中国农业科学院-食品化学-内部绝密课件

食品化学FoodChemistry主讲人：周中国农业科学院农产品加工研究所2013.10.9食品化学教学大纲课程属性：学位课/选修课讲课课时：36

学分：2教学对象：硕士研究生（农产品贮藏加工、食品科学等专业）知识背景：有机化学、生物化学、食品营养学考查形式：平时讨论加闭卷考试通过本课程学习，了解和掌握：对食品化学内容的基本认识；水糖类（结构、功能活性、提取检测方法）；脂质；蛋白质；维生素与矿物质；食品添加剂（种类、行业发展趋势）；食品风味。教学目的和要求：本讲主要内容：第一章导论第二章糖

类第三章食品添加剂第一章导论第一节食品化学概念第二节食品化学发展史第三节食品化学研究内容与方法第四节食品化学发展方向一、基本概念食物：可供人类食用的物质原料统称为食物。食品：经特定方式加工后供人类食用的食物。化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学和生物化学等。

食品化学：研究食物组成、性质及其功能和食品在加工、贮藏过程中可能发生的化学变化的科学。食品科学的四大支柱之一（食品化学、微生物学、生物学和工程学）。第一节食品化学概念二、食品的化学组成天然组分添加的污染的非天然组分1、从研究方法与手段分为：食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量、理化性质食品分析化学：研究食品成分分析和分析方法的建立食品生物化学：研究食品原料的生理变化（注意与普通生物化学的差异）食品工艺化学：研究食品在加工、贮藏过程中的化学变化食品功能化学：研究食物成分对人体的作用食品风味化学：研究食品风味成分及风味变化的化学三、研究内容的分类2、从研究目标分：食品营养成分的化学组成及性质食品的感官品质（色香味）食品成分在酶作用下的变化食品加工与储藏中的化学变化通过食品组成分析，研究天然食品、配方食品及加工食品的组成和特性，以确定食品产品是否符合相关质量和卫生标准。结合食品加工处理中组成的化学变化研究，开发适宜的食品加工、保藏方法，以提高产品的营养和感官品质、延长贮存期。为改进食品质量和开发新型食品提供依据，如建立合理营养配方食品、强化食品，采用新型加工技术以保留更多营养成分的新工艺。对食品质量进行监督和管理，提供质量安全信息，为消费者提供食品化学知识，指导科学消费。

四、食品化学研究的任务和作用第二节食品化学发展史起源：18世纪末期；发展：JustusVon

liebig于1847年出版第一本食品化学方面的书－《食品化学的研究》；20世纪前半期已发现了大部分基本的食物成分，并对它们的性质作了鉴定（维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸）；直到20世纪才成为一门独立的学科。促进因素：食品掺假问题、食品研究机构的发展第三节食品化学研究内容与方法研究切入点：一、食品的质量和安全特性二、与食品有关的化学及生物化学反应三、影响食品化学反应的因素分析一、食品的质量和安全特性质量分为：安全质量和品质质量安全质量：食品不含有任何有害的化学、微生物、物理的危害。（注意概念应用的范围）品质质量：包括食品的质构、风味、颜色、营养价值。有益促使食品品质改善、营养增加等的反应反应有害导致食品变质或损害食品安全二、与食品有关的化学及生物化学反应化学由热、酸、碱等物理、化学因素引起的反应生物化学由生物活性物质（如酶）引起的质量变化质地风味颜色营养价值安全性失去溶解性、失去持水力、质地变坚韧或软化出现酸败、焦味、异味、美味和芳香褐变（暗色）、漂白（褪色）、出现异常颜色、诱人色彩蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用性改变产生毒物、钝化有毒物质、产生对人体健康有益的物质表1-1食品在加工储藏中可能发生的质量变化组分或原料变化反应导致质量变化多糖的水解糖与蛋白质的反应质构：溶解性丧失，持水能力消失，硬化风味：产生不良风味，其它气味色泽：褐变营养价值：蛋白质损失或降解脂类的氧化氧化产物及相关反应质构：溶解性丧失风味：不良风味色泽：变黑、褪色营养价值：脂肪损失或降解水果的破损细胞破裂、物质（营养物质、酶等）释放质构：软化风味：损失或产生其它异味色泽：褐变营养价值：维生素损失肌肉组织的加热蛋白质变性、酶失活质构：持水能力消失、硬化或软化风味：产生烧烤、蒸煮味色泽：产生不正常颜色营养价值：蛋白质、维生素损失或降解表1-2食品及其成分的化学变化与结果三、影响食品化学反应的因素分析食品加工和贮藏中的重要可变因素:温度（T）时间（t）温度速率（dT/dt）pH（对微生物和酶的影响）产品成分（决定参与化学反应的物质）水分活度（Aw）气体（O2、CO2、乙烯）光照Arrhenius方程k=Ae-△E/RT

第四节食品化学发展方向☆食品化学的发展方向

1、高新技术在食品工业中的应用

ex.新型杀菌技术、微胶囊技术、膜技术、超临界萃取技术、微波技术、超微粉碎技术、挤压技术、生物技术等

2、新型食品组分的研究

ex.活性多糖

3、现有食品材料功能的改良

ex.淀粉的改性

4、食物成分的生理功能研究

ex.功能因子☆目前食品化学界关注的突出问题－食品安全性

1、食品安全研究的发展（可追溯、风险评估）

2、食品添加剂的安全

3、化学污染（农兽药残留、非法添加物）

4、食品法律、法规的制订与完善参考文献：食品化学O.

R.

A菲尼马著王璋等译中国轻工业出版社食品化学刘邻渭主编中国农业出版社食品化学阚建全主编中国农业大学出版社分组讨论你对糖类的认识（作用、地位、名称等）你想了解的有关糖类化学的知识第二章糖类第一节引言第二节糖类的结构组成与类型第三节糖类的理化性质第四节糖类的功能性质第五节研究示例第一节引言一、糖类的来源与地位光合作用糖类占生物界的比例～3/4☆作用

能量的提供提供能量占膳食总能量的60-80%2.质构的提供植物性食物的“骨架”3.风味的提供甜味碳水化合物（Carbohydrate）oncethoughtofasbeinghydratesofcarbon，Cx(H2O)x.nowisatermforalargeclassofpolyhydroxylatedaldehydesandketones.糖类（Glucide）含有多羟醛、多羟酮或其衍生物，或水解时能产生这些化合物的物质。二、名称的演变三、自然界中存在形式纤维素

淀粉、几丁质、果胶……蔗糖、麦芽糖……葡萄糖、果糖……最丰富

复杂简单来源：谷物、水果、蔬菜等可食用植物原料

蔗糖淀粉淀粉糖浆重要形式：

果胶纤维素………

可消化糖类从营养角度分为不可消化糖类四、食物中的糖类粮食谷粒…………70%以上食用豆类…………60%左右水果类……………10%左右牛奶………………4～5%甜饮料……………10%左右果酱、果脯………60%以上甜点心……………50～70%食物中的糖类化合物含量构成元素：C、H、O（少量的N、S、P）结构单元：五碳糖（戊糖，Pentose）六碳糖（已糖，Hexose）

第二节糖类的结构组成与类型一、结构单元1、单糖分子的Fisher构型阿拉伯糖（Arabinose）葡萄糖（Glucose）二、构型、构象吡喃糖（六元环）类型2、单糖分子的环状结构

呋喃糖（五元环）类型形成原因：由分子内半缩醛所致3、单糖分子的Haworth投影

β-D-Glucose

(chairform)，C1构象，内部能量最低4、单糖的构象1）吡喃糖：椅式、船式2）呋喃糖：信封型（C3、C2）、扭型转β-D-呋喃核糖的信封式构象D－型L－型D-ArabinoseD-GlucoseL-ArabinoseL-GlucoseHOHOHH1）手性异构体5、异构型体2）端基异构体α－D－吡喃葡萄糖β－D－吡喃葡萄糖3）差向异构体D-GlucoseD-MannoseD-GalactoseD-AltroseD-Talose同型异质结构从糖组成单元上分为：1、单糖（mono-saccharide）：葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、核糖、单糖衍生物2、低聚糖（oligo-，2～10个单糖）：双糖、低聚糖3、多糖（poly-，＞20个单糖）：均聚糖、杂聚糖4、糖苷（glycone+aglycone）：糖基＋配糖体三、类型1、单糖范围：单糖的衍生物、各种生物化学特异性的异构体分类：中性、酸性、含氨基的种类：醛糖－－600多种酮糖－－180多种A、中性单糖：除D－葡萄糖、D－果糖外，其余游离中性单糖均以微量存在

B、酸性单糖：D－葡萄糖醛酸、D－甘露糖醛酸、D－半乳糖醛酸、

抗坏血酸C、氨基糖：碳位单取代、双取代、N－乙酰化、N－甲基化

D、糖醇：直链糖醇（山梨糖醇、木糖醇）环糖醇（肌醇，inositol）1）分类结构示例葡萄糖胺(Glucosamine)葡萄糖醛酸(Glucuronicacid)葡萄糖醇(Glucitol)葡萄糖（Glucose）2）重要的单糖A、戊糖D－木糖、L－阿拉伯糖、D－核糖、D－脱氧核糖

B、醛已糖D－葡萄糖、D－半乳糖、D－甘露糖、L－山梨糖、L－鼠李糖、L－岩李糖、L－半乳糖C、酮已糖D－果糖、D－塔格糖、L－塔格糖、L－阿洛糖2、低聚糖（寡糖）组成：2～10个单糖单元分类：同质、异质（均聚、杂聚）还原性、非还原性按单糖组成的个数（二糖、三、四、五……）常见双糖构型3）常见低聚糖主要存在于植物界，常见有：三糖：棉子糖、蔗果三糖、龙胆三糖、松三糖、甘露三糖四糖：水苏糖、棉子四糖五糖：毛蕊花糖六糖：筋骨草糖七糖：袋鼠乳汁寡糖其它：麦芽低聚糖、环状糊精棉子糖族的寡糖：蔗糖、蜜二糖、棉子糖、甘蜜三糖、水苏糖gal(1,6)-

gal(1,6)-Glc(1,2)-Fru蔗果三糖族的寡糖：蔗果三糖、新蔗果三糖、异蔗果三糖Glc(1,2)-Fru(1,2)-FruGlc(1,2)-Fru(2,2)-FruFru(2,6)-Glc(1,2)-Fru3、多糖1）组成：DP值一般＞1002）分类：同质、异质（均聚、杂聚）贮存多糖、结构多糖直链、支链纯多糖、蛋白聚糖、脂多糖或按来源分：植物、微生物等3）常见：淀粉、糖原、甘露聚糖、葡萄甘露聚糖（贮存多糖）纤维素、半纤维素、果胶、几丁质1）淀粉自然界中最重要的贮存多糖存在：高等植物（谷物、豆类、薯类）、藻类形成：光合作用（CO2+H2O→小分子糖→

…→淀粉）存在形式：淀粉颗粒（φ0.001－0.15mm）多糖示例：a、直链淀粉（amylose）：由葡萄糖通过α-1，4糖苷键构成b、支链淀粉（Amylopectin）：以α-1，4为主，另有部分α-1，6糖苷键构成2）纤维素（Cellulose）由葡萄糖通过β-1，4糖苷键构成自然界分布最广、含量最多天然形式：棉花、木材作用：细胞壁保护物质、维持自然界能量和物质平衡物质用途：纺织、造纸、化学、食品工业非纤维素、非淀粉多糖的统称主要组成：戊糖、糖醛酸、脱氧糖植物细胞壁的组成物质之一常见单糖构成单元3）半纤维素（Hemicellulose）常见以D－木聚糖为主链的杂聚糖，侧链有阿拉伯糖、糖醛酸、半乳糖

Ex.阿拉伯木聚糖（Arabinoxylan）4）几丁质（Chitin）由N-乙酰-D-葡萄糖胺通过β-1，4糖苷键构成分布：真菌细胞壁常见组成，另存在于藻类、昆虫、甲壳类动物体内贮存量：仅次于纤维素，每年约100亿吨。制取：虾、蟹的甲壳、发酵工业用途：化工、制药、生物农药、环保产品等5）果胶（Pectin）由D－吡喃半乳糖醛酸通过α-1，4糖苷键构成存在少量半乳聚糖、阿拉伯聚糖、鼠李糖重要特征：甲酯化（程度0－85%）分类：原果胶果胶果胶酸（甲氧基＜0.8%）6）蛋白聚糖（Proteoglycan）定义：由蛋白质和多糖通过糖胺共价键连接构成。过去曾称粘蛋白、粘多糖－蛋白质复合物等常见多糖种类：硫酸软骨素、肝素、透明质酸、硫酸角质素等存在于哺乳动物的细胞外间隙组织中、结缔组织注意与糖蛋白（glycoprotein）的区别7）脂多糖（Lipopolysaccharides）定义：脂质和多糖的复合物主要种类：革兰氏阴性细菌外膜的一种主要成分、内毒素4、糖苷1）概念：具有环状结构的醛糖或酮糖的半缩醛羟基上的氢被烷基或芳基所取代的缩醛衍生物。2）组成：糖基(多是吡喃环)+配糖体3）分布：植物界最广泛4）用途：重要的医药、工业原料O－糖苷：最多，配基与氧原子相连

ex.苦杏仁苷、柚皮苷、强心苷、皂苷、花青素C－糖苷：C-1与配基的碳原子相连

ex.胭脂红、类黄酮类糖苷N－糖苷：胺或氮杂环的糖基胺化物

ex.核苷类、维生素B12S－糖苷：硫醇与糖的缩合物

ex.黑芥子苷、白芥子苷5）天然糖苷形式第三节糖类的理化性质一、小分子糖的理化性质二、多糖的理化性质

一、小分子糖的理化性质

单糖、双糖……1、物理性质

溶解性、甜度、光学性质、结晶性……2、化学性质

氧化、还原、热、酸、碱等条件下的化学反应……1）溶解性（solubility）☆高度亲水性（hydrophilic）：多羟基化合物易溶于水，不易溶于乙醇，一般可溶于热乙醇，不溶于有机溶剂（吡啶除外）

☆常见糖的水中溶解性比较果糖>转化糖>蔗糖>葡萄糖>乳糖☆溶解度的重要性溶解度与水分活度（aw）、密度的关系

（蔗糖密度梯度离心）1、物理性质2）甜度（sweetness）☆受到分子结构、分子量、水中构象的影响

ex.D-葡萄糖以α型较甜，D-果糖以β型较甜☆食品中常见糖的甜度比较果糖＞蔗糖＝转化糖＞葡萄糖＞乳糖＞麦芽糖木糖醇＞山梨糖醇＞半乳糖醇＞甘露糖醇＞乳糖醇☆甜度的表示方法比甜度（RS，蔗糖定为100或1）糖类相对甜度糖类相对甜度糖类相对甜度蔗糖1.0麦芽糖醇0.7-0.9果葡糖浆(42%)0.9-1.0果糖1.2-1.7山梨糖醇0.5-0.7果葡糖浆(55%)1.0-1.1葡萄糖0.7-0.8半乳糖醇0.6果葡糖浆(90%)1.2-1.6麦芽糖0.4-0.5甘露糖醇0.7淀粉糖浆(30DE)0.3-0.35甘露糖0.6木糖醇0.9-1.2淀粉糖浆(42DE)0.45-0.5半乳糖0.5棉子糖0.23淀粉糖浆(54DE)0.5-0.55乳糖0.2-0.4转化糖1.0淀粉糖浆(62DE)0.6-0.7常见低分子糖的相对甜度3）旋光性（rotation）☆小分子糖含有手性碳原子，具有特定的旋光性☆可利用此性质鉴定单糖或二糖

示例：葡萄糖－+52.2（右旋糖）果糖－-92.4（左旋糖）蔗糖（+66.5）果葡糖浆（-19.9）

水解

☆非还原性小分子糖相对容易结晶☆结晶反应还受到浓度、温度、糖纯度等因素的影响☆结晶的利用与防止

示例：果脯（返砂）冰淇淋（抑制结晶）4）结晶性（crystallization）氧化反应（Oxidativereactions）还原反应（Reducingreactions）衍生化反应（Derivatizationreactions）水解反应（Hydrolysisreactions）热解反应（Degradationreactions）褐变反应（Browningreactions）2、化学性质1）氧化反应（Oxidativereactions）反应原理：醛基、羟基的还原性反应产物：糖酸葡萄糖在不同氧化环境下的反应100℃应用：★单糖分析

Tollens试剂（AgNO3-NH3）

Benedict试剂（CuSO4、柠檬酸、Na2CO3）

Fehling试剂（CuSO4、酒石酸钾钠、NaOH）

Nelson-somogyi法（砷钼酸试剂）酶法（葡萄糖氧化酶）★工业制取糖酸（内酯）2）还原反应（Reducingreactions）反应原理：双键（C＝O）加氢反应反应产物：糖醇应用：工业制取糖醇D－果糖D－葡萄糖醇（山梨醇）＋D－甘露醇还原3）衍生化反应（Derivatizationreactions）★酯化糖＋酸产物ex.磷酸酯、磷酸酯、脂肪酸酯（蔗糖酯）★醚化产物ex.羟丙基、羧甲基4）水解反应（Hydrolysisreactions）

低聚糖的水解

ex.蔗糖→→果糖＋葡萄糖5）热解反应（Degradationreactions）食品加工中的重要反应（产生风味或色素物质）可由酸、碱催化热解产生的风味物质6）褐变反应（Nonenzymaticbrowning）美拉德褐变（Maillardbrowning）焦糖化反应（Caramelizationreactions）抗坏血酸褐变（Ascorbicacidbrowning）美拉德褐变（羰氨反应）A、在食品加工中的作用：◆有益之处良好的金黄色，新鲜的焙烤味、巧克力、咖啡、烤肉、糖蜜味◆不利之处奶粉、罐头、高温灭菌产品颜色的改变对营养物质的破坏B、反应底物：氨基化合物（蛋白质、肽、氨基酸）、还原糖、水C、反应特点：初期无色，无紫外吸收，溶液还原能力增强→溶液变黄，紫外吸收增加，糖脱水断链或发生聚合反应D、机理：醛醇缩合与聚合作用

E、产物：类黑精、风味物质pH值：pH≤6时褐变程度较弱，pH为7.8～9.2最强水分含量及水分活度：中等水分活度（aw：0.5-0.8)最有利金属离子：铜、铁离子可促进反应糖的种类：戊糖＞已糖，单糖＞双糖，还原糖＞非还原糖反应的控制：水分、pH的控制、除去反应底物、添加亚硫酸盐F、影响因素分析焦糖化反应A、机理：端基异构化、环改变、热裂解脱水反应生成不饱和环体系，然后发生缩合反应，形成聚合环B、主要产物：furans、furanones,pyrones,andcarbocyclicsC、反应特点：反应通常发生在150℃以上

pH<3或pH>9

加热造成糖的降解D、应用焦糖色素/风味制造工业可乐饮料、啤酒、焙烤用焦糖色素抗坏血酸褐变

主要发生在水果（如桔汁）加工中，造成抗坏血酸损失、出现不良风味1、多糖溶液的性质2、多糖的水解3、多糖的改性二、多糖的理化性质1、多糖溶液的性质小分子糖与多糖在水溶液中的不同溶解行为1）多糖的溶解性/水合作用多糖水合作用涉及水的存在状态问题：结合水水非结合水多糖结合水能力表示方式：WBC（水的结合能力）：离心方法，结合较紧密WHC（持水能力）：过滤法，结合不太紧密2）多糖水合作用影响因素极性作用:e.g.果胶中的D-galacturonicacid基团氢键疏水相互作用其它溶质的影响:e.g.ionic，non-ionic2、多糖的水解反应酸、碱及酶的作用※酶对食品的改造（如淀粉酶、果胶酶）3、多糖的改性多糖的衍生化：变性淀粉、纤维素等StarchAmylose

(%)Amylopectin(%)Maize(corn)2575Waxymaize1-595-99Wheat2575Potato2080Tapioca1783HighAmylosemaize

50-7030-50★以淀粉为例的多糖性质分析常见工业化淀粉小麦淀粉大米淀粉绿豆淀粉马铃薯淀粉淀粉在水中的行为冷水不溶，热水糊化(gelatinisation)；冷却回生（Retrogradation）淀粉受热形态变化

A、UncookedcornstarchB、cookedstarchC、undercookedstarchD、overcookedstarch淀粉的糊化特征曲线淀粉的改性方法：物理：roll-driersandspray-cookers（Pregelatinisedstarches）化学：Chemicalmodificationsinvolveacidhydrolysis,oxidation,dextrinisation,esterificationandetherification.生物：基因、酶法第四节糖类的功能性质一、糖类的营养与生理功能

二、糖类在食品加工中的功能性质一、糖类的营养与生理功能1、糖类的营养功能2、糖类的生理功能1、糖类的营养功能1）提供能量糖类提供的能量约占每天所需能量的60～70%葡萄糖----人体主要能量运载体糖原----人体能量贮存体淀粉----自然界最佳能量贮存形式2）合成其它营养和必需物质

如蛋白质、脂肪、核酸、抗体、激素、酶……2、糖类的生理功能1）低聚糖的生理功能2）膳食纤维的生理功能3）活性多糖的生理功能4）糖类衍生物的生理功能1）低聚糖的生理功能低聚糖范围：双糖以外、不能被人体消化的低聚糖，如低聚果糖、低聚木糖，低聚麦芽糖、低聚半乳糖、大豆低聚糖，低聚甲壳糖等。A、整肠功能促/益生因子（Prebiotic）（促进Bifidobacteria生长

）防治便秘预防结肠癌B、防止龋齿C、降低胆固醇D、促进大肠对无机盐的吸收2）膳食纤维(Dietaryfiber)的生理功能定义：不能被人体消化道的酶降解但可能被结肠中微生物发酵利用的大分子物质。Theediblepartsofplantsoranalogouscarbohydratesthatareresistanttodigestionandabsorptioninthehumansmallintestinewithcompleteorpartialfermentationinthelargeintestine.－AACC（2000）范围：多糖、低聚糖、木质素以及相关的植物成分（角质素、蜡、糖蛋白等）。分类：按溶解性分：水溶性（SDF）：可溶于温水或热水，如果胶、CMC-Na，亲水胶（hydrocolloidsorgums）水不溶性（IDF）：不溶于热水，如纤维素、部分半纤维素、原果胶、甲壳素按来源分：植物来源、动物来源、海藻多糖、微生物多糖、合成类。降低总血清胆固醇（Serumcholesterol）和低密度脂蛋白（LDL）胆固醇水平－预防高血脂、动脉硬化，降低心脏病和中风危险b.调节人体血糖水平和对胰岛素的反应

－治疗糖尿病c.抑制腐生菌生长、清除有害物（重金属、自由基、致癌物等）－治疗便秘、预防结肠癌d.延缓进食速率、增加饱腹感－减肥主要生理功能：注意防止过量食用DF可能产生的副作用，一般推荐摄入量20-30g/d，SDF：IDF=1:3.7。3）活性多糖的生理功能常见种类主要来自真菌、中草药等原料，如香菇多糖、灵芝多糖、茯苓多糖、人参多糖、枸杞多糖、山药多糖、米糠多糖……主要生理功能增强免疫、抗肿瘤、抗突变、降血脂、抗病毒、抗炎症、抗衰老……作用机制：

一般并不直接侵袭肿瘤细胞，主要依赖宿主的反应，通过提高宿主的免疫功能达到对肿瘤的抵抗力。活性多糖提高免疫功能的作用包括：增强细胞（巨噬细胞、T细胞、B细胞）免疫作用；增强体液免疫（提高血浆蛋白水平、促进抗体形成、抗补体活性、诱生干扰素等）。结构特点：此类多糖主链上以β-(1→3)键连接的葡聚糖占据优势，且通常具有三股螺旋构象。★活性多糖抗肿瘤活性Forexample：香菇多糖（Lentinan）----临床用药生理功能：抗肿瘤活性抗病毒活性：诱生干扰素和提高NK细胞活性。结构特征：由β（1→3）糖苷键连接的葡聚糖主链，以及通过β（1→6）键连接的侧链构成。生产：从子实体中提取（热水浸提）；深层发酵得到真菌菌丝体，由菌丝体提取。4）糖类衍生物的生理功能A、糖苷a.类黄酮（Flavonoids）

结构：具有2-苯色原酮或C6-C3-C6基本结构的一类化合物的总称，常以游离或与糖结合成苷的形式存在。2－苯色原酮C6-C3-C6分类（根据三碳链的结构）：黄酮（醇）、二氢黄酮（醇）、异黄酮（醇）、黄烷醇、查耳酮、二氢查耳酮、橙酮、花青素等。黄酮醇二氢黄酮醇黄烷-3-醇二氢查耳酮橙酮二氢异黄酮黄酮二氢黄酮异黄酮黄烷-3,4-醇查耳酮花青素主要生理功能：抗氧化、清除自由基作用、抗突变性、类雌激素作用、降血压、消炎等等。Forexample银杏黄酮：治疗心脑血管疾病大豆异黄酮：类雌激素功能荞麦黄酮：抗氧化等b.皂苷（Saponins）结构：由皂苷元、糖、糖醛酸或其它有机酸等结构单元组成。分类：按皂苷元结构骨架分为甾体皂苷(环戊烷骈多氢菲)、三萜皂苷。甾体皂苷母核三萜皂苷母核分布：蔷薇科、百合科、石竹科、无患子科、薯蓣科、玄参科、豆科、天南星科等含量较多。主要生理功能：抗菌、抗病毒、抗氧化、降血脂、增强免疫力、抗过敏等。Forexample大豆皂苷：大豆中含量0.5～2.5%，已分离出A、B、C、D、E五种，具有显著的降血脂、抗氧化、抗肿瘤、抑制肝功能障碍等活性。人参皂苷：人参中的主要活性成分，具有促进RNA蛋白和红细胞生物合成、增强机体免疫力、抗疲劳、调节内分泌、改善血液循环、抑制病毒和肿瘤细胞生长等功能。B、糖醇常见品种：木糖醇、山梨糖醇、麦芽糖醇、乳糖醇、赤藓醇等生理功能：防龋齿功效（赤藓醇＞木糖醇＞麦芽糖醇＞山梨糖醇）促进双歧杆菌增殖低热量，不影响血糖值可作为糖尿病人用营养型甜味剂，制作低热量无糖食品注意过量食用可能导致腹泻作用二、糖类在食品加工中的功能性质1、单糖和低聚糖的加工功能性质2、多糖的加工功能性质1、单糖和低聚糖的加工功能性质1）亲水能力重点考察：吸湿性、保湿性吸湿性：糖分子在较高空气湿度下吸收水分的能力。保湿性：糖分子在较低空气湿度下保持水分不损失的能力。吸湿性比较：果糖＞转化糖＞麦芽糖＞葡萄糖＞蔗糖＞乳糖应用：保持食品（糕点、糖果）的柔软性；防止砂质糖果的黏结。2）品质改善功能提供甜味b.生成特殊风味物质

美拉德、焦糖化反应生成的挥发性产物c.风味结合功能

糖－水＋风味物质糖－风味物质＋水风味保持能力：低聚糖（环糊精）＞双糖＞单糖环糊精（Cyclodextrin,CD）：一般由6～12个葡萄糖组成。结构特点：中间为疏水性空穴、两端开口的空桶状构象。具有特殊的包络性。d.改善色泽

美拉德、焦糖化反应生成的良好色泽，另利用糖醇的热稳定性保持食品原有色泽。e.改善产品质地

增塑、提高溶液稳定性、防止老化等（与糖的结晶性、黏度、亲水性等有关）。3）提高食品的保藏性利用小分子糖的高渗透压抑制微生物生长；应用：糖渍食品。利用糖及其化学反应（美拉德反应）产物的抗氧化性阻止水果褐变、油脂氧化等；应用：水果涂膜、高油糕点抗氧化。4）微生物的利用性可被工业微生物（酵母菌、霉菌、细菌）利用的糖类：葡萄糖、果糖、蔗糖、麦芽糖等；应用：面包、酒类生产及发酵工业。渗透压与溶质的浓度成正比，与分子量成反比2、多糖的加工功能性质多糖的加工功能性是指多糖对食品的硬度、脆性、稠度、黏性、粘附力、凝胶性、水中分散性等多种性状的影响能力。1）常见多糖的加工功能性质增稠性、胶凝性、持水性、乳化稳定性、感官品质、粘附性、分散性、絮凝、泡沫稳定性、成膜性等。

功能应用举例增稠/增粘(Thicking/Viscositying)罐头制品、肉汤、酱汁、调味料、低热量食品、饮料悬浮(Suspending)色拉酱、果汁饮料、巧克力饮料速溶(Instantviscosity)固体饮料胶凝(Gelling)果酱、嗜喱、蜜饯、甜品、宠物食品乳化稳定性(Emulsionstabilization)色拉酱、奶油酱蛋白质稳定(Proteinstabilization)酸奶饮料、低pH值奶饮料、巧克力奶抑制结晶(Crystallizationinhibition)冰淇淋、糖果结合水(Waterbinding)焙烤食品、糖衣、糖果抑制脱水收缩(Syneresisinhibition)酱汁、低热量蜜饯、馅饼料、甜点2）食品加工中常用多糖（胶）淀粉、果胶、羧甲基纤维素、阿拉伯胶、瓜儿豆胶、刺槐豆胶、卡拉胶、黄原胶、黄芪胶、琼脂、海藻酸盐、葡聚糖等。分类：根据来源和性质分为：非离子种子多糖：瓜儿豆胶、刺槐豆胶、罗望子胶阴离子树胶：阿拉伯胶、刺梧桐胶、黄芪胶阴离子海藻胶：琼脂、褐藻胶、卡拉胶微生物胶：黄原胶、结冷胶、热凝胶其它：纤维素、果胶根据结构性质分为：中性：淀粉、纤维素、刺槐豆胶、瓜儿豆胶羧基化：褐藻胶、羧甲基纤维素、果胶、黄原胶硫酸化：卡拉胶、Furcellaran3）多糖结构与功能性质的关系

影响多糖功能性质的因素：多糖的结构多糖的来源、制备方法食品体系的环境（盐、糖、pH值、温度等）①有关多糖结构的概念分子量、聚合度（DP值）单糖组成侧链的类型侧链数目（DS值）侧链的分布Degreeofpolymerization＝链长度Degreeofsubstitution＝取代程度＝单位长度中的侧链数②多糖的水化（溶解）性质DP值高～水化缓慢，DP值低～水化迅速；DS值高～取代更均匀，水化迅速，DS值低～取代较不均匀，水化缓慢；单糖组成中含有电荷的较易水化。Forexample：黄原胶（羧基＋多分支）、瓜儿豆胶（多分支）、羧甲基纤维素钠（羧基＋分支）－－溶于冷水；卡拉胶（硫酸基）、刺槐豆胶、海藻酸盐－－溶于热水；直链淀粉－－加热糊化；纤维素－－水中难以溶解。③多糖的粘度提高溶液粘度的意义：阻止相分离、泡沫破裂、重结晶、凝沉等，从而起到稳定食品体系的作用。影响多糖的粘度的因素：DP值、形状及在溶剂中的构象有关。DP值高～较高粘度、DP值低～低粘度；相同DP值下，DS值高～粘度低、DS值低～粘度高；带有电荷的多糖分子～链伸展度提高～粘度增大。影响多糖溶液粘度的因素还包括：多糖浓度、温度、剪切应力以及其它物质（糖、盐、亲水胶）的存在。常见亲水胶粘度比较（1%浓度）：瓜儿豆胶=羧甲基纤维素>刺槐豆胶>黄原胶>海藻胶>>阿拉伯胶④多糖的胶凝性质凝胶（Gel）：是一种同时表现出固体力学性质和液体流变学性质（粘弹性）的含水网络结构体系。凝胶机理：A.高分子间以微晶区实现交联（琼脂凝胶）B.高分子间的共价或离子交联（低甲氧基果胶凝胶）C.高分子链间缠绕（粒子性凝胶，如淀粉凝胶）果胶凝胶多糖形成凝胶的方式：A、高温液化，低温形成凝胶（如琼脂、结冷胶、卡拉胶）B、高温形成凝胶（如热凝胶-curdlan、甲基纤维素）影响凝胶性质的因素：多糖性质、溶液浓度、温度、pH值、胶凝时间以及共存离子、其它多糖胶等有关。第五节研究示例示例：多糖的分离、结构、性质研究主要研究内容包括：分离提取、纯化化学性质：化学组成、分子结构物理化学性质：分子量、溶液性质一、多糖的分离提取和纯化1、影响多糖分离提取的因素分析多糖的结构性质化学组成、分子结构、分子量体系成分的复杂性与其它化合物的结合（共价、非共价）通常，贮存多糖、分泌胶、微生物胞内多糖较结构多糖更易提取。2、分离提取研究一般步骤提取前处理：脱脂、灭酶提取条件的优化：溶剂（水、有机溶剂）温度

pH值盐离子压力料液比物理能（超声波、微波等）3、多糖的纯化和分级1）非目标物质的去除：蛋白质（蛋白酶、TCA、Sevage法、物理吸附法离子交换法）其它糖类物质（特定糖酶作用）2）利用溶解度差异或选择性沉淀对多糖分级：乙醇分级沉淀（20～95%，β-glucanandarabinoxylan）(NH4)2SO4分级沉淀（arabinoxylan

andarabinogalactan）特异性结合（amylose-butanolformsinsolublecomplexes）3）色谱技术的应用凝胶过滤色谱（gelfiltrationchromatography）原理：根据分子量和流体力学体积（hydrodynamisvolume）

的差异进行分级离子交换色谱（Ionexchangechromatography）原理：根据极性和带电性质差异进行分级亲和色谱（Affinitychromatography）原理：根据多糖与柱材中配体的特异性非共价结合进行分离。一般用凝聚素（一般是蛋白质和糖蛋白）做亲和色谱来分离多糖乙醇或丙酮沉淀透析超滤干燥总糖含量、含氮量、单糖组成的变化、色谱峰的个数、大小及对称性产品纯度鉴定得率（提取率）4、多糖的制取二、多糖结构分析研究内容：单糖组成：种类、比例连接方式：糖苷键的连接位点和分枝情况环大小：furanosidicorpyranosidicring端基构型：αorβ型单糖残基的序列和重复单元取代情况分子量及其分布多糖结构分析策略与方法原料提取纯化特殊降解寡糖分离化学组成单糖（GC或HPLC）甲基化分析/GC-MSFAB-,MALDI－,ESI-MS1H,13Cand2DNMR粗多糖纯化多糖寡糖混合物分离寡糖三、多糖物理化学性质分析研究内容：分子量及其分布溶液和分散液的性质：持水性、粘度胶凝性质：流变性、热力学性质表面活性和乳化性质分子量表示和测定方法：数均分子量（Mn）重均分子量（Mw）Z-均分子量（Mz）粘均分子量（Mv）端基分析法、沸点升高法、冰点降低法、渗透压法

光散射法、凝胶色谱法、扩散法，电泳法表示方式测定方法粘度法超离心沉降平衡高聚物分子量多分散性的表示方法Mw/Mn分子量分布情况1均一分布接近1(1.5~2）分布较窄远离1(20~50)分布较宽燕麦葡聚糖多角度激光光散射图谱（美国WYATT

）品种Mn×104Mw×104Mw/Mn燕麦葡聚糖9.9812.881.291

第一节引言第二节防腐剂第三节抗氧化剂第四节色素与着色剂第五节酶制剂第六节乳化剂第七节风味调节剂第八节营养强化剂第九节功能性食品配料第十节应用示例第三章食品添加剂Seminar食品添加剂第一组食品添加剂的安全性及评价第二组食品防腐剂第三组抗氧化剂第四组色素第五组酶制剂第六组乳化剂第七组风味调节剂第八组营养强化剂第九组功能性食品配料第一节引言一、食品添加剂的定义

为改善食品品质和色、香、味以及为防腐和加工工艺的需要而加入食品中的化学合成或者天然物质。

—中华人民共和国《食品卫生法》有意识的一般少量加于食品中，以改善食品的外观、风味、组织结构或贮藏性质的非营养物质。

—FAO/WHO二、食品添加剂的分类1、按来源分为：天然（植物、动物、微生物）化学合成2、按用途分为：

美国FDA规定－32类，欧盟－9类，日本－25类

我国－22类我国依照GB12493-90《食品添加剂分类和代码》分为：酸度调节剂、抗结剂、消泡剂、抗氧剂、漂白剂、膨松剂、胶姆糖基础剂、着色剂、护色剂、乳化剂、酶制剂、增味剂、面粉处理剂、被膜剂、水分保持剂、营养强化剂、防腐剂、稳定和凝固剂、甜味剂、增稠剂、香料、其它，共22类。品种：－我国的食品添加剂已有1500余种，其中食品香料1027种。－美国已达3000多种－日本2000多种。三、食品添加剂的作用改善和提高食品的感官品质和质量提高食品的保藏性能保持和提高食品的营养价值

有利于食品加工操作满足不同人群的需要四、食品添加剂的使用原则食品添加剂首先必需满足安全性的要求食品添加剂不得用于掩盖食品腐败变质等缺陷或欺骗消费者食品添加剂不能给食品品质带来不良影响食品添加剂应来源充分，使用方便五、食品添加剂的安全性评价和用量1、毒理学评价

急性（LD50）毒性试验亚急性慢性特殊毒性试验－繁殖、致畸、致突变试验2、用量的确定最大无作用剂量（MNL）每日允许摄入量（ADI）食品中的每日摄入量安全系数（100）最大允许使用量（g/kg）第二节防腐剂定义：具有杀死或抑制食品中的微生物，防止食品变质，延长食品保存性的添加剂。一、防腐剂的作用机理通过抑制细菌、霉菌、酵母菌的代谢及生长而起作用。作用于遗传物质作用于细胞壁、细胞膜系统作用于酶或功能蛋白二、防腐剂的种类有机：苯甲酸（盐）、山梨酸（盐）合成类防腐丙酸（盐）、乳酸、醋酸等无机：SO2、亚硫酸（盐）、（亚）硝酸盐、次氯酸盐等植物：生物碱、皂苷、黄酮、萜、含硫物等天然防腐剂动物：壳聚糖、溶菌酶等微生物：乳酸链球菌素、那他霉素三、常见防腐剂1、苯甲酸（钠）特性：酸性条件下防腐效果最强，对细菌、酵母菌抑制效果较好。用量：0.05～0.1%2、山梨酸（盐）

特性：酸性条件下防腐效果好，对霉菌抑制作用最好。3、丙酸盐特性：游离丙酸发挥抑菌作用，防霉菌效果好，对酵母菌无作用。4、植物香辛料提取物

原料：丁香、肉桂、花椒、辣椒、花椒、大蒜成分：丁子香酚、肉桂醛、异硫氰酸烯丙酯—精油5、溶菌酶

微生物细胞壁水解酶（又称胞壁质酶）一种低分子球蛋白（MW14500），pI～10主要来源：鸡蛋清6、乳酸链球菌素（Nisin）

多肽类抗菌物质，MW3510，对蛋白酶敏感对革兰氏阳性菌抑制效果明显用于乳制品、肉制品、植物蛋白食品的保鲜第三节抗氧化剂定义：能阻止或延迟食品成分氧化，提高食品稳定性和延长贮藏期的添加剂。游离基消除剂（氢供体、电子供体）过氧化物分解剂单重态氧淬灭剂酶抑制剂增效剂金属螯合剂一、抗氧化剂的作用机理二、抗氧化剂的种类油溶性：丁基羟基茴香醚（BHA）、二丁基羟基甲苯（BHT）、没食子酸丙酯（PG）、特丁基对苯二酚（TBHQ）、维生素E水溶性：抗坏血酸（盐）、异抗坏血酸（盐）、亚硫酸盐、植酸三、常见抗氧化剂C11H16O2，MW180热稳定性好、具有酚类物质挥发特征、光照颜色变深抗氧化机理：氢供体与增效剂并用效果显著一般用量：0.2g/kg（以脂肪计）1、丁基羟基茴香醚（BHA）2、维生素E来源：天然、合成形式：生育酚（α、β、γ、δ），生育三烯酚（α、β、γ、δ）机理：生育酚生育醌

AH2＋R.

RH＋AH

2AH

A+AH23、茶多酚

来源：茶叶主要成分为儿茶素（50－70%）

具有α-苯基苯并二氧吡喃为主体的基本结构，常见几种结构：表儿茶素（EC）、表没食子儿茶素（EGC）、表儿茶素没食子酸酯（EGCG）特殊功能抗癌抗病毒抗菌抗辐射降脂降压防龋齿消臭C8H8O6，MW176，分D-、L-型干燥状态下相当稳定，溶液中容易氧化无抗坏血酸生理活性，但抗氧化性能更强4、异抗坏血酸（盐）第四节着色剂定义：能赋予食品一定颜色的食品添加剂.一、着色剂的呈色机理生色团：在紫外－可见光区域内（200－800nm）有吸收峰的基团（一般是双键）常见生色团有：C=CC=O-CHO-COOH-N=N--N=O-NO2

大π键（共轭体系）：2个或2个生色团共轭助色团：基团本身的吸收波长在远紫外区，但与共轭链或生色基相连时可使分子的吸收波长向长波方向迁移。如-OH,–OR,–NH2,-NR2,-Cl等着色剂：分子结构中含有生色团和/或助色团的物质二、着色剂的种类常见60多种，我国允许使用53种分类：天然色素：植物、动物、微生物来源按来源分合成色素水溶性按溶解性油溶性三、常见着色剂1、合成色素目前我国允许的仅12种苋菜红、胭脂红、赤藓红、新红、诱惑红、柠檬黄、日落黄、亮蓝、靛蓝和它们各自的铝色淀；β-胡萝卜素、叶绿素铜钠和二氧化钛。

基本色（红、黄、蓝）↓二次色（橙、绿、紫）↓三次色（橄榄绿、灰、棕褐）别名:1-（4′-磺基-1′-萘偶氮）-2-萘酚-6，8-二磺酸三钠盐；丽春红4R、C.I.食用红色7号、食用赤色102号（日）.性状:红色至深红色均匀粉末或颗粒，无臭。耐光、耐热（105℃）性强。对柠檬酸、酒石酸稳定。耐还原性差，遇碱变为褐色。易溶于水呈红色溶液。溶于甘油，难溶于乙醇，不溶于油脂.1）胭脂红(Ponceau4R(NewCoccine))2）柠檬黄(Tartrazine)别名:酒石黄、3-羟基-5-羟基-1-（4′-磺基苯基）-4-（4″-磺基苯偶氮）-邻氮茂的三钠盐、C.I.食用黄色4号、FDA黄色5号（美）、食用黄色5号（日）.性状:橙黄至橙色均匀粉末或颗粒，无臭。易溶于水（1g/10mL室温）、甘油、乙二醇，微溶于乙醇、油脂。耐光、耐热（105℃）性强。在柠檬酸、酒石酸中稳定。水溶液为黄色，遇碱稍变红，还原时褪色.3）亮蓝(BrilliantBlue)别名:[[[4-[N乙基-N-（3′-磺基苯甲基）-氨基、苯基、-（2′-磺基苯基）-亚甲基]-2，5-亚环己二烯基]-（3′-磺基苯甲基）-乙基胺二钠盐、C.I.食用蓝色2号、FDA蓝色1号（美）、食用蓝色1号（日）.性状:红紫色均匀粉末或颗粒，有金属光泽，无臭。易溶于水.（18.7g/100mL，21℃），呈绿光蓝色溶液，溶于乙醇（1.5g/100mL，95%乙醇，21℃）、甘油、丙二醇。耐光、耐热性强。对柠檬酸、酒石酸、碱均稳定.2、天然色素与着色剂按其来源不同分为植物色素：叶绿素、类胡萝卜素、花青素等动物色素：血红素、虾青素、虾红素等微生物色素：红曲色素按溶解性质分为水溶性色素：花青素脂溶性色素：叶绿素、类胡萝卜素1）叶绿素脱镁叶绿素————橄榄绿脱植叶绿素————绿色（水溶）焦脱镁叶绿素————暗橄榄绿脱镁脱植叶绿素———橄榄绿（水溶）焦脱镁脱植叶绿素——暗橄榄绿（水溶）叶绿素在食品加工中的变化酶促变化直接作用——叶绿素酶间接作用——一些氧化酶和水解酶脂酶、蛋白酶、果胶酶脂肪氧合酶、过氧化物酶热变化短时——绿色加强长时间——pH降低引起脱镁反应色泽：绿－橄榄绿－褐色酸作用内源酸：细胞内有机酸、加热产生的有机酸外源酸：发酵产生的有机酸光作用绿色植物在储藏加工中光和氧气作用使叶绿素发生分解着色剂：叶绿素铜钠盐(SodiumCopperChlorophyllin)编码：GB08.009；（NS141（ii）CI（1975）75810。

性状：墨绿色粉末，无臭或略臭。易溶于水，水溶液呈蓝绿色，透明、无沉淀。1%溶液pH为9.5～10.2，pH在6.5以下时，遇钙可产生沉淀。略溶于乙醇和氯仿，几乎不溶于乙醚和石油醚。本品耐光性比叶绿素强，加热至110℃以上则分解。制法：以菠菜或蚕粪为原料，用丙酮或乙醇提取叶绿素，用铜代、皂化制成。2）异戊二烯衍生物（类胡萝卜素，已发现有600多种）类胡萝卜素的特殊功能此类色素物质同时也是具有良好生理活性的功能性抗氧剂氧自由基、羟基自由基的有效淬灭剂有效抑制脂质氧化、防止LDL的氧化、降低心血管疾病的发病率叶黄素和玉米黄素有降低老年性视网膜黄斑变性和白内障功效部分有VA原功能3）红曲色素来源：红曲米特殊保健功能：降血脂第五节酶制剂定义：酶具有高度催化活性和高度专一性的生物催化剂酶制剂从生物体中提取的具有酶活性的