高级食品化学

高级食品化学
一、食品采用零下32度进行速冻的原因
玻璃态、高弹态和黏流态被称为无定形聚合物的三种力学状态。

玻璃态是指当非晶高聚物的温度低于玻璃化转变温度(Tg) 时, 高分子链段运动既缺乏足够的能量以越过内旋转所要克服的能量壁垒, 又没有足够的自由体积,链段运动被冻结, 高分子材料失去柔性, 成为类似玻璃状的无定形的固体; 表现为高分子构象被冻结, 体系与环境之间由扩散控制的物质交换及化学反应在动力学上受阻,因而体系具有良好的结构和化学稳定性。

所以,如果将食品在其玻璃化温度下保藏, 体系中诸如由蛋白质、多糖等具有结构功能性大分子的构象重排所引起的食品质构的变化以及风味物质的散失等现象就会被抑制, 从而大大提高食品质构、结构和化学组成的稳定性。

提高食品稳定性的方法：将贮藏温度t降低至接近或低于Tg。

当食品的贮存温度在Tg< T< Tf时( Tf为粘流温度) , 食品处于橡胶态,基质中的结晶、再结晶和酶的活性等化学反应加快, 食品的贮藏稳定性降低, 质量下降。

当食品的贮存温度T> Tf时, 食品处于粘流态, 多种因素都会引起食品变质。

由此可见, 食品处于玻璃态时, 质量可以长期保持稳定状态。

分子移动性也称分子流动性，是分子的旋转移动和平动移动的总度量（不包括分子的振动）。

物质处于完全的玻璃态（无定形态）时，其Mm值接近于0；
由于分子流动性（Mm）与食品中由扩散限制的变化速度有着密切的因果关系，因此，Mm被认为是适合于此目的的一种动力学方法。

因为，当物质处于完全的玻璃态（无定形态）时，其Mm值几乎为零，即此时体系的自由体积很小，使分子的移动和转动变得很困难。

因此，当食品的保藏温度小于Tg时，由扩散限制的食品性质的稳定性一般是很好的。

但一般食品的保藏温度都高于T g，因此，造成Mm很大，而使产品的稳定性较差。

二、抗性淀粉的定义，分类和研究现状
抗性淀粉的定义：在正常健康者小肠中不吸收的淀粉及其降解产物。

分类：
1.物理包埋淀粉（RS1）是指由于物理屏蔽作用，被封闭在植物细胞壁上，不能为淀粉酶所作用的淀粉颗粒。

2. 抗性淀粉颗粒（RS2）是指具有特殊构象或结晶结构，对酶具有高度抗性的淀粉。

3. 老化淀粉（RS3）是凝沉的淀粉聚合物，主要由糊化淀粉经冷却后形成。

可分为RS3a和RS3b，其中RS3a为凝沉的支链淀粉，经加热后可以
被酶解，RS3b为凝沉的直链淀粉，具有很强的抗酶解性。

4. 改性淀粉（RS4）是由植物基因改造或用化学方法改变淀粉分子结构所产生。

研究现状：抗性淀粉的形成机理尚未完全明确。

目前对抗性淀粉的结构模型有2 种假设：①由直链淀粉折叠形成层状晶体结构；②由直链淀粉链上特殊区域相互靠拢而形成束状晶体结构。

目前抗性淀粉的制备方法主要是压热法、脱支法，以及各种方法的结合（如热压—酶解法、酸解—
压热法）等。

但这些方法都有处理时间长、方法繁琐、产率不高等问题。

因此将高新技术应用于抗性淀
粉的制备方法上，缩短其处理时间，提高其提取率，对抗性淀粉工业化之路有着重要意义。

抗性淀粉具有治疗便秘，控制糖尿病，促进脂类、胆固醇代谢，促进矿物质吸收，增强疾病抵抗力等与膳食纤维相似的生理功能。

相对于膳食纤维，抗性淀粉甚至比一般淀粉具有更好的口感。

在食品中添加适量抗性淀粉，可制成不同特色的功能食品和风味食品，不但不影响食品风味，还能改善食品质地与口感，以及食品的膨胀性和脆性。

随着人们保健意识的提高，饮食结构的改善，发展抗性淀粉对人类健康和经济的发展具有重大意义，也具有巨大的商业前景。

国外近几十年来，有关抗性淀粉的研究发展很快，相关的研究也
很活跃，已经有少数产品进入市
场。

我国对抗性淀粉的研究仍属于刚刚起步阶段，相关研究还比较少，产率也较低。

目前我国生产的抗性
淀粉以RS3 为主，主要的制备方法如下。

压热法，脱支法，以及一些其他处理，比如挤压处理，微博膨化技术
影响抗性淀粉的因素; 直链淀粉与支链淀粉的比例对抗性淀粉含量的影响, 蛋白质对抗性淀粉含量的影响,
，脂质对抗性淀粉形成的影响, 糖类对抗性淀粉形成的影响, 淀粉颗粒大小及聚合度和链长对抗性淀粉形成的影响
抗性淀粉是一种及其重要的功能因子，具有重要的生理功能和优良的食品加工性能，有非常良好的市
场前景。

但相对于对抗性淀粉生理功能的了解，目前对抗性淀粉的形成机理、加工制备、定量分析等还缺
乏深入的研究和了解，因此重视和加强对RS 的研究，推广新技术、新方法在RS 制备中的应用，提高
抗性淀粉的得率，尽快实现抗性淀粉商品化，对我国淀粉产业有着非常深远的意义。

三、蛋白类可食蛋白膜的研究现状
蛋白质类可食膜分为胶原膜明胶膜、玉米醇溶蛋白膜、小麦面筋蛋白膜、大豆蛋白膜、酪蛋白膜、绿豆蛋白膜。

蛋白质类可食膜具有优良的阻气性，但由于其具有亲水基团，故而阻水性有限。

可食用膜能被生物降解，无任何污染，还可以作为食品风味料、营养强化剂。

特别是以蛋白为基料的可食性膜具有一定的营养价值，口感好，透性小等特点，应用合理的工艺和配料，可成为食品包装领域的理想材料。

成膜机理
天然蛋白质靠分子中的氢键、离子键和疏水交互作用、偶极相互作用、二硫键等来维持其稳定的结构。

蛋白质分子在溶液中呈卷曲的紧密结构，表面被水化膜包围，具有相对稳定性，通过用不同的方法处理，破坏蛋白质内部的相互作用，使蛋白质亚基解离，分子得到一定程度的伸展，内部的疏水基因、疏基暴露出来，分子间的相互作用
加强，同时分子内的一些二硫键断裂，形成新的二硫键，从而形成立体网络结构，在合适的条件下就可以得到具有一定强度和阻隔性的膜。

成膜方法
可食性蛋白膜主要是通过包裹、浸渍、涂布、喷洒而覆盖在食品表面或多组分食品内部界面上的一层
保护膜。

根据不同的蛋白类型和应用领域可以分为浇铸成膜、挤压成膜、涂布或喷雾等。

随着人们环境意识和健康意识的提高，可食性蛋白膜将以其可食、无污染、保鲜效果好、使用方便
等特点，成为未来食品包装材料的发展趋势。

但从目前国内外的情况来看，可食性蛋白膜普遍存在机
械强度不足、耐水性差、热封性差、抑菌性不好，甚至成本高等问题，目前还很难适应食品包装多功能
性的要求。

所以，开发多种蛋白复合膜以改善膜特性，特别是在强化机械性能的同时，添加具有防腐
与保鲜作用的天然可食性防腐剂，开发集防腐、抑菌、保健等功能为一体的可食用膜有着重大意义和
应用前景。

可食膜蛋白膜作为一种新型的包装材料，具有绿色环保生物降解无
毒无害能显著提高食品保质期延长货架期等优点，未来可以从化学法改性修饰、酶法改性修饰、辐射法改性修饰、结合疏水材料改性、结合合成高分子改性等方面研究改进。

第四题
固定化酶的方法：1. 载体结合法酶蛋白的非必需基团通过共价键和载体形成不可逆的连接。

包括物理吸附法、离子结合法和共价结合法
2. 交联法依靠双功能团试剂使酶分子之间发生交联凝集成网状结构，使之不溶于水从而形成固定化酶。

常采用的双功能团试剂有戊二醛、顺丁烯二酸酐等。

酶蛋白的游离氨基、酚基、咪唑基及巯基均可
参与交联反应。

3. 包埋法酶被裹在凝胶的细格子中或被半透性的聚合物膜包围而成为格子型和微胶囊型两种。

包括凝胶包埋法、微胶囊法
固定化酶在食品工业的应用：
1. 在乳制品生产中的应用
牛奶中琼脂糖载体固定的β-半乳糖苷酶
干酪生产中离子吸附法固定的牛凝乳酶
2. 在茶饮料生产中的应用
茶汁风味改良中的β-葡萄糖苷酶；
茶饮料澄清和增香作用的单宁酶和β-葡萄糖苷酶
3. 在果汁生产中的应用
果汁澄清中琼脂糖、铜离子螯合固定漆酶除苯酚
果汁食品风味改良中丝素蛋白固定β-葡萄糖苷酶
果汁苦味改良中的醋酸纤维固定柚皮苷酶
4. 在啤酒生产中的应用
啤酒澄清中磁性聚乙二醇胶体粒子固定胰蛋白酶
5. 在食品添加剂和调味剂生产中的应用
低聚果糖、低聚半乳糖、低聚异麦芽糖是3种常见的功能性低聚糖? 羟磷灰石离子吸附果聚糖蔗糖酶制备低聚果糖
海藻酸钙、明胶和壳聚糖包埋嗜热脂肪芽孢杆菌合成低聚半乳糖藻酸胶和DEAE-纤维素固定葡萄糖基转移酶制备异麦芽糖
6. 在油脂改性中的应用
尼龙和纤维素酯固定脂酶对巴西棕榈油进行酶解改性制备代可可脂
固定化酶用于催化酸解鳕鱼肝油制备富含多不饱和脂肪酸的结构脂、改造猪油制备功能性脂
7. 在食品分析与检测中的应用
固定化酶多酶生物传感器用于乳制品中乳糖以及添加的葡萄糖和淀粉的检测
溶胶固定乙酰胆碱酶和细胞色素P450突变株，制备双酶传感器，
用于食品中磷硫盐杀虫剂检测
五题目
5、定义：油脂模拟物是指在食品中可以模拟油脂的口感、黏度和组织状态等物理特性，但不能等量代替油脂的一类物质。

分类及组成
组成：油脂模拟物以碳水化合物或蛋白质为基础原料，经过物理处理，能以乳状液体系的物理特性模拟出油脂润滑细腻的口感特性。

物理处理过程通常有两种：一种是多糖类分子链或蛋白质分子链与水作用，发生凝胶化；另一种是经微细化加工处理的微晶纤维素或微晶蛋白质，由于具有强亲水性能，可以稳定分散于水中形成微晶网络而凝胶化。

（1）蛋白质型油脂模拟物：
蛋白质型油脂模拟物是以各种不同的蛋白质为原料，经物理加工或化学修饰而成的一些蛋白质模拟脂肪是通过微粒化作用形成细微的圆形可形变的微粒，来模拟天然油脂的口感和质地；另一些则和胶类物质混合形成凝胶模拟脂肪的水合特性乳化特性等，主要有微粒化蛋白、变性蛋白和明胶，这类油脂模拟物能够被人类吸收，提供脂肪的口感，并且具有低的能量。

（2）碳水化合物型油脂模拟物：
碳水化合物类油脂模拟物在食品中部分或全部代替油脂已有多年,如在色拉调味酱中使用黄原胶或卡拉胶以获得类似油脂粘度和稳定性。

这类模拟物能结合大量水,产生与油脂相似粘稠度、润滑口感和流动性等。

碳水化合物类油脂模拟物包括植物胶、纤维素、葡聚糖和淀粉等,其中以植物胶种类最多。

研究现状：蛋白质型油脂模拟物在乳制品、焙烤食品和肉制品中得到了应用。

蛋白质为基质的油脂模拟物具有良好的乳化和滞水作用，能够使得冰淇淋水分的分布更加均匀，以防止由于冰晶的形成给产品带来不良的砂感，同时也能提高产品的抗融性。

在烘焙食品中，脂肪取代物的主要作用是提高产品的硬度，以乳清蛋白为原料的油脂模拟物可被用于焙烤食品中它除了可以改善焙烤食品的营养和组织状态，
还可以改善面包的色泽，同时还可以降低生产成本目前在焙烤食品中使用较多的是以碳水化合物为基质的模拟脂肪。

目前，应用于肉制品中的脂肪取代物主要有以蛋白质为基质、以碳水化合物为基质的油脂模拟物和混合型油脂模
拟物。

虽然油脂模拟品有一些产品问世, 但还没有一种理想的油脂模拟品可完全替代油脂。

油脂是脂溶性风味物质的载体, 对可感知的风味阈值浓度有重要影响。

如丁酸在水中的阈值是7mg/kg,但在油中仅0.6mg/kg。

减少脂肪的含量, 食品的风味会受到影响, 蛋白质类脂肪替代品还会与风味物质( 如酮或醛类) 选择性地发生键合, 从而影响风味物质的释放。

如何克服脂肪替代品的使用而出现的风味问题, 是目前研究的重大课题。

碳水化合物和蛋白质类脂肪模拟品只限于替代水包油型乳化系统内存在的食品配料中的油脂, 并且只能在不需要高温加工的食品中应用。

且去掉油脂会导致食品风味下降, 油脂相的存在有助于提高产
品对微生物的稳定性。

增大水分含量会导致水分活度的提高, 这样污染微生物就易于生长, 产品的
货架期受到影响。

油脂替代品的安全毒理学试验也有待于进一步讨论。