食品化学复习题及答案ppt课件.ppt

FOODCHEMISTRY 食品化学 1 目录 第一章绪论第二章水第三章碳水化合物第四章脂类第五章蛋白质第六章维生素与矿物质第七章色素第八章风味物质第九章食品添加剂 2 1 食品化学的概念 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 储藏和运销中的变化及其对食品品质和安全性影响的学科 Itellyou 食品化学 化学 3 二 食品化学的研究内容和目的 TheContentofFoodChemistry WhatisFoodChemistry 4 1 研究食品化学组成 5 2 揭示食品在加工贮藏中发生的化学变化 苹果削皮 香蕉拨皮后变色 酚类化合物外溢 酚类很不稳定 在溢出过程中与多酚氧化酶接触 在多酚氧化酶的催化下 迅速氧化成褐色的醌类物质和水 6 3 研究食品贮藏 加工新技术 开发新产品和新的食物资源 食品 水果蔬菜等 冷冻干燥技术对食品的营养成分和品质的影响 7 4 研究化学反应的动力学行为和环境因素的影响 淀粉糊化 老化油脂的氧化丙烯酰胺 丙烯酰胺的危害是急性毒性 神经毒性和生殖发育毒性 遗传毒性 致癌性 由游离的天门冬酰胺在食品加工过程中通过美拉德反应形成 天门冬酰胺和碳水化合物是形成丙烯酰胺必需的物质基础 高温 高于120 则是丙烯酰胺形成的关键条件 加工方式 水活度 pH值等因素也影响其形成 8 食品从原料生产 经过储藏 运转 加工到产品销售 每一过程无不涉及到学变化 对这些变化的研究及控制构成了食品化学研究的核心内容 四 食品化学的化学变化 9 食品贮藏 加工中的化学变化类型和影响因素 10 思考题 1 什么是食品化学 它的研究内容是什么 2 试述食品中主要的化学变化及对食品品质和安全性的影响 11 课堂讨论 冻结与解冻过程 何者快些 12 如左图所示 水分子之间通过氢键的作用发生缔合 每个水分子至多能与4个其它水分子形成氢键 每个水分子具有相等数目的氢键给体和受体 能够在三维空间形成氢键网络结构 2 分子的缔合 13 六方冰晶形成的条件 在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移 按冷冻速度和对称要素分 冰可分为四大类六方型冰晶不规则树枝状结晶粗糙的球状结晶易消失的球状结晶及各种中间体 14 2食品中水分与溶质的相互作用 水 溶质相互作用的分类 15 疏水相互作用 Hydrophobicinteraction 当水与非极性基团接触时 为减少水与非极性实体的界面面积 疏水基团之间进行缔合 这种作用成为疏水相互作用 疏水水合 Hydrophobichydration 向水中添加疏水物质时 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 使得熵减小 此过程成为疏水水合 16 Categoriesofwaterinfoods 水 体相水 构成水 自由水 截留水 邻近水 多层水 以毛细管力结合的水 结合水 以氢键结合力结合的水 3食品中水存在的状态 17 小结 3食品中水存在的状态 18 5食品中水含量的表示方法 19 水分活度 wateractivity 是指食品中水的蒸汽压与该温度下纯水的饱和蒸汽压的比值 可用下式表示 5食品中水含量的表示方法 5 1 Wateractivity Aw 的定义 20 5 3 等温吸湿曲线的定义 水分吸附等温线 Moisturesorptionisotherms MSI 在恒定温度下 使食品吸湿或干燥 所得到的食品水分含量 每克干物质中水的质量 与Aw的关系曲线 Definition poltsinterrelatingwatercontentofafoodwithitswateractivityatconstanttemperature 5食品中水含量的表示方法 21 低水分食品的MSI 加水回吸时 试样的组成从区 干 移至区 高水分 各区相关的水的性质存在着显著的差别 实际是连续变化的 5食品中水含量的表示方法 22 5 5 滞后现象 Hysteresis 回吸 把水加到干的样品中解吸 先使样品吸水饱和 再干燥滞后现象 Hysteresis 回吸与解吸所得的等温线不重叠现象即为 滞后现象 Hysteresis 5食品中水含量的表示方法 23 滞后环 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温度 5食品中水含量的表示方法 5 5 滞后现象 Hysteresis 24 5食品中水含量的表示方法 25 6水分活度与食品稳定性关系 6 1 26 除脂肪氧化在Aw 0 3时有较高反应外 其它反应均是Aw愈小反应速度愈小 也就是说 对多数食品而言 低Aw有利于食品的稳定性 首次出现最低反应速度时水分含量相当于 BET 水分含量 6水分活度与食品稳定性关系 6 2 ChemicalStability Aw 27 1 StarchStaling Aw 食品在较高Aw 30 60 的情况下 淀粉老化速度最快 如果降低Aw 则老化速度减慢 若含水量降至于10 15 则食品中水分多呈结合态 淀粉几乎不发生老化 6水分活度与食品稳定性关系 Starchstalingoccurrapidlyinwatercontentof30 60 Starchstalingdoesnotoccurwhenwatercontentdecreaseto10 15 28 Aw 0 0 33范围内 2 Lipidoxidation Aw Aw 原因 水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合 保护氢过氧化物的分解 阻止氧化进行水与金属离子水合 降低了催化性 6水分活度与食品稳定性关系 随Aw 反应速度 过分干燥 食品稳定性下降 29 Aw 0 33 0 73范围内 Aw 原因 水中溶解氧增加大分子物质肿胀 活性位点暴露加速脂类氧化催化剂和氧的流动性增加 6水分活度与食品稳定性关系 2 Lipidoxidation Aw 随Aw 反应速度 30 Aw 0 8 Aw 原因 催化剂和反应物被稀释 阻滞氧化 6水分活度与食品稳定性关系 2 Lipidoxidation Aw 随Aw 反应速度增加很缓慢 31 3 ProteinDenature Aw 原因 水分能使蛋白质膨润 体积增大 暴露出长链中可氧化的基团 Aw的增大会加速蛋白质的氧化 破坏蛋白质的结构 导致其变性 6水分活度与食品稳定性关系 increasingwatercontentoftenincreasestherateofoxidationofprotein ProteindenatureProteindenatureoccurslowlyatlowwatercontents 0 4 Proteindenaturedoesnotoccurwhenwatercontentbelow0 2 32 4 EnzymaticChanges Aw Aw 低Aw 0 25 0 3 不反应 Severalenzymaticchangesdonotoccuratlowaw 0 25 0 3 diffusionallimitationslowmolecularmobilitydoesnotallowenzymeandsubstraterearrangements 6水分活度与食品稳定性关系 33 5 Non EnzymaticBrowning Aw Aw 当食品中的水分活度在0 6 0 7之间时 非酶褐变最为严重 水分活度下降 褐变速度减慢 在0 2以下时 褐变难以发生 但当水分活度超过褐变高峰要求的值时 其褐变速度又由于体系中溶质的减少而下降 非酶褐变反应可发生在中 低水分含量的食品中 6水分活度与食品稳定性关系 34 作业 1 请分析图中各区及分界的水的性质 2 请至少从4个方面分析Aw与食品稳定性的关系 3 请简要回答食品中水分与非水成分之间的作用 35 一 碳水化合物的一般概念 第一节概述 碳水化合物 Carbohydrates 又称为糖类 它们是一类重要的天然有机化合物 碳水化合物含有碳 氢 氧三种元素 表达式Cx H2O y 多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物 例如 葡萄糖C6H12O6可以写成C6 H2O 6蔗糖C12H22O11可以写成C12 H2O 11 有些不符合上述通式 例如鼠李糖C6H12O5 36 单糖 不能再被水解的多羟基醛 酮 是碳水化合物的基本单位 单糖又分为醛糖和酮糖 低聚糖 由2 10个单糖分子缩合而成 水解后生成单糖 多糖 由10个以上单糖分子缩合而成 根据组成多糖的单糖种类 又分为均多糖和杂多糖 按组成分 37 一 单糖的结构 第二节糖类化合物结构 葡萄糖 存在于葡萄汁和其他果汁中 以及植物的根 茎 叶等部位 动物血液中也含有葡萄糖 天然葡萄糖为右旋糖 果糖 大量存在于水果和蜂蜜中 天然果糖是左旋糖 是常见糖中最甜的糖 核糖 2 脱氧核糖 是核酸的组成部分 常见的单糖 38 单糖的开链结构 己酮糖果糖 fructose 己醛糖葡萄糖 glucose 39 食品中重要的低聚糖 麦芽糖 淀粉水解后得到的二糖具有潜在的游离醛基 是一种还原糖温和的甜味剂 1 4 糖苷配基 D 葡萄糖 40 D 半乳糖 D 葡萄糖 1 4 糖苷配基 食品中重要的低聚糖 乳糖 牛乳中的还原性二糖发酵过程中转化为乳酸在乳糖酶作用下水解乳糖不耐症 41 葡萄糖和 果糖头头相连非还原性二糖具有极大的吸湿性和溶解性 能形成具高渗透性的高浓度溶液 可用作防腐剂和保湿剂 冷冻保护剂 可防止脱水和由冷冻引起的结构和质构的破坏 甘蔗与甜菜 食品中重要的低聚糖 蔗糖 42 第三节糖类化合物的化学性质 43 1 美拉德反应 Maillard eaction 食品中的还原糖与氨基化合物发生缩合 聚合生成类黑色素物质的反应 又称羰氨反应 反应物三要素 氨基化合物 还原糖和水 44 影响Maillard反应因素 糖的种类 戊糖 已糖 双糖 半乳糖 甘露糖 葡萄糖 果糖 醛糖 酮糖氨基酸 胺类 氨基酸 肽 蛋白质 碱性氨基酸 末端 的氨基易褐变 如赖AA 精AA 组AA 温度 T 速度 每增加10 速度 3 5倍 30 以上加快 20 以下变慢 故低温可防止褐变氧气 室温下氧能促进褐变 氧促进VC 脂肪氧化褐变 45 水分 10 15 含水量最易褐变 干燥食品 褐变抑制 如冰淇淋粉的含水量 不易褐变 pH pH 3时 pH 速度 pH 7 8 9 2 速度 pH 6 速度增加慢 金属 催化Maillard反应 速度 Fe3 Fe2 亚硫酸盐 阻止生成 葡萄糖基胺 46 抑制Maillard反应的方法 稀释或降低水分含量注意选择原料 如土豆片 选氨基酸 还原糖含量少的品种 一般选用蔗糖 降低pH 常加酸 如柠檬酸 苹果酸 降低温度除去一种作用物 如热水烫漂 除去部分可溶固形物 降低还原糖含量 加入葡萄糖转化酶 除去糖 减少褐变色素形成早期加入还原剂 如亚硫酸盐 可起到脱色效果 47 2 焦糖化反应 卡拉蜜尔作用 糖类物质在没有氨基化合物存在的情况下 加热到熔点以上 蔗糖200 时 糖发生脱水与降解并生成黑褐色物质的反应 糖受强热生成两类物质一种是糖脱水形成焦糖 酱色 另一种是糖裂解形成一些挥发性的醛酮物质 这些物质进一步缩合 聚合成深褐色的物质 48 第四节单糖和低聚糖在食品中功能 一 单糖的作用及功能 1 甜味剂蜂蜜和大多数果实的甜味主要取决于蔗糖sucrose D 果糖D fructose 葡萄糖glucose的含量 甜度定义是一个相对值 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 时的甜度为1 甜度果糖 蔗糖 葡萄糖 麦芽糖 半乳糖 49 2 亲水功能 吸湿性或保湿性 糖分子中含有羟基 具有一定的亲水能力具有一定的吸湿性或保湿性 吸湿性 糖在空气湿度较高情况下吸收水分的性质 顺序果糖 葡萄糖保湿性 糖在空气湿度较低条件下保持水分的性质 顺序葡萄糖 果糖例如 面包 糕点 软糖应选吸湿性大的果糖或果葡糖浆 硬糖 酥糖及酥性饼干应选吸湿性小的葡萄糖 50 3 防腐功能 随温度 渗透压 分子数目越多 渗透压 渗透压越大对食品保存越有利 不同微生物对渗透压的耐受有差别 酵母50 蔗糖溶液霉菌60 蔗糖溶液细菌80 蔗糖溶液耐高渗酵母 霉菌 蜂蜜也会变坏 果汁 蜜饯 果脯类食品利用糖作保存剂 需要糖具有高溶解度 具有高的渗透压 51 不同糖的结晶特性蔗糖易结晶 晶体生成很大 葡萄糖易结晶 晶体生成细小 果糖 转化糖较难结晶 应用 硬糖的生产不能单独使用蔗糖旧法 加酸 蔗糖 转化糖新法 加入淀粉糖浆 吸湿性与结晶性的关系 结晶性越好 则吸湿性越小 4 结晶功能 52 具有特殊功能的低聚糖 低聚果糖 2 1 GF2 GF4 GF3 增殖双歧杆菌难水解 热量低抑制腐败菌 维护肠道健康防止龋齿香蕉 蜂蜜 大蒜 西红柿 洋葱 生理活性 53 环状低聚糖 又名沙丁格糊精或环状淀粉 由 葡萄糖通过1 4 糖苷键首尾相连构成 聚合度为6 7 8 分别称为 环状糊精 N 6 N 7 N 8 54 线性分子 很高粘度 支链分子 粘度较低 占有空间碰撞频率 3多糖溶液的黏度与稳定性 55 直链多糖 带电的 粘度提高静电斥力 链伸展 链长增加 占有体积增大海藻酸钠 黄原胶及卡拉胶形成稳定高粘溶液不带电 倾向于缔合 形成结晶碰撞时形成分子间键 分子间缔合 重力作用下产生沉淀和部分结晶淀粉老化 多糖溶液的黏度与稳定性 56 定义 淀粉粒在适当温度下 破坏结晶区弱的氢键 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 微观结构从有序转变成无序 结晶区被破坏 四 淀粉的糊化 57 糊化作用的三个阶段 58 糊化温度指双折射消失的温度 糊化温度不是一个点 而是一段温度范围 糊化点或糊化开始温度双折射开始消失的温度糊化终了温度双折射完全消失的温度 四 淀粉的糊化 59 影响淀粉糊化的因素 结构 直链淀粉 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 低浓度的盐存在 对糊化几乎无影响 温度 温度越高 糊化程度越大 60 脂类 抑制糊化 脂类可与淀粉形成包合物 即脂类被包含在淀粉螺旋环内 不易从螺旋环中浸出 并阻止水渗透入淀粉粒 酸度 pH 4时 淀粉水解为糊精 粘度降低 pH4 7时 几乎无影响 pH 10 糊化速度迅速加快 但在食品中意义不大 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 影响淀粉糊化的因素 61 老化 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 糊化淀粉 老化淀粉 糊化的逆过程 比生淀粉的晶化程度低 五 淀粉的老化 62 PH 2 4 最适宜 20 T 60 不老化 30 60 易老化 10 不易 过高也不易 10老化减弱 改性淀粉不易老化 改性后 不均匀性提高 聚合度中等的易老化 直链比例越高越易于老化 脂类和乳化剂 多糖 果胶例外 蛋白质亲水分子 阻止淀粉分子的重新排列 起抗老化作用 直链和支链的比例 结构 共存物影响 温度 含水量 影响老化的因素 pH值 63 六 淀粉的改性 酸改性淀粉 预糊化淀粉 醚化淀粉 交联淀粉 磷酸化淀粉 乙酰化淀粉 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 这种淀粉被称为改性淀粉或变性淀粉 64 果胶物质的分类 部分羧基被甲醇酯化酯化度 DE 酯化的半醛酸残基 羧基 数占半乳糖醛酸残基总数的百分数 65 果胶物质的分类 未甲酯化的多聚半乳糖醛酸 原果胶 Protopectin 果胶 Pectin 高度甲酯化的多聚半乳糖醛酸 只存在于植物细胞壁和未成熟的果实和蔬菜中 使其保持较硬的质地 不溶于水 果胶酸 Pecticacid 中等度甲酯化的多聚半乳糖醛酸 存在于植物汁液中 66 HM果胶胶凝机理 条件 糖 酸 果胶凝胶 糖 55 pH2 0 3 5 果胶 0 3 0 7 室温 100 机理 酸的作用 阻止羧基离解 中和电荷 胶束结晶 凝聚而形成凝胶 糖的作用 脱水以减少胶粒表面的吸附水 促进形成链状胶束 形成果胶分子间氢键 胶束失水后而凝聚 结晶沉淀 形成一种具有一定强度和结构类似海绵的凝胶体 空隙处吸附着糖 水分子 67 LM果胶胶凝机理 二价阳离子 Ca2 均匀区形成分子间接合区蛋盒模型与温度 pH 离子强度 Ca2 浓度有关 68 作业 1 何谓Maillard反应 其影响因素有哪些 如何抑制不期望的Maillard反应 2 什么是淀粉的糊化 老化 影响它们的因素有哪些 3 何谓HM果胶 LM果胶 其胶凝机理有何异同 69 一 脂质 概念 这是一类不溶于水而易溶于有机溶剂 醇 醚 氯仿 苯 的疏水性化合物 脂质 Lipids 又称脂类 是脂肪及类脂的总称 种类繁多 结构各异95 的植物和动物脂类是脂肪酸甘油酯 即脂肪 fat 脂 室温下为固体油 室温下为液体 第一节概述 70 按化学结构分 简单脂质酰基甘油甘油 脂肪酸 占天然脂质的95 simplelipids 蜡长链脂肪醇 长链脂肪酸 复合脂质磷酸酰基甘油甘油 脂肪酸 磷酸盐 含氮基团 complexlipids 鞘磷脂类鞘氨醇 脂肪酸 磷酸盐 胆碱脑苷脂类鞘氨醇 脂肪酸 糖神经节苷脂类鞘氨醇 脂肪酸 碳水化合物 衍生脂质类胡萝卜素 类固醇 脂溶性维生素等 derivativelipids 真脂 二 分类 71 热焓或膨胀熔化曲线 固体分数ab ac液体分数bc ac固体脂肪指数 SFI SolidFatIndex 在一定温度下固液比ab bc SFI同食品中脂肪的功能性质密切相关 72 2 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 晶型可塑性最强熔化温度范围 温差越大 塑性越大 73 1 同质多晶体同质多晶 是化学组成相同而晶体结构不同的一类化合物 但融化时可生成相同的液相 同质多晶体 不同形态的固体晶体 在大多数情况下多种晶型可以同时存在 各种晶型之间会发生转化 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 油脂的晶体结构 74 必需脂肪酸 通常将具有两个或两个以上双键的脂肪酸称为高度不饱和或多不饱和脂肪酸 PUFA 人体内不可缺少的 具有特殊的生理作用 但人体不能合成 必须由食品供给的脂肪酸称为必需脂肪酸 EFA 必需脂肪酸包括两种 一种是亚油酸 另一种是亚麻酸 两者是缺一不可的 75 一些常见脂肪酸的命名 数字命名系统命名俗名或普通名英文缩写 76 1 立体有择位次编排命名法 Sn命名法 碳原子编号自上而下为1 3 Fisher平面投影中间的羟基位于中心碳的左边 数字命名 Sn 16 0 18 1 18 0 英文缩写命名 Sn POSt 中文命名 Sn 1 棕榈酸 2 油酸 3 硬脂酸甘油酯 77 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 这些统称为油脂的酸败 氧化导致含脂食品产生的不良风味 称为哈喇味有些氧化产物是潜在的毒物有时为产生油炸食品的香味 希望脂类发生轻度氧化 一 氧化反应 oxidationReaction 78 自动氧化光敏氧化酶促氧化 氧化的初产物是氢过氧化物 ROOH Mechanism 79 活化的不饱和脂肪酸与基态氧发生的自由基反应 自动氧化 Autoxidation 不饱和脂肪酸 80 链引发链传递链终止 诱导期 光 热 金属 基态氧 自动氧化 Autoxidation 81 光敏氧化PhotosensitizedOxidation 是不饱和双键与单线态氧直接发生的氧化反应 光敏化剂 Sensitizers 简写Sens 3O21O2 双键上的任一C原子 过渡态六元环 反式构型的ROOH 2 双键数 Sens 82 组成及结构 影响油脂氧化速率的因素 不饱和脂肪酸 饱和脂肪酸顺式构型 反式构型共轭双键 非共轭双键游离脂肪酸 甘油酯甘油酯中FA的无规分布使V氧化 双键数 V氧化 83 O21O2的V氧化 15003O2的V氧化 Temperature温度 V氧化 SFA室温下稳定 高温下会显著的氧化 84 Aw SurfaceArea表面积 V氧化 85 Catalyst 催化剂 助氧化剂 Mn n 2 过渡金属离子 是助氧化剂 a 促进ROOH分解 b 直接与RH未氧化物质作用Mn RH M n 1 H R c 使3O2活化 产生1O2和HO2 86 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 影响油脂氧化速率的因素 87 油脂的保存 低温避光精炼去氧包装加入抗氧化剂 88 抗氧化剂根据原理 自由基清除剂 氢过氧化物分解剂 抗氧化剂增效剂 单线态氧淬灭 脂氧合酶抑制剂 食用油脂的抗氧化剂 89 A 抗氧化剂应尽早加入B 使用要注意剂量不能超出其安全剂量有些抗氧化剂 用量不合适会促氧化 C 选择抗氧化剂应注意溶解性D 常将几种抗氧化剂合用 抗氧化剂使用的注意事项 90 测定脂肪氧化的方法 皂化值 过氧化值 酸价 碘值 油脂特征值分析 反映油脂组成 反映油脂性质变化 91 Method1 过氧化值 POV 1Kg油脂中所含氢过氧化物的毫克当量数 mmol 一般新鲜的精制油 1 劣质油 20 定义 衡量油脂氧化初期的氧化程度 意义 92 用碘量法测定 即在酸性条件下 油脂中的过氧化物与过量的KI反应生成I2 用Na2S2O3滴定生成的I2 求出每kg油脂中所含过氧化物的毫摩尔数 即为油脂的过氧化值 ROOH 2KI ROH I2 K2OI2 2Na2S2O3 2NaI Na2S4O6 过氧化值 POV 93 硫代巴比妥酸 TBA 法 测定油脂的氧化产物丙二醛醛类 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 Method2 94 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 IBr KI I2 KBrI2 2Na2S2O3 2NaI Na2S4O6 碘值 说明双键减少 油脂发生了氧化 Method3 干性油 180 190半干性油 100 120不干性油 100 95 乳浊液 两种互不相溶的液相组成的分散体系 其中其中一相以液滴形式分散在另一相中 以液滴或液晶的形式存在的液相称为 内 相或分散相 使液滴或液晶分散的相称为 外 相或连续相 乳化剂一般是表面活性物 吸附在界面上 降低表面张力 为聚结提供物理阻力 第四节乳浊液与乳化剂 96 乳浊液的失稳机制 分层 重力作用可导致密度不同的相分层或沉降 絮凝 分散相液滴表面静电荷不足导致液滴之间斥力不足 液滴之间相互接近而导致絮凝 但液滴的界面膜尚未破裂 聚结 液滴的界面膜破裂 液滴与液滴结合 小液滴变成大液滴 严重时会完全分相 牛奶的脂肪上浮现象 97 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 98 1 概念 脂质 必需脂肪酸 同质多晶 SFI 酸价 过氧化值 皂化值 碘值 2 脂肪的亚晶胞最常见的堆积方式 六方 型 正交 型 三斜 型 稳定性依次递增 3 易形成塑性油脂的条件 SFI适当 脂肪的晶型为 型 熔化温度范围宽则脂肪的塑性越大 4 塑性油脂具有涂抹性 可塑性 起酥作用 使面团体积增加 5 乳状液类型 水包油型 O W 水为连续相 油包水型 W O 油为连续相 6 乳状液失去稳定性导致 分层 絮凝 聚结 本章小结 99 7 乳化剂乳化作用的类型 减小两相间的界面张力 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 微小的固体粉末的稳定作用 形成液晶相 8 油脂氧化的初级产物是ROOH生成途径有自动氧化 光敏氧化 酶促氧化 9 自动氧化历程中ROOH的形成 先在不饱和脂肪酸双键的 C处引发自由基 自由基共振稳定 双键可位移 参与反应的是3O2 10 光敏氧化历程中ROOH的形成 Sen诱导出1O2 1O2进攻双键上的任一碳原子 形成ROOH 双键位移 生成的ROOH品种数为 2 双键数 V光敏氧化 1500V自动氧化 100 11 影响脂肪氧化的因素 反应物的结构 温度 Aw 食物的表面积 光照 催化剂 抗氧化剂 12 抗氧化剂的类型 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 13 油脂经长时间加热 粘度 碘值 酸价 发烟点 泡沫量 14 油炸食品中香气的形成与油脂在高温下的某些反应有关 15 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 C 101 本章作业 油脂的自动氧化机理 影响油脂自动氧化的因素 乳化稳定剂稳定乳浊液机理 过氧化值及其测定原理 抗氧化剂作用机理 102 氨基酸 构成蛋白质的基本单元蛋白质水解得到约20种氨基酸 且均属L 氨基酸 甘氨酸除外 必需氨基酸 人体必不可少 而机体内又不能合成的 必须从食物中补充的氨基酸 第二节氨基酸和蛋白质的物理化学性质 借一两本单色书来 人体必需氨基酸有Lys Phe Val Met Thr Trp Leu及Ile八种 此外 His对于婴儿的营养也是必需的 103 1 结构 氨基酸 一 氨基酸的一般性质 104 氨基酸分子在溶液中主要以电中性的两性离子存在时的pH值为该氨基酸的等电点 即pH pI 此时氨基酸在溶液中净电荷为零 氨基酸分子即不向 极移动 也不向 极移动 溶解度最小 105 肽 是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物 由两个氨基酸以肽键相连的化合物称为 二肽 由多个氨基酸组成的肽则称为多肽 N 末端氨基末端 C 末端羧基末端 三 蛋白质和肽 106 肽键不同于C N单键C N双键羰基不是完全的双键肽键不能自由旋转肽单位是刚性平面结构肽单位平面有一定的键长和键角 107 第三节蛋白质的变性作用 1 蛋白质变性的概念 蛋白质受到某些理化因素的影响 其空间结构发生改变 蛋白质的理化性质和生物学功能随之改变或丧失 但未导致蛋白质一级结构的改变 这种现象叫变性作用 denaturation 变性后的蛋白质叫变性蛋白质 108 2 变性对蛋白质结构和功能的影响 1 分子内部的疏水性基团暴露 蛋白质在水中溶解性能降低 2 由于四级结构的变化 某些生物蛋白质的生物活性丧失 3 蛋白质的肽键更多的暴露出来 易被蛋白酶结合而水解 4 蛋白质结合水的能力发生了变化 5 蛋白质分散系的黏度发生了变化 6 蛋白质的结晶能力丧失 109 可逆变性 除去变性因素之后 在适当的条件下蛋白质构象可以由变性态恢复到天然态 不可逆变性 除去变性因素之后 在适当的条件下蛋白质构象 由变性态不能恢复到天然态 110 一 物理因素 1 热 在加热条件下 肽键产生强烈的热振荡 导致维持蛋白质空间结构的次级键破坏 天然构象解体 3 影响蛋白质变性的因素 111 2 静水压 豆制品 冻豆腐 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 高压导致的蛋白质变性不会损害蛋白质中的必须氨基酸的风味 也不会导致有毒化合物的形成 112 3 剪切 由振动 捏和 打擦产生的机械剪切能导致的蛋白质变性 4 辐照 芳香族氨基酸残基吸收紫外线 若能量高 能打断二硫键 导致构象变化 113 化学因素 1 pH 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 2 有机溶质 尿素和盐酸胍优先和变性蛋白质结合 驱动N D向右移动促进疏水氨基酸残基在水相中增溶 也降低了疏水相互作用 114 3 表面活性剂 SDS 十二烷基硫酸钠 强有力的蛋白质变性剂 115 4 有机溶剂 乙醇 丙酮 改变水的介电常数 改变静电作用非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解 有机溶剂能穿透到疏水区 削弱或打断疏水相互作用 低浓度 0 2 静电中和作用稳定了蛋白质的结构较高的浓度 1mol L 离子特异效应 5 促溶盐 116 水合性质 结构性质 表面性质 感观性质 蛋白质的功能性质概念 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化学性质 即指除营养价值外的那些对食品的需宜特性有利的物理化学性质 117 概念 蛋白质分子中的各种基团 带电基团 主链肽基团 Asn Gln的酰胺基 Ser Thr和非极性残基团 与水分子相互结合的性质 蛋白质水合性质与食品的功能性 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 1 蛋白质的水合性质 118 水化过程 干燥蛋白质逐步水化过程如下 干蛋白质 极性位点结合吸附水分子 多分子层水吸附 液态水凝聚 溶胀 溶剂化分散 溶液 溶胀的不溶性颗粒 119 pH 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 5 10 浓度 水合作用 15 20 Pro沉淀 蛋白质浓度 影响蛋白质结合水的环境因素 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 pH 温度 远离等电点加工 120 盐 影响蛋白质结合水的环境因素 低盐 盐溶 高盐 盐析 在低盐浓度 0 2mol L 时 离子同蛋白质电荷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 121 概念 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 3 蛋白质的界面性质 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 122 蛋白质可以促进乳浊液形成及稳定的性质 称为蛋白质的乳化性质 蛋白质具有乳化性质的原因 是其具有两亲性 即既亲水也亲油的性质 乳化性质 牛乳 奶油 冰淇淋 蛋黄酱 肉馅等 食品乳状液 123 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溶解度减少时 降低其乳化作用pH pI溶解度增加时 增加其乳化作用血清清蛋白 明胶 蛋清蛋白在pH pI 具有较高的溶解度 此时 乳化作用增加 加热 适当热诱导蛋白质变性 可增强其乳化作用 蛋白质的疏水性和界面存在形式 与蛋白质表面疏水性存在正相关 蛋白质在界面上以列车状形式存在 有利于表面张力的降低和乳浊液的稳定 124 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 泡沫通常指气泡分散在含有表面活性剂的连续液相或半固相的分散体系 泡沫型食品 蛋糕 棉花糖 蛋奶酥 啤酒泡沫 面包等 起泡性质 125 凝胶 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 例如 豆腐 熟鸡蛋 酸奶等溶胶 靠蛋白质分子表面亲水基团与水作用形成稳定分散于水中的亲水胶体 溶胶 126 影响蛋白质凝胶化作用的因素 氨基酸残基的类型 高于31 5 非极性AA 凝结块类型低于31 5 非极性AA 透明类型 pI 凝结块类凝胶极端pH 弱凝胶 半透明形成凝胶的最适pH约7 8 Ca2 强化了凝胶结构过量钙桥产生凝结块 pH 蛋白质的浓度 浓度越大 越易形成凝胶 金属离子 127 面筋蛋白 占Pro80 麦谷蛋白 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 链内二硫键 促进面团的流动性 伸展性和膨胀性 7 面团的形成 128 1 热加工对蛋白质的影响 第五节食品蛋白质加工和储藏中的变化 适度的热处理 T 100 产生有利影响 适度变性 促进蛋白质消化部分酶失活 蛋白酶 脂肪氧合酶 淀粉酶 多酚氧化酶的失活 防止食品在保藏期内产生不良风味 酸败 色变等 破坏抗营养因子和有毒性的蛋白质 129 剧烈加热和过度加热 T 100 蛋白质生物有效性 失活 营养价值和消化率 引起外消旋化 L D 形成有毒有害物质 甚至有癌物例如 180 200 色和谷残基形成热解产物 致癌 致诱变营养成分损失含硫氨基酸 半胱氨酸 胱氨酸等 脱硫而被破坏碱性氨基酸 赖氨酸 精氨酸 脱一个 NH2而改变蛋白质的功能特性 130 作业 1 蛋白质变性的定义及其影响因素 2 热处理对食品蛋白质有哪些影响 3 简述影响蛋白质水合作用的外界因素有哪些 且如何影响的 4 试答蛋白质的水化过程 5 什么叫蛋白质的胶凝作用 如何提高蛋白质的胶凝性 131 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 定义 分类 第一节维生素 132 VC的性质 高度的水溶性具有酸性和强的抗氧化作用抗氧化机理 提供氢质子使氧化物质还原 抗坏血酸 VCAscorbicAcid VC的功能 良好的还原剂 抗氧化剂 吸收金属离子抗癌 免疫功能有助于胶原质的合成 VC的缺乏 牙齿松动 牙龈出血 患坏血病 133 1 VA的结构 维生素A VA 134 3 VA的功能 维持人正常的视觉 抗氧化剂 清除自由基 参与蛋白质的合成和细胞的分化 上皮细胞 VA的缺乏 夜盲 皮肤角质化 维生素A VA 135 一 概述 Introduction 1 定义 通常指食品中除C H O和N以外的元素 因此它们以较低的含量存在于食品中 2 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 第二节矿物质 136 3 分类 矿物质 必需元素 有益或辅助营养元素 硅 钠 钴 硒 镍 铝等 有害元素 铅 镉 汞等 常量元素 钙 镁 磷 钾等 微量元素 铁 铜 锌 碘等 第二节矿物质 137 第三节维生素和矿物质的变化 成熟度一般而言 维生素含量随成熟度提高而提高 部位叶 果 茎 根果外部 果中心采后宰后趋于减少 加工贮藏造成严重损失 1维生素在食品加工中的变化 138 1食品色素的定义人肉眼观察到的颜色是由于物质吸收了可见光区 400 800nm 的某些波长的光后 透过光所呈现出的颜色 即人们看到的颜色是被吸收光的互补色 食品色素 食品中能够吸收和反射可见光进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素 第一节概述 139 2 按来源不同分类天然色素 植物色素 如叶绿素 类胡萝卜素 花青素等 动物色素 如血红素 卵黄及虾壳中的类胡萝卜素 微生物色素 如红曲色素 食品着色剂天然食品着色剂 指从天然生物原料中得到的提取物 如辣椒红 甜菜红 红花黄 玉米黄等 合成食品着色剂 指人工合成的产物 如苋菜红 胭脂红 柠檬黄 日落黄等 140 天然色素是食品原料中固有的 或是食品加工中由原料成分转化产生的有色物质 被称为食品固有色素或天然色素 直接来自动植物 除藤黄外 其余对人体无毒害 但安全起见 国家对每一种天然食用色素也都规定了最大使用量 食品着色剂食品着色剂为外加的 以食品着色为目的的一类食品添加剂 141 铁卟啉衍生物 卟啉中心有一铁离子与4个氮原子配位结合 主要存在于动物肌肉和血液中 肌肉红色来自于肌红蛋白 70 80 和血红蛋白 20 30 放血后色泽的90 以上是由肌红蛋白产生含量随着动物的种类 年龄 性别 部位而改变鱼类毛细血管少 白色是鱼肉的特征 肌肉组织尚有少量其他色素 细胞色素 酶和维生素B12等 一 血红素 Haemachrome 1 结构 第二节食品中固有的色素 142 肌红蛋白 Mb 球蛋白 MW 16 800 153个AA4个吡咯环的中央有1个铁原子与4个吡咯的氮原子构成复合物铁原子可形成6个配位键4个被4个吡咯环的氮原子占据第五个与肌球蛋白的组氨酸残基键合第六个可与各种配基的电负性原子结合血红蛋白 由4个亚基构成 是一个四聚体 143 1 氧合作用 血红素中的亚铁与一分子氧以配位键结合 而亚铁原子不被氧化 这种作用被称为氧合作用 分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋白 MbO2 肉由暗红色变为亮 鲜 红色 144 2 氧化作用 血红素中的亚铁与氧发生氧化还原反应 生成高铁血红素的作用被称为氧化作用 卟啉环中的Fe2 转变成Fe3 生成高铁肌红蛋白 MMb 暗红色的肌红蛋白和亮红色的氧合肌红蛋白变为棕褐色的MMb 高铁肌红蛋白无法键合分子态氧 第六个配位键的位置上只能键合水 145 氧分压对三种肌红蛋白的影响 高氧气分压有利于形成亮红色的MbO2 低氧气分压有利于形成Mb和MMb 146 亚硝基亚铁肌红蛋白 NOMb Mb NO NOMb 桃红 加热 亚硝酰血色原 鲜红 由于亚硝基肌红蛋白对氧 热比氧合肌红蛋白稳定 基于此原理 肉食加工中 为保持肉的鲜艳颜色而加入亚硝酸盐 硝酸钠 0 5g kg Vc 亚硝酸钠 0 15g kg 3 腌制肉的色素 与亚硝酸盐作用 但过量使用安全性不好 在食品中导致亚硝胺生成 肉色变绿 147 四吡咯衍生物 中心的金属原子为镁 卟啉环处于二氢形式 在高等植物中 叶绿素a b 3 1 二 叶绿素 Chlorphylls 1 结构 植醇 148 1 花色 青 素 水溶性的色素是类黄酮的一种 只有C6 C3 C6碳骨架结构 主要以糖苷形式存在 称花色苷 花色苷的糖基 葡萄糖 鼠李糖 半乳糖 木糖和阿拉伯糖花色苷水解失去糖基后的配体称为花色素或花青素 水溶性下降 花色素的水溶性比相应花色苷的差 自然界中从没发现游离的花色素 149 2 花色苷的颜色与稳定性 1 结构结构中的羟基和甲氧基的取代作用会影响花青素的颜色及稳定性 分子中羟基数目 蓝色越深 稳定性 甲基化程度 增加甲氧基 红色 稳定性 糖基化也有利于色素稳定 150 2 酸度酸度的改变 花色素的结构改变 颜色随之改变 如 矢车菊色素 花青素 在酸性PH中呈红色 在稀碱中 pH8 10 呈蓝色 而PH 11时 则很快水解成完全离子化的无色或浅黄色的查尔酮 151 3 光照及温度加热有利于生成查尔酮型 颜色褪去 光通常会加速花色素的降解 4 金属离子与Ca2 Mg2 Mn2 Fe2 Al3 等络合生成深色色素 因此含花色苷的水果加工需要涂料罐或玻璃包装 同时加工过程中应避免与这些金属接触 5 氧和还原剂与氧气的作用颜色变成暗棕色二氧化硫 退色 漂白 152 6 水分活度 Aw 在AW为0 63 0 79的范围内 花色苷的稳定性相对较高 7 糖及其降解产物高浓度的糖可降低水分活度 花色苷的颜色得到保护 低浓度的糖使花色苷的降解或变色加速 8 酶糖苷水解酶及多酚氧化酶可以引起花色苷加速降解的酶 153 合成色素及天然色素的特点1 合成色素 优点 a 价格低廉b 稳定性高c 水溶性好d 着色力强e 可以配色 通过三种不同色泽的色素的混用拼制出各种不同色谱 以满足加工食品的各种着色需求 缺点 安全性低 2 天然色素 优点 安全性高 缺点 a 价格高b 着色力差c 不能配色d 不稳定 易产生沉淀e 可能存在异味 154 作业 1 食品色素的定义和分类 2 叶绿素主要可能发生哪些变化 3 肌红蛋白与空气接触可能发生哪些变化 多酚类色素花色苷主要可能发生哪些变化 4 天然着色剂和合成着色剂的特点 主要有什么异同 155 狭义上的食品风味 食品的香气 滋味和入口后获得的香味 味觉和嗅觉 广义上的食品风味 flavor 是指摄入口腔的食物使人的感觉器官 包括味觉 嗅觉 痛觉 触觉 视觉和听觉等所产生的综合印象 由于食品风味是一种主观感觉 所以对风味的理解和评价往往会带有强烈的个人 地区或民族的特殊倾向性和习惯性 第一节概述 156 一 嗅觉理论即关于嗅感物质产生嗅感机理的理论 1 立体化学理论 Amoore 1964 化合物立体分子