食品化学期末考试整理.doc

第二章：水1.解释水为什么会有异常的物理性质。在水分子形成的配位结构中，由于同时存在2个氢键的给体和受体，可形成四个氢键，能够在三维空间形成较稳定的氢键网络结构。（了解宏观上水的结构模型。n （1） 混合模型： 混合模型强调了分子间氢键的概念,认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间,成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡.n （2） 填隙式模型 水保留一种似冰或笼形物结构，而个别水分子填充在笼形物的间隙中。n （3） 连续模型 分子间氢键均匀分布在整个水样中，原存在于冰中的许多键在冰融化时简单地扭曲而不是断裂。此模型认为存在着一个由水分子构成的连续网，当然具有动态本质。）2.食品中水的类型及其特征？n 根据水在食品中所处状态的不同，与非水组分结合强弱的不同，可把固态食品中的水大体上划分为三种类型：束缚水、毛细管水、截流水 n 束缚水：不能做溶剂，与非水组分结合的牢固，蒸发能力弱，不能被微生物利用，不能用做介质进行生物化学反反应。 毛细管水：可做溶剂、在40之前可结冰，易蒸发，可在毛细管内流动，微生物可繁殖、可进行生物化学反应。是发生食品腐败变质的适宜环境。截流水：属于自由水，在被截留的区域内可以流动，不能流出体外，但单个的水分子可通过生物膜或大分子的网络向外蒸发。在高水分食品中，截留水有时可达到总水量的90%以上。 截留水与食品的风味、硬度和韧性有密切关系，应防止流失。3水分活度的定义。冰点以下及以上的水分活度有何区别？1） 水分活度（Aw）能反应水与各种非水成分缔合的强度。 Aw p/p.=ERH/100 式中，p为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸气分压；p。为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压;ERH为食品样品周围的空气平衡相对湿度。2） 定义不同 ：冰点以下食品的水分活度的定义： Aw = Pff / P。(scw) = Pice / P。(scw) Pff ：部分冻结食品中水的分压 P。(scw) ： 纯过冷水的蒸汽压（是在温度降低至-15测定的） Pice ： 纯冰的蒸汽压 Aw的含义不同 n 在冰点以上温度，Aw是试样成分和温度的函数，试样成分起着主要作用；n 在冰点以下温度，Aw与试样成分无关，仅取决于温度。当温度充分变化至形成冰或熔化冰时，从食品稳定性考虑， Aw的意义也发生变化。低于食品冰点温度时的AW不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的AW。4.水分吸着等温线（MSI）。滞后现象及其产生原因。n 定义：在恒温下，食品水分含量与水分活度的关系曲线。n 同一食品它的回吸等温线与解吸等温线并不完全重合，在中低水分含量部分张开了一细长的眼孔，这种水分吸着等温线与解吸等温线之间的不一致现象称为滞后现象。n 产生原因：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aw.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。5.水分活度与食品稳定性的关系1）总的趋势是：水分活度越小，食品越稳定，较少出现腐败变质的问题，有以下三方面原因：n 1、 微生物的活动与水分活度的关系 在食品中，微生物赖于生存的水主要是自由水，食品内自由水含量越多，水分活度越大，故水分活度大的食品易受微生物污染，稳定性差。 n 2、化学及酶促反应与水分活度的关系 酶促反应需在酶的催化作用下进行。酶的催化活性取决于酶分子的构象，酶分子的构象与其存在的环境有密切的关系，只有以水作为介质的环境中，用来维持酶分子活性构象的各种作用力，特别是非极性侧链间的疏水作用力，才能充分地发挥作用。另外，水的存在也有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充分地靠拢。n 3、非酶反应与水分活度的关系 Maillard反应： 当Aw=0.60.7时，反应达最大值； 当0.7时，Maillard反应的速度反而降低，这是由于继续增加的水稀释了反应物的浓度，因而也降低了反应速度。 脂肪非酶氧化反应： 反应在水分活度很低时便开始进行，随着水分活度升高，反应速度反而降低，降低的趋势一直延续到水分活度0.4左右，从此开始水分活度升高，反应速度增大，但增大到0.7-0.8之间的最大值后，又出现降低的势头。 干制、糖渍、盐渍食品均是降低水分进行保藏的。 2）用冻结的办法保藏食品，最关键的是低温。在低温下，引起食品腐败的微生物活动和化学反应均受到巨大的抑制。n 1、 冻结对微生物活动的影响食品冻结后的温度，按规定应保持在-18，在此温度下微生物的活动，将受到极大的抑制，有的甚至死亡。（1）低温虽不能杀灭全部微生物，但幸存者的活性则遭受抑制。（2）食品冻结后，可被微生物利用的液态水大量减少，（3）未结冰的溶液经冻结浓缩后，浓度急剧增大，渗透压也随之变大，这些变化对微生物的活动也都能产生抑制作用。 n 2、 冻结对生物化学反应的影响 （1）冻结食品在低温下，一些常温下出现的引起食品腐败的生物化学反应，也随着酶活性或反应速度常数的降低，受到极大的抑制。冻结保藏食品的理论基础。（2）在食品冻结后，原来分散在自由水中的溶质被浓缩在剩余的没有凝固的水中，未凝固相的一些性质，如pH值、离子强度、氧化还原电位及某些胶体性质等，都因此发生了变化，变化后往往会加速一些化学反应。（3）由于自由水结冰后体积膨胀，在食品的组织结构遭受了机械损伤后，导致酶、底物、激活剂在细胞内的位置发生了变化，即发生了常说的“错位”现象，由此引发了某些酶促反应的进行。第三章：碳水化合物1.碳水化合物的分类据组成碳水化合物的数量可分为：n 单糖：据含碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等；或 三碳糖、四碳糖、五碳糖、六碳糖等；醛糖、酮糖n 寡糖：由210个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。据组成寡糖的单糖种类，分为均寡糖（如麦芽糖和聚合度10.分为：均多糖如纤维素、淀粉 杂多糖如海藻多糖 、茶叶多糖 、植物多糖 、动物多糖 、微生物多糖据在生物体内的功能：结构性多糖、储藏性多糖、功能性多糖 2.常见的二糖、低聚糖麦芽糖（还原性）、乳糖（还原性）、蔗糖（无还原性）。 3.从环糊精的结构来解释其具有什么样的功能性质？n 环糊精是由6-8个D-吡喃葡萄糖通过- 1，4 糖苷键连接而成的低聚物，分别称为-环糊精，-环糊精，-环糊精。环糊精结构具高度对称性，分子中糖苷氧原子是共平面的。环糊精分子是环型和中间具有空穴的圆柱结构。在-环糊精分子中7个葡萄糖残基的C6上的伯醇羟基都排列在环的外侧，而空穴内壁则由呈疏水性的C-H键和环氧组成，使中间的空穴是疏水区域，环的外侧是亲水的。n 由于中间具有疏水的空穴，因此具有如下功能：（1） 对油脂起乳化作用；（2） 对挥发的芳香物质，有防止挥发的作用；（3） 对易氧化和易光解的物质有保护作用；（4） 对食品的色、香、味也具有保护作用；（5） 除去食品中一些苦味和异味；（6） 作为微胶囊化的壁材。4.碳水化合物的物理性质n 1、甜度（相对甜度）：一般选用蔗糖为基准，因其是一种非还原糖，其水溶液比较稳定，其他糖的甜度，则是与蔗糖比较后的相对甜度。n 2、溶解度：虽然各种糖都能溶于水中，但它们的溶解度不同，其中果糖溶解度最高，其次是蔗糖、葡萄糖、乳糖等。糖的溶解度随温度升高而增大。n 3、结晶性：糖溶液越纯就越容易结晶，混合糖比单一的糖难于结晶。不同种类的糖结晶性不同蔗糖易结晶，且晶体很大；葡萄糖也易结晶，但晶体细小；转化糖、果糖较难结晶淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶。n 4、吸湿性和保湿性：吸湿性指糖在空气湿度较大的惰况下吸收水分的性质； 不同种类的糖吸湿性不同果糖、转化糖吸湿性最强；葡萄糖、麦芽糖次之；蔗糖吸湿性最弱。n 5、渗透压：相同浓度下（质量百分比浓度）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，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。n 6、黏度：一般来讲粘度与分子体积大小成正比关系如葡萄糖、果糖的粘度较蔗糖为低。葡萄糖的粘度随温度升高而增大，蔗糖的粘度则随着温度的升高而减小。n 7、抗氧化性：由于氧气在糖溶液中的溶解量低于在水溶液中的溶解量，所以糖溶液具有抗氧化性有利于保持鲜果的风味、颜色及维生素C，不致因氧化反应而发生变化葡萄糖、果糖、淀粉糖浆都具有抗氧化性5.碳水化合物的化学性质1）水解反应转化糖的形成n C12H22O11H2O C6H12O6C6H12O6n 蔗糖在酶或酸的水解作用下形成的产物叫做转化糖。所谓转化是指水解前后溶液的旋光度从左旋转化到右旋。用于转化糖生产的酸是盐酸，酶是-葡萄糖苷酶和-果糖苷酶。2）氧化反应n D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡萄糖酸。n 利用此反应可以测定食品和其它生物材料中D-葡萄糖的含量，也可以测定血中葡萄糖含量。 3） 还原反应双键加氢称为氢化。D-葡萄糖 D-葡萄糖醇（山梨醇） D-甘露糖 、 D-果糖 甘露糖醇 木糖 木糖醇 4） 酯化和醚化糖中羟基与有机酸或无机酸相互作用生成酯，与醇中的羟基作用形成醚5） 非酶褐变（1） 焦糖化反应：碳水化合物特别是蔗糖和还原糖在不含氮化合物情况下直接加热所发生的复杂反应称为焦糖化反应。（2） 美拉德反应 定义：食品在油炸、烘烤、烘焙等加工中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离的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，这种反应被称为美拉德反应。 反应机理（主要是葡萄糖）：当还原糖同氨基酸、蛋白质或其他含氮的化合物一起加热时，还原糖与胺反应产生葡基胺，溶液呈无色；葡基胺经Amadori重排，得到1-氨基-1-脱氧-D-果糖衍生物。 在pH5条件下继续反应，最终可得到5-羟甲基-2-呋喃甲醛（HMF）。在pH5的条件下，此活性环状化合物（HMF和其他化合物）快速聚合，生成含氮的不溶性深暗色物质。 有利与不利方面有利：形成喜人的颜色，产生风味物质。不利：产生一些不希望的颜色，出现的褐变导致氨基酸和营养成分的损失。影响因素n 水分含量： 中等水分含量条件下褐变速度最快；n pH值： pH6，即使有褐变，其程度也较低。pH7.8-9.2范围内褐变速度最快；从反应机制看，酸性溶液中，氨基处于质子化状态，使得葡基胺不能形成。n 金属离子：特别是铜与铁能促进褐变，三价铁比二价铁更为有效；n 糖的种类：醛糖比酮糖更易褐变。酮糖在褐变中遵循不同的机制，因此，D-果糖在褐变中的活性比醛糖低的多。n 抑制褐变的方法：降低水分；降低pH；降低温度；除去一种作用物。 6.直链淀粉与支链淀粉的不同之处n 直链淀粉： 由葡萄糖通过-1，4糖苷键连接而成的直链分子，呈右手螺旋结构，在螺旋内部只含氢原子，羟基位于螺旋外侧。n 支链淀粉： 是一种高度分支的大分子，葡萄糖基通过-1，4糖苷键连接成它的主链，支链通过-1，6糖苷键与主链连接。7.糊化、老化及其影响因素n 糊化：通过加热提供足够的能量，破坏淀粉结晶胶束区弱的氢键后，颗粒开始水合和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解到溶液中，溶液黏度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失。这个过程称为糊化。 糊化作用的本质是淀粉分于间的氢键断裂，淀粉分散在水中成为胶体溶液n 影响淀粉糊化的因素：1、Aw： 食品中盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分降低Aw，抑制淀粉的糊化。2、淀粉结构： 当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化，反之亦然。3、盐： 高浓度盐抑制淀粉糊化，低浓度的盐对糊化几乎无影响。4、脂类： 脂类可被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环内浸出，而且脂类可阻止水渗入淀粉粒，所以能与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀，影响淀粉的糊化5、pH值： pH60 或-20 时不易老化。6、 冷冻速度： 速冻可抑制淀粉老化。7、 共存物的影响： 脂类和乳化剂抗老化； 多糖（果胶除外）抗老化； 表面活性剂或具有表面活性的极性脂可抑制老化。8.改性淀粉9.果胶的结构、分类以及形成凝胶的条件。n 果胶分子的结构： 果胶分子的主链是由150500个-D-半乳糖醛酸基（相对分子质量为30000100000）通过1，4糖苷键连接而成，在主链中相隔一定距离含有-L-鼠李吡喃糖基侧链，因此果胶的分子结构由均匀区与毛发区组成。均匀区是由主链组成，毛发区是由高度支链组成。 n 天然果胶的分类1） 高甲氧基果胶（HM）：分子中超过一半的羧基是甲酯化的，余下的羧基以游离酸及盐的形式存在。2）低甲氧基果胶（LM）：分子中低于一半的羧基是甲酯型的。 n 果胶能形成具有弹性的凝胶：（1）高甲氧基果胶形成凝胶的条件是：低pH值高糖浓度，一般果胶1% 、 蔗糖浓度 58% -75% 、pH2.8-3.5 （2） 低甲氧基果胶形成凝胶的条件是：pH2.5-6.5，加入Ca2+、没有糖也可形成稳定的凝胶、易脆裂，弹性小，加入蔗糖10%-20%，可明显改善凝胶的质地。第四章 脂类（了解脂肪的状态和命名）1.脂类的物理性质 纯净的油脂无色、无味、不挥发l 1、密度：天然油脂是三酰基甘油的混合物，其密度与组成有关。常温下，脂肪密度小于水，油密度随温度的升高而缓慢降低，从固态变为液态，密度大约降低10%。l 2、折射率： 油脂分子中碳链越长、不饱和程度越高，油脂的折光率越大；油脂与有机溶剂混合后，折光率减小。l 3、熔点：天然油脂没有确定的熔点，仅有一定的熔点范围。（因为是各种甘油酯的混合物）l 4、烟点、闪点和着火点油脂的三点l 烟点：在不通风的条件下，观察到样品发烟时的温度。 它是表示油脂热稳定性的一个参数。油脂中脂肪酸碳链短、含游离脂肪酸越高，则油脂的烟点越低，品质较差。一般油脂的烟点在240 左右，经长期放置后烟点下降。 l 闪点：在严格规定的条件下加热油脂，油脂挥发能被点燃、但不能维持燃烧的温度。l 着火点： 在严格规定的条件下加热油脂，直到油脂被点燃后能维持燃烧5s以上的 温度。2.同质多晶l 同质多晶： 指化学组成相同，但具不同晶型的物质，在熔化时可得到相同的液相。不同晶型的固体晶体称为同质多晶体。3.乳化剂的选择l 1、HLB法选择乳化剂（亲水亲油平衡值）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。HLB值小说明亲油性强， HLB值大说明亲水性强。l 2、根据PIT选择乳化剂（相转变温度） 乳化剂的相转变温度(PIT)与乳状液稳定性密切相关。在特定体系中发生相转变的温度是该乳化剂亲水亲油性质达到适当平衡的温度。4.脂肪的化学性质l 一、脂解 通过酶的作用，或通过热和酸的作用，脂类中酯键水解（脂解），产生游离脂肪酸。如果在碱性条件下水解，生成的脂肪酸与碱作用生成脂肪酸的盐即生成皂（皂化反应）。ll 二、脂类氧化 l 1、脂类的自动氧化（蛤败）（1）利与弊： 它能导致食用油和含脂食品产生不良风味和气味，有害于人体健康。 降低了食品的营养价值。 在某些情况下，如在陈化的干酪或一些油炸食品中，脂类的轻度氧化是期望的。自由基链反应机理脂类的自动氧化机理遵循自由基链反应机理：引发传递终止。l 引发： RH R + H l 传递： R + O2 ROO ROO + RHROOH + R l 终止：R + R R-RR + ROO R-O-O-RROO + ROO R-O-O-R + O22、光敏氧化光敏氧化的两条途径：1） 敏化剂吸收光后可与作用物（A)形成中间物，然后中间物与基态（三重态）氧作用产生氧化产物。敏化剂+A+hv 中间物-1中间物-1 +O2 产品+敏化剂2）敏化剂吸收光时与分子氧作用。而不是与作用物作用。敏化剂+O2+hv 中间物-11中间物-11+ A 产品+敏化剂光敏氧化机理如下： 基态氧受光敏剂和日光影响产生单线态氧。单线态氧与双键发生一步协同反应形成六元环过渡态，然后双键发生位移形成氢过氧化物。光敏氧化特点：不产生自由基；双键的顺式构型改变为反式构型；与氧浓度无关；不存在诱导期；受到单重态氧猝灭剂-胡萝卜素与生育酚的抑制，但不受抗氧化剂影响。3、酶促氧化自然界中普遍存在脂肪氧合酶（LOX)，它可使油脂与氧反应产生氢过氧化物。l 机理： 不饱和脂肪酸在受到脂肪氧合酶的作用时，首先是-8亚甲基脱去一个氢原子生成游离基，然后这个游离基通过异构化使双键位置转移同时转变成反式构型。然后生成 -6-氢过氧化物或w-10-氢过氧化物l 三、热分解l 四、油炸化学l 五、电离辐射对脂肪的影响l 六、氢化l 七、酯交换5.抗氧化剂的类型及常见的抗氧化剂1）根据抗氧化机理不同，可把抗氧化剂分为：l 1、游离基清除剂l 2、氢过氧化物分解剂l 3、单重态氧猝灭剂l 4、酶抑制剂l 5、抗氧化剂增效剂2）常见的抗氧化剂有：生育酚、茶多酚、竹叶黄酮、没食子酸丙酯、抗坏血酸、叔丁基对羟基茴香醚（BHA）、2，6-二叔丁基羟基甲苯（BHT）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）等。6.油脂的精炼l （1）除去不溶性杂质： 可通过静置法、过滤法、离心法等机械处理，除去悬浮于油中的杂质。l （2）沉降与脱胶：沉降工艺包括将脂肪加热，并保持一段时间，直至水相被分离而移去。该工艺可从脂肪中除去水、蛋白质类物质、磷脂以及碳水化合物。l （3）中和（碱炼）：主要目的：去除游离脂肪酸l （4）脱色： 将油加热到85，并用吸附剂进行处理（如漂白土或活性炭），除去有色物质。l （5）脱臭：在减压下通过水蒸气蒸馏可除去一些不期望风味的挥发性化合物。第5章 蛋白质1.食品体系中蛋白质的功能作用及应用功能作用机制食品蛋白质类型溶解性亲水性饮料乳清蛋白粘度持水性，流体动力学的大小和形状汤、调味汁、色拉调味汁、甜食明胶持水性氢键、离子水合香肠、蛋糕、面包肌肉蛋白，鸡蛋蛋白胶凝作用水的截留和不流动性，网络的形成肉、凝胶、蛋糕焙烤食品和奶酪肌肉蛋白，鸡蛋蛋白和牛奶蛋白粘结-粘合疏水作用，离子键和氢键肉、香肠、面条、焙烤食品肌肉蛋白，鸡蛋蛋白的乳清蛋白弹性疏水键，二硫交联键肉和面包肌肉蛋白，谷物蛋白乳化界面吸附和膜的形成香肠、大红肠、汤、蛋糕、甜食肌肉蛋白，鸡蛋蛋白，乳清蛋白泡沫界面吸附和膜的形成搅打顶端配料，冰淇淋、蛋糕、甜食鸡蛋蛋白，乳清蛋白脂肪和风味的结合疏水键，截面低脂肪焙烤食品，油炸面圈牛奶蛋白，鸡蛋蛋白，谷物蛋白(了解蛋白质的起泡性质和乳化性质)1） 乳化性质评价蛋白质乳化特性的方法：四个指标（1）（2）（3）（4）（1） 油滴大小和分布：油滴大小： 测定乳状液平均液滴大小的方法有：光学显微镜法、电子显微镜法、光散射法或使用Counter计数器。 则总界面积 A = 3 / R ：分散相（油）的体积分数 R：乳状液粒子的平均半径（2） 乳化活力乳化活力（Emulsifying Activity Index， EAI） : 单位质量的蛋白质所产生的界面积。 EAI=3 /Rm：分散相（油）的体积分数R：乳状液粒子的平均半径M：蛋白质质量 也可以利用浊度法测定蛋白质的乳化活力指标。（3） 乳化能力 乳化能力：指在乳状液相转变前（从O/W乳状液转变成W/O乳状液）每克蛋白质所能乳化的油的体积（mL）。 方法：在不变的温