《食品化学》期末复习资料

第 1 页 共 37 页 第二章 水 第一节 引言 一、水份是食品的主要成分 1、主要食品的水份含量：P7 二、水分在食品加工中的作用 1、水对食品的外观形态、色泽、硬度、风味、鲜度等性质具有重要的影响；2、水是微生物生长 繁殖和生物体内化学反应的必需条件，关系到食品腐败变质的问题，影响到食品的耐贮性； 3、 水是食品加工中的重要原料，水在食品中起着膨润、浸透、溶解、分散、均匀化等多种作用； 4、水可以除去食品加工中的部分有害物质； 5、水在食品加工制造中作为反应和传热的介质； 6、大多数食品加工的单元操作都与水有关（干燥、浓缩、冷冻、水的固定） 。 第二节 水和冰的物理性质 一、水和冰的热导率和热扩散的比较 1、在 0 时，冰的导热率约为同温下水的导热率的 4 倍，这意味着冰传导热能比非流动水（如食 品原料组织中的水）快得多； 2、冰的热扩散率比水近乎大 9 倍，这表明在一定的环境中，冰经 受温度变化的速率比水快得多。 第三节 水分子 水的分子结构：P9 第四节 水分子的缔合 P9 水分子为什么具有强烈的缔合倾向：水分子的极性产生了分之间吸引力 第五节 冰的结构 一、影响冰结晶结构的因素 1、温度、溶质的种类和数量可以影响冰晶的数量、大小、结构、位置和取向； 2、只要避免极端 快速冻结，并且溶质的性质和浓度不会显著地妨碍水分子的运动，那么食品中的冰总是以最有序 的六方型 冰结晶形式存在； 3、像明胶这类大而复杂的亲水性分子，不仅能限制水分子的运动， 而且阻碍水形成高度有序的六方形结晶，所以明胶水溶液冷冻时往往形成具有较大无序性的冰结 构。 第六节 水的结构 一、水的结构模型 1、混合式：体现了分子之间氢键的概念，认为分子间氢键瞬时地存在于庞大的水分子簇中，后者 与其他水分子处在动态平衡。 2、间隙式：水保留在一种似冰或笼形物的结构中，其中个别水分 子填充在笼形物的间隙中。 3、连续式：液态水中存在着一个由水分子构成的连续网状结构，并 且具有动态的本质，分子之间的氢键均匀地分布在整个水样中，原存在于冰中的许多氢键在冰融 化时简单地扭曲而不是断裂。 所有的模型都认为： 各个水分子能够频繁地改变它们的排列，即一个氢键快速地终止而代之以 一个新的氢键，在温度不变的条件下，整个体系维持一定的氢键键合和结构的程度。 二、在液态水中，温度对水的缔合的影响 1、改变最邻近水分子间的距离； 2、改变水分子的配位数。 第 2 页 共 37 页 三、当固态的冰向液态的水转变时，同时出现两种情况： 1、最邻近的水分子间的距离增大（密度下降，称之为“热膨胀效应” ） ； 2、最邻近的水分子的平均数目增加（密度增加，称之为“配位数增加效应” ） * 当配位数增加效应占优势时就导致大家所熟悉的净密度增加，而热膨胀效应占优势时则净 密度下降。 四、不同温度下水的密度变化的特点： 1、水的密度在 3.98达到最大值； 2、在 03.98之间水的净密度随着温度的升高而逐渐 升高； 3、超过 3.98后表现为相反的变化趋势。 * 这是因为配位数增加效应在 03.98之间是占优势的，而热膨胀效应在温度超过了 3.98 后占优势。 第七节 水-溶质相互作用 一、宏观水平 二、分子水平 水分在食品中的存在形式取决于 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 。 1、自由水 没有被非水物质化学结合的水 自由流动水 动物的血浆、淋巴和尿液； 植物的导管和细胞内液泡 毛细管水 生物组织的细胞间隙和食品的组织结构中的一种由毛细管力所系留的水 滞化水 被组织中的显微和亚显微结构与膜所阻留住的水 2、结合水 定义：存在于溶质附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那部分水。 蛋白质分子中的氨基、羧基和果胶物质中未酯化的羧基同水分子形成的氢键作用力较大，结合较 牢固； 蛋白质分子中的酰胺基，淀粉、果胶、纤维素等分子中的羟基与水形成的氢键作用力较小，较不 牢固。 具有“ 被阻碍的流动性 ”，而不是“被固定化的” 占总水量很小的一部分 相当于邻近亲水基团的第一层水 结合水的分类 化合水 结合最强的水，已成为非水物质的整体部分 邻近水 占据着非水成分的大多数亲水基团的第一层位置 多层水 占有第一层中剩下的位置以及形成了邻近水外的几层 三、水与离子及离子基团的相互作用 键的强度 共价键 大 小 H2O-离子键 H 2O- H2O 第 3 页 共 37 页 离子对水的净结构的影响 在稀水溶液中，存在两种效应：与极化力或电场强度紧密相关 净结构破坏效应 (breaking effect) 大离子和单价离子产生较弱电场，能阻碍水形成网状结构 K+, Rb+, Cs+, NH4+ , Cl-, Br-, I-, NO3- , BrO3- , IO3- , ClO4- 盐溶液流动性比纯水强 净结构形成效应 (forming effect) 小离子或多价离子产生强电场 Li+, Na+, H3O+, Ca2+, Ba2+, Mg2+, Al3+, F-, OH- 具有比纯水较低的流动性和较紧密的堆积 稀盐溶液中的各种离子对水的结构都有着一定程度的影响。在下述阳离子中，会破坏水的网状结 构效应的是（ ） A、Rb + B、Na + C、Mg 2+ D、Al 3+ 稀盐溶液中含有阴离子（ ） ，会有助于水形成网状结构。 A 、Cl - B 、IO 3- C 、ClO 4- D 、F - 离子效应对水的影响主要表现在哪几个方面 通过水合能力，改变水的结构 影响水的介电常数 决定胶体粒子周围双电层的厚度 显著影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度 离子的种类和数量也影响蛋白质的构象和胶体的稳定性 四、水与具有氢键形成能力的中性基团的相互作用 能产生氢键键和的溶质对水结构的影响； 能与水形成氢键的基团。 五、水与非极性基团的相互作用 笼状水合物的作用 应用前景 气体混合物分离 ； 溶液浓缩 ；海水淡化 ；气体储运 ；生物酶活性控制 笼状水合物分离混合物的原理 利用惰性气体分子与生物组织细胞液体中的水分子之间的相互作用，形成的笼形水合物，可以限 制细胞内及细胞间水分子的活动，使植物组织中酶的活性受到抑制，延长花卉、果蔬等农产品的 贮藏期。 利用氙氩混合气体处理芦笋，有较好的保鲜效果，同气调包装和冷藏相比 芦笋的失重率下降 ； 呼吸高峰消失 ； 纤维素增加的速率减慢 ；维生素 C 和叶绿素的损失减 小 。 六、水与双亲分子的相互作用 水作为双亲分子的分散介质 第 4 页 共 37 页 双亲分子 一个分子中同时存在亲水和疏水基团 脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂质、核酸 双亲分子在水中形成大分子聚集体 胶团 分子数从几百到几千 双亲分子的非极性部分指向胶团的内部，而极性部分定向至水环境 双亲分子的胶团结构 第八节 水分活度与相对蒸汽压 一、引言 二、水分活度的定义与测定方法 Aw 的测定方法 将已知含水量的样品置于恒温密闭的小容器中，使其达到平衡，测定容器内的压力或相对湿度 （ERH ） ，按式 Aw=ERH/100 计算 Aw 是指样品的内在品质，ERH 是与样品平衡的大气的性质； 仅当样品与它的环境达到平衡时，该关系才成立。 三、水分活度与温度的关系 冰点以上和冰点以下的 Aw 的差异 冰点以上：Aw 是样品组成、温度的函数，其中组成起着重要的作用； 冰点以下：Aw 与样品的组成无关，仅取决于温度。 不能根据冰点以下温度的 Aw 预测冰点以上温度的 Aw。 当温度充分变化至形成冰点或熔化冰时，从食品稳定性考虑 Aw 的意义也发生变化。 四、水分吸着等温线 （一）定义和区 水分吸湿等温线的定义 在恒定温度下，食品的水分含量（用单位干物质中水的质量表示）与它的 Aw 之间的关系曲线 。 吸湿等温线的分区 区水的性质 最强烈地吸附； 最少流动； 通过水离子或水偶极相互作用与可接近的极性部位缔；在- 40不结冰； 不能作为溶剂； 看作固体的一部分；占总水量极小部分。 单分子层水（BET 单层） 区和 边界； 0.07g H2O/ g 干物质； Aw =0.2；可理解为：在干物质的可接近的高极性基团 上形成一个单层所需的近似水量 。 区水的性质 通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合； 流动性比体相水稍差； 大部分在-40不结冰； 形 成多层水 。 第 5 页 共 37 页 区和区 的水占总水分的 5%以下 真实单层 区和 接界； 0.38g H2O/ g 干物质； Aw =0.85； 完全水合所需的水分含量，即占据所有的 第一层部位所需的水分含量 。 区水的性质 体相水； 被物理截留或自由的； 宏观运动受阻； 性质与稀盐溶液中的水类似； 可以结冰也可 作为溶剂 ； 占总水分的 95%以上； 有利于化学反应的进行和微生物的生长。 决定等温线的形状和位置的因素 试样的成分 ； 试样的物理结构 ； 试样的预处理 ； 温度 ； 制作等温线的方法。 （二）水分吸着等温线与温度的关系 滞后环 等温吸湿线的滞后现象的原因 解吸过程中一些水分与非水成分之间的相互作用而无法释出水分； 样品中不规则的形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需给予不同蒸汽压（要抽出需 P 内P 外，要填满即吸着时则需 P 外P 内） ； 解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水分，由此可导致回吸相同水分含量时处 于较高的水分活度； 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。 脱水食品滞后环的三种类型 1、高糖-高果胶食品 2、高蛋白食品 3、淀粉质食品 滞后现象的现实意义 五、Aw 与食品稳定性 （一）影响 Aw 的重要因素（回顾） 水分含量 食品的水分含量越高，Aw 也较高 有些食品的水分含量相近，Aw 可能相差很大 有些食品的 Aw 相近，含水量相差很大 温度 冰点以上 ：样品组成、温度 冰点以下 ：温度 非水成分 在温度不变的条件下，食品中非水成分越多并且非水成分与水结合力越强，Aw 的值就越小。 在非水成分及非水成分与水结合形式基本不变的条件下，温度越高 Aw 值就越大。 （二） Aw 与食品稳定性的关系 1、Aw 与微生物生长繁殖的关系 第 6 页 共 37 页 微生物的生长繁殖都要求有最低限度的 Aw 不同类群微生物的最低 Aw 范围是 大多数细菌为 0.99 0.94 大多数霉菌为 0.94 0.80 大多数耐盐细菌为 0.75 耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为 0.65 0.60 2、Aw 与酶促反应的关系 影响酶促反应底物的可移动性 ；影响酶的构象；Aw 的增大，水解反应的速度不断增大 3、Aw 与脂质氧化作用（非酶）的关系 既有促进作用，又有抑制作用。 在 Aw 较低时（ 0.35 ） ，可以抑制氧化； 覆盖了可氧化的部位，阻止了它与氧的接触； 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； 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 Aw 大于 0.35，水分对脂质氧化具有促进作用： 增大了食物中氧气的溶解，加速了氧化； 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。 当 Aw 大于 0.8，反应物被稀释，氧化作用降低。 4、Aw 与美拉德反应的关系 钟形曲线形状 Aw=0.3-0.7 时，多数食品会发生美拉德褐变反应。 高于 BHT 单分子层 Aw 以后美拉德褐变就可以进行。 Aw 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 Aw 增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德反应褐变增大至最高点。 Aw 继续增大，反应物被稀释，美拉德反应褐变下降。 第三章 碳水化合物 第一节 食品中的碳水化合物 是食物的主要成分 ； 提供膳食热量； 提供质构、口感和甜味 。 表达式 Cx(H2O)y 碳水化合物的定义 多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物 包括单糖、低聚糖以及多糖；最丰富的碳水化合物是纤维素 选择题 糖类的生理功能是( )。 (A) 提供能量 (B) 蛋白聚糖和糖蛋白的组成成份 (C) 构成细胞膜的成分 (D) 血型物质即含有糖分子 选择题 根据化学结构和化学性质，碳水化合物是属于一类( )的化学物。 第 7 页 共 37 页 (A) 多羟基酸 (B) 多羟基醛或酮 (C) 多羟基醚 (D) 多羧基醛或酮 第二节 单糖 一、结构 手性碳原子 命名 3 个碳原子：三糖， 1 个手性碳原子 D-甘油醛糖，L-甘油醛糖 4 个碳原子：四糖，2 个手性碳原子 5 个碳原子；五糖，3 个手性碳原子 6 个碳原子：六糖，己糖，己醛糖 酮糖 单糖中羰基是酮基，例如果糖 醛类羰基非常活泼，容易受羟基氧原子亲核进攻生成半缩醛。半缩醛的羟基进一步与醇的羟基反 应（缩合）生成缩醛。 在同一个醛糖或酮糖分子内，分子中的羰基与羟基反应可形成半缩醛，D-葡萄糖形成的环状半缩 醛，形成的六元糖环称为吡喃环。 二、糖苷 糖苷的功能特性 黄酮糖苷：具有苦味和其它风味和颜色 ； 毛地黄苷：强心剂 ；皂角苷：起泡剂和稳定剂 ； 甜菊苷：甜味剂 。 O-糖苷 定义：糖在酸性条件下与醇发生反应，失去水后形成的产品；糖苷一般含有呋喃或吡喃糖环。 O-糖苷的性质 在中性和碱性条件下一般是稳定的；在酸性条件下能被水解；可被糖苷酶水解。 （果胶酶、淀粉 酶、N-糖苷） 糖+胺 RNH2 氨基葡萄糖苷（N-糖苷） R=H 肌苷 5 - 单磷酸盐 R=OH 黄苷 5 - 单磷酸盐 R=NH2 鸟苷 5 - 单磷酸盐 N-糖苷的性质 稳定性不如 O-糖苷； 在水中容易水解，使溶液的颜色变深，黄色变为暗棕色，导致 Maillard 褐变； 有些相当稳定 N-葡基酰胺 N-葡基酰胺嘌呤 N-葡基酰胺嘧啶 S-糖苷 糖+硫醇 RSH 硫葡萄糖苷（S-糖苷） 糖基与糖苷配基之间有一硫原子 芥菜子和辣根的组分 生氰糖苷 降解时产生氰化氢；杏仁、木薯、高梁、竹笋和菜豆；为防止氰化物中毒，必须充分煮熟后再充 分洗涤。 三、氧化反应 四、还原反应 五、酯化与醚化 酯化 糖中的羟基与有机酸或无机酸相互作用生成酯 马铃薯淀粉中含有磷酸酯基 卡拉胶中含有硫酸酯基 醚化 多糖通过醚化可以改善它们的性质，具有广泛的用途； 甲基纤维素 、羧甲基纤维素 、羟丙基纤维素醚 、羟丙基酯淀粉 六、非酶褐变 第 8 页 共 37 页 褐变：指食品在加工、储藏等过程中发生褐色变化而比原有色泽加深的现象。 有益的褐变 、 有害的褐变 褐变按其发生机理分为 酶促褐变：氧+ 酚类物质 + 多酚氧化酶 非酶促褐变 （一）羰氨反应 美拉德反应：食品在加热或长期储存后，还原糖（主要是葡萄糖）同游离氨基酸或蛋白质分子中 游离氨基发生羰氨反应。 羰氨反应过程 1、开始阶段 2、中间阶段 （1）Amador 产物脱水生成羟甲基康醛(HMF) （2）Amadori 产物脱去胺基重排生成还原酮 （3）氨基酸与二羰基化合物的作用 3、终期阶段 类黑素：在中间阶段反应过程中形成产物有糠醛及其衍生物，二羰基化合物、还原酮类、由 Strecker 降解产生的醛类等，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物。 （二）焦糖化褐变 焦糖化作用：糖类在没有含氨基化合物存在时，加热到其熔点以上会变为黑褐色的物质。 在受强热的情况下，糖类生成两大类物质： 举例：蔗糖形成焦糖的过程（3 个阶段） 蔗糖、异蔗糖酐、焦糖酐、焦糖稀、焦糖素 工业上生产焦糖色素（3 种方法） 蔗糖在酸或酸性铵盐（亚硫酸氢铵）存在的溶液中加热，耐酸焦糖色素（pH=24.5） ，带有负 电荷的胶体粒子，可乐饮料 蔗糖溶液和铵离子溶液加热产生红棕色并带正电荷的胶体粒子的焦糖色素，pH=4.24.8，焙烤 食品 蔗糖直接热解产生红棕色并含有略带负电荷的胶体粒子的焦糖色素，溶液 pH=34，啤酒和含醇 饮料 （三）非酶褐变对食品质量的影响 1、对食品营养质量的影响 降低蛋白质的营养质量 氨基酸被破坏而造成损失，如 Lys Lys 中游离氨基最易和羰基相结合； Lys 是许多蛋白质中的限制性氨基酸，它的损失较大地影响了蛋白质的营养价值。 抑制蛋白酶活性 非酶褐变的终产物 类黑精具有很强的抑制胰蛋白酶活性的作用 2、对食品色泽的影响 酱油、豆腐、面包、烤肉、烤鱼和咖啡中褐色色素 乳和乳制品的加工和贮藏中也会发生非酶褐变反应而生成棕褐色物质，不是所期望的 3 、对食品香味的影响 烤面包，爆花生米，炒咖啡所形成的香气物质 利用美拉德反应的产物，调和制成巧克力精、面包香精，咖啡香精和肉类香精 4、非酶褐变产物的抗氧化作用 类黑精具有很强的消除活性氧的能力 5 、非酶褐变产生有害成分 天门冬氨酸+ 还原糖丙烯酰胺 （四）非酶褐变的控制 影响非酶褐变反应的物理化学因素 糖类与氨基酸的结构；反应温度；热作用时间；食品体系中的 pH 值；食品中水分含量；金属离 子。 1、使用不易褐变的原料 糖类 还原糖非还原糖； 第 9 页 共 37 页 戊碳糖六碳糖； 双糖中：乳糖蔗糖麦芽糖 海藻糖。 戊碳糖中：核糖阿拉伯糖 木糖； 六碳糖中：半乳糖甘露糖 葡萄糖果糖； 氨基化合物 在胺类化合物中：胺 氨基酸 多肽 蛋白质 在氨基酸中：碱性氨基酸 酸性氨基酸 氨基在 位或末端的比 位的快 2、控制加工及贮存条件 （1）降低温度 非酶褐变反应的速率受温度影响较大，温度越高，褐变速率越快。 温度相差 10 ，褐变速度可相差 3-5 倍 30 以上发生较快， 20 以下较慢 10 以下存放能防止褐变 （2）改变 pH 值 羰氨缩合作用是可逆的， pH 值可影响美拉德反应的途径。 在稀酸条件下，羰氨缩合产物很容易水解。 pH 值在 3 以上时，褐变速率随 pH 值的增加而加快。 （3）控制水分含量 水分含量在 10-15% 时容易发生褐变； 水分含量在 3% 以下，非酶褐变反应受到抑制； 易褐变的奶粉的水分应控制在 3%以下，才能抑制褐变； 水分含量很高的情况下，反应基质浓度低，褐变反应就难于发生； 柠檬汁易褐变，适当降低浓缩比有利于延阻褐变发生，柠檬汁的适宜浓缩比为 4:1 。 （4）氧气 室温下氧气的存在对非酶褐变反应速度有促进作用。 易褐变的食品应尽量减少与氧气的接触。 采用真空包装，充氮包装，减缓褐变的发生。 3、 使用褐变抑制剂 （1）亚硫酸及其盐 抑制褐变的机理是：羰基 与亚硫酸根结合形成化合物，其加成物能与氨基化合物 缩合，但缩 合产物不能再进一步生成 Schiff 碱和 N- 葡糖基胺，从而阻止了美拉德反应的进一步发生。 （2 ）形成钙盐 钙可同氨基酸结合成为不溶性化合物，有协同亚硫酸及其盐控制褐变的作用。 在马铃薯等多种食品加工中应用。 4、生物化学法 （1）发酵法 对某些含糖量甚微的食品，可加入酶母发酵除去糖； （2）酶法 （葡萄糖氧化酶+ 过氧化氢酶）混合酶制剂除去食品中微量葡萄糖和氧。 氧化酶把葡萄糖氧化为葡萄糖酸，产生 H2O2 ，可被过氧化氢酶分解为水和氧气。 选择题 食品中丙烯酰胺主要来源于( )加工过程。 (A) 高压 (B) 低压 (C) 高温 (D) 低温 糖苷的溶解性能与（ ）有很大关系。 （A ）苷键 （B）配体 （C）单糖 （D）多糖 简述蔗糖形成焦糖素的反应历程。 简述美拉德反应的历程。 论述非酶褐变对食品质量的影响。 论述非酶褐变反应的影响因素和控制方法。 第三节 低聚糖 一、食品中重要的低聚糖 低聚糖： 2 20 个糖单位通过糖苷键连接 第 10 页 共 37 页 多糖：超过 20 个糖单位 麦芽糖 淀粉水解后得到的二糖；具有潜在的游离醛基，是一种还原糖；温和甜味剂。 乳糖 牛乳中的还原性二糖； 乳糖不耐症：缺乏乳糖酶，未被消化的乳糖进入大肠，经过厌氧微生物发酵成乳酸或短链脂肪酸。 克服的方法：发酵过程中转化为乳酸（酸奶） ；外加乳糖酶水解 蔗糖 非还原性二糖；-葡萄糖和 -果糖头头相连；具有极大的吸湿性和溶解性；冷冻保护剂 二、具有特殊功能的低聚糖 功能性食品 低热、低脂、低胆固醇、低盐、高纤维素 低聚糖（寡糖）和短肽（寡肽）占重要地位 具有特殊保健功能的低聚糖 低聚果糖 ；乳果聚糖 ； 低聚异麦芽糖 ； 低聚木糖 ； 低聚氨基葡萄糖 1、低聚果糖 分子式为 G-F-Fn，n=13 sucrose + fructose G-F (蔗) G-F-F(蔗果三糖) + G-F-F-F(蔗果四糖) + G-F-F-F-F(蔗果五糖) 低聚果糖的生理活性 双歧因子；低热量糖；水溶性食物纤维；抑制肠内沙门氏菌和腐败菌的生长，促进肠胃功能； 防止龋齿。 2、低聚木糖 主要成分为木糖、木二糖、木三糖及木三糖以上的木聚糖 木二糖含量 ，产品质量 甜度为蔗糖的 40% 低聚木糖的特性 较高的耐热（100/1h）和耐酸性能（pH 28） ；双歧杆菌所需用量最小的增殖因子；代谢不依 赖胰岛素，适用糖尿病患者；抗龋齿。 低聚木糖的生产 从玉米芯、棉子壳以及蔗渣等原料 提取木聚糖 ； 木聚糖酶法水解 。 许多丝状真菌都产木聚糖酶，但往往不止产一种酶 内切木聚糖酶水解得到低聚木糖 -1,4 木糖苷酶水解木二糖为木糖 菌株筛选：产木聚糖酶酶活高而 -1,4- 木糖苷酶酶活低的菌株 3、甲壳低聚糖 降低肝脏和血清中的胆固醇；提高机体的免疫功能；抗肿瘤；增殖双歧杆菌。 甲壳低聚糖的生产 采用盐酸将壳聚糖水解至一定的程度，然后经过中和、脱盐以及脱色等步骤制备得到，其聚合度 为 17。 采用壳聚糖酶水解壳聚糖再经分离和纯化制备甲壳低聚糖。 用微生物方法生产的壳聚糖酶的活力偏低 三、环状低聚糖 D-吡喃葡萄糖-1,4 糖苷键连接而成的低聚物； 环糊精的结构特点归纳 高度对称性 圆柱形 -OH 在外侧， C-H 和环 O 在内侧 环的外侧亲水，中间空穴是疏水区域 作为微胶囊壁材，包埋脂溶性物质 风味物、香精油、胆固醇 选择题 葡萄糖和果糖结合形成的二糖为( )。 第 11 页 共 37 页 (A) 麦芽糖 (B) 蔗糖 (C) 乳糖 (D) 棉籽糖 甲壳低聚糖是一类由 N-乙酰 -（D）氨基葡萄糖或 D-氨基葡萄糖通过（ ）糖苷键连接起 来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖。 (A) -1,4 (B) -1,4 (C) -1,6 (D) -1,6 判断题 麦芽糖、乳糖、蔗糖都是还原二糖。 （ ） 论述题 论述食品中主要的功能性低聚糖及其作用。 名词解释 环状糊精 选择题 水解麦芽糖将产生( )。 (A) 葡萄糖 (B)果糖+葡萄糖 (C)半乳糖+葡萄糖 (D)甘露糖+葡萄糖 第四节 多糖 超过 20 个单糖的聚合物为多糖 单糖的个数称为聚合度（DP） 大多数多糖的 DP 为 200-3000 纤维素的 DP 最大，达 7000-15000 直链多糖，支链多糖 均匀多糖，非均匀多糖（杂多糖） 淀粉以独立的淀粉粒存在； 淀粉粒直径在几个微米到几十个微米之间； 淀粉颗粒有结晶区和无定形区之分； 淀粉粒的形状大致上可分为圆形、卵形和多角形三种。 不同原料的淀粉粒在大小上差别很大，马铃薯的淀粉粒较大，而大米的淀粉粒较小。 淀粉颗粒的大小和形状是由宿主植物的生物合成体系、组织环境所产生的物理约束决定的。 葡萄糖以 -1,4 糖苷键 少量 -1,6 糖苷键，支链点隔开很远 相对分子质量为 3.21041.6105 聚合度约为 100-6,000 之间 分子内的氢键作用成右手螺旋状，每个环含有 6 个葡萄糖残基 C 链为主链，由 -1,4 连接 A、B 链是支链 A 链由 -1,6 键与 B 链连结 B 链由 -1,6 键与 C 链连接 支链淀粉分子如球状 2、淀粉的性质 （1）淀粉的溶解性 定义：一定温度下在水中加热处理 30min 后，淀粉溶解在水中的质量百分数。 提高淀粉溶解性的途径 引入一些亲水基团，增加淀粉分子与水分子间的相互作用，如化学改性淀粉； 改变淀粉分子的结构方式，破坏淀粉粒，使原有的结晶区不再存在，如预糊化淀粉； 将淀粉水解，使分子变小、破坏淀粉的结构，如糊精。 （2）淀粉的水解 热和酸的作用 糊精 淀粉水解过程中产生的多苷链断片，统称为糊精； 能溶于水，不溶于酒精； 可溶性淀粉：糊精化程度低的淀粉，仍能与碘形成蓝色复合物； 第 12 页 共 37 页 常温下，普通淀粉在稀酸（7% ）中浸泡 57 天，即得化学实验室常用的可溶性淀粉指示剂。 淀粉糖浆：是淀粉不完全水解的产物 为无色、透明、黏稠的液体； 储存性好，无结晶析出； 糖浆的糖分组成为葡萄糖、低聚糖、糊精等； 淀粉水解可以得到多种淀粉糖浆，可分为高、中、低转化糖浆三类； 用葡萄糖值（ DE 值）表示淀粉水解的程度； 生产最多的是中等转化糖浆，其 DE 值为 3842 ； DE 值是还原糖（以葡萄糖计）占糖浆干物质的百分比。国家标准中，DE 值越高，葡萄糖浆的级 别越高。 工业上用 DE 值（也称葡萄糖值）表示淀粉的水解程度或糖化程度。 麦芽糖浆：也称为饴糖 主要成分是麦芽糖 呈浅黄色 甜味温和，还具有特殊的风味 工业上是利用麦芽糖酶水解淀粉来制得 葡萄糖：是淀粉水解的最终产物，经过结晶后，可得到结晶葡萄糖 结晶葡萄糖有含水 -葡萄糖、无水 -葡萄糖和无水 -葡萄糖三种 3、淀粉的糊化和老化 （1）淀粉的糊化 加热破坏了结晶胶束区弱的氢键后，淀粉颗粒开始水合膨胀，结晶区消失，粘度增加，淀粉颗粒 破裂，双折射消失。 在具有足够的水（至少 60%）条件下加热淀粉颗粒达一特定温度。 测定方法 偏光显微镜 DSC 淀粉糊化过程分为三个阶段 淀粉分子随着体系温度的增加，吸收少量的水；水分子进入淀粉粒内部后，淀粉通过氢键与水 分子产生作用，颗粒的体积增加不多，外观上没有明显的变化，淀粉粒内部晶体结构没有改变， 淀粉粒只是可逆的溶胀，体系的黏度稍微增加； 温度增加，淀粉粒开始糊化，淀粉粒大量吸附水，淀粉粒体积膨胀，偏光十字在脐点处变暗， 淀粉分子间的氢键被破坏，破坏范围从无定形区扩展到结晶区，分子结构发生伸展；随后，淀粉 粒继续膨胀，形成巨大的网状结构，淀粉粒的偏光十字彻底消失，体系黏度增加至最大，发生了 不可逆的变化过程。此时淀粉分子虽然还没有全部分散，但是分子间的结合已经被破坏。 淀粉分散已经膨胀到极点，颗粒开始破碎，最后分散为糊状物，体系的黏度也达到最大，完成 了整个淀粉的加热糊化。 影响淀粉糊化性质的因素 淀粉的种类 体系的温度 淀粉晶体结构 淀粉分子间的结合程度、分子排列紧密程度、淀粉分子形成微晶区的大小等，影响淀粉分子的糊 化难易程度。淀粉分子间的缔合程度大、分子排列紧密，破坏这些作用和拆开微晶区所需要的能 量就多，淀粉粒就不容易糊化； 直链淀粉支链淀粉的比例 直链淀粉在冷水中不易溶解、分散，直链淀粉分子间存在的作用相对较大，直链淀粉含量越高， 淀粉难以糊化，糊化温度越高； 水分活度（水分含量） 在水分活度较低时，糊化不能发生或者糊化程度非常有限。干淀粉（水含量低于 3% ）加热至 180 也不会导致淀粉糊化，而对水分含量为 60% 的悬浮液，70 的加热温度通常能够产生完全 的糊化； pH 值 淀粉在碱性条件下易于糊化，并且淀粉糊在中性碱性条件下也是稳定的。当 pH 值在 5 以下时， 淀粉糊的黏度将急剧下降。 第 13 页 共 37 页 （2）淀粉的老化 稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。 直链淀粉易老化，直链淀粉愈多，老化愈快 支链淀粉老化需要很长时间 淀粉老化对食品品质的影响 老化过程可看成是糊化的逆过程。但是老化不能使淀粉彻底复原到生淀粉的结构状态，它比生淀 粉的晶化程度低。 老化后的淀粉与水失去亲和力，并且难以被淀粉酶水解，严重地影响了食品的质地。 一些食品的品质劣化，就是由于淀粉老化（至少是与老化有关）： 面包陈化失去新鲜感 汤汁失去黏度或产生沉淀 影响淀粉老化的因素 不同来源淀粉的老化难易程度不相同，但主要是直链淀粉起作用。 直链淀粉是线形分子，易于取向，直链淀粉较支链淀粉更易于老化，淀粉中直链淀粉含量愈多， 老化问题愈严重。 支链淀粉几乎不发生老化，其原因是它的分支结构妨碍了微晶束氢键的形成，这个特性被实际应 用于淀粉的化学改性中。 在较低温度（特别在 0附近） 、中性 pH，高浓度淀粉和无表面活性剂存在下，淀粉的老化趋势 增强； 在迅速冷却过程中，由于淀粉分子来不及取向，可以减少淀粉老化速度。 淀粉分子的相对分子质量（链长或聚合度） 淀粉的来源（直链支链比例不同） 常见淀粉的老化趋势：马铃薯淀粉玉米淀粉小麦淀粉 食品加工中防止淀粉老化的方法: 将淀粉（或含淀粉的食品）糊化后，在 80以下的高温迅速除去水分（水分含量最好达 10%以下） ，或冷至 0以下迅速脱水。 脂类（极性脂类如磷脂、硬脂酰乳酸钠、单甘酯等）进入淀粉的螺旋结构，所形成的包合物可阻 止直链淀粉分子间的平行定向、相互靠近及结合，对淀粉的抗老化很有效。 一些大分子物质如蛋白质、半纤维素、植物胶等对淀粉的老化也有减缓的作用，作用机制与它们 对水的保留、干扰淀粉分子之间的结合有关。 面包陈化 面包心变硬，新鲜度下降 无定形转变为结晶的老化状态 加入极性脂（甘油一酯及其衍生物） ，形成络合物，延迟老化 （4）变性淀粉 变性淀粉是指利用物理、化学和酶的方法处理天然淀粉，制得使其性质发生变化、加强或具有新 的性质的淀粉衍生物。 水溶性，粘度，色泽，味道，流动性等 改性方法 淀粉的分子链中，每个 D-吡喃葡萄糖单元上含有三个醇羟基，羟基的存在使淀粉分子有可能发 生各种衍生反应： 氧化反应 ；酯化反应； 醚化反应 淀粉分子中的少量羟基被改性（酯基或醚基） ，取代度 DS 为 0.0020.2。 酯化：醋酐、三聚磷酸钠、磷酸、三偏磷酸钠 醚化：氧化丙烷 作用：阻止链间缔合，防止沉淀，稳定化 性能变化 降低糊化温度 ； 提高淀粉糊透明度 ；提高抗老化以及冷冻 - 解冻的稳定性 交联淀粉的用途 随交联度增加，酸稳定性增加 降低了淀粉颗粒吸水膨胀和糊化的速率 保持初始的低粘度，有利于快速热传递和升温，均匀杀菌 用于罐头、冷冻、焙烤和干燥食品中 功能性质改善 第 14 页 共 37 页 胶粘力、稳定乳状液能力、成膜能力、风味释放、持水力、耐酸、耐碱、耐热、耐冷、耐剪切等 不同变性淀粉的性质 乙酸酯淀粉能降低糊化温度，提高糊的透明度，提高抗老化及冻融稳定性。 磷酸单酯淀粉能提高淀粉糊的透明度和稳定性，并具有乳化性和冻融稳定性，还降低了淀粉的糊 化温度。 羟丙基淀粉可降低淀粉糊化温度，形成的淀粉糊不会老化，具有冻融稳定性和增稠的功能。 交联淀粉大大降低淀粉颗粒吸水膨胀的程度与速率，增加淀粉糊的稳定性，改变淀粉糊的黏度与 质构等。 在罐头食品杀菌时，能较长时间保持初始的低黏度，有利于快速热传递与升温，在淀粉颗粒吸水 膨胀前达到均匀的杀菌。 二、纤维素和半纤维素 用 X 射线衍射法研究纤维素的微结构 纤维素是由 60 多条纤维分子平行排列 互相以氢键连接起来的束状物质 纤维素分子易于缔合，形成多晶的纤维束 结晶区由氢键连接而成 在天然纤维素中约有 60%为结晶部分，被无定形区所分隔，无定形区在纤维素的水分脱除时，转 化为结晶区 改性纤维素是水溶性胶 一种膳食纤维，不被人体消化，不提供热量，可作为食品配料 2. 半纤维素 是一类聚合物，水解时生成大量的戊糖、葡萄糖醛酸和某些脱氧糖； 食品中最普遍存在的半纤维素是木聚糖； 半纤维素在食品焙烤中最主要的作用： 提高面粉对水的结合能力 改善面包面团的混合品质，降低混合物能量 有助于蛋白质的掺和，增加面包体积 CMC 的特性 带负电的长链棒状分子，高度伸展 溶液稳定，粘度高 对水的结合容量大 在冰激淋等食品中阻止冰晶的生成 防止糖果、糖衣和糖浆中产生糖结晶 稳定蛋白质分散体系 鸡蛋清可用 CMC 一起干燥或冷冻而得到稳定 CMC 能提高乳制品稳定性以防止酪蛋白沉淀 （2）甲基纤维素（MC） 是纤维素的醚化衍生物 功能性质 增稠 表面活性 成膜性 形成热凝胶（冷却时熔化， 5070胶凝） 用于油炸食品（阻油，降低脂肪用量） 提供类脂肪的性质，产品的脂肪含量减少； 减少油炸食品中的吸附 由于由热胶凝产生的凝胶结构具有阻油和持水的能力，它好似一种粘合剂。 选择题 淀粉糊化的本质就是淀粉微观结构（ ） 。 （A）从结晶转变成非结晶 （B）从非结晶转变成结晶 （C）从有序转变成无序 （D）从无序转变成有序 简述淀粉糊化及其阶段。 简述淀粉老化及其影响因素。 名词解释 淀粉的糊化 淀粉的老化 纤维素 微晶纤维素 第四章 脂肪 第 15 页 共 37 页 第一节 引言 一、概念和分类 脂的分类 1、根据酰基的不同分类 简单脂类 游离脂肪酸，类异戊二烯脂类（类固醇，类胡萝卜素，单萜类） ，生育酚。 酰基脂类 酰基甘油（单酰、二酰、三酰甘油） ，磷脂，糖脂，二醇脂，蜡和固醇酯。 2、根据极性的不同分类 中性脂类 包括脂肪酸（C12 ） ，酰基甘油（单酰、二酰、三酰甘油） ，固醇，固醇酯，类胡萝卜素，蜡， 生育酚。 极性（双亲）脂类 包括甘油磷脂，甘油糖脂，鞘磷脂和鞘糖脂。 酰基甘油（甘油+脂肪酸） （1）乳脂类：含有大量的棕榈酸、油酸和硬脂酸，一定数量的 C4C12 短链脂肪酸，少量的支链 脂肪酸和奇数脂肪酸。 （2）月桂酸类：如椰子油和巴巴苏油，含有 40%50%的月桂酸，中等含量的 C6, C8, C10 脂肪酸 和较低含量的不饱和脂肪酸。这类油脂熔点很低。 （3）植物脂类：一些热带植物种子油，如可可脂。其中饱和脂肪酸与不饱和脂肪酸的比值虽然 较高，但不存在三饱和酰基甘油。脂肪酸排列极有规则，因而熔点范围较窄。 （4）油酸 -亚油酸类：来自于植物，含有大量的油酸和亚油酸，以及含量低于 20%的饱和脂肪酸， 如棉籽油、玉米油、花生油、向日葵油、橄榄油和棕榈油等。 （5）亚麻酸类：例如豆油、麦胚油、大麻籽油和紫苏籽油等含大量的亚麻酸。 （6）动物脂肪类：为家畜的贮存脂肪，含有 30%40%的 C16 和 C18 饱和脂肪酸，多达 60%的不饱 和脂肪酸如油酸、亚油酸，以及少数的奇数酸。因为含有一定数量的饱和酰基甘油，这类油脂熔 点较高。 （7）海生动物油类：含有大量的长链多不饱和脂肪酸，双键数目可多达 6 个，含有丰富的维生 素 A 和 D。 食用脂的两种形式 二、脂类在食品中的应用 能量来源 ；提供人体必需脂肪酸 ；是各种脂溶性维生素的载体 ；可赋予食品色泽、良好的 风味和口感，增加消费者的食欲和饱腹感 ；用作煎炸油的油脂是一种热交换媒介。 第二节 命名 一、酰基甘油（甘油酯） Sn-系统命名三酰基甘油-立体有择位次编排命名法 二、脂肪酸 几何构型 植物中最常见的脂肪酸 第三节 食品中的脂肪酸组成和分布 一、食品中的脂肪酸 天然油脂中含有 800 种以上脂肪酸 其中棕榈酸、油酸和亚油酸所占比重较大 天然脂肪酸中以不饱和脂肪酸为主（表 4-5） 二、饱和脂肪酸 食品油脂很少存在超过二十四碳的饱和脂肪酸 短链、低分子量的脂肪酸（14:0）主要存在于乳脂、椰子油和棕榈籽油中 C14-C24绝大部分是偶数碳直链脂肪酸 短链奇数碳脂肪酸在食品中是重要的芳香物质 棕榈酸和硬脂酸是最常见的两种饱和脂肪酸 棕榈酸（分布广） （16:0 ） 棉籽油、棕榈油、动物脂和乳脂、鱼油 硬脂酸 （ 18:0 ） 反刍动物的贮存脂肪、植物油脂 三、不饱和脂肪酸 按照 表示方法，不饱和脂肪酸可分为 3 类 3 家族（亚麻酸型） EPA 、DHA 第 16 页 共 37 页 6 家族（亚油酸型） 花生四烯酸 9 家族（油酸型） 芥酸 选择题 1 、天然脂肪中主要是以（ ）甘油形式存在。 A 、一酰基 B 、二酰基 C 、三酰基 D 、一羧基 2 、乳脂的主要脂肪酸是（ ） 。 A 、硬脂酸、软脂酸和亚油酸 B 、棕榈酸、油酸和硬脂酸 C 、硬脂酸、亚油酸和棕榈酸 D 、棕榈酸、油酸和软脂酸 第四节 结构与物理性质 一、三酰甘油分布模式理论 -S 一般规律 - -S 不饱和优先占据（排列）n-2 位，特别是亚油酸优先在 n-2 位 饱和的在n-1 、n-3 位 饱和度高的植物脂 动物脂肪 二、晶体结构与同质多晶 （二）同质多晶 定义：同一种物质在不同的结晶条件下具有不同的晶体形态，称为同质多晶现象。 不同形态的固体晶体称为同质多晶体。 油脂的晶型以及晶型的转换取决于多种因素 晶型转变为 晶型的速度很快； 晶型转变为 晶型的速度较慢； 单酰甘油或山梨酸醇酯等乳化剂的存在可延缓或抑制 晶型的产生； 晶型和 晶型都易保持不变，而 晶型很容易转变为 晶型和 晶型，保持比较困难。 当构成油脂的脂肪酸碳链和不饱和程度相差不大时，油脂容易形成 晶型；相差较大时，油脂 则易形成 晶型。 豆油、猪油、可可脂、花生油、玉米油、葵花油等的结晶常为 型； 棉籽油、棕榈油、牛脂和乳脂的结晶常为 型。 不同组分和结构的三酰甘油所形成的晶型也不同。 单酸三酰甘油易形成稳定的 结晶； 异酸三酰甘油则因碳链长度不同，空间阻碍大，比较容易形成 结晶； 对称型三酰甘油易形成 型，非对称型三酰甘油易形成 型。 （三）同质多晶现象应用 人造奶油 起酥油 三、物理性质 （一）熔化 天然油脂没有确定的熔点，仅有一定的熔点范围，因为： 天然油脂是混合三酰甘油，各种三酰甘油的熔点不同 ； 三酰甘油存在同质多晶现象，从熔点最低的晶型开始熔化到熔点最高的晶型熔化终了需要一个 温度阶段； 油脂的熔点与其脂肪酸组成和分布有关。 组成的脂肪酸饱和度高，碳原子数目多，熔点就高，在室温下为固体，如陆地动物油脂； 脂肪酸不饱和度高，碳原子数目少，熔点就低，在室温下为液体，如植物油（除了椰子油和可 可脂，它们为固态） ； 海产动物含 C20 以上的多不饱和脂肪酸，在室温下多呈液态。 膨胀计测定油脂熔化过程的膨胀率 原理 纯固体脂和纯液体油随温度升高会发生膨胀，比容增大，称为热膨胀； 固体脂吸热转变为液体油，这一相变过程所发生的膨胀称为熔化膨胀，约为液相热膨胀的千余倍。 测定油脂熔化过程的膨胀率，可以衡量由固体脂和液体油组成的混合物中固体脂的含量。 固体酯含量将影响到各种商品油脂的功能特性，如起酥油的可塑性、起酥性，人造奶油的涂抹 第 17 页 共 37 页 性和口感。 如果熔化开始与熔化结束之间温差越大，则表示脂肪的塑性范围越大。 （二）脂肪的塑性 室温下呈固态的油脂是由液体油和固体脂两部分组成的混合物，只有在极低的温度下才能转化 为 100% 的固体。这种由液体油 和固体脂 均匀融合并经一定加工而成的脂肪成为塑性脂肪。 塑性是指固体脂肪在外力作用下，当外力超过分子间作用力时，开始流动，但是当外力停止后， 脂肪重新恢复原有稠度。 影响油脂塑性的因素： 油脂的晶型：油脂为 型时，因为 型在结晶时会包含大量小气泡，从而赋予产品较 好的塑性； 型结晶所包含的气泡大而少，塑性较差。 熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大，油脂的塑性也越好。 固液两相比：油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬， 塑性不好；液体油过多，则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。 以起酥油为例： 当固相含量低于 5% 则不呈塑性，高于 4050% 则形成坚实结构。 起酥油固液相比例一般控制在 1030% 。 选择题 1、种子油脂一般来说不饱和脂肪酸优先占据甘油酯（ ）位置。 A、Sn-1 B、 Sn-2 C、Sn-3 D、 Sn-4 2、动物脂肪含有相当多的（ ）的三酰基甘油，所以熔点较高。 A、一元饱和 B、二元饱和 C、全饱和 D、 全不饱和 选择题 3 、 （ ）型的脂肪酸排列得更有序，是按同一方向排列得，它的熔点高，密度大，稳定性好。 A 、 B 、 C 、 D 、 4 、人造奶油要有良好的涂布性和口感，这就要求人造奶油的晶型为细腻的（ ）型。 A 、 B 、 C 、 D 、 简答题 简述油脂的同质多晶现象在食品加工中的应用。 油脂的塑性主要取决于哪些因素？ 第五节 油脂在食品加工和贮藏过程中的化学变化 一、脂类水解 脂解对油脂风味的影响 脂解会严重降低烹饪油和煎炸油的质量； 煎炸的食物表面会出现裂痕，颜色易呈褐色，吸油量增加； 二、脂类氧化 （一）自动氧化 天然油脂暴露在空气中会自发的进行氧化，使其性质、风味发生改变，被称之为“ 酸败” 或 “ 哈