《食品化学》-专题练习-绪论及碳水化合物.doc

一、 自述食品化学的定义及对食品化学的理解。答：定义：研究食品的种类、组成、营养、变质、分析技术及食品成分在加工和贮藏过程中所发生的化学反应的一门学科。食品化学是一门边缘科学。它与无机化学、有机化学、分析化学、生理学、动植物学、微生物学和分子生物学有密切关系。理解：是以化学的理论和方法研究食品的组成及理化性质的一门科学；是以食物为研究对象的一门应用化学，既是化学的一个分支，也是食品科学的一个分支。 食品化学是综合性、应用性较强的专业基础学科。二、试分述食品化学的研究层次、主要任务及学习食品化学的目的与意义？答：食品化学的研究层次、主要任务：1、食物中水分和无机盐的存在形式以及水分与食物储存的关系。 2、蛋白质、脂类、碳水化合物等的基本结构、理化性质；在加工过程中的反应变化以及在加工中的功能特性。3、酶的结构、作用机制以及影响酶促反应的因素。4、食品色香味的形成与保持的原理。5、食品添加剂的种类与使用。学习食品化学的目的与意义：1.利用食品化学知识解释烹饪过程中的各种现象。2.利用食品化学知识控制菜品的质量与卫生。3.利用食品化学知识指导烹饪技术与新产品的开发、创新。三、结合日常生活和本专业知识举例食品中主要的化学变化，并谈谈原因。答：水分变化：吸水：烹调过程中添加水。如干货的涨发。保水：有些过程则需要保护原料水分。如肉食品原料的挂糊上浆，目的是保护原料中的水分不丢失。脱水：有的过程又要脱去不必要的水。如盐渍和焯水等方法，目的是为了除去肉类原料的腥膻之味和某些蔬菜的涩苦之味。无机盐变化：流失：植物及动物的食品原料在加热时即收缩，汁液被分离出来，其中可溶性的碱金属盐类随汁液流出，而钙、镁等盐类在酸性时也被溶解出来。如白菜在煮沸四分钟时，钙，磷的损失率，若全叶煮沸可达：Ca l6，P 46；若切断煮沸：Ca 25，P 53。增加：有时成品中也有无机盐增加的情况，如用硬水煮饭钙、镁会增加，用铁锅时，铁也会增加。污染：水污染、土质污染、空气污染、烹饪器具污染都会使烹饪原料及成品中的有毒元素增加，造成污染。蛋白质变化：变性作用：适度变性改善口感，易于消化；过度变性口感不佳，营养损失。胶凝作用：形成半固态物质豆腐、蛋羹羰氨反应：赋予食品风味和色泽糖类变化：焦糖化反应：糖类在加强热(熔点以上)时，在没有氨基化合物存在下，会变为深色物质，即发生焦糖化，而在碱性条件下会加速这种变化。羰氨反应：糖类在有氨基化合物存在下，加热时，糖类的羰基与氨基可结合形成褐色物质，故称羰氨反应。它们都可给食品带来美好的色泽和风味，但亦可给食品带来不良影响。淀粉的糊化与老化：淀粉受热即糊化，粘性变大，消化容易；陈放时会出现老化现象，水分减少，硬度变大，不易消化。纤维素软化：蔬菜类细胞膜中的半纤维素、果胶质、粘质等热煮时即吸水软化便于消化。多糖凝胶的形成：琼脂、果胶等在一定条件下可以形成凝胶脂肪的变化：溶出：肉类、鱼类等的脂肪组织，在加热时，一部分脂肪游离出来，如果丢弃汁液，这部分脂肪将损失掉。热氧化：一般加工时脂肪不发生质的变化，但过度加热则不饱和脂肪酸可氧化分解，生成过氧化物、酸、醛等，对消化器官是有害的。热聚合：植物油中不饱和脂肪酸甚多，在强热下，当温度高于300时，会发生聚合作用，而使其粘度增加，而且增稠速度很快。游离脂肪酸在加热到高于300时也发生热聚合作用。热分解：温度超过350360后可分解为酮类和醛类。热变性（氧化、分解、聚合）的脂肪不仅味感变劣，而且丧失营养，甚至还有毒性。所以，烹调工艺中要注意控制油温是必要的。四、请谈谈你对食品化学课程学习方法的见解。答：学习方法上的特点：自学方式日益占重要地位。学习的独立性、批判性与自觉性不断增强。课堂学习与课外、校外学习相结合。学习方法：1、化学基础知识要牢固。2、理论联系实际。五、谈谈对单糖结构多样性的理解。答：1、不同的单糖可能C原子数不同 2、相同C原子数的单糖，H和O原子数目可能有区别(比如脱氧核糖和核糖) 3、原子种类和个数都相同的还有多种同分异构体。六、试结合实例谈谈对美拉德反应原理及其在食品工业中应用概况。答：美拉德反应按其本质而言是氨羰间的加缩反应，它可以在醛、酮、还原糖及脂肪氧化生成的羰基化合物与胺、氨基酸、肽、蛋白质甚至氨之间发生反应，其化学过程十分复杂。美拉德反应是加工食品等领域的研究热点，色泽和浓郁芳香的各种风味的主要来源，特别是对于一些传统的加工工艺过程如咖啡、可可豆的焙炒，饼干、面包的烘烤以及肉类食品的蒸煮。另外，美拉德反应对食品的营养价值也有重要的影响，既可能由于消耗了食品中的营养成分或降低了食品的可消化性而降低食品的营养价值，也可能在加工过程中生成抗氧化物质而增加其营养价值。对美拉德反应的机理进行深入的研究，有利于在食品贮藏与加工的过程中，控制食品的色泽、香味的变化或使其反应向着有利于色泽、香味生成的方向进行，减少营养价值的损失，增加有益产物的积累，从而提高食品的品质。七、试谈谈低聚糖环状糊精为什么能在食品、医药及农药等领域得以广泛应用。答：环状糊精（-cyclodextrin简称-CD）是淀粉经酸解环化生成的产物。它可以包络各种化合物分子，增加被包络物对光热、氧的稳定性，改变被包络物质的理化性质。-环糊精包合工艺是利用淀粉在环状糊精糖基转移酶作用下水解出的，以-1，4糖甙键连接而成的一种环状低聚糖化合物即环糊精(-CD)将药物分子全部或部分包裹于其中而形成的一类非键化合物的制备技术。药物经一环糊精包合后，能增加药物的溶解度和溶出速率，提高药物的稳定性，减少药物的刺激性，改善不良气味及拓宽药物剂型等，是近年来药剂工作者关注的研究课题。环状糊精在食品加工和保存过程中-CD可以防止各种香料、油料、香辛料及其它易挥发物质的挥发，长期保持食品香味不变。-CD可以保持易氧化、遇光分解、遇热易变质的色素、氨基酸和维生素等营养成份的稳定。2.-CD可以除去鱼、肉腥味及食品中补加维生素B等营养成份后的不愉快味道及其它食品中的异味，增加食品的适口性，也可以改善糖精和甜蜜素等甜味剂的口感。3.-CD对于含油量高的饮料，如：冰淇淋、咖啡饮料及其它乳化食品等均可使其形成长期移稳定的乳状液。若与食品乳化剂配合使用，乳化效果更佳。4.-CD可以使食品防腐剂、保鲜剂缓慢释放，提高防腐效果，延长食品保质期。环状糊精在医药中的应用:1-CD可防止硝基甘油、冰片、萘等药物的挥发；防止氯霉素、维生素、氨基酸及其它激素类药物氧化、光变质和热破坏，提高药物的稳定性。2-CD可提高不溶性药品的水溶性；-CD可使异羟洋地黄毒苷溶解度提高200倍，服后便于体内吸收，提高生物利用率。3-CD可降低冬眠灵，苯二氨杂草等药物副作用，除去药物中的苦涩味。4-CD可起免疫诱导剂的作用，抑制艾滋病毒的增殖。新型植物生长调节剂和农药增5.-CD可以调节植物激素，提高生物效应，能使果实早熟，提高糖份，增加色素，产量成倍增长。6.-CD可提高对光和热易分解、易挥发农药的稳定性，提高药用效果，减少农药对周围大气环境的污染。-CD在日用化工中有很高的使用价值-CD可以防止化妆品增白剂损坏血酸氧化变褐提高增白效果，减少刺激性；四、用-CD作有效成份配制脱臭剂：脱臭效果极好，无任何副作用。环状糊精还可以把某些有臭气的物质包络起来，起到除臭作用。如有一种名叫“5氟脲嘧啶”的抗肿瘤口服药，气味难闻，但在经与环状糊精掺和后，难闻的气味就被掩盖了。八、试结合例子谈谈对多糖的结构和性质的共性及个性的认识。答：多糖是由多个单糖分子缩合、失水而成，是一类分子机构复杂且庞大的糖类物质。多糖 polysaccharide 凡符合高分子化合物概念的碳水化合物及其衍生物均称为多糖。有由一种类型的单糖组成的葡萄糖、甘露聚糖、半乳聚糖等（通常在英语的单糖词干上加上an这个词尾），由二种以上的单糖组成的杂多糖（hetero polysaccharide），含有氨基糖的葡糖胺葡聚糖等，在化学结构上实属多种多样。就分子量而论，有从0.5万个分子组成的到超过106个的多糖。由糖苷键结合的糖链，至少要超过10个以上的单糖组成的聚合糖才称为多糖。比10个少的短链的称为寡糖。不过，就糖链而论即使是寡糖，在寡糖上结合了蛋白质和脂类的，就整个分子而论，如果是属于高分子，则从广义上来看也属于多糖，因此特称为复合多糖（conjugated polysaccharide，complex polysaccharide）或复合糖质（glycoconjugate）（糖蛋白、糖脂类、蛋白多糖）。多糖的生物学功能，通常具有贮藏生物能如：淀粉、糖原、菊粉（inulin）和支持结构如：纤维素、几丁质（chitin）、粘多糖的作用。但是，细胞膜和细胞壁的多糖成份不仅是支持物质，而且还直接参与细胞的分裂过程，在许多情况下成为细胞和细胞，细胞和病毒，细胞和抗体等相互识别结构的活性部位。生物合成通常是由结合在细胞膜质（高尔基体、原生质膜、粗面内质网等）上的转糖基酶进行。利用各种糖苷作为前体。在细菌细胞壁和聚多糖的生物合成中，多萜醇衍生物（特别是称为细菌萜醇的）作为中间体参与反应，关于动、植物某些多糖的合成也有类似的中间体的报道。另一方面，在分解过程中，有对糖链的糖排列次序和键的性质有特异性的多种糖苷酶参与。动物细胞中则多以溶酶体系统的酶存在。此外，常能看到因缺损这些酶中的某种所导致的遗传病。这是显示多糖代谢重要性的典型例子。九、 自主学习综合题：结合理论课堂学习及通过相关文献检索、查阅资料后提供自己对各分属学号主题多糖化学结构、特性及在食品中应用范围知识，并结合上述所归纳知识谈谈对食品高分子（polymer）、亲水胶体（hydrocolloids）及增稠剂（thickening agents）的理解和见解，附至少5篇中文或英文参考文献。（若答题空间不够，可自由加页） 学号尾号0123456789对应主题多糖普鲁兰多糖羧甲基淀粉可 得然 胶刺 梧桐 胶桃 胶黄 蓍胶韦 兰胶亚 麻籽 胶大豆水溶性多糖结 冷胶答：刺梧桐胶：刺梧桐胶又称苹婆树胶，是一种部分乙酰化的多糖化合物，与少量水混合即可形成黏性极强的胶黏剂，由于无毒安全，广泛用于制药配制牙科胶黏剂和食品胶黏剂。胶黏剂作用：(1)95%粉状刺梧桐胶85%、硼砂或氧化镁(10%)3%、石英粉(270目)适量、硬脂酸镁适量、薄荷油适量，混合均匀后可室温固化，用作牙科胶黏剂。(2)刺梧桐胶(200300目)45、甘油55、吐温60 0.1，搅拌混合均匀可用作结肠造口手术环的密封胶黏剂。形状：黄至淡红褐色粉末或片状。未粉碎者呈浅黄色到至红棕色，半透明。略带醋酸味。不溶于水，但用碱脱乙酰则成水溶液。主要用途：增稠剂、稳定剂、乳化剂、保湿剂。工业应用：用作粘着剂及悬浮剂、稳定剂、成胶剂。制 药-用于生产催泄剂： 一般用 8-30 目的胶粒子，外包糖衣用于口服;胶在体内吸水膨胀近百倍体积且又不会被人体所消化吸收，具有非常有效的催泄功能。食品工业-用于奶酪酱、法国式色拉酱等的稳定剂；用量一般低于0.8%。由于无毒安全，广泛用于制药，配制牙科胶黏剂和食品胶黏剂，如：(1)95%粉状刺梧桐胶85%、硼砂或氧化镁(10%)3%、石英粉(270目)适量、硬脂酸镁适量、薄荷油适量，混合均匀后可室温固化，用作牙科胶黏剂。(2)刺梧桐胶(200300目)45、甘油55、吐温60 0.1，搅拌混合均匀可用作结肠造口手术环的密封胶黏剂。食品高分子：高分子在食品中应用：1）增稠添加剂 ：果汁、果珍、果茶、果酱、八宝粥、调味品和所有糊类食品 2）浮添加悬剂 ：粒粒橙、明列子、银耳片、哈密瓜糖和菠萝粒 3）：冻添加果剂 ：脆、韧、糯和揉型果冻 。亲水胶体：胶体化合物（蛋白质及其他高分子化合物）的分子结构中含有许多亲水基团，能与水分子发生作用。质点水化后似分子状态分散于水中，形成亲水胶体溶液。如动物胶汁（阿胶、鹿角胶、明胶及骨胶等）、酶的水溶液（胃蛋白酶、胰蛋白酶、溶菌酶、尿激酶等）及其他含蛋白质的生化制剂，植物中纤维素衍生物，天然的多糖类、粘液质及树胶等，人工合成的右旋糖酐、聚乙烯吡咯烷酮等等遇水后所形成的胶体溶液均属此类。亲水胶体绝大多数为高分子化合物，所以亲水胶体溶液也称高分子水溶液。随着非极性基因数目的增多，胶体的亲水性能降低，而对半极性溶媒及非极性溶媒的亲和力增加，胶体质点分散在这些溶媒中时，形成的溶液称为亲液胶体溶液或高分子非水溶液，如玉米朊乙醇溶液或丙酮溶液。增稠剂：通常指能溶解于水中，并在一定条件下充分水化形成黏稠、滑腻溶液的大分子物质，在加工食品中可以起到提供增稠、增黏、黏附力、凝胶形成能力、硬度、脆性、紧密度、稳定乳化、悬浊体等作用，使食品获得索要各种形状和硬、软、脆、黏、稠等各种口感，所以称作食品增稠剂、增粘剂、胶凝剂、稳定剂、悬浮剂、食用胶、胶质等，因食品胶一般都属于亲水性高分子化合物，可水化而形成高黏度的均相液，故亦称亲水胶体、水溶胶。参考文献：1.Ana M. D., Raul Q., Mehrdad Y. P., Use of functionalized metallocene copolymers from ethylene and polar olefins as compatibilizers for Low-Density- Polyethylene/Starch and Low-Density-Polyethylene/ Dextran blends, Macromolecular Materials and Engineering, 2006, 291(8):962-971.2.Rohani A. M., Hanafi I., Razaina M. T., Effects of Polyethylene-g-maleic Anhydride on Properties of Low Density Polyethylene/Thermoplastic Sago Starch Reinforced Kenaf Fibre Composites, Iranian Polymer Journal, 2010, 19(7):501-510.3.Sangeeta G., Asim K. J., Studies on the properties and characteristics of starchLDPE blend films using cross-linked, glycerol modified, cross-linked andglycerol modified starch, European Polymer Journal, 2007, 43(9):3976-3987.4.Ioannis A., Costas G. B., Hiromasa O., Norioki K.,Biodegradable films made from low-density polyethylene (LDPE), rice starch and potato starch for food packaging applications: Part 1, Carbohydrate Polym