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2011年食品化学总结笔记
一、食品化学的作用和研究方法
1．如何采用食品化学原理解决一个食品加工和储藏中的实际问题。
食品化学是用化学的理论和方法研究食品本质的科学，它通过食品营养价值、安全性和风味特征的研究，阐明食品的组成、性质、结构和功能和食物在贮藏、加工和包装过程中可能发生的化学、物理变化和生物化学变化的科学。
食品从原料生产，经过储藏、运转、加工到产品销售，每一过程无不涉及到化学变化。对这些变化的研究及控制构成了食品化学研究的核心内容。
植物组织或器官在储藏过程中发生的化学变化，一船包括生理成熟、后熟和衰老过程中的酶促变化和化学变化。例如呼吸、细胞壁软化和风味物产生。动物组织或器官在储藏过程中发生的化学变化，—般包括产后生理变化和化学变化，例如肉的僵直、嫩化、自溶和腐败。这些变化既受生理生化调控，又受储藏环境影响。若环境条件恶劣，又会出现种种生理病害。
原料进入加工过程，变化的机会增加。在加工时，原料被混合，组织成细胞结构被破坏，这就增加了酶与底物接触的机会。酶促水解利酶促氧化是食品酶催化变化的两个主要方面，它们引起营养物消耗、质地变软、风味和色泽改变。有些变化幅度颇大，例如维生素B1、B6和C的降解、水果的酶促褐变、葱属植物强烈地风味产生等。
热加工是食品加工的主要方法之一，在这种激烈的加工条件下，许多食品成分发生分解、聚合、异构化和变性。一些热变化可能有利，例如熟肉风味的产生、抗营养因子的失活和面包表面颜色的形成。另一些热变化可能不利，例如油脂的热解变质、蛋白质的不可调变性及异肽键的生成、维生素热分解和许多果蔬色泽和风味的加热劣化。
水分活度变化引起的变化多种多样。例如一定程度的脱水加工引起了非酶褐变、脂肪和脂溶性维生素氧化及蛋白质变性反应的加速，但在水含量减至接近单层值时几乎食品中常见的各种主要不利变化都受阻而极慢进行，因而食品得以长期保质。
氧气氧化、试剂氧化、光敏氧化和酶促氧化是食品加工和储藏中引起食品变质的重要原因之一。许多维生素(C、D、E、A和B2)、脂类、一些色素及蛋白质中的含硫氨基酸及芳香氨基酸残基等都是极易受氧化的食品成分。这些物质被氧化，不但损失了营养，还可能形成不良风味和有害成分等。例如油脂自动氧化和热氧化就是这样。
光照和电离辐射在食品加工和储藏中也常常引起品质变化。例如牛奶长期日照会产生异味，腌制肉品和脱水蔬菜长期日照会变色或褪色，高剂量的电离辐射会引起脂类和蛋白质的分解变质，肉品辐射保藏中会出现异味。
酸、碱、金属离子和其他污染到食品中的成分也会引起某些变化发生。例如酸是多糖和苷类水解的催化剂，还是造成叶绿素脱镁的效应物。碱可引起脂肪皂化，也是引起蛋白质残基变化的重要效应物。金属离子是脂肪自动氧化的重要催化剂，它们还能与多酚化合物络合而引起水果汁颜色转为深暗。
酶活控制是食品加工和储藏的重要内容。主要是靠加热变性，但调节pH、加入激活剂或抑制剂、改变底物浓度或改变辅基浓度也是常用方法。为了防止加工中酶引起的不利变化，在加工初期往往就要钝化酶。各种酶的热变性模式大同小异，基本等同于蛋白质的热变性。
食品储藏和加工中可能发生种种变化产生毒物。例如马铃薯储藏后期茄苷生成加快，食品在烟熏中有苯并芘产生，肉类腌制中可有亚硝胺化合物产生，含氰苷植物原料在加工中可产生氰酸盐等等。这类物质产生的途径彼此不同，疏于防范会引起严重后果。
加工成品如果包装良好，多数化学变化速度很低，但未停止。根据食品的固有性质，一
些反应仍在实质的在进行。储藏、运输和销售中因温度波动、包装泄漏、与化学品交叉保存及包装材料的某些成分向食品迁移等现象又会引起某些变化加速。例如残存在包装内的氧气造成的氧化反应继续使营养成分损失，光照使天然色素变色或褪色，金属罐中金属转为离子会与植物多酚类或肉蛋白分解产生的硫化氢结合产生黑色。
在食品的储藏、加工和远销中，微生物不论何时进入食品并在此生长都将引起多种化学变化。此时不同于微生物的工业利用，由于没有专门的调控措施，微生物在食品中引起的主要是不利变化。正因为如此，食品化学注重研究由不同杀菌、消毒、防腐剂应用、酸度、水分活废、氧化还原电势、低温等防止微生物生长的条件引起的食品自身成分的变化，并寻找既能防止微生物生长，又能减轻食品品质受损的最佳处理方法和条件。
食品的品质主要涉及质地、风味、颜色、营养和安全性。根据不同食品的特点，发生在食品中的变化都有有利和不利两个侧面。因此，首先是要研究清楚反应本身，明确反应物、反应步骤和产物各是什么，明确反应条件是如何影响反应方向、速度和程度的，并要明确一个反应和其他反应之间的联系。其次，要明确这些变化与食品品质变化的直接联系，特别要明确所研究的变化主要涉及哪种与品质有关的属性，也要弄清该变化的间接影响。最后，明确哪类反应经常在哪些原料或食品中发生。在应用食品化学知识从事食品生产时，这一切具有重要意义。
2．简述食品化学的定义、食品化学在食品科学中的作用和地位。 食品化学：应用化学的原理和方法，研究食品及其原料的组成、结构、理化性质、生理功能、体内生化过程、营养价值、安全性质及在加工、贮藏、运销中的变化、变化本质及对食品品质和安全性影响的一门新兴、综合、交叉性学科。简言之，食品化学即是研究食品的组成、结构、功能及其变化规律，从分子水平认识食品的一门科学。 食品化学与食品科学研究和发展的关系 食品化学对食品科学研究及发展的意义：
1).可以促使食品科学工作这从分子水平去认识食品原料、食品加工与贮藏、各类食品加工技术应用的本质，使各项研究更加深入； 2)可以促使食品工作者不断更新加工工艺，生产出更加安全、卫生、营养价值更高的食品；
3).可以促使食品科学由定性逐渐走向定量，科学说明各种食品的物质组成，制定更加合理先进的食品标准；
4).可以促使食品工业加速利用生物工程技术和各种先进的加工技术，促进食品工业更新换代；
5).可以促使食品科学不断发展，促进新的、营养价值更高、功能更加独特的食品，以满足不同层次和不同人群的需要。 食品化学在食品工业技术发展中的作用
食品科学和工程领域的许多新技术，如可降解包装材料、生物技术、微波加工技术、辐射保鲜技术、超临界萃取和分子蒸馏技术、膜分离技术、微胶囊技术等的建立和应用依然有赖于对物质结构、物性和变化的把握。
由上边分析可以看出，食品化学研究的领域已经延伸到食品工业的各个方面，其影响的范围及程度也愈日剧增。可以这样说，没有食品化学的理论指导就不可能有日益发展的现代食品工业。
5．食品加工和保藏过程中重要的可变因素有哪些？并举例说明可能造成怎样的影响，如何控制这些因素？
食品在贮藏加工过程中的各种化学和生物化学变化与温度、时间、pH、食品的组成、水活性、反应速率都有关系。在中等范围内，反应符合Arrhenius方程
K?A?e??E/RT
式中K为温度T时的速率常数；A为作用物分子间的碰撞频率；△E反应活化能；R为气体常数；T为温度。
温度是影响食品贮藏加工中化学变化的主要变量。在高温或低温下，上述方程会出现偏差。因为高温或低温可使酶失去活性；反应途径改变或出现竞争；体系物理状态改变；反应消耗增加，引起1个或几个反应物欠缺。这些都是反应方程出现偏差的原因。
时间是影响食品贮藏加工中各种变化的第二个变量。特别在食品的贮藏中需要了解不同食品在特特定质量水平的保藏期。以及各种化学和微生物反应随时间变化的规律和变化速率常数。此外，保藏过程中各种反应的相互影响、竞争和共同作用都将影响食品的质量。
pH值、水活性都将影响许多化学反应和酶催化反应的速率。当在极端pH时。微生物生长和酶促反应能够受到极大程度的抑制。然而较小的pH变化可能导致食品品质的显著改变。中等水分含量的食品，无论是化学、生物化学或酶促反应，乃至许多微生物反应的速率都是
较大，在低水分活度时，大多数反应的速率相对减慢，其中脂类的氧化和类胡萝卜素的降解脱色却是特例，不符合此规律。
食品的成分决定参与反应的类型，因此各类反应的活化能和碰撞频率依赖于组成物质的性质和结构。此外，环境的气体组成，包装材料等都会影响到食品成分之间的各类反应。只有了解和掌握各种成分对食品质量的贡献，变质反应的敏感性，以及影响这些反应类型和速率的因素，才能发现食品生产、加工和贮藏过程中常出现的各种问题，并提出解决这些问题的有效的方法和途径。
食品化学的研究成果最终将转化为合理的原料配比、有效的反应物接触屏障的建立、适当的保护或催化措施的应用、最佳反应时间和温度的设定、光照、氧含量、水分活度和pH值等的确定，从而得出最佳的食品加工贮藏方法。
3．列表说明食品中可能发生的不良变化，它们包括颜色、风味、质构和营养价值各个方面。
表1-1 在食品加工或储藏中可能发生的变化分类
属 性 质 地 风 味 颜 色 营养价值 安全性
变 化
失去溶解性、失去持水性、质地变坚韧、质地柔软 出现酸败、出现焦味、出现异味、出现美味和芳香 褐变（暗色）、漂白（褪色）、出现异常颜色、出现诱人色彩 蛋白质、脂类、维生素和矿物质的降解或损失及生物利用改变
产生毒物、钝化毒物、产生有调节生理机能作用的物质
类似题目： 表1-2 改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应
反应类型 非酶褐变 酶促褐变
例子
焙烤食品表皮成色 切开的水果迅速褐变
脂肪产生异味、维生素降解、色素褪色、
氧 化
蛋白质营养损失
脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、
水 解
色素降解