中国农业大学食品化学课件5
合集下载
大学化学第08章食品化学基础99[可修改版ppt]
![大学化学第08章食品化学基础99[可修改版ppt]](https://img.taocdn.com/s3/m/739fb8a108a1284ac85043ab.png)
8.6 健康与长寿 8.6.1 关于衰老的概念； 8.6.2 延缓衰老的化学物业 14.1; 14.8; 14.13; 14.18
8.1 人体的化学组成与代谢
8.1.1 人体的化学组成 8.1.1.1 组成人体的常量元素 99.95%和微量元素0.01 %
非必须氨基酸（其它12种）
人体必不可少，而机体内又不能合成，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸 。
8.1.2.4 新陈代谢与ATP（三磷酸腺苷,Adenosine triphosphate） ➢ 新陈代谢中包含有多种化学反应，这些化学反应的进行不
但需要酶的参与，而且需要消耗一定的能量。生物体中所 贮存的能量糖和脂肪均不能被直接利用，新陈代谢所需要 的能量是由ATP提供的。
➢ 三磷酸腺苷（ATP）是各种细胞内普遍存在的高能磷酸
化合物。体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来 源，被称为细胞内能量的“分子货币”，储存和传递化 学能，蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需它参与， 可促使机体各种细胞的修复和再生，增强细胞代谢活性。
➢ 能量转化反应式为： ATP + H2O ⇔ ADP + H3PO4 + E(=30kJ/mol)
中的淀粉酶开始降解淀粉）、吞咽。
➢ 胃：膨胀能力很强的J型消化器官。胃每天分泌约2L分泌
物，分泌物中含盐酸、胃蛋白酶等。酶和激素在酸性条 件下被激活，蛋白质中的部分肽键被水解。
➢ 小肠：总长约5.5m，分十二指肠、空肠和回肠三部分。
小肠是食物消化和吸收的主要场所，肠黏膜表面上拥有 大量的微绒毛因而拥有很大的吸收面积（200~400m2）， 正常情况下有90%~95%的营养在小肠内被吸收。
充营养，不停地与外界进行物质交换，即新陈代谢或物质
8.1 人体的化学组成与代谢
8.1.1 人体的化学组成 8.1.1.1 组成人体的常量元素 99.95%和微量元素0.01 %
非必须氨基酸（其它12种）
人体必不可少，而机体内又不能合成，必须从食物中补充的氨基酸，称必需氨基酸 。
8.1.2.4 新陈代谢与ATP（三磷酸腺苷,Adenosine triphosphate） ➢ 新陈代谢中包含有多种化学反应，这些化学反应的进行不
但需要酶的参与，而且需要消耗一定的能量。生物体中所 贮存的能量糖和脂肪均不能被直接利用，新陈代谢所需要 的能量是由ATP提供的。
➢ 三磷酸腺苷（ATP）是各种细胞内普遍存在的高能磷酸
化合物。体内组织细胞一切生命活动所需能量的直接来 源，被称为细胞内能量的“分子货币”，储存和传递化 学能，蛋白质、脂肪、糖和核苷酸的合成都需它参与， 可促使机体各种细胞的修复和再生，增强细胞代谢活性。
➢ 能量转化反应式为： ATP + H2O ⇔ ADP + H3PO4 + E(=30kJ/mol)
中的淀粉酶开始降解淀粉）、吞咽。
➢ 胃：膨胀能力很强的J型消化器官。胃每天分泌约2L分泌
物，分泌物中含盐酸、胃蛋白酶等。酶和激素在酸性条 件下被激活，蛋白质中的部分肽键被水解。
➢ 小肠：总长约5.5m，分十二指肠、空肠和回肠三部分。
小肠是食物消化和吸收的主要场所，肠黏膜表面上拥有 大量的微绒毛因而拥有很大的吸收面积（200~400m2）， 正常情况下有90%~95%的营养在小肠内被吸收。
充营养，不停地与外界进行物质交换，即新陈代谢或物质
中国农业科学院-食品化学-内部绝密课件1
肌肉组织的加热
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
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
3）半纤维素（Hemicellulose） •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）
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 质构：软化 质（营养物质、 风味：损失或产生其它异味 酶等）释放 色泽：褐变 营养价值：维生素损失 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
常见单糖构成单元
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%）
中国农业大学食品学院 食品工艺学 课件.ppt
乳糖被摄取后在胃中不消化，它在小肠黏 膜上皮细胞中的乳糖酶作用下被分解利用。
若人体缺乏乳糖酶，将表现为腹泻、呕吐 等乳糖不耐症。由于发酵乳中的乳糖被部 分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表现 为乳糖不耐症，或仅有轻微表现。
乳糖的分解产物葡萄糖作为人体的能源被 利用或以糖原的形式贮存起来。半乳糖被 肠道、肝脏吸收，变为脑和神经组织的部 分成分，到达小肠下部则成为肠道菌群的 营养物质。
乳糖(Lactose)的分解和乳糖不耐症
乳糖在乳糖酶（Lactase)的作用下分 解成单糖，经微生物分解成酸和其他 成分。
双糖类中乳糖最难利用。乳糖为双糖， 难溶于水，在消化器官内经乳糖酶作 用而水解后才能被吸收，如果乳糖被 直接注射于血管或皮下，则从尿中排 出。
婴儿体内乳糖酶活力大，可以在乳粉 中强化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占 50%以上
乳糖的性质和作用
1. 乳糖远较麦芽糖、蔗糖难溶于水
2. 在乳糖酶的作用下分解成单糖，经微生物 分解成酸和其他成分，意义很大
3. 乳糖水解后所产生的半乳糖是形成脑神经 中重要成分（糖脂质）的主要来源，在婴 儿发育期，有重要作用；一部分乳糖被送 至大肠中，由于乳酸菌的作用生成乳酸， 而抑制其他有害细菌的繁殖，对防止婴儿 下痢也有很大作用
2. 乳脂肪的理化特性
1）易氧化 脂肪与氧、光线、金属接触时，氧化产
生哈败；工艺上，避免使用铜、铁设备和 容器，应使用不锈钢设备
2）易水解 含低级脂肪酸比较多，即使稍微水解也
会产生带刺激性的酸败味
水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染 的微生物酶
3. 乳脂肪球的构造及其存在状态
1）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中
第四节 牛乳成分的化学性质
一、水分
结合水：约占2-3%，以H键和蛋白质的 亲水基或和乳糖及某些盐类结合存在
若人体缺乏乳糖酶，将表现为腹泻、呕吐 等乳糖不耐症。由于发酵乳中的乳糖被部 分分解，缺乏乳糖酶的人食用后不再表现 为乳糖不耐症，或仅有轻微表现。
乳糖的分解产物葡萄糖作为人体的能源被 利用或以糖原的形式贮存起来。半乳糖被 肠道、肝脏吸收，变为脑和神经组织的部 分成分，到达小肠下部则成为肠道菌群的 营养物质。
乳糖(Lactose)的分解和乳糖不耐症
乳糖在乳糖酶（Lactase)的作用下分 解成单糖，经微生物分解成酸和其他 成分。
双糖类中乳糖最难利用。乳糖为双糖， 难溶于水，在消化器官内经乳糖酶作 用而水解后才能被吸收，如果乳糖被 直接注射于血管或皮下，则从尿中排 出。
婴儿体内乳糖酶活力大，可以在乳粉 中强化乳糖；母乳化乳粉，乳糖占 50%以上
乳糖的性质和作用
1. 乳糖远较麦芽糖、蔗糖难溶于水
2. 在乳糖酶的作用下分解成单糖，经微生物 分解成酸和其他成分，意义很大
3. 乳糖水解后所产生的半乳糖是形成脑神经 中重要成分（糖脂质）的主要来源，在婴 儿发育期，有重要作用；一部分乳糖被送 至大肠中，由于乳酸菌的作用生成乳酸， 而抑制其他有害细菌的繁殖，对防止婴儿 下痢也有很大作用
2. 乳脂肪的理化特性
1）易氧化 脂肪与氧、光线、金属接触时，氧化产
生哈败；工艺上，避免使用铜、铁设备和 容器，应使用不锈钢设备
2）易水解 含低级脂肪酸比较多，即使稍微水解也
会产生带刺激性的酸败味
水解起因于乳本身的解脂酶和外界污染 的微生物酶
3. 乳脂肪球的构造及其存在状态
1）乳脂肪以脂肪球的形式存在于乳中
第四节 牛乳成分的化学性质
一、水分
结合水：约占2-3%，以H键和蛋白质的 亲水基或和乳糖及某些盐类结合存在
食品化学第五章
水化性质、表面性质、结构性质、感观性质
蛋白质功能性质 Functional Properties of Proteins
脂肪
食品色泽
糖 蛋白质
相互作用
食品风味
构成
食品外形
食品 品质
其他成分
？ 贡献多大
食品质构
蛋白质功能性质
一
二
三
、
、
、
水
结
表
化
构
面
性
性
性
质
质
质
一、水化性质
蛋白质与H2O的作用（P-H2O） 与水可形成氢键及疏水作用，离子—偶极作用
具有热可逆性。（1.5%） 作用
明胶凝胶由于加热时熔化，冷却时凝固，应用于糖果加 工。可作为乳化剂、泡沫稳定剂、增稠剂、胶凝剂。
3、肉类蛋白质
六、食品中的蛋白质
分为：肌原纤维蛋白、肌浆蛋白、基质蛋白。
肌原纤维蛋白
包括：肌球蛋白，肌动蛋白，肌动球蛋白，肌原球蛋白。
肌浆蛋白 形状：肌浆蛋白为球状Pro 组成：酶、肌红蛋白、血红蛋白 溶解性：可溶性蛋白质,占25-30% P总,， 60℃变性，凝固。
一般在25℃下要求100～1200MPa。 因为pro分子有一定结构上的空间，空间大的球蛋白易被压缩而变 性，而空间小的纤维蛋白不易因液压而变性。
（一）物理变性
辐射：紫外线、γ -射线、其他电离射线辐射。 引起的变化有构象上的，也有氨基酸链间二硫键的。前 者可逆，后者不可逆。
界面：在蛋白质与水和空气、水和非水溶液、水和固 相界面上吸附作用时，可以发生不可逆变性。 远界面分子的扩散引起，导致氢键断裂，微结构伸展等。
结合过程
化合水和邻近水
蛋白质功能性质 Functional Properties of Proteins
脂肪
食品色泽
糖 蛋白质
相互作用
食品风味
构成
食品外形
食品 品质
其他成分
？ 贡献多大
食品质构
蛋白质功能性质
一
二
三
、
、
、
水
结
表
化
构
面
性
性
性
质
质
质
一、水化性质
蛋白质与H2O的作用（P-H2O） 与水可形成氢键及疏水作用，离子—偶极作用
具有热可逆性。（1.5%） 作用
明胶凝胶由于加热时熔化，冷却时凝固，应用于糖果加 工。可作为乳化剂、泡沫稳定剂、增稠剂、胶凝剂。
3、肉类蛋白质
六、食品中的蛋白质
分为：肌原纤维蛋白、肌浆蛋白、基质蛋白。
肌原纤维蛋白
包括：肌球蛋白，肌动蛋白，肌动球蛋白，肌原球蛋白。
肌浆蛋白 形状：肌浆蛋白为球状Pro 组成：酶、肌红蛋白、血红蛋白 溶解性：可溶性蛋白质,占25-30% P总,， 60℃变性，凝固。
一般在25℃下要求100～1200MPa。 因为pro分子有一定结构上的空间，空间大的球蛋白易被压缩而变 性，而空间小的纤维蛋白不易因液压而变性。
（一）物理变性
辐射：紫外线、γ -射线、其他电离射线辐射。 引起的变化有构象上的，也有氨基酸链间二硫键的。前 者可逆，后者不可逆。
界面：在蛋白质与水和空气、水和非水溶液、水和固 相界面上吸附作用时，可以发生不可逆变性。 远界面分子的扩散引起，导致氢键断裂，微结构伸展等。
结合过程
化合水和邻近水
食品化学PPT讲义,适用中国农业大学出版社阚建全版本---05蛋白质5
氨基酸化合物中产量较大的有L－谷氨酸钠， DL－蛋氨酸，L－赖氨酸盐酸盐等,而尤以L －谷氨酸钠产量最大。
饲料用蛋氨酸和赖氨酸等需求量不断增加。
对合成甜味素的原料天冬氨酸和苯丙氨酸的 需求近十几年来增长了十几倍
氨基酸在食品工业中的应用
作食品添加剂,主要用作食品营养强化剂、 增味剂等。
（2）冷冻
低温处理可以导致某些蛋白质的变性，例 如L-苏氨酸胱氨酸酶在室温下稳定，但在 0℃不稳定。11S大豆蛋白质、乳蛋白在 冷却或冷冻时可以发生凝集和沉淀。还有 一些例外的情况，就是一些酶在较低温度 下被激活（例如一些氧化酶）。
导致蛋白质在低温下的变性的原因可能是由 于导致蛋白质的水合环境变化，破坏了维持 蛋白质结构的作用力的平衡，并且因为一些 基团的水化层被破坏，基团之间的相互作用 引起蛋白质的聚集或亚基重排；也可能是由 于体系结冰后的盐效应问题，盐浓度的提高 导致蛋白质的变性。另外，由于冷冻引起的 浓缩效应，可能导致蛋白质分子内、分子间 的双硫键交换反应增加，从而也导致蛋白质 的变性。
在相同的条件下，一种溶于水中的溶质的 自由能与溶于有机溶剂的相同溶质的自由 能相比所超过的数值。
具有大的正Δ G的氨基酸侧链是疏水性的， 具有负的Δ G的氨基酸侧链是亲水性的。
5.2.3 食品中的氨基酸
必须氨基酸：亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、 苏氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苯丙氨酸、色氨 酸8种(婴儿还需强化组氨酸)。
赖氨酸聚合物(聚合赖氨酸)也是一种安全性 很高的食品防腐剂,用于抑制革兰氏阳性菌。 革兰氏阴性菌及真菌的增殖,抑制乳酸菌及 酵母菌的增殖等。
用于食品的其他方面
如赖氨酸可用作食品除臭剂；唯一 甘氨酸、L－谷氨酸、b－丙氨酸，L－苯
食品化学绪论-PPT课件
➢食品化学的研究领域更加拓宽，研究手段日趋现代化，研究 成果的应用周期越来越短。
研究原料和食品的组成、性质和加工中的变化。 现有食品材料功能的改良
改性淀粉、改性蛋白质、改性脂肪
新型食品材料的研究
提取多酚类、天然色素、免疫球蛋白、优质蛋白资源等
高新技术在食品工业中的应用
微胶囊技术、膜分离、超临界、高压灭菌、复合包装材料等
/journal/jafcau
第四阶段 现代食品化学
➢20世纪初中期
➢现代食品化学的研究正向反应机理、风味物质的结构和性 质、特殊营养成分的结构和功能、食品材料的改性、食品 快速分析方法、高新分离技术、新型包装技术和材料、现 代储藏保鲜技术，新食品资源、新工艺和新添加剂等研究 方向发展。
第一阶段 早期研究
➢法国化学家盖-吕萨克（Gay-Lussac） ➢泰纳尔(Thenard)
发明定量测定干燥植物C、N、H的第一个方法
➢英国化学家戴维（Davy）
《农业化学原理》
➢法国化学家谢弗勒尔（Michel Eugene Chevreul）
发现和命名硬脂酸和油酸
第二阶段 发展时期
➢18世纪中后期－19世纪
➢美国化学家阿库姆（Frederick Accum ）
第一本食品打假书 《论食品掺假和厨房毒物》
➢在1820－1850年期间，欧洲很多大学建立了实验室
➢德国化学家李比希（Justus von Liebig） 第一本《食品化学》，食品化学学科建立的开端
➢美国科学家W Hanneberg 和Justin Smith Morrill 反对食品掺假、制定食品标准，通过了一系列法律 例如：在1972年纳德健康组织的压力下，美国食品药品监 督局下令禁止使用红色素2号
研究原料和食品的组成、性质和加工中的变化。 现有食品材料功能的改良
改性淀粉、改性蛋白质、改性脂肪
新型食品材料的研究
提取多酚类、天然色素、免疫球蛋白、优质蛋白资源等
高新技术在食品工业中的应用
微胶囊技术、膜分离、超临界、高压灭菌、复合包装材料等
/journal/jafcau
第四阶段 现代食品化学
➢20世纪初中期
➢现代食品化学的研究正向反应机理、风味物质的结构和性 质、特殊营养成分的结构和功能、食品材料的改性、食品 快速分析方法、高新分离技术、新型包装技术和材料、现 代储藏保鲜技术，新食品资源、新工艺和新添加剂等研究 方向发展。
第一阶段 早期研究
➢法国化学家盖-吕萨克（Gay-Lussac） ➢泰纳尔(Thenard)
发明定量测定干燥植物C、N、H的第一个方法
➢英国化学家戴维（Davy）
《农业化学原理》
➢法国化学家谢弗勒尔（Michel Eugene Chevreul）
发现和命名硬脂酸和油酸
第二阶段 发展时期
➢18世纪中后期－19世纪
➢美国化学家阿库姆（Frederick Accum ）
第一本食品打假书 《论食品掺假和厨房毒物》
➢在1820－1850年期间，欧洲很多大学建立了实验室
➢德国化学家李比希（Justus von Liebig） 第一本《食品化学》，食品化学学科建立的开端
➢美国科学家W Hanneberg 和Justin Smith Morrill 反对食品掺假、制定食品标准，通过了一系列法律 例如：在1972年纳德健康组织的压力下，美国食品药品监 督局下令禁止使用红色素2号
食品化学PPT精品课程课件全册课件汇总
营养性、安全性、感官享受性影响的科学；是为改善食
品包装、开发食品新资源、革新食品加工工艺和储运技 术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量 与安全控制及提高食品原料加工和综合利用水平奠定理 论基础的科学。
食品化学研究的内涵和要素
食品化学是交叉性明显的应用学科，涉及
化学、生物化学、物理化学、高分子化学、环境化
1. 2. 3.
食品供应不足
食品工业化生产程度低 生产者和消费者食品知识的贫乏
贫穷 追求眼前利益 国家的政策不够完善
1.4 食品化学的研究方法
食品化学的基本研究方法
确定关键的化学和生物化学反应是如何能影响到食 品的质量与安全、并将这种知识应用于食品配制、
加工和贮藏过程中可能遇到的各种情况
1. 2.
第一功能——营养 第二功能——感官享受（嗜好性） 第三功能——调节生理活动（功能性食品）
食品的社会文化功能
联络感情
维持社会安定——民以食为天
食品科学的研究内容
食品科学是一门交叉学科，主要论述微生物学、化学、 生物学和工程。 关于食品基础理论的研究（营养、生化、物性） 关于食品生产与加工的研究 新技术在食品生产中的应用 食品质量的研究—食品科学研究的中心
Justus von Liebig(1803-1873) 1847年发表了《食品化 学的研究》 1860年食品中的主要成分为水、粗脂肪、灰分、蛋 白质、“无氮提取物”（碳水化物）
20世纪前期，鉴定了维生素、矿物质、脂肪酸和一 些氨基酸
食品化学的进展与严重而普遍的食品掺假行为 相平行（化学广泛用于生活使它走入邪路）
风味, 营养, 色泽, 质构
1.4.3 反应对食品质量和安全的影响
L
加热, 氧 催化剂 加热
食品化学课件-PPT文档资料
偶极-离子 H2O-游离离子
较强
H2O-有机分子带电基团
偶极-偶极 H2O-PR-NH， H2O-PR-CO
近乎相等
H2O-侧链OH
疏水水合 H2O+R→R（水合）
△G＞0
疏水相互作用 R（水合）＋R（水合）
→R2（水合）+ H2O
△G＜0
水与离子基团的相互作用 Interaction of water with Ionic groups
温度(℃) 0 1.5 83
配位数 4 4.4 4.9
分子间距nm 0.276 0.290 0.305
冰的结构 Structure of ice
六方冰晶形成的条件：
① 在最适度的低温冷却剂中缓慢冷冻 ② 溶质的性质及浓度均不严重干扰水分子的迁移。
冰的分类
按冷冻速度和对称要素分，冰可分为四大类： o 六方型冰晶 o 不规则树枝状结晶 o 粗糙的球状结晶 o 易消失的球状结晶及各种中间体。
• 大多数多层水在-40℃下不结冰，其余可结冰，但冰点 大大降低。
• 有一定溶解溶质的能力 • 与纯水比较分子平均运动大大降低 • 不能被微生物利用
Bulk-phase water
water that occupies positions furthest removed from nonaqueous constituents; water-water hydrogen bonds predominate.
水分子缔合的原因:
1. H-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.
食品化学(十章全)幻灯片PPT
（1）食品主要成合物
及蛋白质三大类物质
①从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序 为：脂肪蛋白质碳水化合物。脂肪与蛋白质都能 在常温下反应，但脂肪的反应具有自身催化作用， 因此食物主要成分中脂肪是最不稳定的，很多食品 通常是先由脂肪变化而导致食品变质。碳水化合物 一般条件下是比较稳定的，它只有在加热、酸或碱 性较强的情况下才反应，但是决不能小看该类反应 对食品质量的影响，因为使用酸、碱和加热是食品 加工的常用手段。
气相的组成，主要是指食品包装中气体的组成。水果、 疏菜的保鲜可通过适当的包装材料和充气处理，降低 气相中的氧含量，提高二氧化碳气体的含量，来降低 呼吸强度，延长货架期。对一些特别不好贮藏的食品， 如高级茶叶，可在包装中充入惰性气体，以维持其特 有的色泽和香气。罐头和瓶装食品如果排除罐顶和瓶 口的氧气，有利于延长产品的保质期
现代食品化学是以食物中的主要成分和重要成分为主 线，以这些物质在食品加工与贮藏条件下的理化特性 和化学反应为基础，以食品质量的变化为标准来建立 理论体系的，是近百年来食品科学和其它相关科学研 究的基本材料的归纳与分析。
在对一类食品或一种食品成分的基本介绍， 一般都着眼三个层面的问题： ① 明确食品的品质特性。 ② 分析影响食品质量的化学成分和化学反应。 ③ 找出影响食品质量的主要反应的控制条件。 尽管在各章中讨论更多的是第二个问题，但是第一、 第三个问题贯穿始终。
质构的化学本质一般是食品中的大分子自身的作用，以 及它们与金属离子、水之间的相互作用。 最常见的导致食品质构劣变的原因有： 食物成分失去溶解性、失去持水力及各种引起硬化与软 化的反应。
色（color）：是指食品中各类有色物质赋予食品的 外在特征，是消费者评价食品新鲜与否，正常与否 的重要的感官指标。
食品化学PPT讲义,适用中国农业大学出版社阚建全版本---第六章维生素矿物质-72页精选文档
VC性质
溶于水。 广泛存在于水果及蔬菜中、在柑橘、山楂、番
茄、辣椒、豆芽等果蔬中含量尤多P211。 溶后呈酸性。在酸性溶液中较稳定，在中性或
碱性溶液中易被氧化失活。铁、铜、等金属离 子可以加速其氧化速度。属最不稳定的维生素， 在贮藏加工中，损失惊人。 是重要的食品添加剂。
6.1.3.2 VB1（硫胺素thiamine ） P213
维生素C （抗坏血酸）
有四种异构体，其中L-型活性最高。 易被氧化剂氧化，本身具有还原能力。 广泛存在于水果及蔬菜中、在柑橘、山楂、
番茄、辣椒、豆芽等果蔬中含量尤多。 溶于水，溶后呈酸性。在酸性溶液中较稳
对氧敏感，在空气中易被氧化生成无活 性的醌类物质。可作抗氧化剂使用。
对热、酸、碱、紫外光均比较稳定。加 工中损失较少。
脂溶性。
维生素A （视黄醇）
存在于高等动物及海产鱼类，尤以肝、 眼球及蛋黄中含量最为丰富。其前体物 广泛存在于绿叶蔬菜、胡萝卜等植物性 食物中。
对热烫、碱性、冷冻稳定。 pH<4.5的条件下，效价有所降低 对空气、氧化剂及紫外光敏感。 脂溶性。
6.1.3.1 维生素C
6.1.3.2 6.1.3.3 6.1.3.4 6.1.3.7
维生素B1 维生素B2 维生素B5 维生素B12
6.1.2.1维生素A P205
A1
维生素A结构：
A2
CH2OH CH2OH
是一类具有活性的不饱和烃，包括视黄醇(retinol VA1)及相关化合物
具有b-紫罗酮环、一个以醇、醛或羧基功能团为 末端的异戊二烯侧链
170℃ 45min时损失30% ； Vc、亚硫酸盐等引起破坏； 铁离子有保护作用，亚铁离子则导致破坏。
P218
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
地成长，直到液态水完全转变为冰后，冰的温度 才开始下降；
水中无冰：冷却后，水的温度会降到0℃以下出现 过冷的现象，晶核一般是在0℃以下的过冷水中形 成。
见图1-17韩
晶核形成与晶体生长的速度：与温度有关
晶核形成的曲线： 很陡，表示在过冷的温度下一旦出现晶核就有更多
Aw<0.2:反应速度保持最小（氧化反应V↑）
抑制微生物及酶 活性的保藏方法
冷冻保藏
高渗透压保藏 果蔬干制 果蔬糖制 蔬菜腌制
Aw对干燥和半干燥 食品质构的影响
保持脆性、避免结块、防止变粘： Aw=0.35～0.5
饼干、爆米花、 油炸土豆片 速溶饮料
硬糖
防止变硬： Aw↑↑
软质食品
单分子层水 多分子层水（半结合水、邻近水）
自由水（体相水、游离水）
毛细管水 截留水
束缚水
与各非水组分结合 结合得最为牢固 作为非水组分整体部分—结构成分 不能作为溶剂， -40℃以上不能结冰。
单分子层水的结构
位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与 多分子层中的水分子交换，脱离开强极性集团，进入外面 多分子层水内，
明显偏高
分子结构决定物理性质
比热大 原因：
➢ 温度↑ → 分子动能↑ → 吸入热量 ➢ 温度↑ → 缔合分子→简单分子→吸入热量
应用：比热大水温不易随气温变化
三维氢键缔合
影响物理性质的因素
压力对沸点的影响 101.32 KPa, 100℃ 压力↑↓→沸点 ↑↓ 应用：减压浓缩
物理性质（续）
水(Water)
概述 (Introduction)
维持人类正常生命活动必需的基本物质 六大营养物质之一
水在食品中的主要 作用
赋予色、香、味、形等特征。 分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。 影响新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和
加工等。
水与溶质的相互作用
水的化学结构
汽态水分子（单分子） 的结构
4 低温贮藏对食品品质 的影响
冷冻法：生鲜食品 优点：保存新鲜食品原有的风味和营养价值 冻结保藏关键因素：低温 作用：微生物活动和化学反应均受到极大的抑制
不是因为 形成冰。
水结冰后不利后果： 1）非水组分的浓度将比冷冻前变大； 2）体积比结冰前增加9%。
主要问题： 1)水怎样转变成冰 2)由此带来的后果
高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的MSI ……
测绘方法
回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把 水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不 同吸湿阶段的水分活度后绘制的等温线。
解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱 水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后 绘制出的等温线。
滞后现象 （Hysteresis）
截留水
食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所 截留的水
主要存于富水的细胞中或凝胶块内 只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过
生物膜或大分子网络向外蒸发。 在高水分食品中，占总水量的90%以上， 与食品的风味、硬度和韧性有关。
结合水与自由水性质的 差别
结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较 固定的比例关系
水分含量一定：t℃↑→Aw↑ 同一食品在不同温度下绘制的等温吸湿
曲线在t℃上升是时，曲线形状基本不变， 位置顺序向右下方移动。
等温吸湿曲线的分区
目的：
深刻理解含义和实际应用 与食品内水的类型紧密联系
根据：
水分含量和Aw的关系 MSI图形特点
区段Ⅰ
Aw：最低 组成：单分子层水 性质：同单分子层水 在食品中占比例：0～0.25g， 物料含水量：0～0.07g/g干物质 不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。
Aw接近0.8时，常温可能霉烂变质。
区段III
Aw范围：0.8～0.99g； 组成：区段I水+区段II水+区段III增加的水； 新增加的水类型：毛细管水（直径>1μm）、截
留水。 性质：同自由水
区段III（续）
物料含水量：最低为0.14～0.33g/g干物质， 增加的水最多20g干物质；
区段Ⅱ
Aw范围：0.25～0.8 组成：区间I水+区间II内增加的水（多分子层水、毛
细管水d<1µm）； 性质：同多分子层水 物料含水量：0.07至0.33～0.4g水/g干物质，最高
为20g的干物 占总水量：5%以下
区段Ⅱ（续）
Aw=0.8时增加水，溶解作用使多数反应加速， 并具有增塑剂和促进基质溶胀的作用（引发固 态组织溶胀）。
自由水
定义：除束缚水外剩余部分的水 位置：与非水组分相距很远的位置 结合力：毛细作用 性质：
与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。 -40℃以上可以结冰
含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%。
毛细管水
动植物体中毛细管保留的水 存在于细胞间隙中 只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。
原因： Aw极低： 空气中O更易进入食品与脂类接触发生反应 Aw较低： 加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧化
物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行； 催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著
降低金属离子的催化效力；
Aw增高：
促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更多 催化位点，从而加速脂类氧化；
Aw>0.8：
氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而减 少了催化效力。
由图2.1-9和（表2.1-3）结论：
绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域II 中部和III区发生，因而在具有中高水分含量 （Aw=0.7～0.9）的食品中发生最快；
Aw=0.2-0.3（I、II边界，单分子层水，可准确预 测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶 促反应速度最小
粘度小 导热率高：
导热系数、扩散系数：冰>水 温度变化速率：冰>水 冻结速度>解冻速度
密度低：水冰 应用：V冰>V水→冷冻工艺机械损伤
优秀的溶剂性质
溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等 乳浊液 胶体溶液
固态食品中水的类型
根据在食品中与非水物的结合程度划分： 束缚水（结合水、构成水）
后聚合成黑色素所致。 酶的催化活性：酶分子的构像—环境—水介质
水的作用：
1）对酶的作用：
维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非 极性侧链间的疏水作用力；
2）溶剂作用：
有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充 分靠拢，溶解并增加基质流动性等。
Aw与酶反应速率：
Aw极低: 反应几乎停止或极慢；
平衡相对湿度（ ERH ）
平衡相对湿度=食品中水分蒸发达到平衡时食品上空 已恒定的水蒸气分压与在此温度时水的饱和蒸汽压 的比值，既：
Aw=P/P0=ERH/100
等温吸湿曲线
定义：在恒定温度下，表示食品的水分含量（水/干物质）与它的水 分活度之间关系的曲线称为等温吸湿曲线（MSI），即：以食品中的 水分含量为纵坐标，以水分活度为横坐标作图，所得的曲线为等温吸 湿曲线。
用途
确定食品适宜的浓缩脱水时间 确定适宜的食品组成以防止水分在各组分间转
移 预测食品的适宜含水量，以确保其稳定性。 反映不同食品中非水成分与水结合的能力
影响等温吸湿曲线形状的 因素
食品的组成结构 测绘方法 温度 ……
食品的组成结构
S形：大多数食品的MSI J形：含有大量糖及其它可溶性小分子但不富有
结合水的蒸汽压比自由水的高 结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。 结合水在-40℃以上不能结冰，自由水在-40℃以上可以结
冰。 自由水能为微生物所利用，结合水则不能。 结合水对食品风味和质感起重要作用
水分活度与食品稳定性
水分含量
水分含量 水分含量不能作为判断食品稳定性的指标
（1）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。 （2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。
在高水分食品中一般占总含水量的95%以上。
区段的划分
1）区段I：靠近II→多分子层水 区段II：靠近I→单分子层水
2）除结合水外，其余水能在区域内/间进行交换
故用区带表示相互的交叉过程
区段的变化
区段II/III水↑→区段I/II水性质几乎不变 食品中结合得最不牢固的那部分水对食品
的稳定性起着重要作用。
Aw=0.6～0.7，反应达最大值。/如图2.1-9（4）（5）
（刘）：
水是反应物：水↓ →反应↓ ； 水是生成物：水含量↑，阻止反应进行→抑制水
产生，反应速度↓ 水含量不再是限速因素：水含量↑→稀释效应→
反应速度↓
3.3.4 脂类氧化与Aw的关 系
如图2.1-9（3）（刘）
Aw=0.01～0.4: Aw↑→V↓ Aw=0.4: V↓↓ Aw>0.4: Aw↑→V↑ Aw=0.7～0.8: V↑↑ Aw>0.7～0.8: Aw↑→V↓
Aw增加: 毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充 满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。
Aw与酶活性： Aw<0.85，催化活性明显减弱； Aw<0.3，淀粉酶、酚氧化酶、过氧化物酶受到极
大抑制；
Aw= 0.3～ 0.1，脂肪酶仍能保持活性。
如图2.1-9
3.3.3 非酶反应 （Maillard）与Aw的关系
微生物发育时必需的 Aw
微生物
发育所必需的最低AW
普通细菌
0.90
普通酵母
0.87
普通霉菌
0.80
嗜盐细菌
≤0.75
耐干性酵母（细菌） 0.65
耐渗透压性酵母
0.61
3.3.2 酶促反应与水分活度的 关系
如图2.1-9（2）所示
酶促褐变： 食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经氧化
存在形式：单分子或汽态分子 化学式：H2O 形状：折线形 H—O 结合方式：共价键 键角：104.5℃ 分子类型：极性分子
水中无冰：冷却后，水的温度会降到0℃以下出现 过冷的现象，晶核一般是在0℃以下的过冷水中形 成。
见图1-17韩
晶核形成与晶体生长的速度：与温度有关
晶核形成的曲线： 很陡，表示在过冷的温度下一旦出现晶核就有更多
Aw<0.2:反应速度保持最小（氧化反应V↑）
抑制微生物及酶 活性的保藏方法
冷冻保藏
高渗透压保藏 果蔬干制 果蔬糖制 蔬菜腌制
Aw对干燥和半干燥 食品质构的影响
保持脆性、避免结块、防止变粘： Aw=0.35～0.5
饼干、爆米花、 油炸土豆片 速溶饮料
硬糖
防止变硬： Aw↑↑
软质食品
单分子层水 多分子层水（半结合水、邻近水）
自由水（体相水、游离水）
毛细管水 截留水
束缚水
与各非水组分结合 结合得最为牢固 作为非水组分整体部分—结构成分 不能作为溶剂， -40℃以上不能结冰。
单分子层水的结构
位置：第一个水分子层中。个别单分子层上的水分子可与 多分子层中的水分子交换，脱离开强极性集团，进入外面 多分子层水内，
明显偏高
分子结构决定物理性质
比热大 原因：
➢ 温度↑ → 分子动能↑ → 吸入热量 ➢ 温度↑ → 缔合分子→简单分子→吸入热量
应用：比热大水温不易随气温变化
三维氢键缔合
影响物理性质的因素
压力对沸点的影响 101.32 KPa, 100℃ 压力↑↓→沸点 ↑↓ 应用：减压浓缩
物理性质（续）
水(Water)
概述 (Introduction)
维持人类正常生命活动必需的基本物质 六大营养物质之一
水在食品中的主要 作用
赋予色、香、味、形等特征。 分散蛋白质和淀粉等，形成凝胶。 影响新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和
加工等。
水与溶质的相互作用
水的化学结构
汽态水分子（单分子） 的结构
4 低温贮藏对食品品质 的影响
冷冻法：生鲜食品 优点：保存新鲜食品原有的风味和营养价值 冻结保藏关键因素：低温 作用：微生物活动和化学反应均受到极大的抑制
不是因为 形成冰。
水结冰后不利后果： 1）非水组分的浓度将比冷冻前变大； 2）体积比结冰前增加9%。
主要问题： 1)水怎样转变成冰 2)由此带来的后果
高聚物的水果、糖果及咖啡提取物等的MSI ……
测绘方法
回吸（吸附）等温线：在恒温条件下，把 水逐步渗透到干燥的食品中，在测定了不 同吸湿阶段的水分活度后绘制的等温线。
解吸等温线：把高水分含量的食品逐步脱 水，在测定了不同脱水阶段的水分活度后 绘制出的等温线。
滞后现象 （Hysteresis）
截留水
食品中被生物膜或凝胶内大分子交联成的网络所 截留的水
主要存于富水的细胞中或凝胶块内 只能在被截留的区域内流动，单个水分子可通过
生物膜或大分子网络向外蒸发。 在高水分食品中，占总水量的90%以上， 与食品的风味、硬度和韧性有关。
结合水与自由水性质的 差别
结合水的量与食品中有机大分子的极性集团的数量有比较 固定的比例关系
水分含量一定：t℃↑→Aw↑ 同一食品在不同温度下绘制的等温吸湿
曲线在t℃上升是时，曲线形状基本不变， 位置顺序向右下方移动。
等温吸湿曲线的分区
目的：
深刻理解含义和实际应用 与食品内水的类型紧密联系
根据：
水分含量和Aw的关系 MSI图形特点
区段Ⅰ
Aw：最低 组成：单分子层水 性质：同单分子层水 在食品中占比例：0～0.25g， 物料含水量：0～0.07g/g干物质 不能被微生物利用，不能用做介质进行生化反应。
Aw接近0.8时，常温可能霉烂变质。
区段III
Aw范围：0.8～0.99g； 组成：区段I水+区段II水+区段III增加的水； 新增加的水类型：毛细管水（直径>1μm）、截
留水。 性质：同自由水
区段III（续）
物料含水量：最低为0.14～0.33g/g干物质， 增加的水最多20g干物质；
区段Ⅱ
Aw范围：0.25～0.8 组成：区间I水+区间II内增加的水（多分子层水、毛
细管水d<1µm）； 性质：同多分子层水 物料含水量：0.07至0.33～0.4g水/g干物质，最高
为20g的干物 占总水量：5%以下
区段Ⅱ（续）
Aw=0.8时增加水，溶解作用使多数反应加速， 并具有增塑剂和促进基质溶胀的作用（引发固 态组织溶胀）。
自由水
定义：除束缚水外剩余部分的水 位置：与非水组分相距很远的位置 结合力：毛细作用 性质：
与稀溶液中水相似，在食品中可以作溶剂。 -40℃以上可以结冰
含量：在高水分食品中，略低于总水量的5%。
毛细管水
动植物体中毛细管保留的水 存在于细胞间隙中 只能在毛细管内流动，加压可使水压出体外。
原因： Aw极低： 空气中O更易进入食品与脂类接触发生反应 Aw较低： 加入到干燥样品中的水干扰氧化，与氢过氧化
物结合并阻止其分解，从而阻碍氧化进行； 催化氧化的金属离子发生水化作用，从而显著
降低金属离子的催化效力；
Aw增高：
促使氧溶解度增加和大分子膨胀，暴露出更多 催化位点，从而加速脂类氧化；
Aw>0.8：
氧化速度缓慢，水对催化剂产生稀释效应而减 少了催化效力。
由图2.1-9和（表2.1-3）结论：
绝大多数不利于食品品质稳定的反应是在区域II 中部和III区发生，因而在具有中高水分含量 （Aw=0.7～0.9）的食品中发生最快；
Aw=0.2-0.3（I、II边界，单分子层水，可准确预 测干燥产品最大稳定性时含水量）：化学反应、酶 促反应速度最小
粘度小 导热率高：
导热系数、扩散系数：冰>水 温度变化速率：冰>水 冻结速度>解冻速度
密度低：水冰 应用：V冰>V水→冷冻工艺机械损伤
优秀的溶剂性质
溶解能力强，可溶解电解质、蛋白质等 乳浊液 胶体溶液
固态食品中水的类型
根据在食品中与非水物的结合程度划分： 束缚水（结合水、构成水）
后聚合成黑色素所致。 酶的催化活性：酶分子的构像—环境—水介质
水的作用：
1）对酶的作用：
维持酶分子活性构像的各种作用力，特别是非 极性侧链间的疏水作用力；
2）溶剂作用：
有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充 分靠拢，溶解并增加基质流动性等。
Aw与酶反应速率：
Aw极低: 反应几乎停止或极慢；
平衡相对湿度（ ERH ）
平衡相对湿度=食品中水分蒸发达到平衡时食品上空 已恒定的水蒸气分压与在此温度时水的饱和蒸汽压 的比值，既：
Aw=P/P0=ERH/100
等温吸湿曲线
定义：在恒定温度下，表示食品的水分含量（水/干物质）与它的水 分活度之间关系的曲线称为等温吸湿曲线（MSI），即：以食品中的 水分含量为纵坐标，以水分活度为横坐标作图，所得的曲线为等温吸 湿曲线。
用途
确定食品适宜的浓缩脱水时间 确定适宜的食品组成以防止水分在各组分间转
移 预测食品的适宜含水量，以确保其稳定性。 反映不同食品中非水成分与水结合的能力
影响等温吸湿曲线形状的 因素
食品的组成结构 测绘方法 温度 ……
食品的组成结构
S形：大多数食品的MSI J形：含有大量糖及其它可溶性小分子但不富有
结合水的蒸汽压比自由水的高 结合水不能作为溶剂，自由水可以作溶剂。 结合水在-40℃以上不能结冰，自由水在-40℃以上可以结
冰。 自由水能为微生物所利用，结合水则不能。 结合水对食品风味和质感起重要作用
水分活度与食品稳定性
水分含量
水分含量 水分含量不能作为判断食品稳定性的指标
（1）水分含量的测定受温度、湿度等外界条件的影响。 （2）各非水组分与水氢键键合的能力和大小均不相同。
在高水分食品中一般占总含水量的95%以上。
区段的划分
1）区段I：靠近II→多分子层水 区段II：靠近I→单分子层水
2）除结合水外，其余水能在区域内/间进行交换
故用区带表示相互的交叉过程
区段的变化
区段II/III水↑→区段I/II水性质几乎不变 食品中结合得最不牢固的那部分水对食品
的稳定性起着重要作用。
Aw=0.6～0.7，反应达最大值。/如图2.1-9（4）（5）
（刘）：
水是反应物：水↓ →反应↓ ； 水是生成物：水含量↑，阻止反应进行→抑制水
产生，反应速度↓ 水含量不再是限速因素：水含量↑→稀释效应→
反应速度↓
3.3.4 脂类氧化与Aw的关 系
如图2.1-9（3）（刘）
Aw=0.01～0.4: Aw↑→V↓ Aw=0.4: V↓↓ Aw>0.4: Aw↑→V↑ Aw=0.7～0.8: V↑↑ Aw>0.7～0.8: Aw↑→V↓
Aw增加: 毛细管的凝聚作用开始，毛细管微孔充 满水，导致基质溶解于水，酶反应速率增大。
Aw与酶活性： Aw<0.85，催化活性明显减弱； Aw<0.3，淀粉酶、酚氧化酶、过氧化物酶受到极
大抑制；
Aw= 0.3～ 0.1，脂肪酶仍能保持活性。
如图2.1-9
3.3.3 非酶反应 （Maillard）与Aw的关系
微生物发育时必需的 Aw
微生物
发育所必需的最低AW
普通细菌
0.90
普通酵母
0.87
普通霉菌
0.80
嗜盐细菌
≤0.75
耐干性酵母（细菌） 0.65
耐渗透压性酵母
0.61
3.3.2 酶促反应与水分活度的 关系
如图2.1-9（2）所示
酶促褐变： 食品中的酚类物在酚氧化酶的作用下，经氧化
存在形式：单分子或汽态分子 化学式：H2O 形状：折线形 H—O 结合方式：共价键 键角：104.5℃ 分子类型：极性分子