食品化学复习资料

1、绪论食品化学的定义 营养素:指那些能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。从化学性质可以分为大类，即蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素和水。食物和食品：食物是指含有营养素的物料。经过加工的食物称为食品，但通常也泛指一切食物为食品。食品化学：是从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及它们在生产、加工、贮存和运销过程中的变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学。研究内容研究食品中营养成分，呈色、香、味成分和有害成分的化学组成、性质、结构和功能；阐明食品成分之间在生产、加工、贮存、运销中的变化；研究食品贮藏加工新技术，开发新的产品和新的食品资源以及新的

2、食品添加剂等。研究范畴按研究内容的主要范围分：食品营养成分化学、食品色香味化学、食品工艺化学、食品物理化学和食品有害成分化学。按研究的内容的物质分类：水、糖、蛋白、脂、 维生素、矿物质、酶、添加剂、风味物质、色素、毒物、保健成分等第2章 水分2.1 概述水在生物体内的生理功能1、化学作用的介质，也是化学反应的反应物或生成物。2、体内营养素和代谢废物的运输介质，还推进呼吸气体的运载。3、是维持体温的载温体。4、是生物体内减缓磨擦的润滑剂。2.1.1水在食品中的作用P121、食品生产中的重要原料之一。2、水质直接影响到食品加工工艺。3、各种食品都有能显示其品质特性的含水量。如4、对食品的结构、外观

3、、质地、风味、新鲜程度和腐败变质的敏感性产生极大的影响。对食品的商品价值及销售有着深刻的影响。 2.1.2 水和冰的物理特性1、水的熔点、沸点比较高。2、介电常数（介电常数是溶剂对两个带相反电荷离子间引力的抗力的度量。）、表面张力、热容和相变热（熔融热、蒸发热和升华热）等物理常数也较高。这对于食品加工中冷冻和干燥过程有重大影响。 3、水的密度较低，水结冰时体积增加，表现出异常的膨胀特性，这会导致食品冻结时组织结构的破坏。4、水的热导性也是较大的(与其他液体相比），而冰与其他非金属固体相比，热导性属中等程度。0时冰的热导值约为同一温度下水的4倍，这说明冰的热传导速度比非流动的水（如生物组织中的水

4、）快得多。从水和冰的热扩散值可看出冰的热扩散速度约为水的9倍，这表明，在一定的环境条件下，冰的温度变化速度比水大得多。 因而可以解释在温差相等的情况下，为什么冷冻速度比解冻速度更快。2.2.1、水分子的结构四面体结构：sp3杂化HO键成104.5°，比正四面体的109 °28要小，成角锥体结构。OH键是较强极性键2.2.2水分子的缔合作用因为水分子有大的偶极矩，因此可形成氢键缔合。每一分子水可与4个水分子缔合。（温度在0以上附近时配位数会增加，升温使邻近水分子平均数增多和使分子间距离增加综合导致在4 (3.98)时，水密度最大。）这是水具有高的沸点、溶点、热容、相变热等的原

5、因。2.2.3冰的结构和性质1、冰是水分子有序排列形成的晶体。靠氢键连接，形成低密度的刚性结构。2、是正六方形对称结构3、水的冰点为0，可是纯水并不在0就结冰，常常首先被冷却为过冷状态，只有当温度降低到开始出现稳定性晶核时，才会立即向冰晶体转化。 4、食品中结冰温度到低共熔点-55 左右，冷藏食品常为-18。5、现代冷藏工艺提倡速冻，使冰晶体呈针状，因而品质好。2.3食品中水的存在状态2.3.1 水与溶质的相互作用1、水与离子和离子基团的相互作用（离子水合作用 是食品中结合得最紧密的一部分水。如Na+、Cl-和解离基团-COO-、-NH3+等。Na+与水分子的结合能力大约是水分子间氢键键能的4

6、倍。）2、水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用（可以与食品中蛋白质、淀粉、果胶物质、纤维素等成分通过氢键而结合。水与溶质之间的氢键键合比水与离子之间的相互作用弱。）3、水与非极性物质的相互作用（例如烃、稀有气体及脂肪酸、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增强。）疏水水合(hydrophobichydration):由于非极性基团与水分子相互作用,使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强,形成特殊的结构,使得熵下降的过程.(R-H2O)疏水相互作用(hydrophobicinteraction):在不相容的水环境中,疏水基团倾向于相

7、互缔合,减少与水的接触面积.(R-R)笼形水合物(clathratehydrates)2.3.2 水的存在状态： 自由水、结合水结合水：指通过化学键结合的水。根据被结合的牢固程度，有几种不同的形式：(1) 化合水 (2) 邻近水 (3) 多层水 食品中大部分的结合水是和蛋白质、碳水化合物等相结合的。自由水：就是指没有被非水物质化学结合的水。它又可分为三类：1）滞化水 （2）毛细管水 （3）自由流动水 结合水和自由水之间的区分：1、结合水的量与食品中有机大分子的极性基团的数量有比较固定的比例关系。2、结合水的蒸气压比自由水低得多。 3、结合水不易结冰（冰点约-40）。4、结合水不能作为溶质的溶剂

8、。 5、自由水能为微生物所利用，结合水则不能。 2.4水分活度*2.4.1水分活度的定义水分活度是指食品中水的蒸气压和该温度下纯水的饱和蒸气压的比值。 水分活度是从01之间的数值，纯水时AW = 1，完全无水时AW = 0。食品中结合水的含量越高，食品的水分活度就越低水分活度与水分含量的关系：食品中的含水量（自由水）愈高，水分活度也愈大。但两者之间并没有完全确定的对应关系。2.4.1 测定水分活度的方法1、冰点测定法2、相对湿度传感器测定方法3、恒定相对湿度平衡室法（具体方式见，实验课再详细介绍）2.4.2 水分活度与温度的关系（了解）2.5吸湿等温线*2.5.1定义和区域 定义：在恒定温度下

9、，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系图称为吸湿（着）等温线（）。 区域：分三区域分析等温吸湿线三区域区：是低湿度范围，水分子和食品成分中的羧基和氨基等离子基团牢固结合，结合水最强，所以Aw也最低，一般在00.25之间，相当于物料含水量00.07g/g的干物质。它可以简单地看作为固体的一部分。这部分水可看成是在干物质可接近的强极性基团周围形成一个单分子层所需水的近似量。 区：水分占据固形物表面第一层的剩余位置和亲水基团周围的另外几层位置，形成多分子层结合水或称为半结合水，主要靠水水和水溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔合，同时还包括直径<1m的毛细管中的水。Aw在0.250.8之间，相当

10、于物料含水量在0.07g至0.140.33g/g干物质。加速了大多数反应的速度。区：是毛细管凝聚的自由水。Aw在0.80.99之间，物料含水量最低为0.140.33g/g的干物质，最高为20g/g的干物质。这部分水是食品中结合最不牢固和最容易流动的水。其蒸发焓基本上与纯水相同，既可以结冰也可作为溶剂，并且还有利于化学反应的进行和微生物的生长。表2-4 吸着等温线上不同区水分特性（自己画图）2.5.2 滞后现象*如果向干燥样品中添加水（回吸作用）的方法绘制水分吸着等温线和按解吸过程绘制的等温线并不相互重叠，这种不重叠性称为滞后现象。在一定Aw时，食品的解吸过程一般比回吸过程时含水量更高。 2.6

11、 水分活度与食品的稳定性2.6.1 食品水分与微生物生命活动的关系 不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是：大多数细菌为0.990.94 大多数霉菌为0.940.80 大多数耐盐细菌为0.75耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.650.60在水分活度低于0.60时，绝大多数微生物就无法生长。 2.6.2 食品水分与食品化学变化的关系 降低食品的Aw，可以延缓褐变，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但Aw过低，则会加速脂肪的氧化酸败，又能引起非酶褐变。要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量，最好将Aw保持在结合水范围内。这样，使化学变化难于发生，同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。

12、 2.7 冰在食品稳定性中的作用 具有细胞结构的食品和食品凝胶中的水结冰时，将出现两个非常不利的后果：（1）非水组分的浓度将比冷冻前变大；（2）水结冰后其体积比结冰前增加9%。降低温度使反应变得非常缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时却又导致反应速度的增大。总之，冷冻可以说是一种有效的保藏方法。2.8.1 水分的位转移 由于温差引起的水分转移，水分可从高温区域沿着化学势降落的方向运动，最后进入低温区域的食品。这个过程较为缓慢。 由于水分活度不同引起的水分转移，水分从Aw高的地方自动地向Aw低的地方转移。如果把水分活度大的蛋糕与水分活度低的饼干放在同一环境中，则蛋糕里的水分就逐渐转移到饼干里，使两者

13、的品质都受到不同程度的影响。2.8.2 水分的相转移 （1）水分蒸发：利用水分的蒸发进行食品的干燥或浓缩可制得低水分活度的干燥食品或中湿食品。但对新鲜的水果、蔬菜、肉禽、鱼贝及其许多食品，水分蒸发对食品的品质会发生不良的影响。如会导致外观萎蔫皱缩，原来的新鲜度和脆度受到很大的影响，严重的甚至会丧失其商品价值。同时，由于水分蒸发，还会促进食品中水解酶的活力增强，高分子物质水解，产品的货架寿命缩短。 （2）水蒸气的凝结：空气中的水蒸气在食品的表面凝结成液体水的现象。若食品为亲水性物质，则水蒸气凝聚后铺展开来并与之溶合，如糕点、糖果等就容易被凝结水润湿；若食品为憎水性物质，则水蒸气凝聚后收缩为小水珠

14、。如蛋的表面和水果表面的蜡质层使水蒸气在上面凝结为小水珠。第五章 蛋白质5.1概述 蛋白质存在于所有的生物细胞中，是构成生物体最基本的结构物质和功能物质。蛋白质是生命活动的物质基础，它参与了几乎所有的生命活动过程。5.1.2蛋白质的分类简单蛋白质完全由氨基酸构成。结合蛋白质除了蛋白质部分外，还有非蛋白成分。1、依据溶解特性简单蛋白质的分类P56种类存在部位溶解特性清蛋白球蛋白动、植物溶于水、稀酸碱盐，饱和硫酸铵中沉淀不溶于水，溶于稀酸碱盐，半饱和硫酸铵中沉淀。谷蛋白醇溶蛋白植物种子不溶于水、乙醇及中性盐，溶于稀酸碱同上，但溶于70%80%乙醇精蛋白组蛋白精细胞细胞核溶于水和稀酸，缺色、酪，富精

15、、赖溶于水和稀酸，富精、酪硬蛋白动物不溶2、根据溶解度对简单蛋白分类溶解性最差的是 硬 蛋白。存在于骨皮壳等。溶解适应性较强的是 清 蛋白。富含酪氨酸、存在于细胞核的是 组 蛋白。只溶于稀酸碱的是 谷 蛋白。存在于植物种子。不溶于水但溶于盐的是 球 蛋白。存在于肌肉、大豆、血清、乳等。溶于醇的 醇溶 蛋白。存在于植物种子。缺色氨酸、但富含赖氨酸的是 精 蛋白。3、结合蛋白根据结合物不同分为六类核蛋白类：与 核酸 结合。 糖蛋白类：与 糖类 结合。脂蛋白类：与 脂类 结合。血红素蛋白类：与 血红素 结合。磷蛋白类：与 磷酸 结合。金属蛋白类：与 金属 结合。黄素蛋白类：与 黄素腺嘌呤二核苷酸 结

16、合。4、依据蛋白质的外形分类球状蛋白质：globular protein外形接近球形或椭圆形，溶解性较好，能形成结晶，大多数蛋白质属于这一类。纤维状蛋白质：fibrous protein分子类似纤维或细棒。它又可分为可溶性纤维状蛋白质和不溶性纤维状蛋白质。5.2 氨基酸的物理化学性质5.2.1一般性质5.2.1.1 结构：天然氨基酸主要是 a-氨基酸。氨基酸的分类：蛋白质分子中存在20种氨基酸含硫氨基酸有 胱氨酸和蛋氨酸。 含羟基氨基酸有丝氨酸和苏氨酸。 酸性氨基酸有谷氨酸和天冬氨酸。 环状氨基酸是脯氨酸。 最小的氨基酸是甘氨酸。R基的荷电性质（pH6-7下）极性不带电荷R：Gly Ser T

17、hr Cys Tyr Asn Gln非极性R：Ala Val Leu Ile Phe Trp Met带负电荷R：Glu Asp 带正电荷R：Arg His Lys 5.2.1.2氨基酸的酸碱性质如果要使氨基酸带正电，则要使介质pH < 等电点 。侧链不含电荷基团的氨基酸：PI=(PKa1+PKa2)/2酸性氨基酸：PI=(PKa1+PKa3)/2 碱性氨基酸：PI=(PKa2+PKa3)/21、2、3分别指-羧基、-氨基、侧链上可离子化的基团 5.2.1.3氨基酸的疏水性在相同的条件下，一种溶于水中的溶质的自由能与溶于有机溶剂的相同溶质的自由能相比所超过的数值。具有正G的氨基酸侧链是疏水

18、性的，具有负的G的氨基酸侧链是亲水性的。5. 2.1.4氨基酸的光学性质构成蛋白质的20种氨基酸在可见光区都没有光吸收，但在远紫外区(<220nm)均有光吸收。在近紫外区(220-300nm)只有三种氨基酸有吸收光的能力。5.2.1.5氨基酸的溶解度和旋光性溶解度各异除甘氨酸外，氨基酸都具有旋光性。比旋光度是氨基酸的重要物理常数之一，是鉴别各种氨基酸的重要依据。5.2.2 氨基酸的化学反应1）显色反应： 茚三酮 荧光胺 1，2苯二甲醛2）氨基的反应 P51-523)羧基的反应4)氨基与羧基共同的反应5)侧链的反应5.3 肽1、一个氨基酸的氨基与另一个氨基酸的羧基之间失水形成的酰胺键称为肽

19、键，所形成的化合物称为肽。2、由两个氨基酸组成的肽称为二肽，由多个氨基酸组成的肽则称为多肽。组成多肽的氨基酸单元称为氨基酸残基。3、在多肽链中，氨基酸残基按一定的顺序排列，这种排列顺序称为氨基酸顺序通常在多肽链的一端含有一个游离的-氨基，称为氨基端N-端；在另一端含有一个游离的-羧基，称为羧基端或C-端。4、氨基酸的顺序是从N-端的氨基酸残基开始，以C-端氨基酸残基为终点的排列顺序。四肽的结构肽键C-N不能自由旋转 肽平面：Ca1 C O N H Ca2天然存在的重要多肽在生物体中，多肽最重要的存在形式是作为蛋白质的亚单位。但是，也有许多分子量比较小的多肽以游离状态存在。这类多肽通常都具有特殊

20、的生理功能，常称为活性肽。如：脑啡肽；激素类多肽；抗生素类多肽；谷胱甘肽（GSH）；蛇毒多肽等。5.4 蛋白质的结构: 蛋白质是由一条或多条多肽链以特殊方式结合而成的生物大分子。5.4.1蛋白质的分子结构5.4.1.1 蛋白质的一级结构1、蛋白质的一级结构包括组成蛋白质的多肽链数目.2、多肽链的氨基酸顺序，它是蛋白质生物功能的基础。是最重要的3、以及多肽链内或链间二硫键的数目和位置。5.4.1.2 蛋白质的二级结构1、蛋白质的二级(Secondary)结构是指肽链的主链在空间的排列,或规则的几何走向、旋转及折叠。2、主要有aa-螺旋、bb-折叠、bb-转角。5.4.1.3蛋白质的三级结构是指在

21、二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构。5.4.1.4蛋白质的四级结构是指由多条各自具有一、二、三级结构的肽链通过非共价键连接起来的结构形式；各个亚基在这些蛋白质中的空间排列方式及亚基之间的相互作用关系。由多个亚基聚集而成的蛋白质常常称为寡聚蛋白；5.4.2稳定蛋白质构象的作用力和键1.二硫键:： 属于共价键。是生物大分子分子之间最强的作用力，能量330380kJ/mol，共价键很难恢复原形，是不可逆过程。 它们既能存在于分子内也能存在于分子间。2.静电作用 ： 静电作用是指荷电基团之间的静电吸引力。能的范围从42 40

22、kJ/mol。 如离子键3.氢键 ： 氢键是由两个负电性原子对氢原子的静电引力所形成，是一种特殊形式的偶极-偶极键。 氢键的键能比共价键弱，比范德华力强。范围在840kJ/mol。4. 范德华力 是一个原子的原子核吸引另一个原子外围电子所产生的作用力。它是一种比较弱的作用力。5.疏水作用 疏水作用是指极性基团间的静电力和氢键使极性基团倾向于聚集在一起，因而排斥疏水基团，使疏水基团相互聚集所产生的能量效应和熵效应。P58 表面疏水性与界面张力呈 反 比；与乳化活性呈 正 比。5.5 蛋白质的变性作用5.5.1定义：蛋白质二级及其以上的高级结构状态受到破坏，引起蛋白质理化性质改变并导致其生理活性丧

23、失。这种现象称为蛋白质的变性。5.5.2变性对其结构和功能的影响1、溶解度降低 2、改变对水结合的能力 3、失去生物活性4、增加对酶水解的敏感性 5、特征粘度提高 6、结晶能力丧失对于食品蛋白质，变性通常会导致蛋白质不再溶解和失去某些功能性质。然而，在某些情况下，蛋白质的变性是期望的。例如，豆类中胰蛋白酶抑制剂热变性能显著地提高某些动物所食用的豆类蛋白质的消化率；部分变性的蛋白质比天然的更易消化和具有较好的起泡和乳化性质。热变性也是食品蛋白质热诱导胶凝的先决条件。5.5.3影响蛋白质变性的物理因素1、热（4080）和低温： 疏水性，干燥程度； 大豆蛋白，卵黄蛋白2、压力501200Kpa： 灭

24、菌，肉的嫩化3、剪切力： 面团，乳清蛋白值脂肪替代品4、辐照： 灭菌：紫外吸收，S-S断裂，自由基界面凡是在水空气，水非水溶液，水固相等界面上吸附的蛋白质分子一般会发生不可逆性变性。水的能量水平：远离界面，低；靠近界面，高蛋白质与高能量的水分子作用，蛋白质之间的氢键被破坏5.5.4影响蛋白质变性的化学因素1、酸碱大多数在pH410稳定；2、金属Cu Fe Hg Ag、Ca Mg；阴离子；浓度3、有机溶剂 降低水与蛋白质的作用；改变介电常数；渗入蛋白质疏水区4、有机化合物水溶液 Vc-S-S-,；尿素和胍盐氢键；十二烷基硫酸钠(SDS)破坏疏水作用5.6 蛋白质的功能性质定义：在食品加工、保藏、

25、制备和消费期间影响蛋白质在食品体系中的性能的那些蛋白质的物理和化学性质。包括水合性质、溶解性、粘性、胶凝性、织构化、乳化性、起泡性、与风味结合性等。5.6.1蛋白质的水合性质通过蛋白质的肽键和氨基酸侧链与水分子间的相互作用而实现的结合水的性质。影响因素有蛋白质浓度、pH值、温度、离子强度和其它组分以及水化时间等。 例如：盐溶、盐析5.6.2蛋白质的溶解度平均疏水性越小和电荷频率越大，溶解度越大。与pH值、离子强度、温度和蛋白质浓度有关。5.6.3蛋白质溶液的黏度蛋白质溶液不具有牛顿液体的性质，它们的黏度系数随流动速度的增加而降低。影响蛋白质液体黏度特性的主要因素是溶液中蛋白质分子或颗粒的表观直

26、径：表观直径越大，黏度越大。5.6.4蛋白质的胶凝作用缔合：一般是指亚基或分子水平上发生的变化。聚集：一般是指形成大的复合物或复合体。沉淀作用：引起溶解度全部或部分丧失的切聚集反应。絮凝：蛋白质没有发生强烈结合时的无序聚集反应。聚结：由于蛋白质变性而引起蛋白质蛋白质相互作用超过蛋白质溶剂相互作用而引起的导致稳定大结块形成聚集反应。胶凝作用(gelation)定义:变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。胶凝条件：加热后再冷却，如明胶；加热，如蛋清；加二价离子，如豆腐；部分水解或调整pH，如发酵酸奶、干酪。5.6.5蛋白质的织构化织构化（texturization）：使蛋白质变为具

27、有咀嚼性和良好持水性的片状或纤维状产品的过程。织构化方法：热凝结和形成薄膜，如腐竹；纤维的形成，如人造肉制品；热塑性挤压，如用于制作肉糜制品原料的组织蛋白。5.6.6 蛋白质的乳化性质蛋白质是天然的两亲物质，从而具有乳化性质（emulsifying properties）影响因素：pH、离子强度、温度、低分子量的表面活性剂、糖、油相体积分数、蛋白质类型和使用的油的熔点等以及乳化外力。具有乳状液的蛋白食品如牛乳、蛋黄酱、冰激凌等。部分影响因素：疏水性强 乳状液稳定溶解度大 增加乳化容量 但随后不溶颗粒可增加乳化稳定性pH 等电点时具较好溶解性 乳化性佳加热 降低粘度，降低乳化性表面活性剂 竞争

28、降低乳化性5.6.7蛋白质的起泡性质泡沫是气泡分散在含有表面活性剂的连续液相或半固相中的分散体系。许多加工食品是泡沫型产品，如奶油、蛋糕、面包、冰激凌、啤酒等。蛋白质能作为起泡剂主要决定于蛋白质的表面活性和成膜性。影响泡沫形成和稳定性的因素1.蛋白质的分子性质。应具有：快速分散至气水界面，易于在界面上展开和重排 。取决于蛋白质分子的疏水性、在界面的柔性、水溶性、缺乏二级和三级结构等。通过分子间相互作用能形成刚性膜。需要分子质量较大、分子间较易发生相互结合或黏合的蛋白。稳定性取决于蛋白质膜的流变性质。2.蛋白质的浓度 2%8%有利。3.温度适当加热可提高起泡性。4.pH接近等电点，有利于起泡和稳

29、定。5.盐不同盐作用各异。起泡性：蛋白被盐析时较好，被盐溶时则较差。6.糖不利起泡，但改进稳定性。7.脂使泡沫稳定性下降。8.搅打适当搅打可提高起泡性，过度则不利。5.6.8蛋白质与风味物质的结合风味物质能够部分被吸附或结合在蛋白质中，对于食品有正（如肉香）反（如豆腥味）两面作用。蛋白质与风味物质结合物质通过各种化学键和物理吸附力。影响因素：水促进极性挥发物的结合而对非极性化合物没有影响。碱性比在酸性更能促进与风味物质的结合。蛋白变性提高结合风味能力。食品蛋白质在食品中的功能作用功能机制食品蛋白质种类溶解性亲水性饮料乳清蛋白粘度水结合，流体动力学分子大小和形状汤、肉汁、色拉调味料和甜食明胶水结

30、合氢键、离子水合肉、香肠、蛋糕和面包肌肉和鸡蛋蛋白质胶凝作用水截留和固定、网状结构形成肉、凝胶、蛋糕、焙烤食品和奶酪肌肉、鸡蛋和乳蛋白质粘结粘合疏水结合、离子结合和氢键肉、香肠和烘焙食品肌肉和谷物蛋白质弹性疏水结合和二硫交联肉和焙烤食品肌肉和谷物蛋白质乳化在界面上吸附和形成膜香肠、大红肠、肠、蛋糕和调味料肌肉鸡蛋和乳蛋白质起泡界面吸附和形成膜搅打起泡的浇头，冰淇淋、蛋糕等鸡蛋和乳蛋白质脂肪和风味物的结合疏水结合和截留低脂烘焙食品和油炸面包圈乳、鸡蛋和谷物蛋白质5.7蛋白质在食品加工和贮藏中的物理、化学和营养变化一.热处理*变性：分解： 脱氨基 脱硫 脱二氧化碳氨基酸氧化：过氧化脂质与蛋白质反应

31、P92 丙二醛反应P95(图3-28） Met Cys Trp 的氧化P94-95 （多酚 褐色素）新酰胺键的形成： 赖谷/天冬氨酸残基 消旋反应：碳阴离子 DAA （碱或热）P92交联： 脱氢丙氨酸残基与赖氨酸、半胱氨酸残基的加成反应（碱或热）P91羟氨反应(Mailard reaction)杂环芳烃 致癌 致突变二、碱处理*交联：丝氨酸、赖氨酸、半胱氨酸和精氨酸等 去氢丙氨酸(DHA) （碱或热） 消旋反应：碳阴离子 DAA （碱或热）解离： 松肉粉三、冷冻加工肉解冻时间过长，会引起相当量的蛋白质降解，而且会使蛋白质形成不可逆的变性。这些变化导致蛋白质持水力丧失。而且冻藏温度越低,蛋白质变

32、性越小。冻藏中,碎鱼肉和鱼糜蛋白质冷冻变性的程度大于整肌。四、脱水与干燥干燥时，如湿度过高，时间过长，蛋白质中的结合受到破坏，则引起蛋白质的变性，因而食品的复水性降低，硬度增加，风味变劣。 目前最好的干燥方法是冷冻真空干燥，可使蛋白变性极少，还能保持食品原来的色香味。五、其它反应： 1、漂白 2、辐照 自由基P90 3、甲醛 4、与亚硝酸盐的反应P945、与亚硫酸盐的作用P94 6、丙烯酰胺的生成P965.8 食品中的常见蛋白质 5.8.1肉类中的蛋白胶原 5.8.2牛乳中的蛋白 5.8.3鸡蛋蛋白 5.8.4鱼肉中的蛋白质5.8.5大豆蛋白 补小麦蛋白和其他蛋白肌肉结构： 肌肉肌纤维束肌纤维

33、肌原纤维肌原纤维： 粗肌丝肌球蛋白 细肌丝肌动蛋白 原肌球蛋白 肌钙蛋白肌节的结构：肌节是肌肉收缩的功能单位。肌球蛋白： 肌球蛋白由铰链区和头部组成，其头部具有ATP 酶活性. 多个肌球蛋白的铰链区聚合，头部有规律地排列在聚合体外部形成粗丝. 肌肉收缩作用： 是肌球蛋白和肌动蛋白相互滑动的结果。 中枢神经 肌肉纤维 肌浆网膜释放钙 钙使肌动蛋白构型变为利于与球蛋白接触 钙激活肌球蛋白上的ATP酶，水解 ATP。 释放的化学能变为机械能，推动肌球蛋白头滑动，附着的细丝向中间方向滑动，表现为肌肉的收缩。肌肉的松弛肉蛋白质的保水作用参与肉保水性变化的主要是准结合水和自由水。蛋白质保持水分的前提有两个

34、:1.肉中有存留水分的空间肌肉中的蛋白质以结构蛋白的方式存在,在肌纤维间、肌原纤维间形成大量的毛细管,使肌肉蛋白质呈现均匀的网状结构,为水分提供了大量的存留空间,这种网状结构愈疏松,固定的水分就越多。2.肉中存在维持水分存留的作用力对肉来讲,静电荷增加,保水性提高。这与肉的p密切相关。在肉可能的p范围内(5.26.8),随p增加,所带负电荷增加,电荷的斥力使肌原纤维之间距离增大,肉的保水性提高;p在5.8以下时,特别是当p下降到等电点(5.05.5)时,肌原纤维蛋白不带电或带电很少,纤维之间无斥力或斥力小,此时保水性很低。一定浓度的盐溶液能使肌原纤维上的负电荷增加、肌原纤维之间的斥力增强、纤维

35、间空隙加大;同时还打破了维持肌球蛋白、肌动蛋白、线、线之间相互连结的力量,。所以,加盐可提高肉的保水性,为此,为了获得好的产品,肉在加工前应先加盐腌制。此外,还应采取各种措施,使肉的p上升到5.8以上,以提高保水性,最常用的方法是在肉中添加碱性的多聚磷酸盐。嫩化：酶解、重力撕拉胶元和明胶 ： 胶元是皮、骨和结缔组织中的主要蛋白质。明胶是胶元分子热分解的产物。1胶原蛋白和明胶的组成和性质在组成上，胶原蛋白中甘氨酸(Gly)、丙氨酸(Ala)、脯氨酸(Pro)和谷氨酸(Glu)含量较高，特别是甘氨酸的含量几乎占了1/3;其中脯氨酸和羟脯氨酸(Hyp)的含量是各种蛋白质中含量最高的；胶原蛋白中存在的

36、羟基赖氨酸(Hyl)在其它蛋白质中不存在,羟基脯氨酸和焦谷氨酸在一般蛋白质中也很少见。缺Trp Cys2明胶的组成和性质组成明胶的蛋白质中含有18种氨基酸,其中7种为人体所必需.除16%以下的水分和无机盐外,明胶中蛋白质的含量占82%以上.明胶是一种重要的食品添加剂,如作为食品的胶冻剂、稳定剂、增稠剂、发泡剂、乳化剂、分散剂、澄清剂（明胶带正电荷，单宁带负电荷）等.胶原蛋白在食品中的应用1、食品包装材料， 如天然肠衣的替代品人造肠衣；食品粘合剂合成纤维膜,用作肉类、鱼类等的包装纸；食品保护层。将胶原液喷到肉上，形成一层保护膜,可以减少保存期肉重量的下降。2、肉制品添加剂： 将胶原蛋白粉添加到肉

37、制品中,不仅能改善产品品质(如口感好、多汁)，而且能提高产品的蛋白质含量，并且无不良气味。5.8.2 牛乳蛋白质1. 乳液蛋白组成乳清 连续的水溶液，内含乳清蛋白脂肪球 分散球粒，内含脂肪球膜蛋白酪蛋白 固体胶粒，占总蛋白的80%82%2. 酪蛋白成分 种类 溶解性 分子量 结构特点s1 50% 不溶 23600 含磷酸酯 30% 室温不溶 24500 含磷酸酯 15% 易溶 19000 含胱氨酸 5% 可溶 21000 含S量高酪蛋白胶粒模型（a）a或b-酪蛋白酸钙单体，具有一个荷电的磷酸盐圈。（b) a或b-酪蛋白酸钙形成的中心聚合体的平面模型。（c）k-酪蛋白覆盖在中心聚合体表面形成酪蛋

38、白胶粒。3.胶粒结构和凝结在制造乳酪时用凝乳酶催化酪蛋白的部分水解，因而破坏了胶粒的保护胶体，使酪蛋白和钙离子的复合物凝结成块。将牛乳酸化，使pH值达到酪蛋白的等电点（pH4.6）而析出酪蛋白沉淀，也是提取乳中酪蛋白的一种方法。 4. 乳清蛋白和脂肪球膜蛋白 乳清蛋白主要成分按含量递减依次为乳球蛋白占50%、乳球蛋白占25%、免疫球蛋白和血清白蛋白。乳球蛋白含有游离的硫氢基，牛奶的加热气味与之有关。 脂肪球膜蛋白这层膜控制着牛乳中脂肪水分散体系的稳定性，膜上还含有许多酶。5.8.3鸡蛋蛋白质 1、含蛋白：卵白约10%，卵黄约16%。 2、60左右凝固。80以上时完全凝固。3、卵黄和卵白均有乳化

39、性，还具有起泡性。 4、卵白及卵黄加热、加酸或碱等，会失去流动性而凝固。 5.8.4 鱼肉中的蛋白质 鱼类肌肉组织中水分的含量约在70%80%，比畜肉（65%75%）为高，而结缔组织肌质蛋白质较肉蛋白质的含量少，仅占2%8%。鱼肉之所以柔软，其原因就在于此。 鱼糜制品： 有生鱼糜（冷冻鱼糜）和熟鱼糜两大类： 熟鱼糜工艺： 采肉漂洗加盐、调味料、淀粉等擂溃成型加热冷却产品漂洗 防止内脏或血液中存在的酶会对鱼肉蛋白质进行部分分解而影响鱼糜制品的弹性和质量；可以除去鱼肉中的水溶性蛋白质、色素、气味和脂肪成分，以提高鱼糜制品的质量及其保藏性能。清洗水温应控制在10以下，以防止蛋白质变性。加盐和淀粉擂溃

40、 擂溃可使鱼肉的肌纤维组织破坏，盐使鱼肉中的盐溶性蛋白质充分溶出，鱼肉变成粘性很强的溶胶。淀粉可加强肌动球蛋白网状结构的形成，因而可起到增强制品弹性的作用.加热 其目的是杀菌和使蛋白质变性凝固，形成具有弹性的凝胶体。 5.8.5大豆中的蛋白1.大豆蛋白的优势：1）产量大 2）必需氨基酸平衡极为良好。可与牛肉和牛乳相媲美。3）消化率高 可达95% 4）配伍功能好 5）对人体具有功能优势 6）具有经济价值优势 2大豆蛋白制品与利用小麦蛋白质主要成分：麦醇溶蛋白与麦谷蛋白。植物性蛋白（一）植物性蛋白的优势 1产量大： 总蛋白中80%为植物性蛋白质，是动物性蛋白质总产量的4倍。2含蛋白质高： 许多油料

41、种子都含2030%。目前利用植物蛋白的状态除大豆外均用作饲料或肥料。原因：含有不消化的纤维性组织，有的还含毒性物质或令人不适的有臭物质。不能容易地加工成可摄取的状态。措施：1) 提取浓缩成以蛋白为主成分的食品。2）将所含的有害物质去除，或使之失活。3）使植物性蛋白质具有食品的魅力。4）使这些植物性蛋白食品具有方便性。价格便宜。 其他蛋白 1、农产加工副产品蛋白 2、细麦麸、米糠、豆腐渣及浆水。 3、藻类 4、微生物蛋白第四章 碳水化合物（Carbohydrates）.概述 一般通式：Cn(H2O)m 例外：鼠李糖 （C6H12O5） 脱氧核糖（C5H10O4） 含氮、硫、磷等成分的糖

42、分类：单糖、低聚糖、多糖单糖：指不能再水解的最简单的多羟基醛或多羟基酮及其衍生物。低聚糖：聚合度为210的糖类。分类：1、按水解后所生成单糖分子的数目，可分为二糖、三糖、四糖等，其中以二糖最重要，如蔗糖、麦芽糖等。2、聚合的糖是否同一种类，均低聚糖：由同一种单糖聚合而成。如麦芽糖杂低聚糖：由不同种单糖聚合而成。如蔗糖3、根据还原性质：还原性低聚糖和非还原低聚糖多聚糖：聚合度大于的糖类。分类：1、根据聚合的糖是否同一种类：（）均多糖：纤维素、淀粉 （）杂多糖：阿（拉伯）木聚糖2、根据多糖的来源：植物多糖、动物多糖、细菌多糖3.2 单糖3.2.1结构： （一）化学组成及链状结构（“L”型 “D”型

43、）（二）环状结构（a 、b、 呋喃、吡喃）（三）构象（有船式和椅式等，吡喃环的椅式构象占优势。）3.2.2物理性质.甜度：表示甜味的强弱，不能定量测定，只能采用感官比较法，通常是以蔗糖为基准物的相对值影响因素：糖的分子结构、分子量、分子的存在状态及外界因素。 旋光性：除丙酮糖外，其余的单糖分子都具有旋光性。是鉴定糖的一个重要指标。 溶解度：单糖分子中的多个羟基可以与水分子形成氢键，因而增加了水溶性，但不可以溶于丙酮、乙醚等有机溶剂。果糖>蔗糖果糖具有较好的食品保存性。 吸湿性、保湿性和结晶性：果糖的吸湿性好，可以用于面包、糕点和软糖，不能用于生产硬糖、酥糖和饼干。3.2.3化学反应3.2

44、.3.1美拉德反应* Maillard reaction定义指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素物质的反应。胺、氨基酸、蛋白质与糖、醛、酮之间的这类反应统称之为。1.机理大体上分为：1）初始阶段： 羰氨缩合 环化为N-葡基胺 阿姆德瑞(Amadori)重排经分子重排生成氨基脱氧酮糖（果糖胺）2）中期阶段：分两方向进一步降解：方向一 脱氨脱水生成羟甲基糠醛 方向二 脱氨基重排生成还原酮氨基酸与二羰基化合物的作用，也称为斯特勒克(Strecker)降解作用3）未期阶段：包括醇醛缩合和聚合作用；参加的底物包括上几步所产生的所有醇、醛、糠醛、二羰基化合物、还原酮类等； 生成黑色素。2.影响反应的因

45、素（1）羰基化合物的种类最易：a、b不饱和醛。如CH3(CH2)2CH=CHCHO 其次：双羰基化合物 最慢：酮n 五碳糖的反应约为六碳糖的10倍。还原性双糖因其分子比较大，故反应比较缓慢。n 核糖>阿拉伯糖>木糖； 半乳糖>甘露糖>葡萄糖>果糖； 乳糖>蔗糖>麦芽糖>海藻糖（2）氨基化合物种类：胺类氨基酸蛋白质 碱性氨基酸中性及酸性（3）pH值：在3以上，其反应速度随pH值的升高而加快，所以降低pH值是控制褐变的较好方法。（4）反应物浓度：水分含量 10%15%最易发生褐变，完全干燥时难以进行。（5）温度：30 以上褐变较快，20 以下较慢。1

46、0 的温差，褐变速度相差35倍。（6）金属离子Fe、Cu促进。（7）亚硫酸盐的影响P50： 可用二氧化硫和亚硫酸盐来抑制羰氨反应褐变。3.美拉德反应与食品工业非酶褐变对食品质量的影响1、对营养质量的影响 2. 对感官质量的影响3.2.3.2 焦糖化褐变P55定义糖类在没有含氨基化合物存在的情况下加热到其熔点以上时发生的褐变反应。 机理：受强热情况下，糖类生成两类物质：一类是糖的脱水产物，即焦糖或称酱色；一类是裂解产物，是一些挥发性的醛酮类，可进一步缩合、聚合形成粘稠状的黑色物质。影响焦糖化褐变的因素1、 不同糖的种类因熔点不同而反应速度不同。2、 糖液pH =8时要比pH=5.9时快10倍。抗

47、坏血酸褐变P212抗坏血酸属于还原酮类化合物，易与氨类化合物产生羰氨反应，其自动氧化产物中的醛基、酮基等可随机缩合、聚合形成褐变物质。3.2.3.3. 与碱作用发生异构和分解反应3.2.3.4. 与酸的作用在稀酸及较高温度下 低聚糖在强酸共热糠醛酚有色缩合物可以鉴定糖类酮糖间苯二酚红色醛糖很浅的颜色重要的单糖1、三四碳糖：二羟丙酮甘油醛赤藓糖2、重要的戊醛糖：核糖脱氧核糖木糖阿拉伯糖3、重要的已醛糖：甘露糖半乳糖葡萄糖4、重要的已酮糖：果糖山梨糖3.3低聚糖低聚糖定义是210个单糖以糖苷健连结的结合物。（11个以上的则为大糖类，1002000个的则为多糖类）。3.3.1结构和重要化学性质3.2

48、.2.P47和3.3.2P62单糖与低聚糖的食品性质（一）吸潮性和保潮性 吸潮性在较高的空气湿度下吸收水分的性质。保潮性较高湿度下吸收水分和在较低湿度下散失水分的性质。比较吸潮保潮性：果糖73.4%>高转化糖>低转化糖>蔗18.4%>葡萄糖 14.5%吸潮保潮性实例：在糖果糕点的生产上，硬糖果需要吸湿性低，以避免吸收水分而溶化，所以要用 低 转化或中转化的淀粉糖浆。 软糖果和糕点需要一定的水分，以免在干燥的天气变干，以应用 高 转化糖浆和果葡糖浆为宜。（二）持味护色性 在许多食品中，特别是通过喷雾干燥、冷冻干燥除去水分的那些食品，糖类对于保持颜色和挥发风味组分是重要的。

49、 （三）甜味 1. 甜度 请按甜度由大至小排序：果糖>蔗糖>葡萄糖>葡麦糖>果葡糖>麦芽糖2. 糖浓度： 甜度随浓度增高而提高。但不同糖品的甜度变化幅度不同。3. 甜感： 愉快的甜味要求甜味纯正、反应快、很快达到最高甜度、甜度的高低适当、甜味消失迅速。葡萄糖的甜味感觉反应较慢，达到最高甜度的速度也稍慢，甜度较低。 4. 糖互相混合甜味有相乘作用（四）褐变风味 麦芽酚和乙基麦芽酚是焦糖化产物。具有强烈的焦糖气味，同时也是甜味增强剂。糖的褐变还能产生其它挥发性的风味物质。（五）渗透压 随浓度增高而增大。在相同浓度下，相对分子质量愈小，分子数目愈多，渗透压愈大。（六）溶

50、解度 糖溶解度应用例1：室温下贮藏葡萄糖溶液，抑菌糖浓度一般为70%，而饱和液浓度为 50% ，为利贮藏，应采取措施：升温至50 55使其浓度70%。糖溶解度应用例2 ：果汁和蜜饯类食品利用糖作为保存剂，考虑到在20时要有好的保存性，应选用什么糖？为什么？葡萄糖：50% 蔗糖：66%F42：71.77% F90：80%答：淀粉糖浆，因其具有高溶解度，最高浓度约80%保存性好。（七）结晶性 蔗糖易结晶，晶体很大。葡萄糖也易结晶，但晶体细小。果糖和转化糖较难于结晶。葡麦糖浆不能结晶，并能防止蔗糖结晶。 糖结晶性质实例 制造硬糖时，不能单独用蔗糖，否则熬煮到水分在3%以下经冷却后，蔗糖就会结晶、碎裂

51、，不能得到坚韧、透明的产品。旧式的方法是加酸，使一部分蔗糖水解成转化糖（约10%-15%），以防止蔗糖结晶；新式的方法是混用葡萄糖值42的葡麦糖浆以防止蔗糖的结晶，工艺简化，效果较好，用量为30%40%。 （八）粘度 各种糖粘度不同：淀粉糖浆 >蔗糖>葡萄糖和果糖；葡萄糖粘度随温度升高而增大，而蔗糖的粘度则随着温度升高而减少。九）冰点降低 1、浓度高，相对分子量小，冰点 降低得多。生产雪糕类食品。混合使用转化度较高的淀粉糖浆和蔗糖，冰点较单独用蔗糖低 。2、可具有促进冰晶颗粒细腻，粘稠度高，甜味温和等效果，使雪糕更为可口。3、水解程度越高，冰点降低多。 （十）抗氧化性 有利于保持水

52、果的风味、颜色和维生素C，不致因氧化反应而发生变化。因为氧气在糖溶液中的溶解量较水溶液中低很多的缘故。在20，60%蔗糖中溶解氧的量仅为水溶液中 1/6 的左右。用葡萄糖、果糖和淀粉糖浆可使维生素C的氧化反应降低 10%-90% 。（十一）代谢性质 1、葡萄糖是人体血液中的糖分，可不经消化被身体直接吸收。其浓度由胰岛素控制。不依赖胰岛素代谢但提供的热量 2、与葡萄糖相同的糖有 果糖、山梨醇和木糖醇。 3、口腔中的细菌能利用的糖：蔗糖 。不能利用的糖：果糖 、木糖醇 。 （十二）发酵性 酵母能发酵葡萄糖、果糖、麦芽糖和蔗糖、低聚糖和糊精等，但不能发酵较大分子。应用实例：葡麦糖浆的发酵糖含量随转化

53、程度的增高而 增高 ，生产面包类发酵食品以使用 高 转化糖浆为宜。 3.4多糖 P683.4.1 多糖的性质1、溶解性：较强，易于水合和溶解 2、黏度和稳定性 3、凝胶：多糖能形成海绵状的三维网状凝胶结构，既具有固体性质，又具有液体性质3.4.2淀粉P741、淀粉粒结构：淀粉颗粒的大小与形状随植物的品种而改变。所有的淀粉颗粒皆显示出一个裂口，称为脐点。淀粉分子从脐点伸向边缘。大多数淀粉颗粒在脐点的周围显示出生长环。2、直链淀粉结构：线性的。a-1,4苷键相连接，聚合度为200980，在溶液中，可取螺旋结构、部分断开结构和不规则的卷曲结构P75 。3、淀粉与碘反应热淀粉结构 <6 20 >60 支无色: 无 红 蓝 紫红其中螺旋结构每6个葡萄糖残基为一周。碘分子可进入圈内形成呈色的淀粉碘络合物。4、支链淀粉结构：聚合度为6006000，50个以上小分支，每分支平均含2030葡萄糖残基，分支接点以a-1,6苷键连接，分支与分支之间为1112个