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第二章：水
1.解释水为什么会有异常的物理性质。

在水分子形成的配位结构中，由于同时存在2个氢键的给体和受体，可形成四个氢键，能够在三维空间形成较稳定的氢键网络结构。

（了解宏观上水的结构模型。

⏹（1）混合模型：
混合模型强调了分子间氢键的概念,认为分子间氢键短暂地浓集于成簇的水分子之间,成簇的水分子与其它更密集的水分子处于动态平衡.
⏹（2）填隙式模型
水保留一种似冰或笼形物结构，而个别水分子填充在笼形物的间隙中。

⏹（3）连续模型
分子间氢键均匀分布在整个水样中，原存在于冰中的许多键在冰融化时简单地扭曲而不是断裂。

此模型认为存在着一个由水分子构成的连续网，当然具有动态本质。

）
2.食品中水的类型及其特征？
⏹根据水在食品中所处状态的不同，与非水组分结合强弱的不同，可把固态食品中的
水大体上划分为三种类型：束缚水、毛细管水、截流水
⏹束缚水：不能做溶剂，与非水组分结合的牢固，蒸发能力弱，不能被微生物利用，
不能用做介质进行生物化学反反应。

毛细管水：可做溶剂、在—40℃之前可结冰，易蒸发，可在毛细管内流动，微生物可繁殖、可进行生物化学反应。

是发生食品腐败变质的适宜环境。

截流水：属于自由水，在被截留的区域内可以流动，不能流出体外，但单个的水分子可通过生物膜或大分子的网络向外蒸发。

在高水分食品中，截留水有时可达到总水量的90%以上。

截留水与食品的风味、硬度和韧性有密切关系，应防止流失。

3．水分活度的定义。

冰点以下及以上的水分活度有何区别？
1）水分活度（Aw）能反应水与各种非水成分缔合的强度。

Aw ≈p/p.=ERH/100 式中，p为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸气分压；p。

为在同一温度下纯水的饱和蒸汽压;ERH为食品样品周围的空气平衡相对湿度。

2）①定义不同：冰点以下食品的水分活度的定义：
Aw = Pff / P。

(scw) = Pice / P。

(scw) Pff ：部分冻结食品中水的分压P。

(scw) ：纯过冷水的蒸汽压（是在温度降低至-15℃测定的）Pice ：纯冰的蒸汽压
②Aw的含义不同
⏹在冰点以上温度，Aw是试样成分和温度的函数，试样成分起着主要作用；
⏹在冰点以下温度，Aw与试样成分无关，仅取决于温度。

③当温度充分变化至形成冰或熔化冰时，从食品稳定性考虑，Aw的意义也发生变化。

④低于食品冰点温度时的AW不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的AW。

4.水分吸着等温线（MSI）。

滞后现象及其产生原因。

⏹定义：在恒温下，食品水分含量与水分活度的关系曲线。

⏹同一食品它的回吸等温线与解吸等温线并不完全重合，在中低水分含量部分张开了
一细长的眼孔，这种水分吸着等温线与解吸等温线之间的不一致现象称为滞后现象。

⏹产生原因：①解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分。

②不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压。

③解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的aw.
④温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。

5.水分活度与食品稳定性的关系
1）总的趋势是：水分活度越小，食品越稳定，较少出现腐败变质的问题，有以下三方面原因：
⏹1、微生物的活动与水分活度的关系
在食品中，微生物赖于生存的水主要是自由水，食品内自由水含量越多，水分活度越大，故水分活度大的食品易受微生物污染，稳定性差。

⏹2、化学及酶促反应与水分活度的关系
酶促反应需在酶的催化作用下进行。

酶的催化活性取决于酶分子的构象，酶分子的构象与其存在的环境有密切的关系，只有以水作为介质的环境中，用来维持酶分子活性构象的各种作用力，特别是非极性侧链间的疏水作用力，才能充分地发挥作用。

另外，水的存在也有利于酶和底物分子在食品内的移动，使之充分地靠拢。

⏹3、非酶反应与水分活度的关系
①Maillard反应：
当Aw=0.6—0.7时，反应达最大值；
当>0.7时，Maillard反应的速度反而降低，这是由于继续增加的水稀释了反应物的浓度，因而也降低了反应速度。

②脂肪非酶氧化反应：反应在水分活度很低时便开始进行，随着水分活度升高，反
应速度反而降低，降低的趋势一直延续到水分活度0.4左右，从此开始水分活度升高，反应速度增大，但增大到0.7-0.8之间的最大值后，又出现降低的势头。

③干制、糖渍、盐渍食品均是降低水分进行保藏的。

2）用冻结的办法保藏食品，最关键的是低温。

在低温下，引起食品腐败的微生物活动和化学反应均受到巨大的抑制。

⏹1、冻结对微生物活动的影响
食品冻结后的温度，按规定应保持在-18℃，在此温度下微生物的活动，将受到极大的抑制，有的甚至死亡。

（1）低温虽不能杀灭全部微生物，但幸存者的活性则遭受抑制。

（2）食品冻结后，可被微生物利用的液态水大量减少，
（3）未结冰的溶液经冻结浓缩后，浓度急剧增大，渗透压也随之变大，这些变化对微生物的活动也都能产生抑制作用。

⏹2、冻结对生物化学反应的影响
（1）冻结食品在低温下，一些常温下出现的引起食品腐败的生物化学反应，也随着酶活性或反应速度常数的降低，受到极大的抑制。

——冻结保藏食品的理论基础。

（2）在食品冻结后，原来分散在自由水中的溶质被浓缩在剩余的没有凝固的水中，未凝固相的一些性质，如pH值、离子强度、氧化还原电位及某些胶体性质等，都因此发生了变化，变化后往往会加速一些化学反应。

（3）由于自由水结冰后体积膨胀，在食品的组织结构遭受了机械损伤后，导致酶、底物、激活剂在细胞内的位置发生了变化，即发生了常说的“错位”现象，由此引发了某些酶促反应的进行。

第三章：碳水化合物
1.碳水化合物的分类
据组成碳水化合物的数量可分为：
⏹单糖：据含碳原子数目分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖等；或三碳糖、四碳糖、五
碳糖、六碳糖等；醛糖、酮糖
⏹寡糖：由2~10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。

据组成寡糖的单糖种类，
分为均寡糖（如麦芽糖和聚合度<10的糊精）和杂寡糖（如蔗糖、棉籽糖）。

⏹多糖：由许多单糖分子缩合而成。

聚合度>10.
分为：均多糖如纤维素、淀粉
杂多糖如海藻多糖、茶叶多糖、植物多糖、动物多糖、微生物多糖据在生物体内的功能：结构性多糖、储藏性多糖、功能性多糖
2.常见的二糖、低聚糖
麦芽糖（还原性）、乳糖（还原性）、蔗糖（无还原性）。

3.从环糊精的结构来解释其具有什么样的功能性质？
⏹环糊精是由6-8个D-吡喃葡萄糖通过α- 1，4 糖苷键连接而成的低聚物，分别称为
α-环糊精，β-环糊精，γ-环糊精。

环糊精结构具高度对称性，分子中糖苷氧原子是共平面的。

环糊精分子是环型和中间具有空穴的圆柱结构。

在β-环糊精分子中7个葡萄糖残基的C6上的伯醇羟基都排列在环的外侧，而空穴内壁则由呈疏水性的C-H键和环氧组成，使中间的空穴是疏水区域，环的外侧是亲水的。

⏹由于中间具有疏水的空穴，因此具有如下功能：
（1）对油脂起乳化作用；
（2）对挥发的芳香物质，有防止挥发的作用；
（3）对易氧化和易光解的物质有保护作用；
（4）对食品的色、香、味也具有保护作用；
（5）除去食品中一些苦味和异味；
（6）作为微胶囊化的壁材。

4.碳水化合物的物理性质
⏹1、甜度（相对甜度）：一般选用蔗糖为基准，因其是一种非还原糖，其水溶液比较
稳定，其他糖的甜度，则是与蔗糖比较后的相对甜度。

⏹2、溶解度：虽然各种糖都能溶于水中，但它们的溶解度不同，其中果糖溶解度最
高，其次是蔗糖、葡萄糖、乳糖等。

糖的溶解度随温度升高而增大。

⏹3、结晶性：糖溶液越纯就越容易结晶，混合糖比单一的糖难于结晶。

不同种类的
糖结晶性不同．蔗糖易结晶，且晶体很大；葡萄糖也易结晶，但晶体细小；转化糖、果糖较难结晶．淀粉糖浆是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，不能结晶。

⏹4、吸湿性和保湿性：吸湿性指糖在空气湿度较大的惰况下吸收水分的性质；不同
种类的糖吸湿性不同．果糖、转化糖吸湿性最强；葡萄糖、麦芽糖次之；蔗糖吸湿性最弱。

⏹5、渗透压：相同浓度下（质量百分比浓度）下，溶质分子的分子质量越小，溶液
的摩尔浓度就越大，溶液的渗透压就越大，食品的保存性就越高。

对于蔗糖来说：
50%可以抑制酵母的生长，65%可以抑制细菌的生长，80%可以抑制霉菌的生长。

⏹6、黏度：一般来讲粘度与分子体积大小成正比关系如葡萄糖、果糖的粘度较蔗糖
为低。

葡萄糖的粘度随温度升高而增大，蔗糖的粘度则随着温度的升高而减小。

⏹7、抗氧化性：由于氧气在糖溶液中的溶解量低于在水溶液中的溶解量，所以糖溶
液具有抗氧化性．有利于保持鲜果的风味、颜色及维生素C，不致因氧化反应而发生变化．葡萄糖、果糖、淀粉糖浆都具有抗氧化性．
5.碳水化合物的化学性质
1）水解反应——转化糖的形成
⏹C12H22O11＋H2O →C6H12O6＋C6H12O6
⏹蔗糖在酶或酸的水解作用下形成的产物叫做转化糖。

所谓转化是指水解前后溶
液的旋光度从左旋转化到右旋。

用于转化糖生产的酸是盐酸，酶是β-葡萄糖苷酶和β-果糖苷酶。

2）氧化反应
⏹D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡萄糖酸。

⏹利用此反应可以测定食品和其它生物材料中D-葡萄糖的含量，也可以测定血中
葡萄糖含量。

3）还原反应
双键加氢称为氢化。

D-葡萄糖→D-葡萄糖醇（山梨醇）
D-甘露糖、D-果糖→甘露糖醇
木糖→木糖醇
4）酯化和醚化
糖中羟基与有机酸或无机酸相互作用生成酯，与醇中的羟基作用形成醚
5）非酶褐变
（1）焦糖化反应：碳水化合物特别是蔗糖和还原糖在不含氮化合物情况下直接加热所发生的复杂反应称为焦糖化反应。

（2）美拉德反应
①定义：食品在油炸、烘烤、烘焙等加工中，还原糖（主要是葡萄糖）同游离的氨基酸或蛋白质分子中氨基酸残基的游离氨基发生羰氨反应，这种反应被称为美拉德反应。

②反应机理（主要是葡萄糖）：
当还原糖同氨基酸、蛋白质或其他含氮的化合物一起加热时，还原糖与胺反应产生葡基胺，溶液呈无色；葡基胺经Amadori重排，得到1-氨基-1-脱氧-D-果糖衍生物。

在pH ≤5条件下继续反应，最终可得到5-羟甲基-2-呋喃甲醛（HMF）。

在pH>5的条件下，此活性环状化合物（HMF和其他化合物）快速聚合，生成含氮的不溶性深暗色物质。

③有利与不利方面
有利：形成喜人的颜色，产生风味物质。

不利：产生一些不希望的颜色，出现的褐变导致氨基酸和营养成分的损失。

④影响因素
⏹水分含量：中等水分含量条件下褐变速度最快；
⏹pH值：pH≤6，即使有褐变，其程度也较低。

pH7.8-9.2范围内褐变速度最快；
从反应机制看，酸性溶液中，氨基处于质子化状态，使得葡基胺不能形成。

⏹金属离子：特别是铜与铁能促进褐变，三价铁比二价铁更为有效；
⏹糖的种类：醛糖比酮糖更易褐变。

酮糖在褐变中遵循不同的机制，因此，D-果
糖在褐变中的活性比醛糖低的多。

⏹⑤抑制褐变的方法：降低水分；降低pH；降低温度；除去一种作用物。

6.直链淀粉与支链淀粉的不同之处
⏹直链淀粉：由葡萄糖通过α-1，4糖苷键连接而成的直链分子，呈右手螺旋结构，
在螺旋内部只含氢原子，羟基位于螺旋外侧。

⏹支链淀粉：是一种高度分支的大分子，葡萄糖基通过α-1，4糖苷键连接成它的
主链，支链通过α-1，6糖苷键与主链连接。

7.糊化、老化及其影响因素
⏹糊化：通过加热提供足够的能量，破坏淀粉结晶胶束区弱的氢键后，颗粒开始水合
和吸水膨胀，结晶区消失，大部分直链淀粉溶解到溶液中，溶液黏度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失。

这个过程称为糊化。

糊化作用的本质是淀粉分于间的氢键断裂，淀粉分散在水中成为胶体溶液．
⏹影响淀粉糊化的因素：
1、Aw：食品中盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分降低Aw，抑制淀粉的糊化。

2、淀粉结构：当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化，反之亦然。

3、盐：高浓度盐抑制淀粉糊化，低浓度的盐对糊化几乎无影响。

4、脂类：脂类可被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环内浸出，而且脂类可阻止水
渗入淀粉粒，所以能与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀，影响淀粉的糊化
5、pH值：pH<4时淀粉被水解成糊精，粘度降低。

所以对高酸性食品增稠用交联
淀粉（因其只有完全水解时粘度才明显降低）。

pH=4—7时，不影响淀粉糊化。

pH≥10糊化速度加快，但pH≥10的食品不存在。

6、淀粉酶：在糊化初期，淀粉颗粒吸水膨胀而淀粉酶还未被钝化前，可使淀粉降解，使淀粉糊化加速。

⏹老化：淀粉溶解度减小的过程即为老化。

即糊化后的淀粉缓慢冷却或长期放置，会
变得不透明，甚至凝结出现沉淀的现象称淀粉的老化。

其实质是淀粉的分子在较低温度下又自动排列成序，相邻分于间的氢键又逐步形成．
⏹影响淀粉老化的因素
1、淀粉的种类：直连淀粉较支链淀粉容易老化；分子量小的直连淀粉较分子量大的
容易老化。

2、淀粉的浓度：浓度越大，分子碰撞机会大，越易老化。

3、无机盐的种类：无机盐离子有阻碍淀粉分子定向取向的作用。

4、食品pH值：pH在5-7时，老化较快。

偏酸或偏碱时，因带有同宗电荷，老化减慢。

5、温度：淀粉老化的最适温度时2-4℃，>60 ℃或<-20 ℃时不易老化。

6、冷冻速度：速冻可抑制淀粉老化。

7、共存物的影响：脂类和乳化剂抗老化；多糖（果胶除外）抗老化；表面活性剂
或具有表面活性的极性脂可抑制老化。

8.改性淀粉
9.果胶的结构、分类以及形成凝胶的条件。

⏹果胶分子的结构：果胶分子的主链是由150—500个α-D-半乳糖醛酸基（相对分
子质量为30000—100000）通过1，4糖苷键连接而成，在主链中相隔一定距离含有α-L-鼠李吡喃糖基侧链，因此果胶的分子结构由均匀区与毛发区组成。

均匀区是由主链组成，毛发区是由高度支链组成。

⏹天然果胶的分类
1）高甲氧基果胶（HM）：分子中超过一半的羧基是甲酯化的，余下的羧基以
游离酸及盐的形式存在。

2）低甲氧基果胶（LM）：分子中低于一半的羧基是甲酯型的。

果胶能形成具有弹性的凝胶：
（1）高甲氧基果胶形成凝胶的条件是：低pH值高糖浓度，
一般果胶<1% 、蔗糖浓度58% -75% 、pH2.8-3.5
（2）低甲氧基果胶形成凝胶的条件是：pH2.5-6.5，加入Ca2+、没有糖也可形成稳定的凝胶、易脆裂，弹性小，加入蔗糖10%-20%，可明显改善凝胶的质地。