食品化学-复习笔记

绪论第一节食品化学的概论食品化学：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化学变化及其对食品品质和食品安全性影响的科学。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。食物：指含有营养素的物料(蛋白质、脂质、碳水化合物、维生素、矿物质、水、纤维素)。生物化学与食品化学的异同：生物化学和食品化学都是研究生物物质的学科。生物化学：具有生命的生物物质；与生命（几乎）相适应的环境中繁殖、生长和变化。食品化学：死的或将死的生物物质；暴露在环境变化很大、不适宜生存的环；境中热处理、冷冻、浓缩、脱水、辐照等；物理、化学和生物化学变化食品化学的组成：水无机成分矿物质蛋白质基本营养素天然成分碳水化合物食品脂类化合物的化有机成分维生素学组色素、呈香、呈味物质成激素有毒物质天然来源的食品添加剂食品添加剂非天然成分人工合成的食品添加剂加工中不可避免的污染物质污染物质环境污染物质根据研究内容的范围，食品化学包括：食品营养成分化学；食品色香味化学；食品工艺中的化学；食品物理化学；食品有害成分化学；食品分析技术根据研究物质的内容，食品化学包括：食品碳水化合物化学；食品油脂化学；食品蛋白质化学；食品酶化学；食品添加剂；维生素化学；食品矿质元素化学；调味品化学；食品风味化学；食品色素化学；食品毒物化学；食品保健成分化学第三节食品化学的研究方法食品化学的研究成果最终转化为：合理的配料比、有效的反应物接触屏障、适当的保护或催化措施的应用、最佳反应时间和温度的设定、光照、氧含量、水分活度和pH值等的确定，从而得出最佳的食品加工储藏方法。食品化学的发展前景：食品组成、性质和在食品加工储藏中的变化及其对食品品质和安全性的影响。开发新食品资源，发现并去除食品中有害成分同时保护食品营养成分和功能性解决技术问题，如：变色、变味、质地粗糙、货架期短、风味不自然等。储藏保鲜中的化学处理剂及膜剂的研究应用。食品中功能因子的组成、结构、性质、生理活性、定性定量分析和分离提取方法的研究。食品风味化学和加工工艺学检测分析技术的研究资源深加工及综合利用研究食品基础原料的改性技术研究第二章水分第一节概述一、水在食品中的作用：水在食品加工储藏过程中是化学和生物化学的反应介质，又是水解过程的反应产物。从食品的理化性质上讲，水在食品中起着溶解分散蛋白质、淀粉等可溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。从食品品质方面讲，对食品的鲜度、硬度、流动性、风味等方面都有重要的影响，水的质量关系到产品的质量。从食品的安全性方面讲，水是微生物繁殖的必须条件。从食品工艺角度讲，水起着膨润、浸透、均匀化的功能。二、水和冰的物理性质:高的熔点和沸点，具有很大的表面张力、热容以及相变热值。介电常数大。水的密度很小，水在凝固时具有异常的膨胀性(水结冰后体积约增加9％)。水的黏度低，具有流动性。水的热导率较大，0℃时冰的热导率为同温下水的热导率的4倍。第二节水在食品中的存在状态一、水与溶质的相互作用类型实例作用强度（与水-水氢键比）偶极-离子水-游离离子水-有机分子上的带电基团较大偶极-偶极水-蛋白质NH水-蛋白质CO水-侧链OH近似相等偶极-疏水性物质水＋R→R（水合的）R（水合的）＋R（水合的）→R2（水合的）＋水疏水水合ΔG>0疏水相互作用ΔG<0一水与非水物质的相互作用

1、水与离子和离子基团的相互作用离子水合作用:净结构形成效应：离子是电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子，它们有助于水形成网络结构，因此这类离子的水溶液比纯水的流动性小，也就是这种溶液中离子间的结构要比纯水的结构要稳定。净结构破坏效应：离子一般为低价离子，离子半径较大，这些离子能阻碍水形成网络结构，因此这种溶液比纯水的流动性要大。2、水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：形成水桥维持大分子的构象。3、水与非极性物质的相互作用：笼形水合物:指水通过氢键形成笼状结构，将非极性小分子包在里面，通常由20-74个水分子组成笼形结构.”主人”与客人”间的相互作用多为范德华力，也存在静电相互作用。（可能对蛋白质等生物大分子的构象、稳定性、反应性有影响）水与蛋白质分子中的疏水基团的缔合:大多数蛋白质分子中，大约有40％的氨基酸含有非极性基团，这些疏水基团就会缔合产生疏水相互作用。是维持蛋白质三级结构的重要因素。二、水的存在状态结合水：化合水、邻近水、多层水体相水：毛细管水、滞化水、自由流动水第三节水分活度f——溶剂（水）的逸度f0——纯溶剂（水）的逸度逸度：溶剂从溶液逃脱的趋势差别1%仅适合理想溶液RVP,相对蒸汽水分活度定义:指食品中水的蒸汽压和该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值。aw=P/P0=ERH/100=N=n1/(n1+n2)水分活度值介于0～l之间。ERH是样品周围的空气平衡相对湿度，它是与样品平衡的大气的性质。水分活度的意义：水分活度表示生物组织与食品中能参与生物活动和化学反应的水分含量。水分活度的几种测量方法：冰点测定法、相对湿度传感器测定法、恒定相对湿度平衡室法水分活度与温度的关系：lnaw＝―kΔH／R（1／T）P是样品的蒸汽压。k是样品中非水物质的本质和浓度的函数，也是温度的函数意义：一定样品，在恒定的水分含量下，水分活度的对数在不太宽的温度范围内随绝对温度升高而正比例升高。lnaw和1／T两者间有良好的线性关系但它们的线性关系是以含水量为参数的。冰点以上和冰点以下水分活度的区别：比较高于和低于冻结温度下的aw时应注意两个重要差别:

①在冻结温度以上,aw是样品组分与温度的函数,且前者是主要因素,在冻结温度以下,aw与样品组分无关,只取决于温度,不能根据aw预测受溶质影响的冰点以下发生的过程,如扩散控制过程,催化反应等.②冻结温度以上和以下aw对食品稳定性的影响是不同的.第四节吸湿等温线定义：（MSI）是指在恒定温度下，食品的水分含量与它的水分活度之间的关系图。吸湿等温线的区域：Ⅰ区的水的性质：最强烈地吸附；最少流动；水－离子或水－偶极相互作用；在-40℃不结冰；不能作为溶剂；看作固体的一部分；化合水和邻近水；占总水量极小部分Ⅱ区的水的性质：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；导致固体基质的初步；肿胀；多层水；区Ⅰ和区Ⅱ的水占总；水分的5%以下Ⅲ区的水的性质：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占总水分的95%以上各区特性：滞后现象通常吸湿等温线的绘制是通过向干燥样品中添加水而得到的，因此我们也常把这个过程叫回吸作用。如果把这个吸满水的样品再进行干燥，同样又可以得到一条曲线，我们把这条线叫解吸曲线。滞后现象就是样品的吸湿等温线和解吸等温线不完全重叠的现象。一般来说，当Aw一定时，解吸过程中食品的水分含量大于回吸过程中水分含量。解吸线在上方滞后环形状取决于：食品品种；解吸速度；脱水程度；温度滞后现象产生的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(要抽出需P内＞P外,要填满则需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,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw。.滞后现象的现实意义：鸡肉和猪肉Aw=0.75～0.84，解吸时脂肪氧化速度高于回吸Aw一定，解吸样品的水分高于回吸高水分样品粘度低，催化剂流动性好，基质的肿胀使催化部位暴露控制微生物生长，解吸方法比回吸方法制备样品时要达到更低的Aw第五节水分活度与食品的稳定性水分活度与微生物的关系不同微生物的生长对水分活度的要求不同：大多数的细菌0.99-0.94，大多数霉菌0.94-0.8之间；大多数耐盐细菌0.75；耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母0.65-0.6；低于0.6时，绝大多数的微生物是无法生长的。不同阶段对水分活度的阈值的要求不同:细菌，它在形成芽孢时的水分活度比繁殖生长时所需的水分活度值要高。霉菌孢子发芽的aw阈值则低于孢子发芽后菌丝生长所需的aw值，微生物产生毒素时所需的aw阈值则高于生长时所需的aw数值，水分活度与食品化学变化的关系对脂肪氧化酸败的影响:水能与脂肪氧化的自由基反应中的氢过氧化物形成氢键水能与金属离子形成水合物水增加了氧的溶解度脂肪分子肿胀催化剂和氧的流动性增加催化剂和反应物的浓度被稀释水分活度对非酶褐变的影响:在一定的水分活度范围内，反应速度随水分活度的值增大而增大，在水分活度在0.2以下，反应通常不会发生，而当水分活度过大时（大于0.7）反应速度下降。对淀粉老化的影响：30％～60％老化的速度最快10％～15％淀粉不会发生老化对蛋白质变性的影响：水分活度增大会加速蛋白质的氧化作用酶促褐变的影响：当aw值降低到0.25～0.30的范围，就能有效地减慢或阻止酶促揭变的进行。降低水分活度可以降低食品的化学反应速度，提高食品的稳定性。大多数化学反应只有在水中才能进行，所以食品中自由水的含量决定了化学反应的进行，因此降低水分活度，减少自由水的含量，也就抑制了反应的进行。一些离子反应在没有自由水存在时是无法进行离子化或水化作用的。在一些反应中，水不仅作为反应介质，还是反应的参与者，没有了自由水的参加，反应速度变慢。在酶促反应中，水作为输送介质，促使底物向酶扩散，而且大多数酶在水分活度低于0.2和大于0.8时受到抑制。第三章碳水化合物食品中碳水化合物的作用:是合成其他化合物的基本原料，同时也是生物体的主要结构成分。碳水化合物是生物体维持生命活动所需能量的主要来源。有利于肠道蠕动，促进消化。提供适宜的质地口感和甜味。碳水化合物分类(根据水解程度):单糖是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。低聚糖是指聚合度小于或等于10的糖类。多糖又称为多聚糖，是指聚合度大于10的糖类。第一节单糖单糖可分为三碳糖、四碳糖、戊糖、己糖等。醛糖和酮糖（按羰基特点分）单糖的物理性：甜度：比甜度:以蔗糖（非还原糖）为基准物。一般以10％或15％的蔗糖水溶液在20℃时的甜度定为1.0。影响甜度的因素：A、分子量越大溶解度越小，则甜度也小。B、糖的不同构型（α、β型）也影响糖的甜度。T=20℃时蔗糖溶液（10％/15％）1.00（甜度）α－D-葡萄糖0.70（比甜度）β－D－呋喃果糖1.50（比甜度）旋光性：旋光性:是一种物质使直线偏振光的振动平面发生旋转的特性。单糖的比旋光度定义：指lml含有1g糖的溶液在其透光层为0.1m时使偏振光旋转的角度。变旋现象：指糖刚溶解于水时，其比旋光度是处于变化中的，但到一定时间后就稳定在一恒定的旋光度上的这种现象。溶解度（g/100gH2O）温度对溶解过程和溶解速度具有决定性影响高浓度的糖液具有防腐保质的作用，在70％以上能抑制霉菌、酵母的生长。t=20℃时，葡萄糖48％蔗糖66％果糖79％果糖具有较好的食品保存性。果糖含量较高的果葡糖浆，其保存性能较好。吸湿性和保湿性吸湿性：指糖在空气湿度较高的情况下吸收水分的性质。保温性：指糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质。果糖的吸湿性最强结晶性糖的特征之一是能形成结晶，糖溶液越纯越易结晶。渗透压果糖和果葡糖浆具有高渗透压特性，可用于防腐。发酵性酵母菌可以是葡萄糖、果糖、麦芽糖、蔗糖、甘露糖等发酵产生酒精，同时产生二氧化碳，这是酿酒生产及面包疏松的基础。一般酵母发酵糖的速度：葡萄糖>果糖>蔗糖>麦芽糖乳酸菌除可发酵上述单糖还可发酵乳糖产生乳酸。大多数低聚糖不能被酵母菌和乳酸菌直接发酵。单糖的化学反应：具有醇羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应，还具有一些特殊反应。非酶褐变反应：美拉德反应焦糖化反应美拉德反应（羰氨反应）：指羰基与氨基经缩合、聚合反应生成类黑色素和某些风味物质的非酶褐变反应。美拉德反应过程美拉德反应的条件、生成物和特点条件：还原糖（主要是葡萄糖）和氨基酸；少量的水；加热或长期贮藏产物：黑色素（类黑精）＋风味化合物特点：pH值下降（封闭了游离的氨基）；还原的能力上升（还原酮产生）；褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生；添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色。影响美拉德反应的因素①羰基化合物的结构、种类及含量a.α、β不饱和醛>α－双羰基化合物>酮b.五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖）[五碳糖的褐变是六碳糖的10倍]c.单糖>双糖（如蔗糖，分子比较大，反应缓慢）d.还原糖含量与褐变成正比②氨基酸及其它含氨物种类(肽类、蛋白质、胺类)a.胺类>氨基酸b.含S-S，S-H不易褐变c.有吲哚，苯环易褐变d.碱性氨基酸易褐变e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变③pH值pH3-9范围内，随着pH上升，褐变上升pH≤3时，褐变反应程度较轻微pH在7.8-9.2范围内，褐变较严重④水分含量10％～15%(H2O)时，褐变易进行完全干燥的条件下，多数褐变难进行水分含量超过5%时，脂肪氧化加快，褐变加快⑤温度：若△t＝10℃，则褐变速度差△v相差3～5倍。食品加工应尽量避免长时间高温，储藏也以低温为宜⑥金属离子Fe(Fe+3>Fe+2)和Cu促进美拉德反应Na＋对褐变无影响。Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。Mn2＋和Sn2＋可抑制美拉德反应。⑦空气：空气的存在会影响美拉德反应。真空或充入氮气降低脂肪的氧化反应及羰基化合物的生成。Maillard反应对食品品质的影响不利方面：a.营养损失，特别是必须氨基酸损失严重b.产生某些致癌物质c.对某些食品，褐变反应导致的颜色变化影响质量。有利方面：褐变产生深颜色及强烈的香气和风味，赋予食品特殊气味和风味。maillard反应在食品加工中的应用抑制maillard反应注意选择原料：选氨基酸、还原糖含量少的品种。水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。流体食品则可通过稀释降低反应物浓度。降低pH：如高酸食品如泡菜就不易褐变。降低温度：低温贮藏。除去一种作用物：一般除去糖可减少褐变。加入亚硫酸盐或酸式亚硫酸盐钙可抑制褐变。maillard反应在食品加工中的应用利用控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤猪肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制温度：葡萄糖+缬氨酸：100-150℃烤面包香味；180℃巧克力香味木糖+酵母水解蛋白：90℃饼干香型160℃酱肉香型不同加工方法：土豆大麦水煮：125种香气75种香气烘烤：250种香气150种香气焦糖化反应概念：无氨基化合物存在的提条件下，将糖类化合物加热到其熔点以上，糖发生脱水与降解，生成深色物质的过程，称为焦糖化反应。过程:脱水：分子双键→不饱和的环→聚合→高聚物。缩合或聚合：裂解→挥发性的醛、酮→缩合或聚合→深色物质焦糖化反应条件①无水或浓溶液，温度150-200℃。②催化剂的存在加速反应：铵盐、磷酸盐、苹果酸、延胡索酸、柠檬酸、酒石酸等。③pH8比pH5.9时快10倍。④不同糖反应速度不同，例如果糖大于葡萄糖（熔点的不同）。蔗糖形成焦糖的过程：焦糖色素是一种结构不明确的大的聚合物分子，这些聚合物形成了胶体粒子，形成胶体粒子的速度随温度和pH的增加而增加。焦糖色素的性质：焦糖是一种黑褐色胶态物质；等电点在pH3.0-6.9,甚至低于pH3；粘度100-3000cp第二节低聚糖食品中的低聚糖的作用：褐变反应低聚糖发生褐变的程度，尤其是参与美拉德反应的程度相对单糖较小。黏度多数低聚糖的黏度>蔗糖>单糖。抗氧化性：直接作用间接作用渗透压（防腐作用）发酵性吸湿性、保湿性与结晶性食品中重要的低聚糖双糖：均溶于水，有甜味、族光性，可结晶。根据还原性质:还原性双糖(麦芽糖)非还原性双糖(蔗糖)第三节食品中重要的多糖及其作用多糖的性质多糖的溶解性:除了高度有序具有结晶的多糖不溶于水外，大部分多糖不能结晶，因而易于水合和溶解。多糖溶液的黏度与稳定性:高聚物溶液的黏度同分子的大小、形态及其在溶剂中的构象有关。多糖的性质凝胶：是指在一定条件下，高分子溶液或溶胶的分散质颗粒在某些部位上相互联结，构成一定的空间网状结构，分散介质（液体或气体）充斥其间，整个系统失去流动性，这种体系称为凝胶。氢键、疏水相互作用、范德华引力离子桥联、缠结或共价键形成连结区生理活性膳食纤维--植物多糖真菌多糖：提高人体免疫力①很高的持水力；②对阳离子有结合交换能力；③对有机化合物有吸附螫合作用；④具有类似填充的容积；⑤可改变肠道系统中的微生物群组成。多糖的水解：酶促水解、酸、碱催化下的水解。淀粉淀粉的特性：淀粉在植物细胞内以颗粒状态存在，故称淀粉粒。形状：圆形、椭圆形、多角形等。大小：0.001-0.15毫米之间，马铃薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小。晶体结构：用偏振光显微镜观察及X-射线研究，能产生双折射及X衍射现象。未糊化前，淀粉分子间以氢键结合，成放射状微晶束形式。淀粉的结构：直链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接起来的链状分子。支链淀粉：由D-吡喃葡萄糖通过α-1，4和α-l，6两种糖苷键连接起来的带分枝的复杂大分子淀粉的性质：物理性质：白色粉末在，热水中融溶胀。纯支链淀粉能溶于冷水中，而直链淀粉不能，直链淀粉能溶于热水。化学性质：无还原性；遇碘呈蓝色，加热则蓝色消失，冷后呈蓝色；水解（酶解，酸解）。淀粉的糊化：β-淀粉膨润现象α-淀粉β-淀粉：具有胶束结构的生淀粉称为β-淀粉。α-淀粉：指经糊化的淀粉。膨润现象：β-淀粉在水中经加热后，部分胶束溶解而形成空隙，水分子浸入与部分淀粉分子进行结合，胶束逐渐被溶解，空隙逐渐扩大，淀粉粒因吸水，体积膨胀数十倍，生淀粉的胶束即行消失的现象。淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，胶束则全部崩溃，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。本质是微观结构从有序转变成无序。糊化作用的三个阶段：a可逆吸水阶段：水分进入淀粉粒的非晶质部分，体积略有膨胀，此时冷却干燥，可以复原，双折射现象不变。b不可逆吸水阶段：随温度升高，水分进入淀粉微晶间隙，不可逆大量吸水，结晶“溶解”。c淀粉粒解体阶段：淀粉分子全部进入溶液。糊化温度：指双折射消失的温度，不是一个点，而是一段温度范围，即糊化开始的温度和糊化完成的温度表示淀粉糊化温度。影响糊化的因素：结构：直链淀粉小于支链淀粉。Aw：Aw提高，糊化程度提高。糖：高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。盐：高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；（马铃薯淀粉）脂类：抑制糊化。酸度：在pH<4时，淀粉水解为糊精，粘度降低。在pH4-7时，几乎无影响。在pH=10时，糊化速度迅速加快。淀粉酶：使淀粉糊化加速。新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂。淀粉的老化：老化：α-淀粉溶液经缓慢冷却或淀粉凝胶经长期放置，会变为不透明甚至产生沉淀的现象。实质是糊化的后的分子又自动排列成序，形成高度致密的结晶化的不溶解性分子粉末。影响淀粉老化的因素温度：2-4℃，淀粉易老化。>60℃或<-20℃，不易发生老化。含水量:含水量30～60%，易老化。含水量过低（<10%）或过高，均不易老化。pH值：在偏酸（pH4以下）或偏碱的条件下也不易老化。结构：直链淀粉易老化。聚合度n中等的淀粉易老化。淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化;多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，有抗老化作用。改性/变性淀粉：变性淀粉：天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定的需要，这种淀粉被称为变性淀粉。物理变性和化学变性果胶物质：酯化度（DE）：醛酸残基(羧基)的酯化数占D-半乳糖醛酸残基总数的百分数。高甲氧基果胶—HMDE>50%低甲氧基果胶—LMDE<50%果胶的物理、化学性质：水解：果胶在酸碱条件下发生水解，生成去甲酯和糖苷键裂解产物。原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。溶解度：果胶与果胶酸在水中溶解度随链长增加而减少，粘度：粘度与链长正比。果胶形成凝胶：机理：脱水剂使高度含水的果胶分子脱水以及电荷中和而形成凝集体。凝胶的形成与pH值、可溶性固形物含量和高价离子的存在有关。果胶形成条件HM：有糖、酸的存在下易形成凝胶。Brix>55％pH<3.5LM：有二价阳离子的存在。Ca2＋添加量与pH有关，反比例。凝胶形成速度：快速DE越高形成凝胶快速DE越高形成凝胶HM慢速的速度越快LM慢速的速度越慢影响凝胶强度的因素：凝胶强度与分子量成正比。凝胶强度与酯化程度成正比。第四章脂质脂质概述：脂质是生物体内一大类不溶于水，而溶于大部分有机溶剂的物质的总称。通常所说的油脂（脂肪）是脂质中的一类。脂质通常的共同特征：①不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂。②大多具有酯的结构，并以脂肪酸形成的酯最多。③都是由生物体产生，并能被生物体所利用。例外：卵磷脂、鞘磷脂和脑苷脂类。脂质分类：按结构和组成分：复合脂质简单脂质衍生脂质习惯分：真脂：油脂（固态的脂、液态的油99％)；类脂：磷脂、糖脂、蛋白脂、硫脂等；复合脂类以及固醇、蜡等脂肪伴随物。油脂分类：按不饱和程度分：干性油：碘值大于130，如桐油、亚麻油、红花油等；半干性油：碘值介于100-130，如棉籽油、大豆油等；不干性油：碘值小于100，如花生油、菜子油、蓖麻油。按构成的脂肪酸分：单纯酰基油，混合酰基油。按来源分：乳脂类、植物脂、动物脂、海产品动物油、微生物油脂。按物理状态分：脂肪（常温下为固态）油（常温下为液态）按化学结构分：简单脂：酰基脂，蜡；复合脂：鞘脂类（鞘氨酸、脂肪酸、磷酸盐、胆碱组成），脑苷脂类（鞘氨酸、脂肪酸、糖类组成），神经节苷脂类（鞘氨酸、脂肪酸、复合的碳水化合物）；衍生脂：类胡箩卜素、类固醇、脂溶性纤维素等。油脂在食品中的功能：提供必需脂肪酸；脂溶性维生素的载体；提供滑润的口感，光润的外观，塑性脂肪还具有造型功能；赋予油炸食品香酥的风味，是传热介质第一节油脂的物理性质气味和色泽：纯脂肪无色、无味（天然油脂有色）多数油脂无挥发性，气味多由非脂成分引起的。熔点和沸点：天然油脂没有敏锐（确定）的熔点和沸点，只有一个范围。熔点:游离脂肪酸>甘油一酯>二酯>三酯熔点<37℃时，消化率>96%；熔点高于37℃越多，越不易消化。熔点最高在40-55℃之间。碳链越长，饱和度越高，则熔点越高。沸点180-200℃之间，沸点随碳链增长而增高油脂的烟点:指在不通风的情况下观察到试样发烟时的温度。闪点:试样挥发的物质能被点燃但不能维持燃烧的温度。着火点:试样挥发的物质能被点燃并能维持燃烧不少于5S的温度。结晶特性：同质多晶：化学组成相同的物质，结晶晶型不同，但融化后生成相同的液相。脂肪酸烃链中的最小重复单位（亚晶胞）是亚乙基(-CH2CH2-)，可用来描述脂肪中脂肪酸烃链的晶体结构的堆积或排列方式脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式稳定性：β>β、>α易结晶为β型的脂肪有：大豆油、花生油、椰子油、橄榄油、玉米油、可可脂和猪油。易结晶为β/型的脂肪有：棉子油、棕榈油、菜子油、乳脂、牛脂及改性猪油。β/型的油脂适合于制造人造起酥油和人造奶油。调温：利用结晶方式改变油脂的性质，使得到理想的同质多晶型和物理状态，以增加油脂的利用性和应用范围。熔融特性：固体分数ab/ac；液体分数bc/ac；固体脂肪指数(SFI):在一定温度下固液比ab/bc。油脂的塑性指在一定外力下，表观固体脂肪具有的抗变形的能力。油脂塑性的决定因素：固体脂肪指数（SFI）：固液比适当；脂肪的晶型：β/晶型可塑性最强熔化温度范围：温差越大，塑性越大起酥油：是指用在饼干、糕点、面包生产中专用的塑性油脂。特性：在40oC不变软，在低温下不太硬，不易氧化。塑性油脂的作用：涂抹性（涂抹黄油等）；可塑性（用于蛋糕的裱花）；起酥作用；使面团体积增加油脂的乳化和乳化剂：乳浊液：内向/分散相，直径0.1-50μm;外向/连续相。水包油型(O/W，水为连续相。如：牛乳)油包水型(W/O，油为连续相。如：奶油)乳浊液的失稳机制：分层（重力）；絮凝（分散相液滴表面静电荷不足）；聚结（两相界面膜破裂）乳化剂的乳化作用：增大分散相之间的静电斥力；增大连续相的粘度或生成有弹性的厚膜；减小两相间的界面张力；微小的固体粉末的稳定作用；形成液晶相乳化剂的选择：亲水––亲脂平衡(HLB)；HLB值具有代数加和性；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。食品中常见的乳化剂：甘油酯及其衍生物；蔗糖脂肪酸酯；山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物；丙二醇脂肪酸酯；大豆磷脂；其他合成食品乳化剂第二节油脂在加工和贮藏中的氧化反应酸败：油脂在食品加工和贮藏期间，因空气中的氧气、光照、微生物、酶等的作用，产生令人不愉快的气味，苦涩味和一些有毒性的化合物的现象。光敏氧化:是不饱和双键与单线态氧直接发生的氧化反应。酶促氧化：脂肪氧合酶（Lox）：专一性地作用于具有1,4-顺、顺-戊二烯结构的脂肪酸的中心亚甲基处。酮型酸败（β-氧化作用）：由脱氢酶、脱羧酶、水合酶等引起的饱和脂肪酸的氧化反应。氢过氧化物分解产生的小分子醛、酮、醇、酸等具有令人不愉快的气味即哈喇味，导致油脂酸败。影响油脂氧化速率的因素：脂肪酸及甘油酯的组成；氧；温度：不饱和脂肪酸>饱和脂肪酸；表面积；助氧化剂；水分；光和射线：促使氢过氧化物分解引发游离基；抗氧化剂：延缓和减慢油脂氧化速率。抗氧化剂的抗氧化机理：自由基清除剂；1O2淬灭剂；金属螯合剂；氧清除剂；ROOH分解剂；酶抑制剂；酶抗氧化剂；紫外线吸收剂酚类(AH2)：•氢供体，可清除自由基。酚羟基越多，抗氧化能力越强。•生成比较稳定的自由基。酚羟基邻位有叔丁基，空间位阻阻碍了O2的进攻。抗氧化机理：金属螯合剂：柠檬酸、酒石酸、抗坏血酸。氧清除剂：抗坏血酸。酶抗氧化剂：增效剂：增效机理：酚类+螯合剂酚类+酚类促氧化酚：浓度可清除自由基;高浓度有促氧化作用。Vc：低浓度(10-5mol/L)促氧化。β-胡萝卜素：度为510-5mol/L时，抗氧化性最强；若浓度更高，则促氧化；氧压时(PO2<150mmHg)，抗氧化;高氧压时促氧化。过氧化脂质的危害：过氧化脂质几乎能和食品中的任何成分反应，使食品品质降低。ROOH几乎可与人体内所有分子或细胞反应，破坏DNA和细胞结构。脂质在常温及高温下氧化均有有害物产生。第三节油脂在加工和贮藏中的其他化学变化油脂水解释放出游离脂肪酸，导致油的发烟点降低、品质降低，风味变差。在高温下的化学反应：热分解、热聚合、缩合、水解、氧化反应等。油脂经长时间加热，粘度↑，碘值↓，酸价↑，发烟点↓，泡沫量↑。热分解：非氧化热解氧化热解热聚合：氧化热聚合是Diels-Alder反应。化热聚合聚合成二聚体。导致油脂粘度增大，泡沫增多缩合：油炸食品中香气的形成与油脂在高温下的某些反应有关。油脂在高温下过度反应，则是十分不利的。加工中宜控制t<150℃。辐照：辐射剂量越大，影响越严重辐照和加热生成的降解产物有些相似，但后者分解产物更多。按巴氏灭菌剂量辐照含脂肪食品，不会有毒性危险。第四节油脂的质量评价一、油脂氧化的评价方法：①过氧化值（POV）是指1kg油脂中所含氢过氧化物的毫克当量数。POV值宜用于衡量油脂氧化初期的氧化程度。②硫代巴比妥酸（TBA）法：醛类+TBA→有色化合物丙二醛的有色物在530nm处有最大吸收其它醛的有色物最大吸收在450nm处此法不宜评价不同体系的氧化情况。③碘值（IV）指100g油脂吸收碘的克数，是衡量油脂中双键数的指标。碘值↓，说明双键减少，油脂发生了氧化。第四节油脂的质量评价：活性氧法（AOM）；史卡尔法；仪器分析法二、其它评价方法：酸价（AV）是指中和1g油脂中游离脂肪酸所需的氢氧化钾毫克数。（国标规定，食用植物油的酸价不得超过5）；化价；二烯值油炸油品质检查：当石油醚不溶物≥0.7％，发烟点低于170℃，或石油醚不溶物≥1.0%，无论其发烟点是否改变，均可认为油已经变质。第五节油脂加工中的化学油脂的精炼：沉降→脱胶→脱酸→脱色→脱臭对粗油进行精制，可提高油的品质，改善风味，延长油的货架期。损失了一些脂溶性维生素，如维生素A、维生素E和类胡萝卜素等。油脂氢化后：优点：稳定性↑；颜色变浅；风味改变；便于运输和贮存；制造起酥油、人造奶油等。缺点：多不饱和脂肪酸含量↓；脂溶性维生素被破坏；双键的位移和反式异构体的产生。第五章蛋白质化学第一节概述

1.1蛋白质在食品加工中的意义：蛋白质是食品中三大营养素之一；蛋白质对食品的色、香、味及组织结构等具有重要意义；一些蛋白质具有生物活性功能，是开发功能性食品原料之一1.2蛋白质的分子量及其测定方法分子量：一万到一百万道顿之间或更大。测定方法：渗透压法、超离心法、凝胶过滤法、聚丙烯酰胺凝胶电泳法。1.3蛋白质的分类：按分子形状分：纤维状蛋白质球状蛋白质按分子组成分：简单蛋白质结合蛋白质按蛋白质的溶解度分：清蛋白谷蛋白球蛋白醇溶蛋白第二节氨基酸的物理化学性质2.1基本物理学性质：包括基本组成和结构、溶解性、酸碱性质、立体化学、熔点、沸点、光学行为、旋光性、疏水性等。氨基酸的酸、碱性

当pH为7时氨基酸在水中的存在形式2.2氨基酸的基本化学性质关于氨基酸基本的化学性质，其主要的线索还是氨基酸分子中所带的官能团。氨基酸的羧基具有一元羧酸羧基的性质（如：成盐、成酯、成酰胺、脱羧等），氨基酸的氨基具有一级胺（R-NH2）氨基的性质（如与HCL结合、脱氨、与HNO2作用等）。与茚三酮的反应：α-氨基酸与茚三酮在酸性溶液中共热，产生紫红、蓝色或紫色物质。两个亚氨基酸－脯氨酸和羟脯氨酸与茚三酮反应形成黄色化合物。利用颜色反应，在440nm测定脯氨酸和羟脯氨酸，在570nm测定其他氨基酸。与邻苯二甲醛的反应：在2-巯基乙醇的存在下，氨基酸与邻苯二甲醛反应生成强荧光的异吲哚衍生物（激发波长380nm，在450nm具有最高荧光发射），此反应也能用来定量分析氨基酸、肽和蛋白质。与荧光胺的反应：含有伯胺基的氨基酸、肽或蛋白质与荧光胺反应生成强荧光的衍生物，激发波长390nm，在475nm具有最高的荧光发射。此法可被用于氨基酸、肽或蛋白的定量分析。2.3肽：一个氨基酸的羧基与另一个氨基酸的氨基形成一个取代的酰胺基，这个键称为肽键，形成的这个化合物称为肽。2个氨基酸所形成的肽称为二肽，3个氨基酸形成的肽称为三肽，依此类推。若一种肽含有少于10个氨基酸，则称为寡肽，超过10个氨基酸的肽统称多肽。一般的肽含有一个游离的α-氨基，称为N末端；一个游离的α-羧基，称为C末端。第三节蛋白质分子的结构一级结构：是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。蛋白质分子的二级结构：是指由多肽链上主链骨架中各个肽段所形成的规则或无规则的构象。二级结构类型：α螺旋；β折叠三级结构：指含α螺旋、β弯曲和β折叠或无规卷曲等二级结构的蛋白质，其线性多肽链进一步折叠成为紧密结构时的三维空间排列稳定三级结构的作用力：疏水相互作用、氢键、范德华引力、静电相互作用、二硫键蛋白质分子的四级结构蛋白质亚基：是一条多肽链寡聚蛋白质：由少数亚基聚合而成的蛋白质多聚蛋白质：由几十个，甚至上千个亚基聚合而成的蛋白质。四级结构的狭义定义：是指寡聚蛋白质中的种类、数目、空间排布以及亚基之间的相互作用。四级结构的广义定义：由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体。第四节蛋白质的变性蛋白质变性的概念：由于外界因素的作用，使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化，从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化，不涉及一级结构的变化。蛋白质变性现象：物理性质的改变：凝集、沉淀、流动双折射、粘度增加、旋光值改变、紫外、荧光光谱发生变化化学性质的改变：酶水解速度增加、分子内部基团暴露生物性能的改变：抗原性改变、生物功能丧失影响蛋白变性的因素：物理因素：a加热蛋白热变性的一般规律：大多数蛋白质在45～50℃时开始变性，但也有些蛋白的Td可以达到相当高的温度，如大豆球蛋白93℃、燕麦球蛋白108℃等。当加热温度在临界温度以上时，每提高10℃，变性速度提高600倍。一般温度越低，蛋白质的稳定性越高。但也有例外，如肌红蛋白在30℃时稳定性最好，随着温度降低其稳定性也降低。b冷冻蛋白质可以发生冻结变性。其原因一方面是由于蛋白质周围的水与其结合状态发生变化，这种变化破坏了一些维持蛋白原构象的力，同时由于水保护层的破坏，蛋白质的一些基团就可以发生直接的接触和相互作用，导致蛋白质发生聚集或原来的亚基发生重排。另一方面，由于大量水形成冰后，剩余的水中无机盐浓度大大提高，这种局部的高浓度盐也会使蛋白质发生变性。c流体静压压力也可使蛋白变性，但一般在25℃下要求100～1200MPa的比较高的压力压力诱导蛋白质变性的原因主要是蛋白质的柔性和可压缩性。压力导致的蛋白变性通常伴随着30～100mL/mol的体积减少同时是高度可逆的。由于高流体压力可以使微生物细胞膜及细胞内的蛋白发生变性，从而导致微生物死亡，因此现在高流体静压加工正在成为食品加工可以用于灭菌和蛋白质的凝胶。d剪切力一些食品在加工过程，如挤压、打擦、捏合、高速均质等，会产生高的剪切力。这样的剪切力加上高温能使蛋白质发生不可逆的变性。通常剪切速度越大，蛋白质的变性程度越大。e电磁辐射电磁辐射是一种能量，可以通过改变分子内链段间及亚基间的结合状态而使蛋白分子变性；如果仅仅影响蛋白分子的构象，只发生变性而不会导致营养价值的改变；如果能量高至可以通过氧化、共价键断裂、离子化、形成自由基等形式使氨基酸残基发生变化，便会导致营养价值的降低。f界面性质改变蛋白质水溶液的界面性质，也可以加速或直接使蛋白质分子发生变性。一些蛋白质不具有明显的疏水区和亲水区，或者它们的结构是被二硫键稳定这的，这类蛋白质由于不易吸附到界面而较耐界面变性。化学因素apH值pH是导致蛋白变性的重要因素，这是因为在极端pH值时，蛋白质分子内的离子基团产生强静电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化。b无机离子无机离子特别是高价态的无机离子通过改变蛋白分子的表面性质、改变蛋白分子自身的结构状态而使蛋白变性。阳离子和阴离子均有这种性质，但不同的离子要求不同的浓度。c有机溶剂许多有机溶剂可以导致蛋白质分子发生变性。亲水有机溶剂通过改变蛋白分子表面性质使蛋白分子变性，疏水有机溶剂由于进入蛋白分子内部而改变蛋白分子构象，从而导致变性。d有机化合物的水溶液一些有机化合物在水溶液中可以导致蛋白质分子发生变性。不同种类的有机物使蛋白变性的原因不尽相同。1、断裂蛋白分子间或分子内的氢键(尿素和胍盐)；2、在蛋白质的疏水区和亲水环境之间起着媒介作用（十二烷基磺酸钠（SDS））3、与蛋白质分子强烈的结合，在接近中性pH值时使蛋白质带有大量的净负电荷，从而增加蛋白质内部的斥力，使伸展趋势增大，这也是SDS类表面活性剂能在较低浓度下使蛋白质完全变性的原因。4、通过还原作用导致蛋白分子中的二硫键破坏（半胱氨酸、抗坏血酸、巯基乙醇、二硫苏糖醇等）SDS类表面活性剂诱导的蛋白变性是不可逆的。第五节蛋白质在食品中的功能性质功能性质：在食品加工、保藏、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。水化性质、表面性质、结构性质、感观性质蛋白质的水合性质：蛋白质分子中带电基团、主链肽基团、Asn、Gln的酰胺基、Ser、The和非极性残基团与水分子相互结合的性质。如分散性湿润性、溶解性、黏度、胶凝作用、乳化和起泡性等，都取决于水-蛋白质的相互作用。结合过程：A.非水合蛋白质；B.带电基团的最初水合；C.在接近极性和带电部位形成水簇；D.在极性表面完成水合；E.非极性小区域的水合完成单分子层覆盖；F.在与蛋白质缔合的水和体相水之间架桥；G.完成流体动力学水合膨润性：蛋白质吸水充分膨胀而不溶解，这种水化性质通常叫膨润性。可溶性蛋白：蛋白质在继续水化中被水分散而逐渐变为胶体溶液，具有这种水化特点的蛋白质叫可溶性蛋白质。蛋白质结合水的能力：当干蛋白质粉与相对湿度为90%-95%的水蒸汽达到平衡时每克蛋白质所结合的水的克数。氨基酸残基的水合能力：带电的氨基酸残基数目越大，水合能力越大。蛋白质水合性质的测定方法：相对湿度法（或平衡水分含量法）；溶胀法；过量水法；水饱和法影响蛋白质水合性质的环境因素：浓度浓度↑蛋白质总吸水量↑pHpH＝

pI水合作用最低，高于或低于pI，水合作用增强（净电荷和推斥力增加），pH9-10时水合能力较大温度温度↑蛋白质结合水的能力↓（变性蛋白质结合水的能力一般比天然蛋白质高约10％）盐在低盐浓度（＜0.2mol/L）时，离子同蛋白质荷电基团相互作用而降低相邻分子的相反电荷间的静电吸引，从而有助于蛋白质水化和提高其溶解度，这叫盐溶效应。当盐浓度更高时，由于离子的水化作用争夺了水，导致蛋白质“脱水”，从而降低其溶解度，这叫做盐析效应。持水能力：是指蛋白质吸水并将水保留在蛋白质组织（如蛋白质凝胶、牛肉和鱼肌肉）中的能力。蛋白质的持水能力与结合水能力呈正相关溶解度影响因素：离子强度：离子强度（＜0.5）——电荷屏蔽效应高比例疏水区域～溶解度下降高比例亲水区域～溶解度提高高离子强度（＞1.0）——离子效应SO42-、F-～盐析，溶解度降低ClO4-、SCN-～盐溶，提高溶解度,导致沉淀阴离子提高蛋白质溶解度的能力按下列顺序：SO2-4＜F-＜CI-＜Br-＜I-＜CIO4-＜SCN-；阳离子降低蛋白质溶解度的能力按下列顺序：NH4＋＜K＋＜Na＋＜Li＋＜Mg2＋＜Ca2＋。温度:0～40℃温度↑，溶解度↑＞40℃温度↑，溶解度一些高疏水性蛋白质，像β-酪蛋白和一些谷类蛋白质的溶解度却和温度呈负相关。有机溶剂导致蛋白质溶解度下降或沉淀:降低水介质的介电常数;提高静电作用力;静电斥力导致分子结构的展开;促进氢键的形成和反电荷间的静电吸引;蛋白质切变稀释的原因：分子朝着流动方向逐渐取向，使磨擦阻力减少。蛋白质的水合范围沿着流动方向形变。氢键和其他弱键的断裂导致蛋白质聚集体或网络结构的解离。影响蛋白质流体粘度特性因素：白质分子固有的特性;白质-溶剂间的相互作用;白质-蛋白质间的相互作用蛋白质分子或颗粒的表现直径：表现直径↑黏度↑蛋白质的胶凝作用：蛋白质的缔合：一般是指蛋白质在亚单位或分子水平上发生的变化。聚合或聚集反应：一般是指大的复合物的形成。聚合或聚集反应:沉淀作用：是指由于蛋白质的溶解性完全或部分丧失而引起的聚集反应。絮凝：是指蛋白质未发生变性时的无规则聚集反应，这常常是因为链间的静电排斥降低而发生的一种现象。凝结作用：发生变性的无规聚集反应和蛋白质-蛋白质的相互作用大于蛋白质-溶剂的相互作用引起的聚集反应，定义为凝结作用。凝胶化作用：是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程。凝胶化作用机制：溶胶状态----似凝胶状态-----有序的网络结构状态凝胶化的相互作用：氢键、静电相互作用——可逆凝胶（明胶）疏水相互作用——不可逆凝胶（蛋清蛋白）二硫键——不可逆凝胶（乳清蛋白）金属离子的交联相互作用两类凝胶：凝结块（不透明）凝胶：大量非极性氨基酸残基疏水性聚集，不溶性聚集体。不可逆凝胶：聚集和网状结构的形成速度高于变性速度透明凝胶：少量非极性氨基酸残基；变性时形成可溶性复合物缔合速度低于变性速度；在加热后冷却时才能凝结成凝胶；形成有序的透明的凝胶网状结构影响蛋白质凝胶化作用的因素：氨基酸残基的类型、pH、蛋白质的浓度、金属离子蛋白质的织构化：蛋白质的织构化是在开发利用植物蛋白和新蛋白质中要特别强调的一种功能性质。蛋白质织构化的方法：热凝结和形成薄膜、纤维的形成、热塑性挤压面团的形成：麦谷蛋白（过度黏结）：分子质量大，二硫键（链内、链间），决定面团的弹性、黏合性和抗张强度麦醇溶蛋白（过度延展）：链内二硫键，促进面团的流动性、伸展性和膨胀性。面筋蛋白质中含有的化学键：氢键：谷氨酰胺、脯氨酸和丝氨酸、苏氨酸：水吸收能力强，有黏性。非极性氨基酸：使蛋白相互聚集、有黏弹性和与脂肪有效结合。二硫键：使面团坚韧。蛋白质的界面性质：是指蛋白质能自发地迁移至汽-水界面或油-水界面的性质。具有界面性质的蛋白质必要条件：能否快速地吸附至界面；能否快速地展开并在界上面再定向；能否形成经受热和机械运动的膜影响蛋白质界面性质的因素内在因素外在因素氨基酸组成pH非极性AA与极性AA之比离子强度和种类疏水性基团与亲水性基团的分布蛋白质浓度二级、三级和四级结构时间二硫键温度分子大小和形状

分子柔性

蛋白质的乳化性质：蛋白质是天然的两亲物质；测定乳化性质的方法：液滴大小分布、乳化活力、乳化能力、乳化稳定性影响蛋白质乳化作用的因素蛋白质的溶解度：正相关pH值pH=PI溶解度小时，降低其乳化作用pH=PI溶解度大，增加其他乳化作用与蛋白质表面疏水性存在正相关。适当热诱导蛋白质变性，可增强其乳化作用。蛋白质的起泡性质：是指蛋白质在汽---液界面形成坚韧的薄膜使大量气泡并入和稳定的能力。起泡性质的评价：蛋白质的起泡力；测定泡沫稳定性影响泡沫形成和稳定性的因素：有良好起泡力的蛋白质不具有稳定泡沫的能力，而能产生稳定泡沫的蛋白质往往不具有良好的起泡力。蛋白质的浓度2％一8％，随着浓度增加起泡性增加。超过10％，气泡变小，泡沫变硬。温度适当加热处理可提高起泡性能。过度的热处理则会损害起泡能力。pH值pH处于或接近pI时，提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。在pI时蛋白质的溶解度很低，形成泡沫数量较少（泡沫膨胀率较低），但泡沫的稳定性较高。盐盐析时则显示较好的起泡性质。盐溶时则显示较差的起泡性质。糖损害蛋白质的起泡能力，却改进了泡沫的稳定性。脂稳定性下降搅打过度激烈搅打也会导致泡沫稳定性降低蛋白质与风味物质的结合结合方式：干蛋白粉：物理吸附范德华力和毛细管作用吸附化学吸附静电吸附、氢键结合和共价结合。液态或高水分食品中蛋白质非极性配位体与蛋白质表面的疏水性小区相互作用；通过氢键相互作用；静电相互作用；共价键影响蛋白质与风味结合的因素：蛋白质的构象水：促进极性挥发物的结合。pH：碱性pH比在酸性pH更能促进与风味物的结合。热：热变性蛋白质显示较高结合风味物的能力。化学改性：化学改性会改变蛋白质的风味物结合性质。蛋白质的改性：采用物理、化学、酶学和基因方法改进蛋白质的功能性质。化学改性酶法改性第六节蛋白质在食品加工和贮藏中的物理、化学和营养变化加热处理对蛋白质的影响：蛋白质的一些功能性质发生变化破坏食品组织中酶有利食品的品质促进蛋白质消化破坏抗营养因子引起氨基酸脱硫胱酰胺异构化有氧存在时加热处理，色氨酸部分受到破坏T>200℃，碱性条件下，色氨酸发生异构化剧烈热处理引起蛋白质生成环状衍生物低温处理下的变化食品的低温贮藏可延缓或阻止微生物的生长并抑制酶的活性及化学变化。冷却（冷藏）冷冻（冻藏）碱处理下的变化与热处理同时进行时，对蛋白质的营养价值影响很大。会生成新的氨基酸，如精氨酸碱热条件下，会生成鸟氨酸和尿素。氧化处理下的变化导致蛋白质营养价值的降低，甚至还产生有害物质。对氧化最敏感的是含硫氨基酸和芳香族氨基酸。脱水处理下的变化：①传统的脱水方法。②真空干燥。③冷冻干燥。④喷雾干燥。⑤鼓膜干燥。辐照处理下的变化：含硫氨酸残基和芳香族氨基酸残基容易分解，同时引起多肽链断裂。机械处理下的变化：对食品中的蛋白质有较大的影响（乳化性能、起泡性、质构性）第六章维生素与矿物质6.1.1概述维生素是活细胞为了维持正常生理功能所必需的、但需要极微量的天然有机物质的总称。而大部分维生素不能在人体内合成，必须从外界食物中摄取。维生素中有一部分可以通过化学反应人工合成，还有部分人工合成比较困难，此外一些有机化合物在人体内可以通过一定途径转活方式转化为某种维生素。如色氨酸可以转化为尼克酸、β-胡萝卜素可以转化为维生素A。目前对各种维生素最常用的是他们的俗名，例如：视黄醇、抗坏血酸、生物素等维生素：脂溶性：维生素A、维生素D、维生素E等水溶性：维生素B族和维生素C维生素的功能：辅酶或辅酶前体：如烟酸，叶酸等抗氧化剂:VE，VC遗传调节因子:VA，VD某些特殊功能:VA-视觉功能VC-血管弹性6.1.2脂溶性维生素1.维生素A（1）结构：由20个碳构成的不饱和碳氢化合物，可以以醇、酯、醛或酸的形式存在。（2）稳定性：无O2，120℃，保持12h仍很稳定；有O2时，加热4h即失活；紫外线，金属离子，O2均会加速其氧化；氧化酶可导致分解；对碱稳定维生素A对氧、氧化剂、脂肪氧化酶等因素较敏感，光照可以加速它的氧化。在加热、碱性条件和弱酸性条件下较稳定，但在无机酸条件下不稳定(3)功能：维生素A一般是由天然物中分离而得。维生素A具有促进生长发育与繁殖，延长寿命，维持人的视力正常，维护上皮组织结构的完整和健全等生理功能。视觉蛋白质合成上皮细胞,黏液隔膜再生和成长(6)食物来源：有颜色的食物类胡萝卜素叶绿素肉类、肝脏2.维生素D（1）D2只比D3多一个甲基和一个双键。（2）稳定性：对热，碱较稳定，但光照和氧气存在下会迅速破坏。（3）作用：维持血液中钙浓度骨骼的发育及再生通过骨骼、肾脏、小肠影响血液中钙离子水平酵母、植物食品中的麦角固醇，紫外线照射后生成D2。人皮肤中的7－脱氢胆固醇，紫外线照射后生成D3。（4）VD缺乏症：软骨病、佝偻病、骨软化3.维生素E（1）四种生育酚都具有相同的功能，但α-生育酚的活性最大。（2）稳定性：①VE极易受分子氧和自由基氧化，因此可以充当抗氧化剂和自由基清除剂；②VE对氧、氧化剂、强碱均不稳定；③在食品的加工，包装，贮藏过程中，VE会大量损失。（机械作用损失，氧化作用损失）（3）VE缺乏症：红细胞溶血、婴儿早熟、长时间缺乏引起肌肉神经功能紊乱、肌肉营养失调难以治愈、儿童患慢性胆汁淤积性肝胆管病或囊性纤维化、脊髓小脑病4.维生素K维生素Ｋ分为二大类，一类是脂溶性维生素，即从绿色植物中提取的维生素Ｋ1和从微生物中提取的维生素Ｋ2。另一类是水溶性的维生素，由人工合成即维生素K3，最重要的是维生素Ｋ1和Ｋ2。维生素Ｋ主要生理功能：维生素K控制血液凝结。维生素K是四种凝血蛋白（凝血酶原、转变加速因子、抗血友病因子和司徒因子）在肝内合成必不可少的物质。缺乏维生素K会延迟血液凝固；引起新生儿出血病。维生素K还具有还原性，在食品体系中可以消灭自由基。维生素K还可减少腌肉中亚硝胺的生成。7.1.3水溶性维生素1.维生素VC：（1）L-抗坏血酸的生物活性最高。（3）影响VC降解的因素：①O2浓度及催化剂ⅰ催化氧化时，降解速度与氧气的浓度成正比。ⅱ非催化氧化时，降解速度与氧气的浓度无正比关系，当PO2＞0.4atm，反应趋于平衡。ⅲ有催化剂时,氧化速度比自动氧化快2-3个数量级，厌氧时，金属离子对氧化速度无影响。②糖,盐及其它溶液浓度高时可减少溶解氧,使氧化速度减慢;半胱氨酸,多酚,果胶等对其有保护作用。③pH值:VC在酸性溶液(pH＜4)中较稳定,在中性以上的溶液(pH＞7.6)中极不稳定。④温度及AW:结晶VC在100℃不降解，而VC水溶液易氧化，随T↑，Vc降解↑；AW↑，Vc降解↑。⑤许多酶如多酚氧化酶，VC氧化酶，H2O2酶，细胞色素氧化酶等可加速VC的氧化降解。⑥食品中的其它成分如花青素，黄烷醇，及多羟基酸如苹果酸，柠檬酸，聚磷酸等对VC有保护作用，亚硫酸盐对其也有保护作用。2.维生素VB1（1）稳定性和特性硫胺素是B族维生素中最不稳定的维生素，它的稳定性与pH值、温度、介质和其它反应物有关。①在酸性条件下硫胺素是稳定的，所以pH值在3.5以下时，食物在120℃时硫胺素破坏很少。②对热非常敏感,在碱性介质中加热易分解.③能被VB1酶降解,同时,血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂.④对光不敏感,在酸性条件下稳定,在碱性及中型介质中不稳定.⑤其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5-0.65范围降解最快.（2）降解性：两环间亚甲基易与强亲核试剂反应，如硫酸盐、OH-等很容易破坏硫胺素的结构。与亚硝酸盐反应,使VB1失活。加热、氧气、二氧化硫、水浸提、中性及碱性条件下硫胺素都会被破坏，但光、酸性条件不影响硫胺素。在碱性条件下易降解（4）VB1缺乏症维生素B1在机体内参加糖的代谢，它对维持正常的神经传导，以及心脏、消化系统的正常活动具有重要的作用。缺乏维生素B1易患脚气病或多发性神经炎，产生肌肉无力、感觉障碍、神经痛、影响心肌和脑组织的结构和功能，并且还会引起消化不良、食欲不振、便秘等病症。3.维生素VB2（1）VB2的特性①对热稳定，对酸和中性pH也稳定,在120℃加热6h仅少量破坏。②在碱性条件下迅速分解。③在光照下转变为光黄素和光色素,并产生自由基,破坏其它营养成分产生异味,如牛奶的日光臭味即由此产生。其它维生素：1、尼克酸（维生素B5）：也称烟酸，尼克酰胺在糖酵解、脂肪合成和呼吸作用中起重要作用，也是赖皮病的防止因子。在动物内脏、花生、酵母及谷物中尼克酸的含量较高。是B族维生素中最稳定的。2、维生素B6：包括吡哆醛、吡哆醇、吡哆胺3种化合物，主要在氨基酸代谢中起着辅酶的作用。维生素B6广泛存在于许多食品中，一般不容易发生维生素B6缺乏症。加热、食品持续保存会造成维生素B6损失。3、叶酸：包括一系列化学结构相似、生理活性相同的化合物，它们的分子结构中包括3个部分，及喋呤、对氨基苯甲酸和谷氨酸部分。其在体内的活性形式是四氢叶酸。叶酸对于核苷酸、氨基酸的代谢具有重要的作用，缺乏叶酸会造成各种贫血病、口腔炎等症状的发生。叶酸在绿色蔬菜中含量最为丰富，在动物肝脏中也很丰富。4、维生素B12：结构最为复杂，且是唯一含金属元素钴的维生素。维生素B12主要存在动物性食品中，在植物性食品中几乎不存在，所以只有素食者才会缺乏维生素B12。5、泛酸：以辅酶A的形式在代谢中起重要作用。泛酸广泛存在于动植物食品中，所以很少有缺乏症产生。6、生物素：生物素在脂肪合成中起着重要的作用，它广泛存在动植物食品中。人体生物素的供应只是部分依靠膳食，大部分是肠道合成。生物素可因食用生鸡蛋而失活，这是由一种抗生物素的糖蛋白所引起的。7、除了以上维生素外，还有一些是人体生理机能维持中不可少的有机物，称之为生物营养强化剂，也称之为维生素类似物，如胆碱、肌醇、肉碱、黄酮、苦杏仁苷等。7.1.4维生素在食品加工中的变化食品本身的影响成熟度：不同成熟期维生素含量不同（Vc-番茄，最高含量在未成熟期）不同部位：一般根部<果实<茎<叶果实：从表层向核芯降低采后（宰后）：酶解加工：前处理:去皮、浸泡、摘除加工程度：谷物磨粉程度、与种子的胚乳、胚芽、种皮的分离程度有关热烫和热加工造成维生素损失：温度越高，损失越大；加热时间越长，损失越多；加热方式不同，损失不同；淋洗、漂烫：水溶性维生素损失，短时间热烫减少维生素的损失。冷却方法：空气冷却损失较小。微波加热：损失小。蒸汽加热：比热烫小，比微波大。热灭菌处理：高温瞬时灭菌法。产品贮藏中维生素的损失：水分活度，包装材料及贮藏条件对维生素的保存率都有重要影响。在相当于单分子层水的AW下,维生素很稳定,而在多分子层水范围内,随AW↑,维生素降解速度↑。五加工中化学添加物和食品成分的影响氯气，次氯酸离子，二氧化硫等具有强反应性，可以与维生素发生亲核取代，双键加成和氧化反应。二氧化硫和亚硫酸盐有利于VC的保存，但会与硫胺素和比多醛反应。亚硝酸盐可造成VB1的破坏。一般而言，氧化性物质会加速VC，胡萝卜素，叶酸等的氧化，而还原性物质会保护这些维生素，有机酸有利于VC和VB1的保存率，碱性物质则会降低VC，VB1，泛酸等的保存率。7.2矿物质在食品加工贮藏中的变化主要功能：是构成生物体的组成部分。维持生物体的渗透压。维持机体的酸碱平衡。酶的活化剂。对食品的感官质量有重要作用分类：常量元素：（99％）钾、钠、钙、镁、氯、硫、磷和碳酸盐等微量元素:（低于50mg/kg)必需营养元素，Fe，Cu，I，Co，Mn和Zn等；非营养非毒性元素，AI，B，Ni，Sn等；非营养有毒性元素，Hg，Ph，AS，Cd和Sb等。来源：植物性食品：水果：K含量高，大部分与有机物结合,或是有机物的组成部分,常以磷酸盐,草酸盐的形式存在.豆类：矿物质含量最丰富,K,P,Fe,Mg,Zn,Mn等含量均较高，其中P主要以植酸盐形式存在。谷物:矿物质含量相对较少，主要存在于种子外皮。动物性食品：肉类：Na,K,Fe,P,Mn含量较高,Cu,Co,Zn,等也有少量，以可溶性氯化物磷酸盐，碳酸盐形式存在或与蛋白质结合。牛乳：主要含Ca,也含有少量K,Na,Mg,P,Cl,S等。蛋类：含人体所需的各类矿物质。食物中矿物质存在状态：溶解状态:有些常量元素，尤其是单价的。（K＋、Na＋、SO42-）胶态形式：游离的、溶解的、非离子化。（多价离子）螫合状态：金属元素（钴元素）影响食品中矿物质吸收利用的因素1、矿物质在水中的溶解性和化学形式2、螯合效应3、金属离子间的相互作用4、人体生理状体影响食品中矿物质水平的因素植物性食品：受土壤组成、植物特性、生长环境等条件影响。动物性食品：受外界因素的影响较小，变化不大。二、矿物质在食品加过程中的变化一般加工对其含量的影响矿物质在加工中不会因为光，热，氧等因素而分解，但加工会改变其生物利用性。如，精制，烹调，溶水等会使其含量下降。加工时因容器带入会使其含量增加。如铁锅炒菜等。加工后生物有效性提高如面粉发酵后生物有效性提高30-35%。AcidFood：含有阴离子酸根的非金属元素较多的食品，在体内代谢后的产物大多呈酸性，故在生理上称为～，如肉，鱼，蛋，米等。AlkalineFood：含有阳离子金属元素较多的食品在生理上称为～，如果蔬，豆类等。第七章酶7.1概述酶在食品中的作用：（1）抑制食品中所含的酶，控制食品的贮藏与品质；如食品的保鲜及防止变色。（2）添加酶以提高食品的价值；如果汁和葡萄酒中添加果胶酶来澄清。（3）利用酶来制造食品；如由淀粉制葡萄糖。（4）用于食品成分分析；利用酶的敏感性和专一性测定食品原料与成品的成分变化，而达到控制食品质量的目的（如葡萄糖氧化酶）。7.1.1酶的定义酶是生物活细胞产生的一类具有催化功能的蛋白质。(1982年，在生物体内发现了一种具有催化功能的核酸分子即核酸酶RIBOENZYME）。7.1.2酶的性质酶是由生物活细胞产生的有催化功能的蛋白质，只要不处于变性状态，无论在细胞内或细胞外都可发挥催化化学反应的作用。1、酶与辅酶（辅基的关系）：有些酶是结合蛋白质，一般把结合蛋白质的蛋白部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅酶。（如：过氧化物酶由酶蛋白和铁卟啉构成）2、酶的特殊性：酶是一种催化剂，但它和一般的化学催化剂有很大不同，第一，酶的作用具有高度的专一性（键专一性、基团专一性、绝对专一性、立体化学专一性）；第二，酶催化的反应都是在较温和的条件下，在接近生物体的体温和接近中性的条件下就能进行；第三，酶的催化效率也比一般催化剂高得多，如一种过氧化氢酶1min内能催化5000000个过氧化氢分子分解为水及O2，而在同样条件下，铁离子的催化效率仅为酶的百万分之一。7.1.4酶活力酶制剂中酶的含量都用酶活力（催化某一特定反应的能力）来表示：酶活力就是酶催化一定反应的能力，也可说是酶催化反应的速度。酶催化反应的速度可通过测定单位时间内底物能变成产物的数量而得，酶单位都是以酶活力为根据而定义的。国际生化协会酶委员规定，1min内将1μmol的底物转化为产物的酶量定为1个单位，称为标准单位。并规定了酶作用的条件，因标准单位在实际应用时不够方便，故生产上往往根据不同的酶制定各自的酶活力单位，例如蛋白酶以1min内能水解酪蛋白产生1μg酪氨酸的酶量为1个蛋白酶单位；液化型淀粉酶以1h内能液化1g淀粉的酶量为1个单位等等。在测定酶活力时，对反应温度、PH值、底物浓度、作用时间都有统一规定，以便同类产品互相比较。酶单位并不直接反映出酶的绝对数量，它只不过是一种相对比较的依据。7.2影响酶促反应的因素7.2.1温度一般而言，温度越高化学反应越快，但酶是蛋白质，若温度过高会发生变性而失去活性，因而酶促反应一般是随着温度升高反应加快，直至某一温度活性达到最大，超过这一最适温度，由于酶的变性，反应速度会迅速降低。大多数酶，在30-40℃范围内显示最高活性。

热对酶活性的影响对食品很重要，如，绿茶是通过把新鲜茶叶热蒸处理而得，经过热处理，使酚酶、脂氧化酶、抗坏血酸氧化酶等失活，以阻止儿茶酚的氧化来保持绿色。红茶的情况相反，是利用这些酶进行发酵来制备的。7.2.2pH值酶是蛋白质，在极端的酸性或碱性条件下会变性而完全失去活性，大多数酶的最适PH值为4.5-8.0范围内。7.2.3水分活度水能影响食品中酶反应的速度，通常可用降低食品中水分含量的方法来阻止酶等作用引起的变质。7.2.4酶浓度对大多数酶促反应来说，在适宜的温度、PH值和底物浓度一定的条件下，反应速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比。如果反应继续进行，则速度将降低，这主要是因为底物浓度下降及终产物对酶的抑制之故。7.2.5底物浓度

酶催化反应可用下式表示：E+S=ESE+P式中E、S、ES、P分别代表酶、底物、酶—底物络合物和产物，可推出下列公式（米氏方程）：V=Vmax[S]/（Km+[S]）式中：V—测定的反应初速度Vmax—最大反应速度公式用图表示，由公式及图可得出下列结论：当底物浓度增加时，酶反应的速度趋于一个极限值，即Vmax。当V=1/2Vmax时则1/2Vmax=Vmax[S]/（Km+[S]），或Km=[S]，即米氏常数相当于反应速度为最大速度一半时的底物浓度。Km是酶和底物亲和力的度量，Km值小表示底物对酶的亲和力大，酶催化反应的速度也大。Km是酶学中的一个重要常数，它的倒数1/Km叫做”亲和力常数”。7.2.6抑制剂有些物质能使酶活性中心的化学性质发生改变，导致酶活力下降或丧失，这种现象称为酶的抑制，引起酶抑制的物质叫抑制剂。1、竞争性抑制剂某些物质与底物的结构很相似，它们会与酶活性部位结合，造成与基质竞争而起到抑制酶反应的作用。如丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制。当底物浓度增加时，可以减少竞争性抑制剂对酶的抑制作用。因反应产物的结构往往类似于底物，所以它是常见的竞争性抑制剂。2、非竞争性抑制剂

某些物质并不与酶的活性部位结合，而是结合于其它部位，从而引起某些变化，造成抑制。增加底物并不能消除抑制剂的影响，重金属、螯合剂、氧化剂、氰化物及能与—SH作用的物质都属于非竞争性抑制剂。

酶抑制剂的种类很多，但由于毒性、对食品风味的影响以及价格等问题，使得抑制剂在食品工业中的实际应用寥寥无几。7.2.7激活剂与抑制剂相反，把掩蔽酶活性部位的抑制剂以化学法除去，若能使酶还原到原来的性能，则酶被活化。此外还可在酶的其它部分结合活化剂，使酶的立体结构变化而活化。7.3酶的固定化7.3.1定义：将酶用物理或化学的方法固定在不溶于水的载体上，形成一种可以重复使用的酶，叫固定化酶。7.3.2特点：固定化酶既保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不稳定性，具有可反复或连续使用、易与反应产物分离等显著优点，广泛应用于医药、轻工、食品等行业。7.3.3固定化酶的制备方法有包埋法、吸附法、共价偶联法，以及交联法等7.3.4固定化酶的优缺点：优点：提高酶的重新利用率，降低成本；增加连续性的操作过程，使底物由一端流经固定化酶，另一端流出产物；可连续地进行多种不同的反应，以提高效率；酶固定化后性质会改变，如最适pH、最适温度，可能更适合食品加工的要求。缺点：许多酶固定化时，需利用有毒的化学试剂促使酶与支持物结合，这些试剂若残留于食品中对人类健康有很大影响；连续操作时，反应体系中常滋生一