食品化学复习材料全解.docx
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食品化学复习材料全解
第一章绪论
1、食物:
含有营养素的可食性物料。
食品:
经特定方式加工后供人类食用的食物。
2、食品的基本营养成分:
糖类、蛋白质、脂质、维生素、矿物质、水
3、食品化学研究内容:
(1)研究食品化学组成
(2)揭示食品在加工贮藏中发生的化学变化
(3)研究食品贮藏、加工新技术,开发新产品和新的食物资源
(4)研究化学反应的动力学行为和环境因素的影响
4、食品在加工储藏的变化(有哪些期望、哪些需要控制、举例)
(1)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。
(2)在食品加工或储藏中可发生的变化分类
属性
变化
质地
失去溶解性、失去持水性、质地变坚韧、质地柔软
风味
出现酸败、出现焦味、出现异味、出现美味和芳香
颜色
褐变(暗色)、漂白(褪色)、出现异常颜色、出现诱人色彩
营养价值
蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用改变
安全性
产生毒物、钝化毒物、产生有调节生理机能作用的物质
(3)决定食品在储藏加工中稳定性重要因素
①产品自身的因素:
各组成成分(包括氧化剂)的含量与化学性质、氧气含量,pH、水分活度(Aw)、玻璃化温度(Tg)玻璃化温度时的水含量(Wg)
②环境因素:
温度(T)、处理时间(t)、大气成分、经受的化学、物理处理、见光、污染、极端的物理环境
5、影响食品化学反应因素
内在:
自身组成成分影响;
外在:
温度、pH、光照、加工过程中所有仪器中所包含的金属离子等。
6、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:
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。
)
第二章水分
1、水分子的缔合(小知识点)
①H-O键间电荷的非对称分布使H-O键具有极性,这种极性使分子之间产生引力
②由于每个水分子具有数目相等的氢键供体和受体,因此可以在三维空间形成多重氢键。
③静电效应。
另:
a.由于每个水分子上有四个形成氢键的位点,因此每个水分子的可以通过氢键结合4个水分子;
b.水分子之间还可以以静电力相互结合,因此缔合态的水在空间有不同的存在形式;
c.不同的缔合形式,可导致水分子之间的缔合数大于4。
2、一般食品中的水均是溶解了其中可溶性成分所形成的溶液,因此其结冰温度均低于0℃。
3、按照食品中的水与其他成分之间相互作用强弱可将食品中的水分成:
结合水和体相水
4、结合水和体相水(又称:
自由水、游离水)的区别
5、水分活度:
是指食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值,可用下式表示:
(水分活度比水分含量更能体现食物的稳定性)
纯水:
Aw=P/P0=1食品:
P P为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压 p0为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压。 6、比较冰点以上和冰点以下Aw: ①在冰点以上,Aw是食品组成与温度的函数,以食品组成为主; ②在冰点以下,Aw与食品的组成无关,而仅与温度有关,即冰相存在时,Aw不受所存在的溶质的种类或比例的影响,不能根据Aw预测受溶质影响的反应过程; ③不能根据冰点以下温度Aw预测冰点以上温度的Aw; ④在冰点以上或以下温度时,就食品稳定性而言,水分活度的意义也改变了 7、水分吸附等温线(Moisturesorptionisotherms,MSI): 在恒定温度下,以食品的水分含量(用单位干物质质量中水的质量表示,g水/g干物质)对它的水分活度绘图形成的曲线。 8、水分与食品稳定性: (1)Aw决定食品中微生物的生长繁殖。 (2)不同的微生物在食品中生长繁殖时对Aw的要求不同。 (3)当Aw低于某种微生物生长所需的最低Aw时,不能生长。 (4)同一种微生物不同生长时期,对Aw的要求不同。 9、对于大多数化学反应,水分活度越低,反应越慢。 第三章蛋白质 1、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。 2、天然氨基酸: 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)。 3、氨基酸的酸-碱(两性)性质: (1)氨基酸是两性电解质: 羧基能电离成COO-和H+; 氨基能接受质子,形成铵盐。 在pH=7时水中,以偶极离子或两性离子形式存在 (2)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。 此时氨基酸分子即不向“+”极移动,也不向“-”极移动。 溶解度最小。 4、当溶液中的pH改变时,会发生什么情况? 5、肽: 是两个或两个以上的氨基酸以肽键相连的化合物。 6、肽键的特点: 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。 7、稳定蛋白质结构的作用力: ①疏水相互作用力②静电相互作用③氢键④二硫键⑤范德华力⑥盐键、 离子键⑦空间相互作用(除了二硫键为共价相互作用,其它为非共价相互作用) 8、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。 (1)变性蛋白对性质的影响(变性蛋白的特点) ①生物活性丧失(酶、激素、毒素、抗体) ②溶解度降低(疏水基团暴露) ③改变水合性质 ④易于酶水解 ⑤粘度增大 ⑥不能结晶 9、胶凝: 一些亲水性高分子溶液,如明胶水溶液、琼脂水溶液,在温热条件下为粘稠性流动液体,当温度降低时,高分子溶液就形成网状结构,分散介质水被包含在网状结构中,形成了不流动的半固体状物,这一过程称为胶凝。 蛋白质的胶凝作用: ①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。 ②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。 ③凝结作用: 变性蛋白质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。 ④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: 豆腐、熟鸡蛋、酸奶等) 10、界面性质 (1)乳化性质: 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。 食品乳状液: 牛乳,奶油,冰淇淋,蛋黄酱,肉馅等。 (2)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。 泡沫型食品: 蛋糕、棉花糖、蛋奶酥、啤酒泡沫、面包等。 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。 第四章碳水化合物 1、碳水化合物(Carbohydrates): 表达式Cx(H2O)y,多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。 2、分类: 按化学组成分: 单糖、低聚糖、多糖 按功能分: 结构多糖、储存多糖、抗原多糖 3、具有特殊功能的低聚糖——低聚果糖 生理活性: 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。 食品中含量较多的有: 香蕉、蜂蜜、大蒜、西红柿、洋葱 4、喝牛奶腹泻与乳糖酶有关 乳糖在水解成单糖D-葡萄糖和D-半乳糖之后才能作为能量利用;乳糖到达小肠后才被消化,小肠内存在乳糖酶;乳糖促进肠道吸收和钙的保留。 5、单糖和低聚糖物理性质: 甜度、溶解度、吸湿性和保湿性、结晶性和抗结晶性、渗透压、冰点 降低、粘度、抗氧化性 6、褐变的反应类型(四种) 7、美拉德反应(MaillardReaction): 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 8、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。 9、淀粉的结构 ⑴直链淀粉(Amylose);直链淀粉叫糖淀粉,是葡萄糖通过α-1→4连接而成,聚合度300-500。 ⑵支链淀粉(Amylopectin): 支链淀粉又叫脂淀粉,也是葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接而成,但 在C6上有分支糖链,聚合度3000,平均支链长25个葡萄糖单位。 10、淀粉的糊化: 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。 淀粉糊化作用的三个阶段: ①可逆吸水阶段: 水分子进入非晶质部分,体积稍微有膨胀,冷却干燥——可复原,双折射现象不消失; ②不可逆吸水阶段: 水分子进入微晶质阶段,不可逆大量吸水,结晶“溶解”; ③淀粉粒解体阶段: 淀粉分子完全进入溶液。 11、淀粉老化: 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。 第五章脂质 1、脂质: 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 脂: 室温下为固体;油: 室温下为液体 2、按化学结构分类 3、必需脂肪酸: 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。 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。 4、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。 脂肪常见的晶型: ①型—六方晶型: 熔化状态逐步冷却密度和熔点最低 熔点低,密度小,不稳定 ②型—三斜晶型: α型→降温、慢慢→晶型中分子链排更紧密→β型 α型→加热到α-晶型的熔点再冷却 ③´型—正交: α型熔点上→冷却→βˊ型 熔点高,密度大,稳定 这三种晶型的有序程度、熔点、密度、稳定性不同,所以扩大了油脂的应用范围和利用性。 (稳定性: β>β’>α) 5、固体脂肪指数(SFI): 测定若干温度时25克油脂固态和液态时体积的比例的比值,除以25即为固体脂肪指数。 固体脂肪指数的意义: 显著影响脂肪的塑性,与脂肪在食品中的功能性有重要关系;脂肪加工不同产品(奶油、可可脂、起酥油等)对脂肪中固体含量有不同要求。 固体含量的多少影响脂肪的熔化温度和塑性;固体脂含量高,脂肪变脆。 6、乳浊液: 两种互不相溶的液相组成的分散体系。 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。 7、脂质的氧化反应: 自动氧化、光敏氧化、酶促氧化 8、油脂的提取(Extraction) 9、油脂的精制的步骤(五步,对应作用) 10、油脂氢化: 三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键在催化剂(Pt,Ni)的作用下,与氢发生加成反应,酰基甘油不饱和度降低。 意义: 除臭,使油脂颜色变浅,稳定性增加,改变风味,提高油脂的质量,便于运输和贮存。 改变油脂的性质 第六章维生素 1、维生素的分类、缺乏的症状 ⑴VA缺乏症: 夜盲症、干眼、角膜软化、表皮细胞角化、失明等症状。 ⑵VD缺乏症: 儿童会引起佝偻病,成年人可引起骨质软化病。 ⑶VE缺乏症 ⑷VK缺乏症: 缺乏导致血中凝血酶原含量下降,从而导致皮下组织和其它器官出血,而且会延长凝血时间。 ⑸维生素C缺乏: 牙龈肿胀出血,牙床溃烂、牙齿松动;坏血症、贫血 ⑹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。 ⑺VB2功能和缺乏症: 辅酶的组成成分;对机体内糖、蛋白质、脂肪代谢起着重要作用 缺乏时会发生口角炎、舌炎等 ⑻尼克酸(B5,维生素PP,烟酸,抗癞皮病因子)功能及缺乏症: NAD(辅酶Ⅰ)和NADP(辅酶Ⅱ)的组成成分,在糖酵解、脂肪合成和呼吸作用中起着重要的作用;缺乏时患癞皮病(糙皮病) ⑼维生素B6缺乏症: 可致眼、鼻与口腔周围皮肤脂滥性皮炎 ⑽叶酸缺乏: 巨幼红细胞贫血、高同型半胱氨酸血症 ⑾B12(钴胺素,抗恶性贫血维生素)缺乏症: 巨幼红细胞性贫血,即所谓恶性贫血;精神抑郁、记忆力下降、四肢震颤等神经症状;同型半胱氨酸血症,血清中积累的同型半胱氨酸具有神经毒和血管毒,可促使心脏病发作、栓塞性脑卒中和周围血管阻塞。 ⑿泛酸(B3)缺乏症: 一般不发生,症状: 易怒、头疼、抑郁、疲劳、冷淡、恶心、呕吐和腹部痉挛、麻木、麻痹、肌肉痉挛、手脚感觉异常、肌无力、低血糖等 ⒀生物素(biotin)缺乏: 体征包括皮炎、萎缩性舌炎、感觉过敏、肌肉痛、倦怠、厌食和轻度贫血 ⒁胆碱(choline)缺乏症: 肝硬化、脂肪肝、动脉硬化,老年痴呆症 2、食品中添加维生素C和维生素E做抗氧化剂 (1)VE作用: 食品工业中: 腌肉中加入VE: 降低亚硝胺的形成,消除NO·、NO2·。 功能性: 人体的抗衰老、抗氧化等 (2)VC在食品加工中的应用: ①可防止水果蔬菜产生褐变褐和脱色 ②作抗氧化剂(脂肪、鱼、乳制品中) ③稳定剂(肉中色泽的稳定剂) ④改良(面粉) ⑤啤酒中可作氧气载体 第七章矿物质 1、矿物质的生物利用率: 也称生物有效性,是指食品中矿物质被机体吸收、利用的比例。 2、影响矿物质生物利用率的因素: ①矿物质在水中的溶解性及存在状态;②矿物质之间的相互作用;③螯合效应;④其他营养素摄入量的影响;⑤人体的生理状态; ⑥食物的营养组成。 3、常见的矿物质缺乏症状 (1)钙: 婴幼儿的佝偻病,成年人的骨质软化症及骨质疏松症、骨质软化病 影响钙吸收的有利因素: 维生素D、乳糖、膳食蛋白质、有机酸(乳酸、醋酸)、氨基酸(精氨酸、赖氨酸)、高钙浓度 影响钙吸收的不利因素: 草酸盐与植酸盐、膳食纤维、高脂肪膳食、钙磷比 (2)铁: 食欲下降,烦躁乏力,面色苍白,毛发枯黄,头晕眼花,免疫功能降低,指甲脆薄和指甲凹陷、贫血等。 (3)锌: 生长发育停滞,食欲减退,味觉不灵敏,性成熟受抑制,伤口愈合不良等症状。 (4)碘: 甲状腺肿大,胎儿及新生儿缺碘则可引起呆小症、智力迟钝、体力不佳等严重发育不良。 (5)硒: 是引起克山病的一个重要病因,会诱发肝坏死和心血管疾病。 第八章酶 1、固定化酶: 将水溶性酶用物理或化学方法处理,固定于高分子支持物(或载体)上而成为不溶于水,但仍有酶活性的一种酶制剂形式,称固定化酶。 2、酶促褐变机理: 植物中的酚类物质在酚酶及过氧化物酶的催化下氧化成醌,醌再进行非酶促反应生成褐色的色素。 3、酶促褐变发生的条件: 酚类底物、酶、氧 4、控制酶促褐变的方法 主要途径: 因为除去多酚类物质困难,不现实,所以一般为降低酚酶活性、驱氧。 ①钝化酶的活性(热烫、抑制剂等); ②改变酶作用的条件(pH,水分活度等); ③隔绝氧气; ④使用抗氧化剂(Vc,SO2等) 第九章色素 1、食品色素: 食品中能够吸收或反射可见光波进而使食品呈现各种颜色的物质统称为食品色素。 2、食品色素的作用: ①食品色泽是决定食品品质和可接受性的重要因素。 ②食品的颜色是食品主要的感官质量指标之一。 ③食品的颜色可以刺激消费者的感觉器官,并引起人们对味道的联想。 ④颜色也可影响风味感受。 ⑤颜色鲜艳的食品可以增加食欲 3、叶绿素溶解在乙醇或其他溶剂后并暴露于空气中会发生氧化 4、护绿方法: a、中和酸而护绿: 采用碱性钙盐或氢氧化镁使叶绿素分子中的镁离子不被氢原子所置换的处理方法,虽然在加工后产品可以保持绿色,但经过贮藏后仍然变成褐色。 b、高温短时灭菌: 人们还应用高温短时灭菌(HTST)加工蔬菜,这不仅能杀灭微生物,而且比普通加工方法使蔬菜受到的化学破坏小。 c、绿色再生: 有铜和锌离子存在时,它们可取代镁离子,形成非常稳定的绿色的铜或锌复合物。 d、水分活度很低时有利于护色,脱水蔬菜能长期保持绿色的原因。 e、气调保鲜目前保持叶绿素稳定性最好的方法,是挑选品质良好的原料,尽快进行加工并在低温下贮藏——气调保鲜。 5、血红素(Haemachrome): 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%) 6、化学与颜色——氧化反应 (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的作用。 ①分子态氧与肌红蛋白键合成为氧合肌红蛋白(MbO2) ②肉由暗红色变为亮(鲜)红色 (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。 ①卟啉环中的Fe2+转变成Fe3+生成棕褐色高铁肌红蛋白(MMb) ②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 补: Fe3+与OH---高铁肌红蛋白(棕褐色);Fe3+与OH2-----肌红蛋白(紫红色); Fe3+与O2-------氧合肌红蛋白(鲜红色) 7、腌制肉的色素——与亚硝酸盐作用 ①肌红蛋白(Mb)与NO结合生成鲜桃红色的亚硝基亚铁肌红蛋白(NOMb)。 ②亚硝基肌红蛋白受热(蛋白质变性)生成较稳定的鲜红色亚硝基血色原 ③Mb+NO→NOMb(桃红)→加热→亚硝酰血色原(鲜红) ④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. MNO2的作用: (1)发色 (2)抑菌(3)产生腌肉制品特有的风味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。 8、类胡萝卜素按其组成可以分为两大类: ①胡萝卜素类——纯碳氢化合物组成的共轭多烯烃 ②叶黄素类——共轭多烯烃的含氧衍生物 9、花色苷的颜色与稳定性 (1)结构: 取代基羟基、甲氧基、糖基会影响花青素的颜色及稳定性 ①分子中羟基数目↑,蓝色越深↑,稳定性↓; ②甲基化程度(增加甲氧基)↑,红色↑,稳定性↑; ③羟基多的稳定性<于甲氧基多的; ④糖基化也有利于色素稳定。 (2)pH: pH改变,花色素的结构改变,颜色随之改变。 ①在强酸性溶液中呈稳定的红色 ②弱酸性至中性溶液中呈红紫色 ③碱性溶液中呈蓝色. 10、天然色素: 焦糖色素、红曲色素、姜黄色素、甜菜红素 人工合成色素(artificialcolor): 苋菜红、胭脂红、赤藓红、新红、柠檬黄、日落黄、亮蓝、靛蓝 11、天然色素及合成色素的区别 (1)天然色素 ①优点: 安全性高。 ②缺点: a.价格高b.不稳定,易产生沉淀c.着色力差d.不能配色e.可能存在异味。 (2)合成色素 ①优点: a.价格低b.稳定性高c.着色力强d.可以配色e.水溶性好。 ②缺点: 安全性低。 第十章食品的风味物质 1、风味的概念 狭义上的食品风味: 食品的香气、滋味和入口后获得的香味。 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。 (食品风味是一种主观感觉,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。 ) 2、对不同感觉举例 3、味感是指食物在人的口腔内对味觉器官的刺激产生的一种感觉。 从生理角度分,只有四种基本味觉: 酸、甜、苦、咸 4、舌头不部位对不同味觉的敏感度不一样: ①舌尖和边缘对咸味比较敏感 ②舌的前部对甜味比较敏感 ③舌靠腮的两侧对酸味比较敏感 ④舌根对苦、辣味比较敏感。 5、人对不同味觉的感觉速度不一样: 在四种基本味觉中,人对咸味的感觉最快,对苦味的感觉最 慢。 6、阈值: 指某一化合物能被人的感觉器官能辨认的最低浓度。 7、影响味觉的因素: 呈味物质的结构、温度、浓度和溶解度、年龄与生理状况、呈味物质的相互作用、呈味物质的相互作用 8、呈味物质的相互作用: 两种相同或不同的呈味物质进入口腔时,会使二者呈味味觉都有所改变的现象。 包括: 味的相乘作用、味的对比作用、味的消杀作用、味的变调作用、味的疲劳作用 9、嗅觉的基本特点: ①敏锐性;②易疲劳、适应、习惯性;③个体差异性; ④阈值会随人体状况变动 10、食品中香气形成的主要途径: ①生物合成 ②酶的作用 ③发酵(微生物)作用 ④高温分解作用 ⑤食物调香(外加赋香)
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