食品化学复习资料Word下载.docx

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●净结构形成效应溶液比纯水具有较低的流动性

（3）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。

（4）离子效应——离子通过它们不同程度的水合能力：

改变水的结构;

影响介电常数；

决定胶体粒子周围双电层的厚度；

影响水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度；

影响蛋白质的构象和胶体的稳定性。

⏹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，此过程成为疏水水合，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。

⏹熵的减少是由于在这些不相容的非极性物质的邻近处形成了特殊的结构。

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）。

此过程是疏水水合的部分逆转，被称为“疏水相互作用”。

水分活度的定义

⏹水分活度定义：

AW=f/f0，f：

溶剂（水）的逸度。

逸度：

溶剂从溶液逃脱的趋势f0：

纯溶剂的逸度。

⏹在低压（例如室温）下，f/f0和p/p0之间的差别小于1%，AW=p/p0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AW≈p/p0

⏹“相对蒸汽压”（RVP）p/p0是测定项目，有时不等于aw，因此，使用p/p0项比aw更为准确。

⏹在少数情况下，由于溶质特殊效应使RVP成为食品稳定和安全的不良指标。

金黄色葡萄球菌生长所需的最低P/P0取决于溶质的种类。

Aw与产品环境的百分平衡相对湿度有关Aw=p/p0=%ERH/100

⏹RVP是样品的一种内在性质，而ERH是与样品平衡的大气的性质；

⏹仅当产品与它的环境达到平衡时方程的关系才能成立。

平衡的建立是一个耗时的过程。

冰点以下食品水分活度定义

Pff：

部分冷冻食品中水的蒸汽分压；

P0（scw）：

纯的过冷水的蒸汽；

Pice：

纯冰的蒸汽压

冷冻食品中水的分压等于相同温度下冰的蒸汽压

比较冰点以上和冰点以下Aw

⏹在冰点以上，水分活度是样品组成与温度的函数，并且前者是主要的因素；

⏹在冰点以下，水分活度仅与温度有关，即有冰相存在时，不受所存在的溶质的种类或比例的影响。

⏹在冰点以下，不能根据RVP值预测受溶质影响的冰点以下发生的过程，例如扩散控制过程、催化反应、低温保护剂影响的反应、抗微生物剂影响的反应和化学试剂（改变pH和氧化还原电位）影响的反应。

因此，RVP作为物理和化学过程的指示剂在冰点以下比起冰点以上价值就低得多。

⏹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。

不能根据冰点以下温度的水分活度预测冰点以上相同食品的温度的水分活度。

水分吸附等温线

4.1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。

4.2水分吸着等温线与温度的关系

在一定的水分含量时，水活性随温度的上升而增大，与克劳修斯-克拉贝龙方程

●意义

＊在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与相对蒸汽压RVP的关系；

＊配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移；

＊测定包装材料的阻湿性；

＊测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长；

＊预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量的关系

●实际意义

①由于水的转移程度与aw有关,从MSI图可以看出食品脱水的难易程度,也可以看出如何组合食品才能避免水分在不同物料间的转移.

②据MSI可预测含水量对食品稳定性的影响.

③从MSI还可看出食品中非水组分与水结合能力的强弱.

●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。

●

（2）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。

●（3）单层并不表示所有干物质被紧密堆积的单分子水层所覆盖。

它代表了构成水与邻近水。

●（4）区域II的水占剩余的第一层位置和固体的亲水基外的几层，被称为多层水。

这部分水主要通过氢键与相邻的水分子和溶质分子缔合（水－水和水－溶质），流动性比整体相水稍差，其中大部分在-40℃不能冻结。

●（5）当水增加至靠近区Ⅱ的低水分端，它对溶质产生显著的增塑作用，降低了它们的玻璃化相变温度，并导致固体基质的初步肿胀。

此作用和开始出现的溶解过程使大多数反应的速度加快。

●（6）区域III的水结合得最弱，流动性大，被称为体相水。

BET单层水分含量

⏹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。

⏹“真实单层”不同于BET单层。

真实单层涉及在区ⅡB和区Ⅲ接界的水分含量

⏹在此实例中，水分含量约为0.38gH2O/g干蛋白质和Aw=0.85）。

此值相当于约300molH2O/mol溶菌酶和水分含量27.5%（重量），一个HOH平均占0.2nm2的蛋白质表面积。

这个水分含量代表“完全水合”所需的水分含量，即占满全部第一层部位所需的最低水分含量。

进一步加入的水的性质与体相水的性质没有显著差别。

4.3滞后现象

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，这种不重叠现象即为滞后现象。

水分活度与食品的稳定性

aw/m（1-aw）—aw图，即BET图，为一条直线。

P/P0值大于0.35时此线性关系变差

BET单分子层值计算公式:

1、在aw=0-0.35范围内,随aw↑,反应速度↓的原因:

①水与脂类氧化生成的氢过氧化物以氢键结合,保护氢过氧化物的分解,阻止氧化进行

②这部分水能与金属离子形成水合物,降低了其催化性

2、在aw=0.35-0.8范围内,随aw↑,反应速度↑的原因:

①水中溶解氧增加

②大分子物质肿胀,活性位点暴露加速脂类氧化

③催化剂和氧的流动性增加

3.当aw＞0.8时,随aw↑,反应速度增加很缓慢的原因:

催化剂和反应物被稀释

第三章糖类

1.单糖：

不能再被水解的多羟基醛或酮，是碳水化合物的基本单位。

2.低聚糖（寡糖）由2~10个单糖分子缩合而成，水解后生成单糖。

（由2~20个糖单位通过糖苷键连接的碳水化合物称为低聚糖。

主要靠分子内的氢键维持）

3.多糖：

由许多单糖分子缩合而成

糖类的结构

醛糖和酮糖（链式结构）

最高碳数手性碳原子（C-5）上的羟基位置在右边的糖称为D-糖，最高碳数手性碳原子上的羟基位置在左边称为L-糖。

单糖异构化

1.含有相同数量碳原子的简单醛糖和酮糖互为异构物，通过异构化可以相互转化。

通过异构化反应，醛糖转化成另一种醛糖（C-2具有相反的构型）和相应的酮糖，酮糖转化成相应的两种醛糖。

2.D-葡萄糖、D-甘露糖以及D-果糖可以相互转化可以通过碱或酶进行催化。

糖苷

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（巯基）等发生缩合反应而得的化合物。

⏹糖的半缩醛型能与醇反应，失去水后形成的产品（缩醛）被称为糖苷（O-糖苷）

⏹糖与硫醇（RSH）作用生成硫糖苷（S-糖苷）

⏹糖与胺（RNH2）作用生成氨基糖苷（N-糖苷）

糖苷性质

●无变旋现象

●无还原性

●糖苷一般在碱性条件下稳定，在温或热的酸性水溶液中通过水解产生还原糖。

●吡喃糖苷环比呋喃糖苷稳定

●N-糖苷一般不如O-糖苷稳定，易发生水解，但有些N-糖苷相当稳定，特别是N-葡基酰胺,不稳定的N-糖苷（葡基胺）在水中发生一系列的反应，使溶液色泽变深（从开始的黄色变成暗棕色），导致Maillard褐变

常见糖苷

类黄酮苷，毛地黄苷，皂角苷，甜菊苷，黄豆苷，银杏黄酮醇苷，硫葡糖苷，烯丙基硫葡萄糖苷，生氰糖甙等

食品中重要的低聚糖

麦芽糖，乳糖，乳酮糖，蜜二糖等为还原糖，蔗糖是非还原糖。

β-环状糊精

α-，β-，γ-环状糊精，6，7，8个D-1,4葡萄糖吡喃单位连接。

●结构1.结构具有高度的对称性糖苷键上的氧原子处于一个平面。

2.环形和中间具有空穴的圆柱形，C6上的伯醇羟基都排列在外侧，外亲水；

空穴内壁由疏水性C-H键和环氧组成，内疏水。

●应用：

1.作为微胶囊壁材，包理风味物、香精油、胆固醇等。

2.能够稳定的将客体化合物如维生素.风味物质和作为营养的苦味物质等

3.配合在非化学计量的包合结构中，使客体化合物被截留在糖类环内，起到稳定食品香味的作用

3.3多糖的性质

多糖的溶解性

●多糖具有较强亲水性和易于水合。

每个羟基均可和一个或几个水分子形成氢键。

环氧原子以及连接糖环的糖苷氧原子也可与水形成氢键。

使之具有改变和控制水分移动的能力。

●食品的许多功能性质包括质构都同多糖和水分有关。

与多糖通过氢键相结合的水被称为水合水或结合水。

这种水合水不会结冰，也称为塑化水，它使多糖分子溶剂化。

●从化学角度来看，这种水并没有牢固地被束缚，但它的运动受到阻滞，它能与其它水分子快速进行自由交换，在凝胶和新鲜组织食品中，水合水占总水中的比例极小。

●水溶性多糖和改性多糖称为胶或亲水胶

粘度与稳定性

●多糖（亲水胶体或胶）主要具有增稠和胶凝功能，此外，还控制流体食品与饮料的流动性质与质构以及改变半固体食品的变形性等。

●在食品产品中，一般使用0.25~0.5％浓度的胶即能产生粘度和形成凝胶。

影响因素

1高聚物溶液的粘度同分子的大小、形状及其在溶剂中的构象有关。

⏹多糖分子在溶液中呈无序的无规线团状态，但是大多数多糖与严格的随机线团存在偏差，它们形成紧密的团；

线团的性质同单糖的组成和连接方式有关。

有些线团是紧密的，有些线团是伸展的。

⏹溶液中线性高聚物分子旋转和伸屈时占有很大的空间，分子间彼此碰撞的频率高，产生磨擦，消耗能量，因而产生粘度。

⏹线性多糖甚至在浓度很低时形成粘度很高的溶液。

链长增加，高聚物占有的体积增加，溶液的粘度增加。

◆线性分子，高粘度

◆支链分子，体积小，低粘度

2带电多糖，粘度增高

⏹仅带一种类型电荷（一般带负电荷，它由羧基或硫酸一酯基电离而得）的直链多糖由于相同电荷的斥力呈伸展构型，增加了从一端到另一端的链长，高聚物占有体积增大，因而溶液的粘度大大提高。

3无支链的聚糖通过加热溶于水中，形成不稳定的分子分散体系，很快出现沉淀或胶凝。

⏹长分子的链段相互碰撞并在几个糖基之间形成分子间键，因而分子间产生缔合，在重力作用下产生沉淀或形成部分结晶。

⏹直链淀粉通过加热溶于水，接着将溶液冷却，分子经聚集而沉淀，此过程称为老化。

⏹面包和其它烘焙食品冷却时，直链淀粉分子缔合而变硬。

长时间贮存后，支链淀粉分子也会缔合产生老化。

4不带电的直链均一多糖分子倾向于缔合和形成部分结晶。

侧链可阻止分子链缔合。

1）具有带电基团的直链多糖由于库仑斥力阻止链段相互靠近也能形成稳定的溶液。

2）海藻酸钠，每个糖基单位是一个醛酸基，含有一个以盐的形式存在的羧酸基；

3）黄原胶中每5个糖基单位有一个醛酸和一个羧酸基存在。

但如海藻酸钠溶液pH降到3，羧酸的电离受到一些抑制，因为单体组分的pKa为3.38和3.65，最终分子带电较少，能缔合、沉淀或形成凝胶。

4）卡拉胶是一种带负电的直链混合物，由于在直链上存在许多带电的硫酸一酯基。

这类分子在低pH下不会沉淀，因为在所有实用的pH范围内硫酸盐基团都保持电离状态。

5亲水胶体溶液的流动性质同水合分子的大小、形状、柔顺性以及带电荷的多少有关。

多糖溶液一般呈现两种流动性质：

（1）假塑性

⏹假塑性流体是剪切变稀，随剪切速率增高，粘度快速下降。

液体流动越快，粘度越低，流动速率随外力的增加而增加。

在倒出、咀嚼、吞咽、泵送、混合过程中，流动速率随所加的力增大而增大。

⏹粘度变化与时间无关；

随剪切率变化，流动速率也发生瞬时改变。

⏹线性高聚物分子形成剪切变稀的假塑性溶液，一般来说，胶的分子量越高，假塑性越大。

◆“短流”（shortflow）：

假塑性大，口感不粘

◆“长流”（longflow）：

假塑性小，口感粘稠

⏹对大多数胶溶液，温度升高引起粘度下降，但黄原胶在0-100℃除外。

（2）触变性

⏹第二类剪切变稀流动。

在触变流动中，随流速增加，粘度下降并不是瞬时发生的，在恒定的剪切速率下触变溶液的粘度下降和时间有关。

在剪切停止后，重新回复到原有粘度需要一定的时间。

这种性质反映了凝胶→溶液→凝胶的转变，换句话说，触变溶液在静止时显示一种弱凝胶结构。

凝胶性质

三维网络结构

●凝胶是由分子或颗粒（例如结晶、乳状液液滴或分子聚集体/原纤维）连接而成的连续的三维网。

网中充满了大量的连续液相，好似一块海绵。

●三维网状凝胶结构是由高聚物分子通过氢键、疏水缔合（范德华引力）、离子桥联、缠结或共价键形成连结区，液相是由相对分子质量低的溶质和部分高聚物链组成的水溶液。

●食品产品中，高聚物分子（多糖或蛋白质）或原纤维能形成凝胶网络。

●这种结构类型称为穗状胶束，肩并肩平行链代表结合区的定向结晶结构，结合区之间空洞充满可溶性高聚物链段和其它溶质的水溶液。

凝胶具有两重性

●既具有固体性质，也具有液体性质

●海绵状三维网状结构对外界应力具有显著的抵抗作用，是具有粘弹性的半固体，显示部分弹性和粘性。

●连续液相中的分子是完全可以移动的，使凝胶的硬度比正常固体小，因此在某些方面呈现粘性液体性质。

●多糖凝胶一般仅含有1％高聚物，水分可以高达99％，但能形成很强的凝胶。

例如甜食凝胶、肉冻、水果块、仿洋葱圈、类肉宠物食品以及糖霜等。

凝胶的制备

聚合物分子或分子聚集体必须首先存在于溶液中，然后部分从结合区溶液中出来形成三维凝胶网状结构。

一般来说，凝胶形成后如果结合区变大，那么网就变得较紧密，结构收缩，产生脱水收缩（在凝胶表面上出现液滴称为脱水收缩）。

非酶褐变食品中的非酶促褐变：

美拉德反应和焦糖化反应

●Maillard反应（美拉德反应）与食品的颜色和许多风味密切相关。

还原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的反应。

Maillard褐变所需的反应物至少包括含有氨基化合物（一般是蛋白质和氨基酸），还原糖和一些水。

●反应过程包括还原糖与胺形成葡基胺、Amadori重排（醛糖）或Heyns重排（酮糖）、经HMF，最后生成深色物质。

特点:

＊随着反应的进行，pH值下降（封闭了游离的氨基）还原能力上升（还原酮产生）

＊420nm-490nm处有吸收

＊褐变初期，紫外线吸收增强，伴随有荧光物质产生

＊添加亚硫酸盐，可阻止褐变，但在褐变后期加入不能使之褪色

＊在pH≤5条件下继续反应，得到中间物脱水化合物，最终得到呋喃衍生物5-羟甲基-2-糠醛（HMF）。

＊在pH＞5条件下，活性环状化合物（HMF和其它化合物）快速聚合成含氮的不溶性深暗色物质。

影响美拉德反应的因素：

＊糖的种类及含量

a五碳糖>

六碳糖

b.单糖>

双糖，D-木糖>

L-阿拉伯糖>

己糖>

二糖,D-果糖在褐变中的活性比醛糖低得多。

c.还原糖含量与褐变成正比

＊氨基酸及其它含氨物种类

a.含S-S，S-H不易褐变

b.有吲哚，苯环易褐变

c.碱性氨基酸易褐变

d.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐变

＊温度升温易褐变

＊水分褐变需要一定水分

＊pH值：

pH4—9范围内，随着pH上升，褐变上升；

当pH≤4时，褐变反应程度较轻微；

pH在7.8—9.2范围内，褐变较严重

＊氧（间接因素）

金属离子特别是Cu与Fe能促进,Fe3+比Fe2+更有效。

Ca处理抑制Maillard反应

抑制Maillard反应

＊注意选择原料：

如土豆片，选氨基酸、还原糖含量少的品种，一般选用蔗糖。

＊保持低水分：

蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥剂。

如SiO2等。

＊应用SO2：

硫处理对防止酶褐变和非酶褐变都很有效。

＊保持低pH值：

常加酸，如柠檬酸，苹果酸。

＊其它的处理：

热水烫漂除去部分可溶固形物，降低还原糖含量；

冷藏库中马铃薯加工时回复处理

＊钙处理：

如马铃薯淀粉加工中，加Ca（OH）2可以防止褐变，产品白度大大提高。

食品中的多糖

1.直链淀粉

基本上是由α-D-吡喃葡萄糖基通过1→4连接而成的直链分子。

在水溶液中为线型分子。

2.支链淀粉

高度分支的大分子，分支点的糖苷键占总糖苷键的4~5%。

支链淀粉分子的分支是成簇和以双螺旋形式存在。

淀粉颗粒糊化

●定义：

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。

●过程：

1.结晶胶束区弱的氢键破坏

2.颗粒开始水合和吸水膨胀

3.结晶区消失

4.大部分直链淀粉分子沥出（溶解到溶液中）。

5.溶液粘度增加，淀粉颗粒破裂，双折射消失

●影响因素

＊结构直链淀粉小于支链淀粉。

＊AwAw提高，糊化程度提高。

＊糖高浓度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。

＊盐高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；

低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。

但对马铃薯淀粉例外，因为它含有磷酸基团，低浓度的盐影响它的电荷效应。

＊脂类脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。

＊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）；

pH4-7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。

＊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），淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。

故新米（淀粉酶酶活高）比陈米更易煮烂。

到达峰粘度时，一些颗粒通过搅拌已破裂，进一步搅拌，更多的颗粒破碎，粘度也进一步降低。

冷却时，一些淀粉分子部分地重新缔合形成沉淀或凝胶，老化。

老化

稀淀粉溶液冷却后，线性分子重新排列并通过氢键形成不溶性沉淀。

浓的淀粉糊冷却时，在有限的区域内，淀粉分子重新排列较快，线性分子缔合，溶解度减小。

淀粉溶解度减小的整个过程称为老化。

●直链淀粉的老化速率比支链淀粉快得多，直链淀粉愈多，老化愈快。

●支链淀粉几乎不发生老化。

老化影响因素

＊温度2~4℃，淀粉易老化,>

60℃或<

-20℃，不易发生老化，

＊含水量含水量30%~60%，易老化。

含水量过低（10%）或过高均不易老化。

＊结构直链淀粉比支链淀粉易老化（粉丝）。

聚合度n中等的淀粉易老化；

淀粉改性后，不均匀性提高，不易老化。

＊共存物的影响脂类和乳化剂可抗老化，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。

4.3果胶

1.果胶物质的化学结构与分类：

天然果胶存在于所有陆生植物的细胞壁和细胞中间层；

酯化度（DE）：

D-半乳糖醛酸残基总数中D-半乳糖醛酸残基的酯化分数×

100表示；

通常将酯化度大于50%的果胶称为高甲氧基果胶，酯化度低于50%的是低甲氧基果胶）。

果胶形成凝胶的性质

⏹当DE>

50%（HM）时，形成凝胶的条件：

果胶含量＜1%，蔗糖浓度58-75%，pH2.0-3.5。

⏹当DE<

50%（LM）时，通过加入Ca2+形成凝胶，pH2.5-6.5，添加10-20%蔗糖可以明显改善凝胶质地。

高甲氧基果胶凝胶机理：

⏹在果胶溶液中加入足够的酸和糖就会胶凝。

由于果胶溶液pH降低时，高度水合和带电的羧基转变成不带电荷的和仅少量水合的羧基。

失去了一些电荷和降低了水合程度后，高聚物分子链的某些部分就能缔合，使高聚物链形成接合和网状结构，网孔中固定了溶质分子的水溶液。

由于高浓度糖（~65％，至少55％）能竞争水合水，因而降低了分子链的溶剂化，这样使分子链间相互作用，促进了接合区的形成。

影响凝胶的形成条件和凝胶强度的因素，最主要的是分子链长和连接区的化学性质。

链越长，凝胶强度越大。

酯化度、温度、pH、离子强度、糖浓度。

第四章脂类

一、脂类的命名

（一）脂肪酸的系统命名法

CH2-（CH2）3-CH2-CH=CH-CH2-CH=CH-CH2-（CH2）5-CH2-COOH

名称：

十八-9,12-二烯酸18:

2ω618:

2n-6（甲基碳叫ω碳）

天然多烯酸（一般会有2-6个双键）的双键部是被亚甲基隔开的。

通常用顺式和反式表明双键的几何构型，他们分别表示烃基在双键的同侧和异侧。

（Z-型、E-型）

（二）酰基甘油的立体有择位次编排命名法

►碳原子自上而下编号，三酰甘油命名法为：

▪数字命名法：

Sn-16:

0-18:

1-18:

▪英文缩写法：

Sn-POSt

▪中文命名法：

Sn-甘油-1