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食品化学
食品化学知识点总结，包括水，食品添加剂，风味化合物，糖类维生素和矿物质，色素与着色剂，脂类，蛋白质。考研必备~
编辑于2023-02-25 20:16:39- 食品化学
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食品化学
水
水和冰的结构性质
单个水分子的结构特征（重点、难点）
① H2O 分子的四面体结构有对称性。
② H-O 共价键有离子性。
③ 氧的另外两对孤对电子有静电力。
④ H-O 键具有电负性。
水分子缔合的原因（重点）
①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。
②H-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。
③静电效应。
纯冰的结构
普通冰属于六方晶系中的双六方双锥体型。
冰还可能以其他9种多晶型结构存在，也可能以无定形或无一定结构的玻璃态存在。但是在总的11种结构中，只有普通的六方形冰在0℃和常压下是稳定的。
食品中水的存在状态
结合水
结合水通常是指存在于溶质或其他非水组分附近的那部分水，它与同一体系中的体相水比较，分子的运动减小，并且使水的其他性质明显地发生改变，例如在-40℃时不能结冰是其主要的特征。
化合水：与非水组分结合最强的水，已成为非水物质的整体部分。
化合水的特征： 在-40℃下不结冰 不能用作其他添加溶质的溶剂 与纯水比较分子平均运动为 0 不能被微生物利用
邻近水:与非水组分特定亲水位点通过水-离子和水-偶极作用发生强烈相互作用的那部分水。
邻近水特征： 在-40℃下不结冰 无溶解溶质的能力 与纯水比较分子平均运动大大减少 不能被微生物利用 此种水很稳定，不易引起 Food 的腐败变质
多层水：占有非水组分的亲水基团第一层中剩下位置的水以及在邻近水的外层形成的几层水。
虽然结合程度不如邻近水，仍与非水组分靠得足够近，其性质大大不同于纯净水的性质。相互作用是水-水氢键和水-溶质氢键为主。 多层水特征： 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
体相水
距离非水组分位置最远，以水-水氢键相互作用为主的那部分水 特征： 结冰，但冰点有所下降 溶解溶质的能力强，干燥时易被除去 与纯水分子平均运动接近， 很适于微生物生长和大多数化学反应， 易引起食品的腐败变质， 但与食品的风味及功能性紧密相关
自由水
截留水
物理截留的水 被物理截留的水甚至当组织状食品被切割或剁碎时仍然不会流出。 这部分水在食品加工中的性质几乎与纯水相似；即在干燥时它易被除去，在冷冻时易转变成冰，可以作为溶剂。 这部分水的整体流动受到严格地限制，但是各个分子的运动基本上与在稀盐溶液中的水分子相同。 在组织和凝胶中几乎所有的水可被归类为物理截留。食品截留能力（持水力）的损害对食品质量产生重大的影响。 凝胶脱水收缩，冷冻食品的解冻渗出等。
水与溶质间的相互作用
分子水平
水--溶质相互作用分类
水与离子及离子基团的相互作用
偶极—离子
水-离子键的强度大于水-水氢键的强度，但是远小于共价键的强度。
加入可以离解的溶质会打破纯水的正常结构。
在稀离子水溶液中，由于第一层水分子和处在更远的以四面体方式定向的“体相”水所产生的相互矛盾的结构的影响，第二层水以结构被扰乱的状态存在。 在浓盐溶液中，不存在体相水，离子支配着水的结构。
一些离子在稀水溶液中具有净结构破坏或形成效应
一种离子改变水的净结构的能力与它的极化半径（电荷除以半径）或电场强度紧密相关。
净结构形成效应:流动性比纯水差
Li+ , Na+ , H3O + , Ca2+ , Ba2+ , Mg2+ , Al3+ , F-
净结构破坏效应:流动性比纯水强
K+ , Rb + , Cs+ , NH4+ , Cl- , Br- , I- , NO3- , BrO3- , IO3- , ClO4-
水与极性基团(具有形成氢键能力)的相互作用
偶极—偶极
水能与各种潜在的合适基团（如羟基、氨基、羰基、酰胺或亚氨基）形成氢键。
尿素对水的正常结构具有显著的破坏作用。
水与非极性物质的相互作用（重点、难点）
疏水水合
向水中添加疏水物质时，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程称为疏水水合，在热力学上是一个不利的过程（ ΔG ＞0）。 ΔG=ΔH- TΔS ，ΔG为正是因为ΔS是负的。
疏水相互作用
当两个分离的非极性基团存在时，不相容的水环境会促使它们缔合，从而减小了水-非极性界面，这是一个热力学上有利的过程（ΔG＜0）。 疏水相互作用与温度有关，降低温度疏水相互作用变弱，而氢键增强。
水与双亲分子的相互作用
双亲分子在水中形成的胶团结构
宏观水平
水结合或水合的程度和强度取决于包括非水组分的本 质、盐组成、pH和温度等很多因素。 持水容量：描述由分子（通常以低浓度存在的大分子）构成的基质通过物理方式截留大量水以防止渗出的能力。
水结合（Water binding） 水与亲水物质缔合的一般倾向 （包括细胞物质）。适合于宏观水平。
水合作用（Hydration）水与亲水物质缔合的一般倾向（不包括细胞物质）。适合于宏观水平。
等温线、水分活度的定义
水分活度
a w 说明水与各种非水成分缔合的强度。 a w 与微生物生长和许多降解反应的速度具有很好的相关性，因此成为了一个能指示产品稳定性和微生物安全的参数。 水分活度定义 Scott首先将水分活度应用于食品。 水分活度定义： a w =f/f 0，（ f：溶剂（水）的逸度。逸度：溶剂从溶液逃脱的趋势 f 0 ：纯溶剂的逸度） 在低压（例如室温）下，f/f 0 和p/p 0 之间的差别小于1%， a w =p/p 0 此等式成立的前提是溶液是理想溶液和存在热力学平衡。 食品体系一般不符合上述两个条件，更合适的表达式应为 a w ≈p/p 0 a w 与产品环境的百分平衡相对湿度有关aw =p/p 0 =ERH % /100 4. 冰点以下食品水分活度定义 P ff ：部分冷冻食品中水的蒸气分压 （冷冻食品中水的分压等于相同温度下冰的蒸气压） P0 (scw)：纯的过冷水的蒸气压 Pice： 纯冰的蒸气压
等温线
定义 在恒定温度下，食品水分含量（每单位质量干物质中水的质量）对水分活性作图得到的曲线称为水分吸着等温线 （缩写为 MSI）。 吸着等温线的一般形式 滞后现象定义：把水加到干的样品中（回吸）所得的水分吸附等温线与解吸所得的等温线不一定重叠，这种不重叠现象
区Ⅰ中的水（化合水+邻近水）
等温线区Ⅰ中的水是被最牢固地吸附着，是食品中最难流 动的水。通过 H2O-离子 或 H2O-偶极 相互作用与可接近 的极性部位缔合。在-40℃不能冻结，不具有溶解溶质的 能力，它的量不足以产生对固体的增塑效应。可看作为固体的一部分。 区Ⅰ的高水分端（区Ⅰ和区Ⅱ的边界）相当于食品的“BET 单层”水分含量。在高水分食品材料中，区Ⅰ水仅占总水 量的极小部分。
BET单层水（化合水+邻近水）（重难点）
一个试样含有的相当于区Ⅰ和区Ⅱ接界的水分含量。 BET 相当于一个干制品在呈现最高稳定性的前提下能含有的最高水分含量。 干物质可接近的强极性基团周围形成1个单分子层所需水的近似量。 相当于干物质牢固结合的最大数量的水（化合水+邻近水）
区域II的水（多层水）
区域III的水（体相水）
水分活度与温度的关系
T：绝对温度 R：气体常数 H：在样品的水分含量下等量净吸附热 公式适合aw ，也适合RVP
在冻结温度以上，aw是样品组分和温度的函数，前者是主要的因素。
在冻结温度以下时，aw与样品中的组分无关，只取决于温度，也就是说在有冰相存在时，aw不受体系中所含溶质种类和比例的影响。
水分活度与食品稳定性
化学稳定性
1氧化 大多数食品含有脂肪、色素、维生素等对氧化作用敏感 脂肪氧化在 aw=0~0.35 范围内,随 aw↑,反应速度↓；在 aw=0.35~0.8 范围内,随 aw↑,反应速度↑；当 aw＞0.8 时,随 aw↑,反应速度增加很缓慢 2蛋白质变性 增加含水量通常会增加蛋白质氧化及蛋白质变性的速率 在低含水量时(0.4%)，蛋白变性很缓慢 当含水量低于0.2%时，蛋白质变性不会发生 3淀粉老化 水分含量在30%-60%时，淀粉老化很迅速. 当含水量低于10%-15%时，淀粉老化不会发生 4酶促反应 低水分活度时(0.25-0.3)，酶催化反应不会发生 扩散限制 低的分子运动性不允许酶和底物重新排列 5非酶褐变 发生在低-中等水分食品中 低水分活性时 aw(0.2) ，非酶褐变反应速度极低或不发生 分子运动慢 非酶褐变反应在aw(0.6-0.7)时速度最快
水分活度测定方法
冰点测定法
先测样品的冰点降低和含水量,据下两式计算 aw=n1/(n1+n2) n2=G△Tf / (1000.Kf) n1为溶剂物质的量 n2为溶质物质的量 G为溶剂的量, g △Tf 为冰点降低(℃) Kf 为水的摩尔冰点降低常数(1.86)
相对湿度传感器测定法
将已知含水量的样品置于恒温密闭小容器中,使其达到平衡,然后用电子或湿度测定仪测样品和环境空气的平衡相对湿度,即可得 aW.
糖类
多羟基醛或酮及其衍生物和缩合物。
结构性质
单糖结构性质
结构
α-D- 吡喃葡萄糖 β-D-吡喃葡萄糖
环式结构的α与β构型
α构型：半缩醛羟基与编号最大的手性碳原子的羟甲基（如果这个碳原子没有羟甲基，则与这个碳原子上的氢原子比较）处于异侧；或者与决定单糖构型（编号最大的手性碳上）的羟基在同侧 β构型：半缩醛羟基与编号最大的手性碳原子的羟甲基（如果这个碳原子没有羟甲基，则与这个碳原子上的氢原子比较）处于同侧；或者与决定单糖构型（编号最大的手性碳上）的羟基在异侧
哈沃斯透视式
D/L糖区分
5号碳上的羟基在右侧D在左侧L 天然存在的L糖非常少
糖苷结构性质
定义：是由单糖或低聚糖的半缩醛羟基和另一个分子中的-OH、-NH2、 -SH等发生缩合反应而得的化合物
结构
分类： 糖苷通常包含一个呋喃糖环或一个吡喃糖环，新形成的手性中心有α或β型两种。 因此，D-吡喃葡萄糖应看成 是α-D-和β-D-异头体的混合物，形成的糖苷也是α-D- 和β-D-吡喃葡萄糖苷的混合物。 一般在自然界中存在的糖苷多为β-糖苷。
性质
生物活性：糖苷的重要功能在于它们的生理功能。
糖苷的毒性：某些氰糖苷在体内转化为氢氰酸，使人体中毒。 如：苦杏仁苷，在酶作用下水解成ＨCＮ（杏、木薯等）。
低聚糖结构性质
又称为寡糖，它是由2～10个单糖分子以糖苷键结合而构成的糖类，可溶于水。 较重要的低聚糖有：蔗糖、麦芽糖、乳糖、饴糖、麦芽糊精和环状糊精。
性质
水解
糖苷键易被酸水解，对碱稳定。
如，蔗糖水解叫做转化，生成等摩尔的葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖。
氧化还原性
还原性低聚糖，由于其含有半缩醛羟基，因此，可以被氧化剂氧化生成糖酸，也可被还原剂还原成醇。
非还原性的低聚糖，如蔗糖、棉子糖
结构
双糖（或二糖）
均匀二糖
纤维二塘（化合态存在于纤维素中
异麦芽糖（化合态存在支链淀粉、糖原中
麦芽糖（化合态存在于淀粉、糖原中
非均匀二糖
蔗糖（非还原糖，游离态存在于自然界中
乳糖
三糖
同聚三糖（麦芽三糖
杂聚三糖甘露三糖、棉子糖
寡聚糖（低聚果糖、低聚木糖、低聚半乳糖等
多糖结构性质（结合淀粉
大分子聚合物，聚合度由10到几千，大多数多糖的DP为200～3000，常见多糖有淀粉，纤维素，半纤维素，果胶，瓜尔豆胶等等。
结构
按功能分
支撑组织的多糖 纤维素、木聚糖、虾蟹外壳中的甲壳素等， 稳定，不溶于水，不易水解 营养性多糖 淀粉、糖原等 抗原多糖 糖蛋白是一些具有重要生理功能的物质如 某些抗体、酶和激素的组成部分。
性质
物理
溶解性
粘性、稳定性
二重性
化学
水解
多糖在酸或酶的作用下，可水解生成单糖或低聚糖。
酸水解
酶水解
主要化学反应
水解
脱水
酸、热条件下的反应 大量糖以及分子间或分子内的脱水反应生成脱水糖
热降解
非酶褐变反应
焦糖化反应
在无水（或浓溶液）条件下加热糖或糖浆，用酸或铵盐作催化剂，生成焦糖的过程，称为焦糖化。
美拉德反应
还原糖（主要是葡萄糖）同游离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，产生有色大分子，这种反应被称为美拉德反应。
抑制Maillard反应：注意选择原料；保持低水分；硫处理；SO2；保持低pH值；热水烫漂；降低温度；钙处理；除去一种底物
利用Maillard反应：控制原材料；控制温度；不同加工方法
抗坏血酸的褐变反应
在食品的功能
单糖
甜味剂
甜度比较 果糖>蔗糖>葡萄糖>麦芽糖>半乳糖
亲水功能（吸湿性或保湿性） 吸湿性顺序 果糖>葡萄糖 保湿性顺序 葡萄糖>果糖
低聚糖
功能性低聚糖一般具有以下特点： 不被人体消化吸收，提供的热量很低； 能促进肠道双歧杆菌的增殖； 可预防牙齿龋齿、结肠癌等。
功能性低聚糖
低聚果糖
双歧因子 难水解、低热量 水溶性食物纤维 抑制腐败菌，维护肠道健康 防止龋齿
甲壳低聚糖
降低胆固醇 提高机体的免疫功能 增殖双歧杆菌强抗肿瘤
环化糊精
保持食品香味的稳定 保持天然食用色素的稳定
食品保鲜 除去食品的异味
作为固体果汁和固体饮料酒的载体
功能
特殊功能 增加溶解性：如环状糊精，麦芽糊精 稳定剂：糊精作固体饮料的增稠剂和稳定剂 风味结合物：环糊精 保健功能（某些功能性低聚糖） 双歧因子；降低胆固醇；合成维生素；低能量或无能量，不会引起龋齿；不引起血糖升高，作糖尿病人食品。
淀粉
结构
α淀粉与β淀粉的定义
β-淀粉：生淀粉分子之间由于氢键的结合，排列成十分紧密的束状，称为β-淀粉，水分很难进入其中。
α-淀粉：淀粉粒中的束状结构松散，淀粉分子逸出，与水分子充分相互作用，这种状态的淀粉称为α-淀粉。
直链淀粉与直链淀粉的定义
直链淀粉：是葡萄糖通过α-1→4连接而成，聚合度350-1000。许多直链淀粉中含很少量支链淀粉：1:180-320。
支链淀粉：葡萄糖通过α-1,4糖苷键连接构成主链，支链通过α-1,6糖苷键与主链连接，占总淀粉的4%~5%。聚合度可达几千甚至更大。
理化性质
物理
溶解性
结晶性（偏光十字
化学
无还原性
遇碘变色
直链淀粉（蓝色，加热消失，冷后呈蓝色）
支链淀粉（呈紫红色），糖元（红色）
糊精(蓝紫、紫、橙等颜色)
水解
酶解
变成 葡萄糖或糖浆
淀粉的糊化：水温至53℃以上时淀粉会在在高温下溶液中溶胀、分裂而形成均匀糊状溶液的特性。 淀粉液化：淀粉在淀粉酶的作用下，由高分子状态（淀粉颗粒）转变为较低分子状态（糊精），同时淀粉的黏度降低，即表现为由半固态变为溶液态。 糖化：淀粉加水分解成甜味产物的过程。
酸解
酸轻度水解 淀粉变稀，酸改性或变稀淀粉；提高凝胶的透明度，并增加凝胶强度；成膜剂和粘结剂 酸水解程度加大 低粘度糊精：成膜剂和粘结剂、糖果涂层、微胶囊壁材
糊化（α-化）
：淀粉粒在适当温度下，在水中溶胀，分裂，形成均匀的糊状溶液的过程被称为糊化。其本质是微观结构从有序转变成无序。 β-淀粉→α-淀粉
影响糊化因素：
1）结构: 直连淀粉比例高不易糊化
2）Aw :水分减少，糊化温度升高
3）糖:高浓度的糖抑制淀粉糊化
4）盐: 高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐，对糊化几乎无影响。
5）脂类:甘油酯和脂肪酸均可与直链淀粉形成复合物，100℃不破坏，所以推迟糊化过程，升高糊化温度。
6）乳化剂：与淀粉螺旋形成包合物，阻止水分子进入淀粉颗粒，因而干扰糊化。
7）酸度：
pH<4时，淀粉水解为糊精，粘度降低（故
高酸食品的增稠需用交联淀粉）
pH 4-7时，几乎无影响
pH =10时，糊化速度迅速加快，但在食品中意义不大
8）温度：温度越高，糊化程度越大。
9）淀粉酶：在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始，而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解（稀化），使淀粉糊化加速。
10）亲水性高分子（明胶、CMC）：竞争吸附水，是糊化温度↑
11）电解质：破坏淀粉分子间氢键，促进淀粉糊化
阴离子：OH- >水杨酸根>CNS->I- >Br->NO3->Cl->酒石酸根>柠檬酸根>SO42-
阳离子：Li+>Na+>K+>NH4+>Mg 2+。
淀粉老化
淀粉糊冷却或储存时，淀粉分子通过氢键相互作用的再缔合产生沉淀或不溶解的现象。 失去原有的柔软透明状态，发生沉淀或变得干硬，或形成胶冻状结构 老化是糊化的逆反过程，但不能完全恢复到糊化之前的状态 老化回生后的淀粉不易被淀粉酶分解，因而不易消化吸收 （再结晶）
影响淀粉老化的因素
1）温度：2-4℃ ，易老化；>60 ℃或<- 20℃ ，不易发生老化
2）含水量：30-60%，易老化（面包、米饭、馒头）＜10%或过高均不易老化
3）溶液浓度：浓度大，分子碰撞机会多，易于老化；淀粉浓度小，分子碰撞机会少，不易于老化。
4）冷却速度：缓慢冷却，加重老化程度；迅速冷却，降低老化程度。
5）结构：
直链（空间位阻小）比支链淀粉易老化
聚合度适中的才易于老化（100-200）
淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。
淀粉膨化加工后（膨化食品），加深淀
粉的α化程度，不易老化。
6）无机盐种类（阻止老化的顺序）：SCN->PO43- >CO32- >I _>NO3->BR->C1-,Ba2+>Sr2+>Ca2+>k+>Na+
7）pH：pH 5～7老化最快，偏酸或碱不易老化；
8）共存物的影响：脂类和乳化剂可抗老化（淀粉胶束之间形成一层薄膜）；多糖（果胶例外）、蛋白质等亲水大分子，可与淀粉竞争水分子及干扰淀粉分子平行靠拢，从而起到抗老化作用。
食品工业中的应用（工业上果葡糖浆的生产
α－淀粉酶：内切酶，从淀粉分子内部随机水解α－1，4糖苷键，但不水解α－1，6糖苷键。 β－淀粉酶：外切酶，只能水解α－1，4糖苷键，不能水解α－1，6糖苷键。从淀粉分子的非还原性末端开始依次切下麦芽糖单位，并将切下的α－1，4麦芽糖转变成β －麦芽糖，所以称为β－淀粉酶。 葡萄糖淀粉酶（糖化酶）：外切酶，能水解α－1，4和α－1，6糖苷键。
果胶
性质
A.水解 果胶在酸、碱条件下发生水解，生成去甲酯及苷键裂解产物。原果胶在果胶酶和果胶甲酯酶作用下，生成果胶酸。 B.溶解度 果胶与果胶酸随链长增加水溶性降低 C.粘度 与链长成正比
食品中的应用
果酱与果冻的胶凝剂 制造凝胶糖果 酸奶的水果基质 增稠剂和稳定剂 乳制品（酸性环境阻止加热时酪蛋白聚集）
碳水化合物
定义：糖类化合物的分子组成可用Cn(H2O)m通式来表示，因此也叫碳水化合物
分类
单糖(n=1) 丙糖、丁糖；醛糖酮糖 寡糖(低聚糖） 蔗糖、麦芽糖 (2 ≤n≤10) 多糖(n＞10） 均多糖：淀粉、纤维素； 杂多糖：果胶 糖类的衍生物 糖苷、糖醇、糖蛋白
单糖：葡萄糖、果糖 低聚糖：蔗糖、乳糖、麦芽糖和棉子糖 多糖：淀粉、纤维素、果胶
作用
是基本的营养物质之一(占总能量70％) 形成一定色泽和风味 游离糖可作为甜味剂 赋予食品粘弹性，如琼脂、果胶等 某些多糖或寡糖是保健食品的主要活性成分
常见变性淀粉的性质
天然淀粉经适当的化学处理、物理处理或酶处理，使某些加工性能得到改善，以适应特定的需要，这种淀粉被称为变性淀粉
物理变性
预糊化淀粉
溶于冷水、保水性好。
低粘度变性淀粉
黏度、凝胶强度降低，糊化温度提高，不易老化
化学变性
氧化淀粉
粘度低，高固体分散性，极小的凝胶化作用，糊化温度低。
酸降解淀粉
粘度低、老化性大、易皂化
淀粉脂
糊化温度降低，粘度增大，糊透明度增加,回生程度减少,凝胶能力下降,抗冷冻性能提高。
淀粉醚
糊化温度降低,粘度增大,糊透明度增加,保水性增加
交联淀粉
良好的机械性能，耐热、耐酸、耐碱
酶法变性
糊精
纤维素及其衍生物的性质
纤维素
不溶于水 无还原性 水解比淀粉困难得多，需用浓酸或稀酸在一定压力下长时间加热水解 人体不能产生分解纤维素的酶。一些食草动物可以消化纤维素
改性纤维素（CMC)
粘度大
甲基纤维素（MC）
热胶凝性、保湿性好；在食用多糖中具有良好的成膜性。
脂类
脂肪
定义：不溶于水而溶于有机溶剂的疏水性化合物
结构
R1= R2 = R3，单纯甘油酯 Ri不完全相同时，混合甘油酯 R1≠R3，C2原子有手性 碳原子数多为偶数，且多为直链脂肪酸
命名
脂肪酸（FA）命名
系统命名法 (1) 选择含羧基的最长碳链为主链，按照与其相同碳原子数的烃定名为某酸（将烃中的甲基以－COOH 代替） (2)… (3) …(4) … 数字命名法 n: m （n-碳链数, m-双键数） 例： 18:0 18:1 18:2 18:3 ω-命名系统： 分子末端甲基ω碳原子开始确定第一个双键的位置 CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH(CH2)7COOH 亚油酸 18：2ω6 或 18：2（n－6）
三酰基甘油(TG)的命名
Sn命名法（立体有择位次编排） 甘油碳原子编号自上而下为1~3 C2上的羟基写在左边 数字命名: Sn-16:0-18:1-18:0
油脂的理化性质
物理特性
不溶于水而溶于乙醚、石油醚、氯仿、丙酮等有机溶剂 大多具有酯的结构，并以脂肪酸形成的酯最多 都由生物体产生，并能由生物体所利用 例外：卵磷脂、鞘磷脂和脑苷脂类
气味和色泽
纯脂肪无色、无味 多数油脂无挥发性，气味多由非脂成分引起的。
熔点和沸点
天然油脂没有确定的mp和bp，只有一个范围
油脂的晶体特性
晶格：构成晶体的质点（原子或分子）在空间形成的三维排列称为空间晶格。 晶胞：空间晶格点相连产生的许多相互平行的结构， 含有所有的晶格要素。 亚晶胞：主晶胞内沿着链轴的最小的空间重复单元。
同质多晶
化学组成相同的物质，结晶晶型不同，但融化后生成相同的液相。
亚晶胞常见堆积方式
稳定性：> ´>
正交β’
三斜β
六方形α
乳化性
化学特性
水解
氧化（初产物：氢过氧化合物）
自动氧化
自动氧化导致含脂食品产生的不良风味，称为哈喇味。 有些氧化产物是潜在的毒物 有时为产生油炸食品的香味，希望脂类发生轻度氧化。 自由基 化学上也称为“游离基”，是含有一个不成对电子的原子团 光、热、金属 是热导剂 先在双键的-C处引发自由基，自由 基共振稳定，双键可位移。参与反应的 是3O2，生成的ROOH的种数为： 2种ɑ-亚甲基数
光敏氧化
是不饱和双键与1O2直接发生的氧化反应 叶绿素、肌红蛋白、核黄素、人工合成色素赤藓红等受到光照后可将基态氧( 3O2)转变为激发态氧( 1O2)，称为光敏化剂 光敏氧化的特征 不产生自由基 双键的顺式构型改变成反式构型 没有诱导期 光的影响远大于氧浓度的影响 受单重态氧淬灭剂β-胡萝卜素与生育酚的抑制 产物是氢过氧化物
酶促氧化
高温下
热分解、热聚合、缩合、水解、氧化反应等。 油脂经长时间加热，颜色变暗，粘度↑，碘值↓，酸价↑，发烟点↓，泡沫量↑。
辐解
消灭微生物和延长货架寿命 辐射剂量越大，影响越严重 辐照和加热生成的降解产物有些相似，但后者分解产物更多。(250kGy<180℃油炸1h) 按巴氏灭菌剂量辐照含脂肪食品，不会有毒性危险。
脂质的功能
在食品中
提供必需脂肪酸 脂溶性维生素的载体 提供滑润的口感，光润的外观，塑性脂肪的造型功能 赋予油炸食品香酥的风味，是传热介质
生物体中
组成生物细胞不可缺少的物质 能量贮存最紧凑的形式 有润滑、保护、保温等功能 促进脂溶性维生素吸收
油脂在油炸条件下的化学反应
油脂加工化学
1、油脂的制取
2、油脂的精炼
静置、离心、沉降、（除去毛油中的悬浮杂质 脱胶、（除去毛油中的胶溶性杂质 脱酸、（中和 脱色、（漂白 脱臭、脱蜡 对粗油进行精制，可提高油的品质，改 善风味，延长油的货架期。 损失了一些脂溶性维生素，如维生素A、维生素E和类胡萝卜素等。
3、油脂的改性
油脂的氢化 酰基甘油上不饱和脂肪酸的双键在Ni、Pt等的催化作用下，在高温下与氢气发生加成反应，不饱和度降低，从而把室温下呈液态的油变成固态的脂，这种过程称为油脂的氢化 油脂的酯交换 随机酯交换T>mp定向酯交换T<mp
蛋白质
1、氨基酸的物理、化学性质
蛋白质含有碳、氢、氧和氮等元素，有些含有硫或磷元素，少数还含有锌、铁、铜、锰等 元素。不同的蛋白质其组成和结构也不同。 各种蛋白质的含氮量很接近，其平均值为16%。 组成蛋白质的氨基酸除了脯氨酸和羟脯氨酸外都是α-氨基酸。 都是L-型的α-氨基酸。
立体化学
除甘氨酸外都具有旋光性。
在植物或动物组织的蛋白质水解物中，仅发现Ｌ－型异构体。
光学性质
所有参与蛋白质组成的氨基酸在接近210nm波长处都产生吸收。
离子化
在中性pH范围，α-氨基和羧基都处在离子化状态，此时是偶极离子（dipolarion）或两性离子（zwitterion）。
偶极离子以电中性状态存在时的pH被称为等电点 （pI）。
疏水性
蛋白质在水中的溶解度主要取决于氨基酸组分侧链上极性（带电或不带电）和非极性（疏水）基团的分布。
氨基酸以及肽和蛋白质的疏水程度可以根据氨基酸在水和弱极性溶剂例如乙醇中的相对溶解度来确定。
2、蛋白质的结构
一级结构
蛋白质的一级结构有时也称蛋白质的共价结构，是指构成蛋白质肽链的氨基酸残基的线性排列顺序，有时也称为残基的序列。 蛋白质的末端以游离的α-氨基存在的一端，称之为蛋白质的N-端，习惯上列在左侧；另一端是以游离的α-羧基存在，则称为C-端，习惯上在右侧 N端C端
肽键
二级结构
蛋白质的二级结构是指多肽链骨架部分氨基酸残基有规则的周期性空间排列，即肽链中局部肽段骨架形成的构象。 螺旋结构 β-折叠（β-sheet）结构 当α-螺旋类型的蛋白质溶液经加热和冷却时，α-螺旋结构通常转变成β-折叠片结构。β-折叠片结构不会转变成α-螺旋结构。
氢键
三级结构
指含α螺旋、β弯曲和β折叠或无规卷曲等二级结构的蛋白质，其线性多肽链进一 步折叠成为紧密结构时的三维空间排列
疏水、静电、范德华（氢键优化）
四级结构
一些特定三级结构的肽链通过非共价键形成大分子体系时的组合方式，是指含有多于一条多肽链的蛋白质的空间排列。
疏水、静电、爱德华、二硫键
3、蛋白质分子的变性
影响
（１）由于疏水基团暴露在分子表面，引起溶解度降低。
（２）改变对水结合的能力。
（３）失去生物活性（例如酶或免疫活性）。
（４）由于肽键的暴露，容易受到蛋白酶的攻击，使之增加了蛋白质对酶水解的敏感性。
（５）特征粘度增大。
（６）不能结晶。
因素
物理因素
水分含量促进变性 糖类抑制变性
化学因素
1、PH 在中性pH附近，大多数蛋白质是稳定的，在超出pH4～10范围就会发生变性。 2、金属离子 3、有机溶剂 4．有机化合物水溶液 5. 还原剂 还原剂（半胱氨酸、抗坏血酸、β-巯基乙醇、二硫苏糖醇）可以还原二硫交联键，因而能改变蛋白质的构象 6.表面活性剂 7.离液盐 在较高浓度（＞1mol/L），盐具有特殊离子效应
4、蛋白质的功能性质
流动力学性质
包括水吸收和保持、溶胀性、粘附性、粘度、沉淀、胶凝和形成其他各种结构时起作用的那些性质（例如蛋白质面团和纤维），它们通常与蛋白质的大小、形状和柔顺性有关
水合性质
凝胶作用
表面性质
主要是与蛋白质的湿润性、分散性、溶解度、表面张力、乳化作用、蛋白质的起泡特性，以及脂肪和风味的结合等有关的性质。
界面性质
乳化性质
起泡性
5、蛋白质在加工中的物理、化学及营养学变化
蛋白质的物理改性
高静压：蛋白质变性，凝胶性质。
干热处理：乳化性质、凝胶行为、起泡性质等
酶
酶的特性与分类
酶的特性
高效催化
条件温和
高度专一
分类
1.氧化还原酶
2.转移酶
3.水解酶
4.裂解酶
5.异构酶
6.合成酶
米氏常数
Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。 意义： 当v=Vmax/2时，Km=[S] 是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的数值，可鉴别酶。 同一酶对于不同底物有不同的Km值，其中Km值最小的底物一般称为该酶的最适底物或天然底物。 近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合力愈大，酶的催化活性高；Km愈大，E对S的亲合力愈小，酶的催化活性低。
抑制剂对酶促反应的影响
抑制剂： 使酶的必需基团或活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶失活的物质。 抑制作用： 凡使酶活力下降，但并不引起酶蛋白变性的作用。
可逆抑制作用
竞争性抑制
抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。 特点： 1）I与S结构类似，竞争酶的活性中心 2）抑制程度取决于I和S的浓度以及与酶结合的亲和力大小 3）动力学特点：Vmax不变，Km↑
非竞争性抑制
抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系。
反竞争性抑制
仅能同中间产物ES结合，使ES的量下降 动力学特点：Vmax↓，Km↓
不可逆抑制作用（抑制剂与酶的结合（共价键）
酶促褐变
条件
酚类底物
酶
氧
色素与着色剂
色素种类和优缺点
（1）合成色素 ①优点: a.价格低廉 b.稳定性 c.水溶性好 d.着色力强 e.可以配色 ②缺点：安全性低。 （2）天然色素： ①优点:安全性高，颜色更自然。 ②缺点：a.价格高 b.着色力差 c.不能配色 d.不稳定，易产生沉淀 e.可能存在异味
天然色素(固有的)
卟啉类色素
1、叶绿素
光合生物体内(高等植物、藻类等)含有的一类绿色色素，其作用是作为光合作用的催化剂。叶绿素a和叶绿素b共存，含量约为3：1，前者为青绿色，后者为黄绿色。
叶绿素a、b都不溶于水，而溶于乙醇等有机溶剂
2、血红素
氧合肌红蛋白 鲜红色 肌红蛋白 红紫色 高铁肌红蛋白 褐色
3、花色素苷
类黄酮的一种
羟基取代基增多，蓝色加强，稳定性减弱；
甲氧基增加，红色加强，稳定性加强。
1、类胡萝卜素
类胡萝卜素是一类使动植物食品显现黄色和红色的脂溶性色素。(自然界最丰富的天然色素)
胡萝卜素类：纯碳氢化合物组成的共轭多烯（α-胡萝卜素、β-胡萝卜素、γ-胡萝卜素、番茄红素）
叶黄素类： 共轭多烯含氧衍生物
2、类黄酮
类黄酮：广泛分布于植物界，是一大类水溶性天然色素，呈浅黄色或无色，化学结构类似花色素苷。苹果中含量高
食品着色剂(外加的)
天然色素
胭脂虫色素
稳定性好，但染色力弱，常作为饮料着色剂
姜黄色素
着色性（特别是对蛋白质）较强，不易被还原
对光、热稳定性较差，易与铁离子结合而变色
一般用于咖喱粉和蔬菜加工产品等着色和增香
人工色素
苋菜红
对光、热和盐类较稳定，且耐酸性很好，但在碱性条件下容易变为暗红色。
对氧化还原作用较为敏感。
能使受试动物致癌致畸
胭脂红
对光和酸较稳定，但对高温和还原剂的耐受性很差，能被细菌所分解，遇碱变成褐色。
柠檬黄
对热、酸、光及盐均稳定
耐氧性差
日落黄
耐光、耐酸、耐热，在酒石酸和柠檬酸中稳定，遇碱变红褐色。
靛蓝
对热、光、酸、碱、氧化作用均较敏感，
耐盐性也较差，易为细菌分解，还原后褪色，
染着力好，常与其他色素配合使用以调色。
赤藓红
不被吸收，不参与代谢，安全性较高
维生素和矿物质
维生素
各维生素生理功能及缺乏症 性质和稳定性
水溶性维生素
VC
生理功能：促进胶原蛋白的合成，增加血管壁弹性，防治坏血病；抗氧化作用
缺乏症：牙齿松动，牙龈出血、患坏血病
性质
酸性
强还原剂
B族维生素
B1
生理功能
TPP作为辅酶，促进糖分解、能量代谢
维持神经与消化系统的正常功能
缺乏症：脚气病；多发性神经炎（神经性肺炎）
稳定性：碱性加热易分解，pH3.5加热到120oC也不被破坏
B2
缺乏症：口腔溃疡、嘴唇脱皮、眼结膜炎、脂溢性皮炎
对热、酸、中性pH稳定，在120℃加热6h仅少量破坏。
在碱性条件下迅速分解。
在光照下转变为光黄素（强氧化剂）和光色素，并产生自由基，破坏其它营养成分（如抗坏血酸）产生异味，如牛奶的日光臭味即由此产生
烟酸（维生素PP）生理功能：缺乏症：癞皮症 能降胆固醇
叶酸VB11生理功能：缺乏症：无脑畸形、脊柱裂、唇颚裂 VC能增加其稳定性 参与大脑中长链脂肪酸如DHA的代谢
VB12 （钴胺素）生理功能：缺乏症：恶性贫血、神经疾患
VB5 生理功能：人类肠道能合成
脂溶性维生素
VA（A1视黄醇，类胡萝卜素）缺乏症：夜盲症；干眼病
VD缺乏症：佝偻病；骨质疏松 人体所需的维生素Ｄ大部分均可由阳光中的紫外线照射而得到的，只有少量的从食物中摄取。
VE（生育酚）抗衰老；抗不育症
VK（凝血维生素）缺乏：易出血
对于脂溶性维生素来说，人体易缺乏的顺序一般为VD>VA>VE>VK
在食品加工贮藏中的变化
食品本身的影响
成熟度：不同成熟期维生素含量不同
不同部位含量：一般根部
果实：从表层向核芯降低
采后（宰后）：酶解
正确处理方法：采后、宰后立即冷藏，维生素氧化酶被抑制，维生素损失减少
加工程度（修整和研磨）的影响
前处理：去皮、浸泡、摘除均会导致维生素损失；
加工程度：谷物磨粉程度、与种子的胚乳、胚芽、种皮的分离程度有关
热烫和热加工造成维生素损失
淋洗、漂烫：水溶性损失， 短时间热烫减少维生素的损失。 微波加热：损失小。 蒸汽加热：比热烫小，比微波大。 热灭菌处理：高温瞬时灭菌法。
温度越高，损失越大；
加热时间越长，损失越多；
高温短时损失
不同的Ｖ，损失不同。影响较大的:VB1，VC，叶酸，VB2
加工中化学药剂的影响
矿物质分类
食品中重要的矿物质
钙和磷
儿童、青少年缺乏：骨骼、牙齿发育不正常，引起佝偻病；
成年人缺乏：骨质软化病及骨质疏松症
铁、锌、硒
碘
成人缺碘：甲状腺肿大（粗脖子、大脖子 ）
胎儿及新生儿缺碘：呆小症、智力迟钝、体力不佳
风味化合物
酸味和酸味物质
人的味觉只对H+有感觉，所以，总酸度高，口感不一定酸
酸度的表示方法是用pH值。
有机酸、无机酸（磷酸）
H+是定味剂：同味感受器的上的磷脂头部发生作用而引起酸味感
A-是助味剂：影响酸味的强弱和风味特征
酸味剂
柠檬酸
酒石酸
乳酸
苹果酸
甜味和甜味物质
强甜味化合物中还具有第三个特征，即具有一个适当亲脂区域γ，γ可以增强甜度，是强甜味物质的一个非常重要的特征
天然甜味剂
糖：蔗糖、葡萄糖、果糖、乳糖、麦芽糖
糖醇：山梨醇、木糖醇、麦芽糖醇
糖苷：甘草苷、甜叶菊苷
二肽：天门冬氨酰苯丙氨酸甲酯
氨基酸衍生物：二氢查尔酮类衍生物
人工合成甜味剂
糖精钠、甜蜜素、甜味素（阿斯巴甜）、
安赛蜜
苦味和苦味物质
苦味物质的化学结构多种多样，生物碱类化合物中奎宁是典型的苦味代表物。
苦味物质
生物碱类（咖啡碱、可可碱、茶碱）
萜类（α酸、异α酸）
糖苷（柚皮苷和新橙皮苷、苦杏仁苷）
氨基酸和多肽
胆汁
盐
咸味和咸味物质
氯化钠和氯化锂是典型咸味的代表。
盐的原子量↑，有苦味↑的倾向
作为咸味剂，只有氯化钠，俗称食盐
阴离子抑制咸味
鲜味和鲜味物质也称为呈味剂、风味增强剂
相同类型的鲜味剂共存时，与受体结合时有竞争作用。
不同类型的鲜味剂共存时，有协同作用。
鲜味剂
味精（谷氨酸钠）L型
琥珀酸钠盐
鲜味核苷酸
辣
食物成分刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤和三叉神经而引起的一种痛觉
都具有酰胺基、酮基、异硫氰基等官能团，多为疏水性较强的化合物。
气味与分子结构关系
脂肪族化合物
1、醇类 C1~C3的醇有愉快的香气，C4~C6的醇有近似麻醉的气味，C7以上的醇呈芳香味。 2、酮类 丙酮有类似薄荷的香气； 庚酮有类似梨的香气； 低浓度的丁二酮有奶油香气，但浓度稍大就有酸臭味； 茉莉花中的香气成分是茉莉酮； C10~C15的甲基酮有油脂酸败的哈味。 3、醛类 低级脂肪醛有强烈的刺鼻的气味。随分子量增大，刺激性减小，并逐渐出现愉快的香气。 C8~C12的饱和醛有良好的香气，但a,b-不饱和醛有强烈的臭气。 4、酯类 由低级饱和脂肪酸和饱和脂肪醇形成的酯，具有各种水果香气。内酯、尤其是-内酯有特殊香气。 5、酸 低级脂肪酸有刺鼻的气味
芳香族化合物
萜类
含硫化合物
含氮化合物
杂环化合物
气味形成途径
生物合成（萜类，酯类）
化学反应
植物性动物性香气成分
水果的香气成分
主要以亚油酸和亚麻酸为前体物经生物合成（有酶催化）产生香气成分。
各种水果中的香气成分中大多含有C6~C9的醛类和醇类，此外还有酯类、萜类、酮类，挥发酸等。
蔬菜的香气成分
食品添加剂
1、酸、碱及食品缓冲体系所用的食品添加剂的性质
柠檬酸（枸橼酸，2－羟基丙三羧酸）性质：无色透明结晶，或白色颗粒、白色结晶性粉末，无臭、味极酸
乳酸（α-羟基丙酸）性质：透明无色或淡黄色糖浆状液体，无臭或有轻微酸味，与水、醇、甘油可任意混合，有吸湿性。
酒石酸：性质：白色结晶性粉末、无臭、易溶于水，稍有吸湿性 。
抗坏血酸性质：白色结晶，易溶于水，有爽快的酸味，但易被氧化。
葡萄糖酸性质：淡黄色浆状液体，易溶于水，微溶于酒精，产品为50% 的水溶液。
磷酸是唯一作为酸味剂的无机酸。磷酸的酸味强，但有较强的涩味，单独使用风味较差。
2、常见螯合剂的性质
螯合环以五元环和六元环最稳定。
常见的螯合剂大多是有机化合物。
食品中广泛使用的螯合剂：柠檬酸及衍生物、磷酸盐、EDTA。
3、常见抗菌剂的性质
亚硫酸盐具有还原性抑制褐变抑菌漂白
4、常见非营养和低热量甜味剂的性质
5、常见表观控制剂和澄清剂的性质
6、常见面粉漂白剂和面包改良剂的性质
5、抗结剂和调节剂