中国农业大学食品化学-课件

中国农业大学食品化学探索食品化学的广阔领域,从基础理论到应用技术,为您铺就通往食品科学的康庄大道。丰富的课程内容和实践训练,让您对食品分子结构、营养成分、加工工艺等有深入了解,为未来食品研发和质量管控做好准备。课程大纲1食品化学概述探讨食品化学的定义、研究范围和基本原理。2食品成分及其性质了解食品中的主要营养成分及其化学特性。3食品中的生物活性物质探讨食品中的酶、色素、香料等对食品品质的影响。4食品成分的分析方法介绍常用的食品成分测定技术如色谱、分光光度法等。食品化学的定义和研究范围化学定义食品化学是研究食品成分、结构、性质和反应的科学。涉及有机化学、生物化学等多个领域。研究范围包括食品中各种营养成分、色素、香料、添加剂等的成分分析和变化规律。以及食品加工、质量安全等相关课题。分子层面从分子层面研究食品成分的化学结构和反应机理,对改善食品品质和营养价值至关重要。食品成分的性质和测定成分识别利用各种分析技术,如色谱法、分光光度法等,准确测定食品中糖、蛋白质、脂肪等成分的含量。理化性质研究食品中各种成分的物理化学特性,如溶解性、加热稳定性、酸碱性等,以更好地控制食品加工工艺。营养价值分析食品中维生素、矿物质等营养成分的生物学效价,了解食品的营养功能和饮食价值。安全性评估检测食品中是否含有致癌、致畸等有害物质,确保食品的安全卫生。糖类在食品中的作用能量来源糖类是人体重要的能量来源,可以提供快速释放的热量,满足日常活动所需的能量需求。质地与口感糖类可以赋予食品更好的质地和口感,如使面包更加松软,巧克力更加可口。保鲜与稳定性糖类可以抑制微生物生长,提高食品的保质期。同时也能增强食品的稳定性,防止变质。风味增强不同种类的糖类可以增强食品的甜味,提升整体的风味和口感体验。蛋白质在食品中的作用蛋白质的基本结构蛋白质由氨基酸通过肽键连接而成,具有多样的空间构象,是食品中重要的营养成分。参与食品加工蛋白质在食品加工中起胶结、乳化、凝固等作用,是制作各种食品不可或缺的成分。营养价值人体可以将蛋白质分解为氨基酸吸收利用,是维持生命所需的重要营养物质。脂质在食品中的作用营养功能脂质是人体重要的营养成分之一,可提供高能量,补充人体所需的脂溶性维生素(如维生素A、D、E、K)。同时还能调节机体多种生理功能,如参与细胞膜的结构和功能。质地和口感脂肪可以改善食品的质地和口感,赋予食物丰满的口感,增强香味和滋味。适量脂肪的添加可以使烹饪后的食物更加嫩滑可口。保鲜作用脂质可以延长食品的保质期,防止氧化变质。同时也能增强食品的耐热性、保湿性,提高食品的口感质地。色泽效果脂肪在烹饪过程中能产生漂亮的金黄色,提升食品的视觉吸引力。一些油脂还可以赋予食品一定的光泽效果。维生素在食品中的作用营养价值维生素是机体正常生长发育不可或缺的微量营养素,能维持人体健康,缺乏会导致各种营养不良症。抗氧化作用维生素具有很强的抗氧化能力,能中和自由基,预防多种慢性疾病的发生。免疫调节维生素能增强机体免疫功能,提高抗病能力,对某些疾病的预防和治疗具有重要作用。矿物质在食品中的作用营养价值矿物质是维持人体健康所需的重要营养元素,如钙、铁、钾等。它们在骨骼发育、血液形成和神经系统功能等方面发挥关键作用。品质改善某些矿物质如钠、磷等可以提高食品的风味、质地和感官特性,增强食品的口感和风味。食品加工有些矿物质在食品加工过程中会发挥重要作用,如钙离子在凝固乳制品中的作用。防腐保鲜某些矿物质如亚硝酸盐可抑制微生物生长,延长食品的保质期。食品中的酶催化作用食品中的酶可以加速各种化学反应,如水解、氧化还原、聚合等,提高反应速率。营养转化酶在食品加工过程中可以改善食品的营养价值,如分解蛋白质、转化淀粉等。品质改良酶可用于改善食品的风味、质地、颜色等品质特性,增加食品的可口性。防腐作用某些酶可以抑制微生物的生长,延长食品的保质期。食品色素食品色素是用于赋予食品色泽的添加剂,可以增加食品的视觉吸引力和市场竞争力。它们可以来自天然植物,也可以是合成化学物质。食品色素在食品工业中广泛应用,如饮料、糖果、酱料等。合理使用食品色素能改善食品外观,但过量使用可能对人体健康产生负面影响。食品香料食品香料是指可以赋予食品香气的各种天然或人工合成的物质。它们可以来自植物、动物或微生物源。香料不仅能够提升食品的香味,还可以用于增强风味、掩盖不良气味、延长保质期等。合理使用食品香料可以极大地丰富食品的风味。常见的食品香料包括芳香植物的花、叶、茎、根、果实等。如肉桂、丁香、茴香、香菜等,以及动物源性的香料如麝香、龙涎香等。食品工业中也广泛使用一些人工合成的香料。食品添加剂防腐剂食品添加剂中最常见的防腐剂包括亚硫酸盐、苯甲酸等,可以延长食品的保质期,抑制微生物生长。着色剂食品着色剂可以为食品增添更具吸引力的颜色,常见的有胡萝卜素、叶绿素等天然色素。香料香料可以为食品增加更丰富的风味,包括香精、天然香料等,在食品中起到提升口感的作用。乳化剂乳化剂可以增强食品的质地和稳定性,使水油混合物更加均匀,常见于面包、蛋糕等食品中。食品理化分析方法概述样品前处理对食品样品进行必要的清洗、切碎或提取等前处理操作,为后续分析做好准备。仪器分析方法利用各种先进的仪器,如色谱、光谱等,对食品成分进行定量或定性分析。数据处理与分析将分析结果进行整理和解释,了解食品的营养成分、添加剂等信息。结果应用根据分析结果,对食品的质量、安全性及营养价值等进行评估和改进。离子色谱法分离原理离子色谱法利用离子交换树脂分离不同荷电离子,根据离子的电荷和大小程度不同而产生不同的保留时间。应用领域离子色谱法广泛应用于食品、环境、医疗等领域,可检测无机阴阳离子、有机酸等成分。优势特点该方法分析速度快、灵敏度高、选择性强,能实现多种离子的同时分离和定量分析。高效液相色谱法色谱柱高效液相色谱法采用特殊制备的柱填料,提高了分离效率和分辨率。流动相使用高纯度的有机溶剂和缓冲液作为流动相,可实现对目标成分的高效分离。检测器可选用紫外-可见、荧光、电化学等检测器,实现对微量成分的灵敏检测。数据分析配备电子计算机控制和数据处理系统,可快速分析测试结果并给出定量分析。气相色谱法仪器原理气相色谱法利用带惰性气体的毛细管柱对样品进行分离,通过检测器检测各成分的浓度和种类。分离机制样品在高温下气化,不同成分在毛细管柱中以不同的速度移动,从而实现精确分离。应用领域气相色谱法广泛应用于食品、药品、环境监测等领域,可定性定量分析微量有机化合物。紫外可见分光光度法原理紫外可见分光光度法基于物质在特定波长范围内的吸收特性。通过测量样品在特定波长下的吸光度，可以定性和定量分析样品中的成分。应用领域该方法广泛应用于食品、医药、环境等领域，可以测定蛋白质、糖类、维生素、重金属等成分。优势分析速度快、操作简单、仪器设备普及度高、灵敏度好、重复性强等特点。是食品化学检测中的常用技术。局限性不可以用于无色或透明的化合物测定,需要样品溶液具有特定的吸收波长。有一定的基质干扰。原子吸收分光光度法1原理与特点该方法利用元素在特定波长下特有的吸收光谱进行定性和定量分析,具有分析灵敏度高、测定范围宽等优点。2应用领域常用于食品、环境、医疗等领域中金属元素的测定,如钙、铁、锌、铅等。3样品前处理需要将样品进行酸溶解或灰化等前处理,以确保元素完全游离。4仪器特点仪器集原子化、光学检测、信号处理于一体,操作简便,可实现全自动化分析。食品中的污染物1重金属污染如铅、汞、镉等重金属会通过食品链进入人体,对人体健康造成严重危害。2农药残留农药在食品生产过程中使用留下的残留物可能会导致中毒和积累性中毒。3微生物污染细菌、病毒等微生物污染会引发食源性疾病,严重危害公众健康。4化学污染物食品添加剂滥用或残留、塑化剂溶出等化学污染物也会对人体健康造成损害。重金属污染自然界中的来源重金属主要来自于自然界的矿藏和岩石的风化以及火山活动等过程。人类活动也加剧了重金属的排放。工业活动的影响工业生产、化石燃料燃烧、金属和电子产品制造等行业都会排放大量的重金属污染物。这些活动严重污染了环境。食品中的危害重金属能通过食物链进入人体,对人体健康造成严重危害,如导致神经系统受损、器官功能失常等。因此必须预防和控制。农药残留化学污染农药残留导致食品中产生化学污染,对人体健康造成潜在威胁。生物累积农药成分在食品链中不断积累,最终进入人体,造成危害。检测分析通过先进的检测分析技术,可以精准测定食品中农药残留水平。食品微生物污染微生物污染的危害食品中微生物污染可能导致食源性疾病,严重威胁人体健康。常见的致病菌包括沙门氏菌、志贺菌、金黄色葡萄球菌等。污染的原因不当的储存和处理、人员卫生不佳、设备清洁不到位等都可能引起食品微生物污染。预防这一问题需要加强全过程的质量管控。检测与控制通过微生物检测可及时发现食品中的细菌、病毒或真菌。配合适当的加热、杀菌、防腐等措施,可有效控制微生物污染。培养良好习惯教育消费者养成良好的卫生习惯,如勤洗手、避免生熟食品交叉污染,也能有效预防微生物污染事故的发生。食品包装材料的选择材料特性包装材料需要具有良好的机械强度、防渗透性和隔热性能,以确保食品安全和新鲜度。环境友好性可降解、可回收的包装材料能够减少资源消耗和环境负荷,促进可持续发展。成本效益在满足功能需求的前提下,包装材料的选择还应考虑成本因素,确保产品的经济性。食品接触安全包装材料不能对食品产生任何迁移或化学反应,确保食品安全。包装对食品保质期的影响1空气隔离良好的包装可以阻隔空气中的氧气,延长食品保鲜期2防水屏蔽防水型包装能够保护食品免受潮湿影响3温度调节保温或制冷包装可保持食品温度稳定4阻隔光线不透光包装可阻挡紫外线,防止营养流失食品包装的形式和材质直接影响着食品的保质期。良好的包装能够隔绝空气、水分和光照,维持食品的天然风味和营养成分。此外,包装还可以防止细菌和污染物的侵入,确保食品的卫生和安全。因此,选择合适的包装是延长食品保质期的关键。食品加工工艺对营养成分的影响1加热处理高温煮沸、烘烤或油炸等加热方式会破坏一部分维生素和部分营养成分。2水浸泡将食材长时间浸泡在水中会导致水溶性维生素和部分矿物质流失。3挤压榨汁果蔬汁的榨取会使一些营养成分流失到渣滓中,影响最终汁液的营养价值。食品贮藏方法低温保鲜使用冰箱或冷库可以降低食品温度,延缓微生物的生长和化学反应,从而延长食品保质期。真空包装去除包装内的空气可以减少氧化反应,阻隔外界污染,保持食品的新鲜度。调节气氛控制包装内的气体成分,如增加二氧化碳或减少氧气浓度,抑制微生物生长。添加防腐剂合理使用食品级防腐剂可以抑制细菌和真菌的繁殖,延长食品保质期。食品质量安全标准食品质量安全标准是确保食品安全的基础,涵盖细菌数量、重金属含量、农药残留等多个方面。通过严格执行这些标准,可以保证消费者购买到优质安全的食品。食品质量管理体系ISO体系标准ISO9001质量管理体系是国际公认的食品质量管理的标准。通过建立文件化的质量管理体系,从原材料采购到成品交付的全过程实现有效监控。HACCP体系HACCP(危害分析与关键控制点)体系可