食品化学_绪论

1、 食品化学 FOOD CHEMISTRY 打开食品科学之门的钥匙食品工业简介1999年，全世界食品工业销售额为2.7万亿美元，居各行业之首。 2000年，中国食品工业总产值和利税分别为8434.1亿元和 1458.3亿元，分别占全国工业总产值的9.8和利税的15.3 ；食品工业就业人数为403.7万人，占全国工业企业就业人数的7.3。 2001年和2002年中国食品工业总产值分别为8740.55亿元 和10169.68亿元。 食品工业产值与农业产值的比值为0.3-0.4:1，远低于发达国家的2-3:1。前言前言 本课程的学习内容及学习要求本课程的学习内容及学习要求 上课：上课：1 1至至101

2、0周，共周，共4040课时；课时； 讲课讲课3636课时，总复习课时，总复习2 2学时，习题课学时，习题课2 2学时学时 基本教材：王璋等编食品化学，中国基本教材：王璋等编食品化学，中国轻工出版社；轻工出版社； 夏延斌主编食品化学，中国轻工业出夏延斌主编食品化学，中国轻工业出版社版社 一、时间安排：一、时间安排：食品化学的学习内容食品化学的学习内容Chapter 1 IntroductionChapter 2 Water Chapter 3 Carbohydrates Chapter 4 Lipids Chapter 5 Protein Chapter 6 Enzyme Chapter 7 V

3、itamin and Mineral Chapter 8 Pigments and Colorants Chapter 9 Flavor Chemistry Chapter 10 Food additives 二、二、Contents三、学习要求三、学习要求 1. 课前预习；上课笔记；课后思考课前预习；上课笔记；课后思考 2. 记分方法记分方法 平时平时10%（考勤、考勤、论文论文、课堂讨论、课堂讨论） 期未期未90% 论文内容 论文提交方式和时间 论文格式：综述格式 文献的检索：网络、图书馆（期刊及书刊）论文要求v O.R.FennemaO.R.Fennema, ,王璋等译，食品化学王璋等译

4、，食品化学第第3 3版，中国轻工业出版社，版，中国轻工业出版社，20032003v 谢笔钧主编谢笔钧主编, ,食品化学食品化学. .科学出版社科学出版社. . 2004.6 2004.6 （面向（面向2121世纪课程教材）世纪课程教材）v 韩雅珊，食品化学，中国农业大学韩雅珊，食品化学，中国农业大学出版社，出版社，1998.10 1998.10 v 阚建全阚建全. .食品化学食品化学, ,中国农业大学出中国农业大学出版社，版社，2002.92002.9（面向（面向2121世纪课程教材）世纪课程教材） 第一章第一章 绪绪 论论Chapter1 IntroductionContents第一节第一节

5、 The Content of Food Chemistry 第二节第二节 The History of Food Chemistry第三节第三节 食品化学在食品科学中的作用和地位食品化学在食品科学中的作用和地位 第四节第四节 食品化学的主要内容与研究方法食品化学的主要内容与研究方法 第一节第一节 食品化学的定义食品化学的定义 Concept: What is Food Chemistry ? 名词概念名词概念营养素食物食物食品食品食品化学食品化学 食品食品 指各种供人食用或者饮用的成品指各种供人食用或者饮用的成品和原料以用按照传统既是食品又是药品和原料以用按照传统既是食品又是药品的物品，但不

6、包括以治疗为目的的物品。的物品，但不包括以治疗为目的的物品。卫生法卫生法5454条（条（9595年）年）食品应满足以下基本要求： （1 1）有一定的营养品价值）有一定的营养品价值（2 2）具有人们所喜爱的色、香、味）具有人们所喜爱的色、香、味（3 3）对人体无害）对人体无害 营养素营养素nutrientsnutrients：能够供应生物体正常生理活动和运动所必需的物质和能量组分称为营养素。 包括水、蛋白质、碳水化合物、脂肪、维生素、矿物质、膳食纤维。 因此，营养素的种类、数量和比例以及被人体消化利用程度即有效性（AVAILABILITY）是食品营养价值的决定因素。食品化学食品化学 是从化学角度

7、和分子水平上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、质、营养和安全性质以及它们在生产、加工、储存和运销过程中的变化及其加工、储存和运销过程中的变化及其对食品品质和安全性影响的科学。对食品品质和安全性影响的科学。第二节第二节食品化学的历史食品化学的历史 食品化学起源于何时难以从历史记载中找食品化学起源于何时难以从历史记载中找到答案到答案 主要发现始于主要发现始于1818世纪末期世纪末期 食品化学是在解决食品工艺及食品品质中食品化学是在解决食品工艺及食品品质中有关化学问题的基础上逐步成为一门独立有关化学问题的基础上逐

8、步成为一门独立的学科的学科 2020世纪才成为一门独立的学科世纪才成为一门独立的学科 食品化学现已是食品专业一级的公共课。食品化学现已是食品专业一级的公共课。 食品化学发展的几个主要阶段食品化学发展的几个主要阶段 Carl Wilhelm Scheei（1742-1786） 瑞典药物学家瑞典药物学家（1780年）分离和研究乳酸的性质，发明一 种用加热保藏醋的方法 （1784年）从柠檬汁中分离出了柠檬酸 （1784年）从苹果中分离出了苹果酸 （1785年）在20种普通水果中检测柠檬酸、苹 果酸和酒石酸 他从植物和动物物质分离各种新化学物质的工作被认为是农业和食品化学中精确分析研究的开端。 Ant

9、oine Laurent Lavoisier 法国化学家 首先用一个平衡反应式表示发酵过程，首先测定了乙酸的元素成分（1784）。 (Nicolas)Theodore de Saussure 法国化学家 通过灰化方法研究植物的矿物质含量和完成了首次精确的乙醇的元素分析（1807）。 Joseph Louis Gay-Lussac和Louis-Jacques Thenard 1811年发明了定量测定干蔬菜物质中碳、氢和氮的百分数的第一个方法。 Humphey Davy 英国化学家 编写了第一部（1813）农业化学原理。 在第五版中指出，植物通常仅由7或8种元素组成，最基本 的植物物质由氢、碳和氧

10、按不同比例组成，一般单独存在，在某些情况下与氮相结合。 Michel Fugene Chevreul 法国化学家 他在动物脂肪上所做的经典的研究导致了硬脂酸和油酸的发现和命名 Justus von Liebig 在1842年将食品分类为含氮的（植物纤维蛋白、清蛋白、酪蛋白以及动物肉和血）和不含氮的（脂肪、碳水化合物和含酒精饮料）。 1847年出版了食品化学研究。第一本食品化学方面的著作。19世纪早期掺假的出现并日益严重。1919世纪早期世纪早期 掺假的出现并日益严重，导致化学家们掺假的出现并日益严重，导致化学家们花了很大努力来了解食品的天然性质，被经花了很大努力来了解食品的天然性质，被经常用作

11、掺假物的化学物质和检测它们的手段。常用作掺假物的化学物质和检测它们的手段。在在1820-18501820-1850期间，很多大学建立分析研究期间，很多大学建立分析研究和化学研究实验室。从此，食品化学连续地和化学研究实验室。从此，食品化学连续地并以加速的方式发展。并以加速的方式发展。19世纪中期 英国的英国的Arthur Hill Arthur Hill HassallHassall 绘制了一套比较详绘制了一套比较详尽的显示纯净食品材料和搀假食品材料的微观形尽的显示纯净食品材料和搀假食品材料的微观形象的示意图。象的示意图。 1860 1860年在德国年在德国WeedeWeede建立了第一个由政府

12、资助的农建立了第一个由政府资助的农业实验站，业实验站，W. W. HannebergHanneberg被任命为主任。被任命为主任。 发展了一种常规测定食品中主要组分的步骤。发展了一种常规测定食品中主要组分的步骤。 1871 1871年，年，Jean Jean BaptisteBaptiste DumanDuman 认为仅含有蛋白认为仅含有蛋白质、碳水化合物和脂肪的膳食不足以支持生命。质、碳水化合物和脂肪的膳食不足以支持生命。 2020世纪前半期世纪前半期 发现并鉴定的大多数必需的食用物质，发现并鉴定的大多数必需的食用物质，它们是维生素、矿物质、脂肪酸和一些它们是维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基

13、酸。氨基酸。 二十世纪中期二十世纪中期 日益广泛地使用化学物质帮助增长、日益广泛地使用化学物质帮助增长、制造和销售食品是一个特别值得注意和制造和销售食品是一个特别值得注意和有争议的事件。有争议的事件。第三节第三节食品化学在食品食品化学在食品科学中的作用和地位科学中的作用和地位食品化学与食品科学研究和发展的关系食品化学与食品科学研究和发展的关系食品化学食品加工食品贮藏食品营养食品安全与卫生食品检测食品添加剂功能及绿色食品开发通过研究食品有效成分在各种加工条件下的变化，说明加工工艺的合理性，不断开发新的食品加工手段和技术通过研究不同贮藏条件下对食品成分、质构的影响，不断探索开发新的贮藏手段和技术通

14、过研究食品成分的理化性质，结合生物化学研究，可为食品营养研究提供基本数据食品化学是各种检测手段的基础，各种检测手段又是考察食品安全的前提条件食品化学与食品质量检测和食品标准制定有更加直接的关系化学合成和提取分离手段是食品添加剂研究最直接的动力食品功能因子的表征、开发、先进检测手段是新型食品开发的坚实基础图 食品化学和食品科学诸研究领域的关系 食品科学是一门次级学科。 食品科学可分为： （1）食品化学 食品组分的化学、物理化学和生物化学性质，这些组分在食品加工和保藏中的变化。（2）物理食品学 食品体系的流变和物理性质； （3）结构食品学 食品体系的微观和宏观结构； （4）环境食品学 微生物的侵入

15、和食品体系的腐败;（食品微生物学），食品保护，包括卫生和包装;（5）食品加工学 通过物理、化学和微生物方法实现食品转 化、制作和保藏的原理。食品化学的学科特点 1.以化学为基础，融生理学、动物学、植物学、营养学、生物化学、细胞学、医药学、毒理学、微生物学、食品加工工艺学、食品贮藏学等诸多学科为一体；是一门交叉性、综合性学科； 2.从分子水平研究食品物质、食品物质的化学变化及食品加工、储藏技术，其认识和说明问题最为深刻； 3.研究过程需要最先进的科学理论和技术，研究起点高； 4.既有强烈的理论和基础研究色彩，也有浓厚的应用和开发背景； 5.是食品科学的一门基础性、支柱学科。表表1-1 1-1 食

16、品化学对食品行业技术进步的影响食品化学对食品行业技术进步的影响食品工业各领域食品化学研究成果对食品加工储藏技术的影响果蔬加工储藏肉品加工储藏饮料工业乳品工业焙烤工业食用油脂工业调味品工业发酵食品工业基础食品工业食品检验化学去皮，护色，质构控制，维生素保留，脱涩脱苦，化学保鲜，气调储藏，活性包装，酶法榨汁，过滤、澄清及化学防腐宰后处理，保汁及嫩化，护色和发色，提高肉糜乳化力，凝胶性和黏弹性，烟熏肉的生产和应用，人造肉生产，综合利用速溶，克服上浮和下沉，稳定蛋白饮料，水质处理，果汁护色，提高风味，白酒降度，啤酒泡沫和苦味改善，脱涩等稳定酸乳和果汁乳，开发凝乳酶代用品及再制乳酪，乳清的利用，乳品的营

17、养强化，高效膨松剂，增加酥脆性，改善面包的质构及呈色，防止老化。精炼、冬化，调温，油脂改性，DHA、EPA和MCT的开发利用，乳化剂，抗氧化剂，减少油炸食品吸油量等。肉味汤料，核苷酸鲜味剂，碘盐和有机硒盐等。发酵产品的后处理，后发酵期间的风味变化，综合利用等。面粉改良，谷制品营养强化，水解纤维素和半纤维素，高果糖浆，改性淀粉，氢化植物油，新型甜味料，新型低聚糖，改性油脂，植物蛋白，功能性肽，功能性多糖，添加剂，新资源等。检验标准的制定，快速分析，生物传感器研制等。食品研究领域过去的状况现在的状况食品配方工艺开发食品控制加工和储藏变化开发食品资源深加工依靠经验确定依据传统、经验和粗放小试依靠传统

18、和感觉盲目开发依据经验，尝试性简单控制盲目甚至破坏性的开发规模小、浪费大、效益低依据原料组成、性质分析的理性设计依据原料及同类产品组成、特性分析，利用优化理论设计依据科学研究资料目的明确的开发，并已开始大力发展功能食品。依据变化机理，科学地控制科学地、综合地开发新资源规模增大，范围拓宽、浪费小、效益提高表1-2 食品化学研究成果在推动食品工业发展中的作用 食品化学对食品科学研究及发展的意义：1.可以促使食品科学工作这从分子水平去认识食品原料、食品加工与贮藏、各类食品加工技术应用的本质，使各项研究更加深入；2.可以促使食品工作者不断更新加工工艺，生产出更加安全、卫生、营养价值更高的食品；3.可以

19、促使食品科学由定性逐渐走向定量，科学说明各种食品的物质组成，制定更加合理先进的食品标准；4.可以促使食品工业加速利用生物工程技术和各种先进的加工技术，促进食品工业更新换代；5.可以促使食品科学不断发展，促进新的、营养价值更高、功能更加独特的食品，以满足不同层次和不同人群的需要。第四节第四节食品化学的的内容与研究方法食品化学的的内容与研究方法 2 2、食品成分理化性质及化学变化概述、食品成分理化性质及化学变化概述（1 1） 食品主体成分的理化性质与功能概述食品主体成分的理化性质与功能概述 水：水：溶剂；良好的流动性、与食品成分的亲合性溶剂；良好的流动性、与食品成分的亲合性及溶解性；及溶解性； 糖

20、类：低糖或单糖：糖类：低糖或单糖：营养成分；吸湿、保湿、增营养成分；吸湿、保湿、增粘、增塑、结晶和易溶；粘、增塑、结晶和易溶；多糖：多糖：营养成分；增稠、胶营养成分；增稠、胶凝、乳化、成膜等；结构等；凝、乳化、成膜等；结构等； 脂类：脂类：营养成分；乳化（极性脂，如磷脂）；沸点高、营养成分；乳化（极性脂，如磷脂）；沸点高、同质多晶性（中性脂，如油脂）；溶剂、风味、起稣、抗老化同质多晶性（中性脂，如油脂）；溶剂、风味、起稣、抗老化等；等； 蛋白质：蛋白质：营养成分；亲水营养成分；亲水/ /疏水、等电点、乳化、起泡、疏水、等电点、乳化、起泡、成膜、增稠等，营养、催化、保护风味等成膜、增稠等，营养、

21、催化、保护风味等 矿物质：矿物质：营养成分；具有调节水份活度、营养成分；具有调节水份活度、PHPH、离子平衡、离子平衡、离子强度、改善或稳定荷电生物大分子等功能；离子强度、改善或稳定荷电生物大分子等功能；（2 2） 食品成分主要化学变化概述食品成分主要化学变化概述一、食品原料及食品在加工储藏中的变化及影响因素一、食品原料及食品在加工储藏中的变化及影响因素原 料植 物 性生 理 成 熟后 熟衰 老动 物 性呼 吸细 胞 壁 软 化风 味 物 产 生僵 直 、 嫩 化自 溶 、 腐 败贮 藏加 工原 料 混 合细 胞 破 坏酶 促 水 解酶 促 氧 化加 热分 解 、 聚 合异 构 化 、 变 性

22、脱 水非 酶 褐 变氧 化蛋 白 质 变 性空 气光 照辐 射氧 化光 致 变 色辐 射 分 解酸 、 碱金 属 离 子水 解 、 皂 化自 动 氧 化变 色食 品包 装 、 运 输特 殊 加 工 条 件烟 熏 ： 苯 并 芘腌 制 ： 亚 硝 胺内 在 反 应仍 在 继 续外 来 微 生 物导 致 反 应图图1-1 1-1 食品贮藏、加工中的化学变化类型和影响因素食品贮藏、加工中的化学变化类型和影响因素食品中主要成分的反应和相互作用可用下述解说明：脂类氧、加热催化剂过氧化物蛋白质氧化的蛋白质碳水化合物加热强酸强碱活泼的羰基化合物色素维生素风味物异味异常颜色丧失营养价值质地变劣中等水份活度较高

23、的温度蛋白质表1-3食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和安全性的不良影响有如下几方面 食品发生不良变化的原因 物理因素：水分活度、物理因素：水分活度、pHpH、温度（含冷温度（含冷害）、氧、光照等害）、氧、光照等 化学因素：酶（酶褐变化学因素：酶（酶褐变) )、食品化学成分、食品化学成分间的反应间的反应( (非酶褐变非酶褐变) )、蛋白质变性、脂、蛋白质变性、脂肪氧化、淀粉老化、维生素损失等肪氧化、淀粉老化、维生素损失等 生物因素：微生物繁殖等生物因素：微生物繁殖等表1-4导致食品质量或安全性变化的一些化学和生物化学反应 反应类型 产生的效果非酶褐变酶促褐变氧化水解金属反应脂类异构

24、化脂类环化脂类聚合蛋白质变性蛋白质交联糖酶解焙烤食品表皮成色切开的水果迅速变色脂肪产生异味、维生素降解、色素褪色、蛋白营养丧失脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、色素等降解促使氧化反应发生，改变食品颜色脂类分子结构及生物学功能发生变化脂肪酸结构改变深锅油炸中油起泡沫卵清凝固、酶失活在碱性条件下加工蛋白质使营养降低宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸食品成分变化可能对食品加工特性及品质产生的影响食品成分变化可能对食品加工特性及品质产生的影响表1-5 食品中物质的变化可能对食品属性产生的影响变化变化导致属性改变的类型导致属性改变的类型失去溶解性、持水力失去溶解性、持水力生成呈味物质生成呈味物质有色物

25、质发生变化有色物质发生变化营养物质发生变化营养物质发生变化功能性物质发生变化功能性物质发生变化产生或钝化毒物产生或钝化毒物质地变硬或变软质地变硬或变软产生酸味、焦味、异味或芳香味、美味产生酸味、焦味、异味或芳香味、美味颜色产生或消失颜色产生或消失营养价值降低或生物利用性改变营养价值降低或生物利用性改变功能改变功能改变安全性改变安全性改变表1-6 食品可能发生的二次变化及其产生的影响初期变化初期变化二次变化二次变化所产生的影响所产生的影响脂类水解脂类水解多糖水解多糖水解脂类氧化脂类氧化水果破碎水果破碎绿色蔬菜加热绿色蔬菜加热肌肉组织加热肌肉组织加热脂类异构化脂类异构化游离脂肪酸与蛋白质反应游离脂

26、肪酸与蛋白质反应糖与蛋白质反应糖与蛋白质反应氧化产物与其他成分反应氧化产物与其他成分反应酶解、氧化反应酶解、氧化反应物质流失物质流失蛋白质变性凝聚、酶失活蛋白质变性凝聚、酶失活异构化产物进一步聚合异构化产物进一步聚合质地、风味、营养价值改变质地、风味、营养价值改变质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变除上变化外还可能产生毒物除上变化外还可能产生毒物质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变质地、风味、颜色、营养改变油炸过度时起泡沫，油脂的营养油炸过度时起泡沫，油脂的营养价值降低价值降低 3 3

27、、食品化学研究内容、食品化学研究内容 食 品 化 学组 成 和结 构食 品 物 质 的 组 成食 品 物 质 的 组 织 结 构食 品 物 质 的 显 微 结 构食 品 物 质 的 分 子 结 构食 品 物 质的 性 质物 理 性 质化 学 性 质功 能 性 质安 全 性 质食 品 物 质 的 物理 和 化 学 变 化形 态 变 化组 织 变 化分 子 结 构 变 化组 成 变 化生 理 生 化 变 化色 香 味 变 化质 地 变 化营 养 成 分 组 成 变 化加 工 技 术 对 食品 成 分 的 影 响原 料 的 来 源 与 种 类原 料 处 理 与 储 藏配 方 、 加 工 工 艺 与 设 备产 品 包 装 、 转 运 与 货 架 （1）食品的品质和安全性 （2）揭示食