水分活度来预测食物的安全性，但在未冻结时，食物的安全性确实与食物的水分活度有着密切的关系。总的趋势是，水分活度越小的食物越稳定，较4少出现腐败变质现象。具体来说水分活度与食物的安全性的关系可从以下按个方面进行阐述： a 从微生物活动与食物水分活度的关系来看：各类微生物生长都需要一定的水分活度，换句话说，只有食物的水分活度大于某一临界值时，特定的微生物才能生长。一般说来
11、，细菌为 aw 0.9，酵母为 aw 0.87，霉菌为 a w0.8。一些耐渗透压微生物除外。 b 从酶促反应与食物水分活度的关系来看：水分活度对酶促反应的影响是两个方面的综合，一方面影响酶促反应的底物的可移动性，另一方面影响酶的构象。食品体系中大多数的酶类物质在水分活度小于 0.85 时，活性大幅度降低，如淀粉酶、酚氧化酶和多酚氧化酶等。但也有一些酶例外，如酯酶在水分活度为 0.3 甚至 0.1 时也能引起甘油三酯或甘油二酯的水解。c 从水分活度与非酶反应的关系来看：脂质氧化作用：在水分活度较低时食品中的水与氢过氧化物结合而使其不容易产生氧自由基而导致链氧化的结束，当水分活度大于 0.4水分
12、活度的增加增大了食物中氧气的溶解。加速了氧化，而当水分活度大于 0.8 反应物被稀释，氧化作用降低。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。 水分活度与食品安全性的关系总结于图七、食品的等温吸湿线 1 等温吸湿线：是指在恒定温度下表示食品水分活度与含水量关系的曲线。在等温吸湿线中低水分含量范围内含水量稍增加就会导致水分活度的大幅度增加，把低水分含量区域内的曲线放大，呈一反 S 形曲线。根据水分活度与含水量的关系可将次曲线分成三个区域。A 区：a w=00.25，水分含量为 00.07g/g 干
13、物质，这部分水是食品中与非水物质结合最为紧密的水，吸湿时最先吸入，干燥时最后排除，不能使干物质膨润，更不能起到溶解的作用。A 区最高水分活度对应的含水量就是食物的单分子层水。B 区：a w=0.250.80，水分含量为 0.070.32g/g 干物质，该部分水实际上是多层水，他们将起到膨润和部分溶解的作用，会加速化学反应的速度。5C 区：a w=0.800.99，水分含量大于 0.40g/g 干物质，起到溶解和稀释作用，冻结时可以结冰。一般说来，大多数食品的等温吸湿线都成 S 形，而含有大量糖及可溶性小分子但不富含高聚物的水果、糖果以及咖啡提取物的等温吸湿线呈 J 形。 一种食物一般有两条等温
14、吸湿线，一条是吸附等温吸湿线，是食品在吸湿时的等温吸湿线，另一条是解吸等温吸湿线，是食品在干燥时的等温吸湿线，往往这两条曲线是不重合的，把这种现象称为“滞后”现象。这种现象产生的原因是高燥时食品中水分子与非水物质的基团之间的作用部分地被非水物质的基团之间的相互作用所代替，而吸湿时不能完全恢复这种代替作用。 食品的等温吸湿线与温度有关，由于水分活度随温度的升高而增大，所以同一食品在不同温度下具有不同的等温吸湿线。如图。2 食品的等温吸湿线方程 现在一般将食品的等温吸湿线方程表示如下：a w /(m(1-a w)=1/(m1c)+(c-1)a w /(m1c)6利用 aw/(1-aw )对 aw
15、作图，可得一直线，此直线的截距为 1/(m1 c)，斜率为(c-1)/(m 1c)。例如某一食品在某一温度下当水分活度为 0.04，含水量为 0.0405；当水分活度为 0.32，含水量为 0.117；求该食品的单分子层水含量。(m 1=0.0889g/g)。 第三章 碳水化合物一、概述 1 碳水化合物的定义与来源 碳水化合物是多羟基的醛类和多羟基酮类化合物及其缩合物和某些衍生物的总称。碳水化合物广泛存在于各种生物有机体内，是绿色植物经过光合作用形成的产物，一般占植物体干重的 80%左右。动物没有能力制造碳水化合物，因此人类膳食的能源物质碳水化合物主要是由植物性食品提供的，如淀粉。 2 碳水化
16、合物的分类 根据其水解程度分类：单糖：指凡不能被水解为更小单位的糖类物质，如葡萄糖、果糖等； 寡糖：凡能被水解成为少数（2-6 个）单糖分子的糖类物质，如蔗糖、乳糖、麦芽糖等； 多糖：凡能水解为多个单糖分子的糖类物质，如淀粉、纤维素、半纤维素、果胶等。 根据多糖的组成分类均多糖：指只有一种单糖组成的多糖，如淀粉，纤维素等 杂多糖：指由两种或两种以上的单糖组成的多糖，如香菇多糖等。 根据是否含有非糖基团纯粹多糖：不含有非糖基团的多糖，也就是一般意义上的多糖； 复合多糖：含有非糖基团的多糖，如糖蛋白、糖脂等 根据多糖的生物学功能来分类 构成多糖：组成生物体的多糖。 功能多糖：在生物体中起信号传导、
17、生物信息识别等功能的多糖。糖工程，多糖时代。3 碳水化合物在食品体系中的功能 （1）从食品工艺学的角度看 赋予食品香甜味；饼干、面包。 增加食品体系的粘稠性；饮料。 改善和维持食品体系的质地稳定性；果胨、果汁。 改善食品体系的香味和色泽。 （2）从食品生物化学的角度讲 作为人类活动的能源物质； 构成机体或食品体系； 转化形成生命必需物质，蛋白质和脂类。二、单糖、双糖在食品应用方面的物理性质 1 甜度各种单糖或双糖的相对甜度为：蔗糖 1.0，果糖 1.5，葡萄糖 0.7，半乳糖 0.6，麦芽糖 0.5，乳糖 0.4。2 溶解度 7常见的几种糖的溶解度如下：果糖 78.94%，374.78g/10
18、0g 水，蔗糖 66.60%，199.4g/100g 水，葡萄糖 46.71%，87.67g/100g 水。实在室温下葡萄糖的溶解度较低，其渗透压不足以抑制微生物的生长，贮藏性差，工业上一般在较高温度下 55（70%） ，不会结晶，贮藏性好。一般说来糖浓度大于 70%就可以抑制微生物的生长。果汁和蜜饯类食品就是利用糖作为保藏剂的。3 结晶性 就单糖和双糖的结晶性而言：蔗糖葡萄糖果糖和转化糖。淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，自身不能结晶并能防止蔗糖结晶。在生产硬糖是不能完全使用蔗糖，当熬煮到水分含量到 3%以下时，蔗糖就结晶，不能得到坚硬、透明的产品。一般在生产硬糖时添加一定量的（30%
19、-40%）的淀粉糖浆。在生产硬糖时添加一定量淀粉糖浆的优点是：（1）不含果糖，不吸湿，糖果易于保存；（2）糖浆中含有糊精，能增加糖果的韧性；（3）糖浆甜味较低，可缓冲蔗糖的甜味，使糖果的甜味适中。4 吸湿性和保湿性 吸湿性：糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的情况。 保湿性：指糖在较高空气湿度下吸收水分在较低空气湿度下散失水分的性质。对于单糖和双糖的吸湿性为：果糖、转化糖葡萄糖、麦芽糖蔗糖。 对于生产硬糖要求生产材料的吸湿性低，如蔗糖；对于生产软糖的材料要求吸湿性要高，如转化糖和果葡糖浆。5 渗透性 相同浓度下（只哦量百分浓度）下，溶质分子的分子质量越小，溶液的摩尔浓度就越大，溶液的渗透压就越大
20、，食品的保存性就越高。对于蔗糖来说：50%可以抑制酵母的生长，65% 可以抑制细菌的生长， 80%可以抑制霉菌的生长。 6 冰点降低 当在水中加入糖时会引起溶液的冰点降低。糖的浓度越高，溶液冰点下降的越大。相同浓度下对冰点降低的程度，葡萄糖蔗糖淀粉糖浆。生产糕点类冰冻食品时，混合使用淀粉糖浆和蔗糖，可节约用电（淀粉糖浆和蔗糖的混合物的冰点降低较单独使用蔗糖小） ，利用低转化度的淀粉糖浆还可以促进冰晶细腻，粘稠度高，甜味适中。 7 抗氧化性 糖类的抗氧化性实际上是由于糖溶液中氧气的溶解度降低而引起的。 8 粘度对于单糖和双糖，在相同浓度下，溶液的粘度有以下顺序：葡萄糖、果糖硫酸 草酸，在工业上用
21、酸水解淀粉产生葡萄糖时，产物往往含有 5%左右的异麦芽糖和龙胆二糖，影响糖的结晶性和风味。防止或尽量降低其含量的措施： （1）严格控制加酸量和淀粉乳液的浓度， 0.15%盐酸，35Be 的淀粉乳液是比较合适的。 （2）控制液化温度；（3）控制液化时间。脱水反应：戊糖（加热和酸性条件）糠醛；己糖（加热和酸性条件）5-羟基糠醛（分解）甲酸等（聚合）有色物质。麦芽酚和异麦芽酚具有特殊的气味（焦糖香型） ，他们可增强其他风味，如增强甜味等。麦芽酚可以使蔗糖的阈值浓度降低一半，而异麦芽酚作为甜味的增强剂时，它所产生的效果相当于麦芽酚的 6 倍。四、多糖在食品应用方面的性质1 淀粉的物理性质 淀粉根据其分
22、子形状可分为直链淀粉和支链淀粉，支链淀粉是由 -1，4 葡萄糖苷键连接的线性葡聚糖，二支链淀粉是由 -1，4 和 -1 ，6 糖苷键连接的具有分支结构的葡聚糖。直链淀粉在水溶液中并不是线性分子，而在分子内氢键的作用下分子链卷曲成螺旋状，每个螺旋含有 6 个葡萄糖残基。在显微镜下，淀粉都是形状和大小不同的透明颗粒，其形状有圆形、卵形（椭圆形） 、多角形等三种。不同淀粉的淀粉粒的形状不相同，马铃薯淀粉粒的形状为卵形，玉米淀粉粒的形状为圆形和多角形，稻米淀粉粒的形状为多角形。不同淀粉粒不仅颗粒形状不一样，其大小也不相同，不同淀粉粒平均颗粒大小为：马铃薯淀粉粒 65m ，小麦淀粉粒 20m，甘薯淀粉粒
23、 15 m，玉米淀粉粒 16m，稻米淀粉粒 5 m。就同一种淀粉而言，淀粉粒的大小也不均匀，如玉米淀粉粒中最大的为 26m，最小的为 5m。在常见的淀粉中马拉松淀粉的颗粒最大，稻米淀粉的颗粒最小。支链淀粉易分散在冰水中，而直链淀粉不易分散在冰水中。天然淀粉粒完全不溶于冷水。在 68-80时，直链淀粉在水中溶胀而形成胶体，支链淀粉则仍为颗粒，但是，一旦支链淀粉溶解后冷却则不易析出。2 淀粉的化学性质 与碘反应：直链淀粉与碘反应呈棕蓝色，而支链淀粉与碘反应呈蓝色，糊精与碘的反应随分子质量的减小，溶液呈色依次变化为：蓝色-紫色 -橙色-无色。但淀粉、糊精与碘的反应并不是化学反应，是一个物理过程。是由
24、于碘在淀粉分子螺旋中吸附而引起的。在淀粉分子的每一个螺旋中能吸附一分子的碘，吸附的作用力为范得华力，这种作用力改变9了碘的原有色泽。对于糊精来说，聚合度为 4-6 与碘呈无色，聚合度为 8-20 与碘呈红色，聚合度为大于 40 与碘呈蓝色。支链淀粉一般与碘呈紫色，因为其支链的长度一般为 20-30。 水解反应：工业上常通过淀粉水解来生产各种化工原料，根据淀粉的水解程度度的不同可得到糊精、淀粉糖浆、果葡糖浆、麦芽糖浆、葡萄糖等，常用的生产方法有酸法和酶法。（1）酸法：用无机酸作为催化剂使淀粉发生水解反应转变成葡萄糖，这个工序在工业上称为“糖化” 。淀粉在酸性条件下加热除发生糖化反应形成葡萄糖外，
25、还有其他副反应发生，如发生复合反应形成异麦芽糖和龙胆二糖，发生脱水反应生成环状糊精或双键。影响淀粉水解反应的因素有：A 淀粉的种类：不同淀粉的可水解难易程度不一样，由难到易依次为马铃薯淀粉-玉米、高粱等谷类淀粉 -大米淀粉。B 淀粉的形态：无定性的淀粉比结晶态的淀粉容易被水解。C 淀粉的化学结构：直链淀粉比支链淀粉易于水解，-1 ，4 糖苷键比 -1 ，6 糖苷键易于水解。 D 催化剂：不同的无机酸对淀粉水解反应的催化效果不一样，在相同浓度下，催化强弱顺序为：盐酸硫酸草酸。E 温度。（2）酶法：酶法对淀粉的水解包括糊化、液化和糖化三个工序。常用于淀粉水解的酶有 -淀粉酶、-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶
26、。-淀粉酶用于液化淀粉又称为液化酶，-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶用于淀粉糖化，又称为糖化酶。-淀粉酶:是一种内切酶，只能水解-1，4 糖苷键，不能水解 -1，6 糖苷键，但可越过 -1，6 糖苷键水解 -1，4 糖苷键，但不能水解麦芽糖中的 -1，4 糖苷键，利用 - 淀粉酶对淀粉进行水解，产物中含有葡萄糖、麦芽糖、麦芽三糖。-淀粉酶：是一种外切酶，从淀粉的还原端开始对淀粉进行水解，能水解 -1，4 糖苷件，不能水解 -1 ，6 糖苷键，且不能越过 -1，6 糖苷键水解 -1，4 糖苷键，利用 -淀粉酶对淀粉进行水解，产物中含有 - 麦芽糖和 -极限糊精。葡萄糖淀粉酶：是一种外切酶，从淀粉的非还原端
27、水解 -1，4，-1 ， 6 和 -1，3 糖苷键，最终产物为葡萄糖。淀粉的糊化和老化 -淀粉：指具有胶束结构的生淀粉； -淀粉：指不具有胶束结构的淀粉，也就是处于糊化状态的淀粉； 膨润现象：淀粉颗粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束结构即行消失的现象。 （1）糊化：生淀粉在水中加热至胶束结构全部崩溃，淀粉分子形成单分子，并为水所包围而成为溶液状态。由于淀粉分子是链状或分支状，彼此牵扯，结果形成具有粘性的糊状溶液，这种现象称为糊化。淀粉糊化温度必须达到一定程度，不同淀粉的糊化温度不一样，同一种淀粉，颗粒大小不一样，糊化温度也不一样，颗粒大的先糊化，颗粒小的后糊化。影响淀粉糊化的因素有：A 淀
28、粉的种类和颗粒大小； B 食品中的含水量；C 添加物：高浓度糖降低淀粉的糊化，脂类物质能与淀粉形成复合物降低糊化程度，提高糊化温度，食盐有时会使糊化温度提高，有时会使糊化温度降低；D 酸度：在 pH4-7 的范围内酸度对糊化的影响不明显，当 pH 大于 10.0，降低酸度会加速糊化。（2）老化：经过糊化后的淀粉在室温或低于室温的条件下放置后，溶液变得不透明甚至凝结而沉淀，这种现象称为淀粉的老化。影响淀粉老化的因素有：A 淀粉的种类：直链淀粉比支链淀粉更易于老化；B 食品的含水量：食品中的含水量在 30%-60%淀粉易于老10化，当水分含量低于 10%或者有大量水分存在时淀粉都不易老化； C 温
29、度：在 2-4淀粉最易老化，温度大于 60或小于-20颠覆你呢都不易老化；D 酸度：偏酸或偏碱淀粉都不易老化。淀粉老化在早期阶段是由直链淀粉引起的，而在较长的时间内，支链淀粉较长的支链也可以相互发生缔合而发生老化。防止淀粉老化的方法：将糊化后的淀粉在 80以上高温迅速去除水分使食品的水分保持在 10%以下或在冷冻条件下脱水。化学改性淀粉： （1）预糊化淀粉，糊化后在干燥滚筒上快速干燥； （2）淀粉磷酸酯：淀粉在碱性条件下与磷酸盐在 120-125下的酯化反应，可以提高淀粉的增稠性、透明性，改善在冷冻-解冻过程中的稳定性 （3）交联淀粉：嗲安分与含有双键或多功能团的试剂反应所生成的衍生物，产用的
30、交联试剂有：三磷酸钠，表氢醇，醋酸等。3 果胶 果胶是指不同长呢高度酯化和中和的 -半乳糖醛酸以 1，4- 苷键形成的聚合物。 。果胶的酯化度=果胶中酯化的半乳糖醛酸的残基数/果胶中总半乳糖醛酸的残基数。 在果蔬成熟过程中，果胶由 3 种形态：原果胶：高度甲酯化的多聚半乳糖醛酸；果胶：中等度甲酯化的多聚半乳糖醛酸；果胶酸：未甲酯化的多聚半乳糖醛酸。果胶形成凝胶的条件：糖含量 60-65%，pH2.0-3.5 ，果胶含量 0.3%-0.7%。影响果胶形成凝胶的因素： （1）果胶分子量：凝胶的强度与果胶的分子量呈正比； （2）酯化度：酯化度在 30-50 时，凝胶形成时间随酯化度的增大而增加，酯化
31、度在 50-70 时，凝胶形成时间随酯化度的增大而减小。酯化度（ DE）小于 50 的果胶称为低甲氧基果胶，低甲氧基果胶形成凝胶不需要糖，但必须有多价离子存在，如钙离子、铝离子等。 （3）pH 的影响：果胶一般在 pH2.7-3.5 形成凝胶，最适 pH3.2，低甲氧基果胶在pH2.5-6.5 形成凝胶。 （4）温度。第四章 蛋白质一、概述 根据蛋白质的分子组成，蛋白质可分为两类： 简单蛋白质：仅含有氨基酸的蛋白质； 结合蛋白质：由氨基酸和非蛋白质成分组成。结合蛋白质中的非蛋白质成分称为辅基。根据辅基的不同可将结合蛋白质分为： 核蛋白：如核糖体蛋白， 脂蛋白：如高密度脂蛋白， 糖蛋白：如血浆粘
32、蛋白， 磷蛋白：如酪蛋白， 血红素蛋白：如血红蛋白， 金属蛋白：如醇脱氢酶。 根据蛋白质的空间形状可分为： 纤维蛋白：胶原蛋白、角蛋白、弹性蛋白、丝心蛋白； 11球蛋白：溶菌酶；混合蛋白：肌动蛋白等。 根据蛋白质的功能性质分类：结构蛋白，生物活性蛋白，食品蛋白。二、蛋白质的化学反应及与食品成分的相互作用 1 蛋白质与水的相互作用：蛋白质的水溶性 蛋白质与水之间的作用力主要是蛋白质中的肽键（偶极-偶极相互作用或氢键） ，或氨基酸的侧链（解离的、极性甚至非极性基团）同水分子之间发生了相互作用。影响蛋白质水溶性的应素很多：（1）pHpI 时，蛋白质带负电荷，pH=pI 时，蛋白质不带电荷，pH甘油二
33、酯甘油一酯 脂肪酸脂肪酸的低级醇酯。他们的蒸汽压则按相反的顺序变化。 （3）烟点，闪点，着火点：烟点，闪点，着火点是油脂在接触空气时加热时的稳定性指标。烟点：在不通风的情况下加热油脂观察到油脂发烟时的温度，一般为 240。闪点：油脂在加热时油脂的挥发物能被点燃但不能维持燃烧的温度，一般为 340。着火点：油脂在加热时油脂的挥发物能被点燃且能持续燃烧的时间不少于 5 秒的温度，一般为 370。3 油脂的油性和粘性 油性是指液态油脂能形成润滑薄膜的能力。人的口舌对食品颗粒形状的感受程度有一定的阈值，当颗粒直径大于 5 微米时，人的口感粗糙，但颗粒本身的形状和软硬程度对口感也有一定的影响作用。在食品
34、加工中油脂可以均匀地分布在食品得表面形成一层薄膜，使人口感愉快。液态油有一定的粘性，这是由酰基甘油分子侧链之间的引力引起的。蓖麻15油之所以粘性较其他油高，是因为含有蓖麻酸醇。 4 塑性 在室温下表现为固态的油脂并非严格的固体，而是固-液混合体脂肪中固液两相的比例可用膨胀计来测量，常用固体脂肪指数来表示。测定若干温度时 25 克油脂固态和液态时体积的差异，除以 25 即为固体脂肪指数。美国油脂化学协会规定的测定温度为 10、21.1、26.7和 33.3；国际理论与应用化学联合会规定为 10、15、20和 25。油脂的塑性是指在一定压力下表观固体脂肪具有的抗应变能力。 三、油脂在贮藏加工过程中
35、的变化 1 水解在油脂水解形成甘油和脂肪酸的过程。甘油三酯不溶于水，在高温、高压和有大量水存在的条件下可加速反应，常用的催化剂有无机酸（浓硫酸） 、碱（氢氧化钠） 、酶、Twitchell 类磺酸，金属氧化物（氧化锌、氧化镁） 。工业上一般用 Twitchell 类磺酸和少量浓硫酸作为催化剂。 2 异构化 天然油脂中所含不饱和脂肪酸的双键一般为顺式，且双键的位置一般在 9。12。15 位上。油脂在受光、热、酸碱或催化剂及氧化剂的作用下，双键的位置和构型会发生变化，构型的变化称为几何异构，位置的变化称为位置异构。3 热反应 热聚合：油脂在真空、二氧化碳或氮气的无氧条件下加热至 200-300时发
36、生的聚合反应称为热聚合。热聚合的机理为 Diels-Alder 加成反应； 热氧化聚合：油脂在空气中加热至 200-300时引发的聚合反应。热氧化聚合的反应速度：干性油 半干性油 不干性油； 油脂的缩合：指在高温下油脂先发生部分水解后又缩合脱水而形成的分子质量较大的化合物的过程； 热分解：油脂在高温作用下分解而产生烃类、酸类、酮类的反应温度低于 260不严重，290-300时开始剧烈发生； 热氧化分解：在有氧条件下发生的热分解。饱和和不饱和的釉质的热氧化分解速度都很快。 4 油脂的辐照裂解 高剂量 10kGy-50kGy：肉、肉制品灭菌；中等剂量 1kGy-10kGy：冷藏鲜鱼、鸡、水果、蔬菜
37、的保藏；低剂量低于 1kGy：防止马铃薯、洋葱发芽，延迟水果蔬菜的成熟，粮食杀虫。含油食品在辐照时其中的油脂会在临近羰基的位置发生分解，形成辐照味。5 油脂的氧化 油脂在空气中氧气的作用下首先产生氢过氧化物，根据油脂氧化过程中氢过氧化物产生的途径不同可将油脂的氧化分为：自动氧化、光氧化和酶促氧化。自动氧化：自动氧化是一种自由基链式反应。 （1）引发期：油脂分子在光、热、金属催化剂的作用下产生自由基，如 RH + MX+R+H+ M(x-1) ；（2）传播期：R+ 3O2ROO，ROO +RHROOH+R；（3）终止期：ROO+ROOROOR+O 2，ROO+RROOR，R+R R-R。光氧化：
38、光氧化是不饱和脂肪酸与单线态氧直接发生氧化反应。单线态氧：指不含未成对电子的氧，有一个未成对电子的称为双线态，有两个未成对电子的成为三线态。所以基态氧为三线态。食品体系中的三线态氧是在食品体系中的光敏剂在吸收光能后形成激发态光16敏素，激发态光敏素与基态氧发生作用，能量转移使基态氧转变为单线态氧。单线态氧具有极强的亲电性，能以极快的速度与脂类分子中具有高电子密度的部位（双键）发生结合，从而引发常规的自由基链式反应，进一步形成氢过氧化物。光敏素（基态）+h光敏素*（激发态） 光敏素*（激发态）+ 3O2光敏素（基态）+ 1O2不饱和脂肪酸+ 1O2氢过氧化物酶促氧化：自然界中存在的脂肪氧合酶可以
39、使氧气与油脂发生反应而生成氢过氧化物，植物体中的脂氧合酶具有高度的基团专一性，他只能作用于 1，4-顺，顺- 戊二烯基位置，且此基团应处于脂肪酸的 -8 位。在脂氧合酶的作用下脂肪酸的 -8 先失去质子形成自由基，而后进一步被氧化。大豆制品的腥味就是不饱和脂肪酸氧化形成六硫醛醇。氢过氧化物的分解和油脂的酸败：氢过氧化物极不稳定，当食品体系中此类化合物的浓度达到一定水平后就开始分解，主要发生在氢过氧基两端的单键上，形成烷氧基自由基再通过不同的途径形成烃、醇、醛、酸等化合物，这些化合物具有异味，产生所谓的油哈味。根据油脂发生酸败的原因不同可将油脂酸败分为： （1）水解型酸败：油脂在一些酶/微生物的
40、作用下水解形成一些具有异味的酸，如丁酸、己酸、庚酸等，造成油脂产生汗臭味和苦涩味； （2）酮型酸败：指脂肪水解产生的游离饱和脂肪酸在一系列酶的作用下氧化，最后形成酮酸和甲基酮所致。如污染灰绿青霉、曲霉等； （3）氧化型酸败：油脂氧化形成的一些低级脂肪酸、醛、酮所致。影响油脂氧化的因素 （1）油脂的脂肪酸组成：不饱和脂肪酸的氧化速度比饱和脂肪酸快，花生四烯酸：亚麻酸：亚油酸：油酸=40：20：10：1。顺式脂肪酸的氧化速度比反式脂肪酸快，共轭脂肪酸比非共轭脂肪酸快，游离的脂肪酸比结合的脂肪酸快，Sn-1 和 Sn-2 位的脂肪酸氧化速度比 Sn-3 的快； （2）温度：温度越高，氧化速度越快，在
41、 21-63范围内，温度每上升 16，氧化速度加快 1 倍； （3）氧气：有限供氧的条件下，氧化速度与氧气浓度呈正比，在无限供氧的条件下氧化速度与氧气浓度无关； （4）水分：水分活度对油脂的氧化速度，见水分活度； （5）光和射线：光、紫外线和射线都能加速氧化； （6）助氧化剂：过渡金属：Ca、Fe、Mn、Co 等，他们可以促进氢过氧化物的分解，促进脂肪酸中活性亚甲基的 C-H 键断裂，使样分子活化，一般的助氧化顺序为PbCuSeZnFeAlAg。油脂抗氧化剂油脂氧化会导致油脂的棵食用性下降，所以必须对幼稚的氧化进行必要的防止。常用的方法是将油脂贮藏在低温、避光、精炼、去氧包装，加入抗氧化剂。
42、根据抗氧化剂的抗氧化机理可将其分为： （1）自由基清除剂：酚类抗氧化剂，形成低活性的自由基； （2）氢过氧化物分解剂：含硫或含硒化合物，分解氢过氧化物形成非自由基产物； （3）抗氧化剂增效剂：能够提高抗氧化剂的抗氧化效率，根据抗氧化剂增效剂的原理分：A 抗氧化剂还原剂：本身不具有抗氧化作用，但可使氧化状态的抗氧化剂还原为还原17态的抗氧化剂，从而增长其寿命；B 抗氧化剂混用剂：本身可以抗氧化 BHA，BHT 等，具有协同效应；C 金属螯合剂：柠檬酸、磷酸、 Vc、EDTA 等； （4）单线态氧淬灭剂：VE、 - 胡箩卜素等； （5）脂氧合酶抑制剂：重金属等。四、油脂的精炼 1 油脂精炼的工艺毛
43、油脱胶碱炼脱色氢化二次脱色混合脱臭冷却包装起酥油 皂脚 冬化 冬化 散装起酥油 硬脂 酸化 脱臭 脱臭 人造奶油 脂肪酸 色拉油 色拉油脱胶：在一定温度下用水去除毛油中磷脂和蛋白质的过程，从而可以防止油脂在高温时的起泡、发烟、变色发黑等现象； 碱炼：用碱中和毛油中的游离脂肪酸形成皂脚而去除的过程； 脱色：在毛油中加入一定量的活性白土和活性碳而吸附除去色素的过程； 脱臭：在真空条件下将蒸汽通过油脂而带走一些异味物质； 氢化：在有催化剂存在的条件下，氢气在油脂不饱和分子上的加成反应。油脂氢化是液态油脂、固态催化剂和气态氢气的三相反应体系，一般认为油脂氢化的机理是不饱和液态油与吸附在金属催化剂上的氢
44、原子的相互作用。不同油脂分子的氢化速度大不相同，一般用油脂氢化的选择性来表示。油脂氢化的选择性（SR 或 S）是指不饱和程度较高的脂肪酸的氢化速度与不饱和程度较低的脂肪酸的氢化速度的比值，例如在豆油氢化时亚麻酸的选择性是 2.3，表示亚麻酸的群情化速度是亚油酸的 2.3 倍。 酯交换反应：由于油脂的性质不仅手油脂中脂肪酸组成的影响，还受到脂肪酸在油脂分子中分布的位置的影响，所以通过改变油脂分子中脂肪酸的位置分布就可以改变油脂的性质，一般油脂的酯交换反应有分子内酯交换和分子间酯交换，随机酯交换和定向酯交换。所用的催化剂有碱性催化剂，如 Na、K 、Na-K 合金、NaOH、甲醇钠等，现在开始用酶
45、。1 油脂特征值的分析 酸价：中和 1g 油脂所需要的 KOH 的 mg 数，我国规定食用油脂的酸价必须小于或等于 5； 皂化值：完全皂化 1g 油脂所需 KOH 的 mg 数，一般油脂的皂化值为 200； 碘值：100g 油脂完全加成碘化所需要的 I2 的 g 数，这与油脂的不饱和程度呈正比；乙酰值：将 1g 油脂完全乙酰化后水解，中和所产生的酸需要的 KOH 的 mg 数。2 油脂氧化稳定性的分析 测定指标：过氧化值：用碘量法测定，即在酸性条件下，政治放中的过氧化物与过量的 KI 反应生成 I2，用 Na2S2O3 滴定生成的 I2，求出每 kg 油脂中所含过氧化物的毫摩尔数，即为油脂的过
46、氧化值；硫代巴比妥酸法：此法以测定油脂的氧化产物丙二醛为对象，以此衡量油脂的氧化程度。18常用的油脂氧化稳定性的测定方法有：活性氧法：在 97.8下，以 2.33ml/s 的速度向油脂中通入空气，测定当过氧化值达到 100（植物油）或 20（动物油）时的时间；Schaal 法：油脂在 60下贮存达到一定过氧化值所需要的时间。第六章 色素一、 概述 颜色：人对眼睛视网膜接受到的光信号作出反应，在大脑中产生的某种感觉。 色素：食品中呈现各种颜色的物质。 色素分类： 来源：天然色素和人工合成色素；动物色素（红血素、虾青素等） 、植物色素（叶绿素、胡箩卜素、花青素等） 、微生物色素（红曲色素） ； 溶
47、解性：脂溶性和水溶性； 结构：吡咯类色素（叶绿素、红血素等） 、多烯类（类胡箩卜素） 、酚类（花青素、儿茶素、花黄素等） 、醌酮类（红曲色素、姜黄素、虫胶色素等） 、其他。 物质呈色的原理：在可见光中，不同波长的光呈现不同的颜色，这是因为不同的物质能够吸收不同波长的光，如果某种物质吸收的光的波长范围在可见光以外，这种物质就是无色的，如果吸收可见光区的某些波长的光，那这种物质是有颜色的，而它所呈现的颜色就在可见光中未被吸收的关的颜色，即被吸收关的互补色。二、食品中的天然色素 1 吡咯色素 吡咯色素由四个吡咯环的 -碳原子通过次甲基相连而形成的共轭体系，也就是卟啉环。中间通过共价键或配位键与金属元
48、素形成配合物，而呈现各种颜色。 叶绿素：吡咯环中间为镁原子。叶绿素是由叶绿酸与叶绿醇和甲醇形成的二酯。高等植物中有 a、b 两种，a:b=3:1。叶绿素对酸敏感，在酸性条件下，叶绿素中的镁原子会被氢原子代替而形成暗绿色或绿褐色的去镁叶绿素，但在碱性溶液中叶绿素会被水解为仍为鲜绿色的叶绿酸盐，且形成的绿色更为稳定，因此在蔬菜技术工中可用石灰水或氢氧化镁处理，以提高溶液的 pH，保持蔬菜的鲜绿色。而在适当条件下叶绿素中的 Mg 还可以被其他元素如：Cu、Fe、Zn 等取代或置换，形成的取代物的颜色仍为鲜绿色，且稳定性大为提高，尤其以叶绿素铜钠的颜色最为鲜亮。 血红素：血红素吡咯环中是铁原子。肉的颜
49、色是由两种物质血红蛋白和肌红蛋白形成的。血红蛋白是由四分子血红素与一分子由四条肽链组成的球蛋白组成，存在于血液中，而肌红蛋白是由一分子血红素与一分子一条肽链的蛋白质组成，血红蛋白的分子质量为68000，肌红蛋白为 17000。当动物屠宰后，由于组织供氧停止，肉中原来处于还原态的紫红色的肌红蛋白受到空气中氧气的作用，形成氧合肌红蛋白和氧合血红蛋白，肉色边的鲜红，当氧合肌红蛋白或氧合血红蛋白继续被氧化形成高铁血红素时，则肉的颜色变成棕黑色。在鲜肉中用亚硝酸盐腌制，能保持肉的鲜红色，是因为处于还原态的亚铁血红素能与NO 形成亚硝基肌红蛋白和亚硝基血红蛋白，防止血红素继续被氧化成高铁血红素。 2 多烯色素 多烯色素是以异戊二烯残基为单位的共轭链为基础的一类色素，习惯上又称为类胡箩19卜素，属于脂溶性色素，大量存在于植物体中、动物体中和微生物体中
