食品化学.doc

绪论
一、名词解释
1． 食品化学：是从化学的角度和分子水平上研究食品成分的结构、理化性质、营养作用、安全性及享受性，以及各种成分在食物生产、食品加工和贮藏期间的变化及其对食品属性影响的科学。
2． 营养素：是指能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。
3． 食物或食料：指含有营养素的物料。
4． 食品：将食物或食料进行加工以满足人们的营养及感官需要和保障其安全的产品。

水分
一、名词解释
1. 离子水合作用：即不具有氢键受体又没有给体的简单无机离子与水相互作用时，仅仅是离子-偶极结合作用。
2. 疏水相互作用：水体系中存在多个分离的疏水性基团，疏水基团之间相互聚集，从而使他们雨水的接触面积减小的过程。
3. 疏水水合作用：疏水性物质与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强的过程。
4. 水分活度：是指食品中水分蒸汽分压与同温度下纯水的饱和蒸汽压之比。定义式为 aw=P/P0
5. 水分吸着等温线：在恒温条件下，食品的含水量与水分活度aw的关系曲线。
6. 单分子层水：和食品中非水物质结合的第一层水。
7. 滞后现象：同一种食品按回收法与解析法制作的MSI图形不一致，不相互重叠的现象。
8. 状态图：描述不同含水量的食品在不同温度下所处的物理状态（平衡状态和非平衡状态的信息）的图线。

二、问答题
1. 简述食品中水分的存在状态。
食品中的水分一般分为自由水与结合水两种状态。结合水指存在于非水成分附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的水；自由水指没有被非水物质化学结合的，而主要通过物理作用而滞留的水。
2. 简述食品中结合水和自由水的性质区别。
1) 食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得多。
2) 结合水的冰点比自由水低得多。
3) 结合水不能作为溶质的溶剂。
4) 自由水能被微生物利用，而结合水不能。
3. 简述食品中水分与非水成分的相互作用。
1) 水与离子和离子基团的相互作用：离子-偶极的极性结合；
2) 水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：与水通过氢键键合；
3) 水与非极性物质的相互作用：
疏水水合作用：疏水基团附近水分子之间氢键键合增强；
疏水相互作用：疏水基团与水的接触面积减小的过程。
4) 水与双亲分子的相互作用。
4. 论述水分活度与脂质氧化的关系，并分析可能的原因。
1) 水分活度与脂质氧化的关系：在水分活度较低时食品中的水与氢过氧化物结合而使脂质不容易产生氧自由基而导致链氧化结束的过程；
2) 当水分活度小于0.35时，脂类氧化反应很迅速；
3) 当水分活度为0.35-0.7时，水分活度的增加增大了食物中氧气的溶解，加速了氧化；
4) 当水分活度大于0.7反应物被稀释，脂类氧化反应速率降低。
5. 论述冰在食品稳定性中的作用。
1) 冷冻对反应速率有两个相反的影响。降低温度使反应变得缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时候会导致反应速率的增大。
2) 不利：随着食品原料的冻结、细胞内冰晶的形成，将破坏细胞的结构，细胞壁发生机械损伤，解冻时细胞内的物质会移至细胞外，结合水减少，使一些食物冻结后失去饱满性、膨胀性和脆性，会对食品质量造成不利影响。
3) 有利：食品冻结后会伴随浓缩效应，这将形成低共熔混合物，水的结构和水与溶质间的相互作用也剧烈改变，同时大分子更加紧密地聚集在一起，使之相互作用的可能性增大。
4) 采取速冻、添加抗冷冻剂等方法可降低食品在冻结的不利影响。

碳水化合物
一、名词解释
1． 糖原：肌肉和肝脏组织中储存的主要碳水化合物，结构和支链淀粉相似。
2． 糖醇：由糖经氧化还原后的多元醇，按其结构可分为单糖醇和多糖醇。
3． 糖苷：单糖的半缩醛上羟基与非糖物质缩合形成的化合物。
4． 淀粉的老化：淀粉糊冷却或贮藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶现象。
5． 淀粉的糊化：给水中淀粉加热，使淀粉发生不可逆膨胀，此时支链淀粉由于水合作用出现无规卷曲，淀粉分子有序结构变成无序状态的过程。
6． 预糊化淀粉：将淀粉悬浮液在高于糊化温度下加热，并且干燥脱水后，得到的可溶于冷水和能发生凝胶的淀粉。
7． 膳食纤维：凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。

二、问答题
1. 简述美拉德反应的历程。
1) 开始阶段：还原糖和氨基酸或蛋白质中的自由基失水缩合成N-葡萄糖基胺，并重排成-氨基-1-脱氧-2-酮糖；
2) 中间阶段：上述产物根据pH不同发生降解；
3) 终了阶段：反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生缩合作用，产生醛醇类及脱氮聚合物类。
2. 简述蔗糖形成焦糖素的过程。
1) 蔗糖融化开始，蔗糖脱去一分子水，生成异蔗糖酐；
2) 持续长时间失水，由异蔗糖酐脱去一分子水缩合为焦糖酐；
3) 由焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，再继续加热，则生成高分子量的焦糖素。
3. 简述膳食纤维的生理功能。
1) 营养功能：可溶性DF可增加食物在肠道中的滞留时间；
2) 预防肥胖症：富含DF的食物在肠胃中吸水膨胀，易产生饱腹感；
3) 预防心脑血管疾病：DF通过降低胆酸及其盐类的合成与吸收，加速了胆固醇的分解代谢；
4) 降低血压；
5) 降血糖；
6) 提高人体免疫能力。
4. 简述美拉德反应和焦糖化反应的影响因素及控制方法。
1) 糖类：反应速率五碳糖大于六碳糖，约为六碳糖10倍；
2) 氨基化合物：在氨基酸中碱性氨基酸易褐变；
3) 温度：温度相差10℃，褐变速度相差3-5倍，20℃以下反应较慢；
4) 水分含量：水分含量在10%~15%时，最容易发生褐变，水分含量在3%以下时，褐变反应受到抑制；
5) pH值；pH值在3以上时，褐变随pH增加而加快；pH在2~3.5之间，褐变与pH值成反比。
5. 论述美拉德反应对食品质量的影响。
1) 影响食品色泽：非酶褐变产生一类低分子量的有色物质，可溶于水；另一类是分子量较大的水不可溶的大分子高聚物；
2) 反应中间产物及终产物对食品风味有影响：反应过程中产生易挥发的物质，具有特殊香气；
3) 反应过程中生成醛、酮，具有抗氧化能力，对防止食品中油脂氧化有显著作用；
4) 食品发生非酶褐变后，其营养价值有所下降：氨基酸损失、糖及Vc的损失、蛋白质溶解性降低；
5) 非酶褐变产生有害成分：最主要的是丙烯酰胺。

蛋白质
一、名词解释
1. 蛋白质变性：蛋白质分子在受到外界一些物理因素或化学因素的影响时，其性质会有所改变。
2. 完全蛋白质：是一类优质蛋白质。它们所含的必需氨基酸种类齐全，数量充足，彼此比例适当。
3. 半完全蛋白质：这类蛋白质所含氨基酸虽然种类齐全，但其中某些氨基酸的数量不能满足人体的需要。
4. 蛋白质的胶凝作用：由于蛋白质中氢键、疏水作用等相互作用的结果，使水截留并具有不动性。

二、问答题
1. 简述蛋白质在食品中的功能性质。
水合作用、溶解性、黏度、界面作用、胶凝作用、粘弹性、与风味结合。
2. 加热对蛋白质有哪些影响？
1) 功能性质的改变；
2) 促进蛋白质消化；
3) 破坏食品组织中的酶；
4) 消除凝集素和蛋白酶抑制剂。
3. 影响蛋白质的变性因素有哪些？
温度，与糖类反应，与脂类反应，氧化分解，辐射，金属盐，酸和碱，有机溶剂，冷冻。
4. 蛋白质对食品色香味有哪些影响？
1) 蛋白质有苦味：蛋白质中含有疏水性氨基酸；
2) 蛋白质有异味，可以与风味物质结合；
3) 天然蛋白质衍生物具有甜味：最常用的是阿斯巴甜。

酶
一、名词解释
1. 酶的活性中心：酶分子中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的区域。
2. 同工酶：指不同形式催化同一反应的酶，他们之间氨基酸的顺序、某些共价修饰或三维空间结构等不同。
3. 固定化酶：是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在其中的酶。
4. 反竞争性抑制：抑制剂仅能与酶-底物复合物反应，形成一个或多个中间复合物的作用。

二、问答题
1. 简述影响酶催化反应的因素。
底物浓度，pH，温度，水分活度，酶浓度，激活剂，抑制剂，HEFP（高压脉冲电场），高压。
2. 列举常用的水解酶并简述其应用（至少三种）。
1) 蛋白酶：生产焙烤食品时往小麦粉中加蛋白酶以改变生面团的流变学性质，从而改变制成品的硬度；
2) α-淀粉酶：生产啤酒时在麦芽汁中加入α-淀粉酶能加速淀粉降解；
3) 纤维素酶：水解纤维素，从而增加其溶解度和改善食品风味；
4) 果胶酶：在水果加工中，主要用于澄清果汁和提高产率。
3. 以食品工业中常用的酶制剂为例，论述酶与食品质量的关系。
1) 与色泽相关：脂肪氧化酶（漂白面粉）、叶绿素酶（酶水解产物易溶于水，在含水食品中使其产生色泽变化）；
2) 与质构相关：果胶酶（澄清果汁）、纤维素酶（改善食品品质）、淀粉酶（改变食品黏度）；
3) 与风味相关：风味酶（奶油风味酶作用于含乳脂的巧克力、冰淇淋、人造奶油等食品，可增强这些食品的奶油风味）；
4) 与营养相关：超氧化物歧化酶（清除过量的超氧化自由基）。

脂类
一、名词解释
1. 高(多)不饱和脂肪酸：具有两个或以上不饱和双键的脂肪酸。
2. 同质多晶：指具有相同化学组成的物质，可以形成不同的晶体结构，但融化后可生成相同的液相。
3. 塑性脂肪：由液体油和固体脂均匀混合并经一定加工而成的脂肪。
4. 脂肪的稠度：塑性脂肪的软硬度。稠度越好，塑性越好。
5. 乳状液：是有两种互不相溶的液相组成的分散体系，其中一相是以直径0.1~50μm的液滴分散在另一相中。
6. 油脂氢化：高温和催化剂作用下，三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。

二、问答题
1． 简述脂类氧化的过程及主要影响因素。
1) 氧化启动，引发自由基链式反应，产生氢过氧化物ROOH，ROOH分解为各类小分子化合物，对脂类氧化有重要贡献；
2) 影响因素：脂肪酸组成，温度，氧浓度，表面积，水分活度，助氧化剂，光和射线，抗氧化剂。
2． 简述油脂精炼过程的工序和方法。
1) 脱胶：向油中加入2%~3%的水或通水蒸汽，加热油脂并搅拌；
2) 脱酸：向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠溶剂，混合加热；
3) 脱色：通过活性白土、酸性白土、活性炭等吸附剂处理，最后再过滤吸附剂；
4) 脱臭：减压蒸馏。
3． 论述油脂改性的意义及潜在的安全性问题。
1) 油脂改性包括：油脂氢化（部分氢化和全氢化）、酯交换（分子间和分子内）；
2) 意义：油脂氢化可以改善油脂特性，减少全饱和甘油酯的生成，稳定性提高。
3) 潜在安全性问题：生成的反式异构体比较多，而反式脂肪酸从安全性上有争议。

维生素
一、名词解释
1. 维生素：是多种不同类型的低分子量有机化合物，机体维持生命所必需的要素。
2. 维生素缺乏症：当膳食中长期缺乏某一中维生素时，就会引起代谢紊乱，因而产生相应的疾病。
3. 矿物质元素：食品科学将除C、H、O、N以外的生命必需元素成为矿质元素。

二、 问答题
1. 影响食品中维生素含量的因素有哪些？
1) 原料品种：不同原料维生素种类、含量不同；
2) 原料成熟度：
3) 维生素稳定性：
4) 采后和贮藏过程中维生素变化：
5) 研磨过程中维生素损失：
6) 浸提和热烫过程中维生素的损失：

2. 简述矿物质元素的营养性和化学性质。
1) 化学性质：溶解性、酸碱性、氧化还原性、金属元素的螯合效应；
2) 营养性：矿质元素是人体诸多组织的构成成分、维持细胞渗透压、是机体许多酶的组成成分或激活剂、人体某些成分只有矿质元素存在时才有其功能性。

色素
1. 简述食品中色素的来源。
食品中原有的色素、食品加工中添加的色素、食品加工中产生的色素。

2. 简述鲜肉颜色变化过程及其护色方法。
1) 高压氧时：由于血红素氧合作用，肌红蛋白（红紫色）和分子氧结合为氧合肌红蛋白（鲜红色）；
2) 低压氧时：肌红蛋白由于血红素氧化作用被铁氧化成高铁肌红蛋白（褐色）；
3) 护色方法：①高压氧护色，形成氧合肌红蛋白，呈鲜红色；
②采用低透气性材料、抽真空和加除氧剂，以防暴露在空气中引起肌红蛋白氧化；
③采用10%CO2条件，配合使用除氧剂。

3. 简述果蔬的护绿技术。
碱中和、高温瞬时处理、利用金属离子衍生物处理、将叶绿素转化为脱植叶绿素、多种技术联合应用。
4. 简述腌肉的成色原理。
NO2- 还原剂 NO Mb——紫红色
Mb NO NO-Mb（亚硝酰肌红蛋白，鲜红色） 加热 亚硝酰血色原（鲜桃红）
NO2- 还原剂
MMb NO NO-MMb（亚硝酰高铁肌红蛋白）
（红褐色） （深红色）

风味
一、 名词解释
1. 食品风味：是指摄入口腔为主的食物使人的感觉器官产生的综合生理效应。
2. 阈值：是指能感受到某种物质的最低浓度。

二、 问答题
1. 简述风味物质的一般特点。
1) 成分多，但含量甚微；
2) 大多是非营养物质；
3) 味感性能与分子结构有特异性关系；
4) 多为对热不稳定的物质。
2. 简述甜味物质的呈味机理（AH/B学说）。
1) 希伦伯格等人提出了产生甜味的化合物都有呈味单位AH/B理论；
2) 科尔等对AH/B进行了补充，发现甜味呈味与γ结构有相互关系；
3) 理论认为：当甜味化合物的AH/B结构单位通过氢键与味觉感受器中的AH/B单位结合时，便对味觉神经产生刺激，从而产生甜味。
3. 论述食品中风味化合物的形成途径。
1) 酶促反应：通过酶类化合物的作用，使脂肪、氨基酸、芥草酸等生成脂类化合物，并分别具有不同的香气；
2) 非酶促反应：在食品的烹调、加工和贮藏中这类反应通常会和酶促反映共存或者互相影响。加热产生的风味物质，最主要的热降解反应有美拉德反应、碳水化合物和蛋白质的降解反应、维生素的降解反应三种。

有害物质
1. 简述食品中内源性和外源性有害成分主要有哪些。
1) 内源性：过敏原、有害糖苷类、皂素、有毒氨基酸、凝集素、水产食物中的有害成分等；
2) 外源性：有害金属元素、农药残留、兽药。
2. 论述食品加工及贮藏中的有毒、有害成分有哪些。
1) 油脂自动氧化产物：是指各类氢过氧化物和过氧化物，继而进一步分解，产生低分子的醛、酮类物质；
2) 油脂加热产物：甘油酯聚合物等，是油脂起泡、发烟、贮存稳定性降低；
3) 多氯联苯：油炸及烧烤制品中常见，具有毒性；
4) 苯并芘：是公认的强致癌、致畸、致突变物质；
5) 杂环胺类物质：在加工过的富含蛋白质、氨基酸的食品中常见，具有致癌作用，尤其针对肝脏；
6) 丙烯酰胺：是致癌物，并能引起神经损伤；
7) 硝酸盐：可与胺类、氨基酸等形成N-亚硝基化合物类，具有毒性甚至致癌；
8) 氯丙醇：水解植物蛋白采用的水解工艺不对时产生，会引起肝、肾、甲状腺等癌变。
9) 容具和包装材料的有毒有害物质：塑料、橡胶、涂料等新型合成材料。

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