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食品化学 第一章 绪论 制作人：陈蔓惠

第一章 绪论 主要内容：食品化学的概念、研究内容、研究方法、食品化学的发展历史及最新研究进展和动态、食品加工贮藏过程中主要的化学变化及其对食品品质和安全性的影响以及该课程在食品科学中的地位和意义。 重点：食品化学的概念、研究内容、研究方法、食品加工贮藏过程中主要的化学变化。 难点：食品中主要的化学变化及其对食品品质和安全性的影响。

1.1 食品化学相关概念 食品：经特定方式加工后供人类食用的食物。 食物：可供人类食用的物质原料统称为食物。 1 相关概念 食品：经特定方式加工后供人类食用的食物。 食物：可供人类食用的物质原料统称为食物。 营养素：指那些能维持人体正常生长发育和新陈代谢所必需的物质。 化学：研究物质组成、性质及其功能和变化的科学，包括分析化学、有机化学、物理与胶体化学、分离化学、普通化学和生物化学等。 2 食品化学 用化学的理论和方法研究食品本质的科学，它是通过食品营养价值、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。

3 食品化学的分支 食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。 食品分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。 食品生物化学：研究食品的生理变化。与普通生物化学不同食品生物化学关注的对象是死的或将要死的生物材料。 食品工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。 食品功能化学：研究食物成分对人体的作用。 食品风味化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成分的化学。

1.2 食品化学的性质和范畴 食品化学从化学角度和分子水平研究食品的组成、结构、理化性质、生理和生化性质、营养与功能性质以及它们在食品储藏、加工和运销中的变化，是为改善食品品质、开发食品新资源、更新食品加工工艺和储运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制以及为提高食品原材料深加工和综合利用水平奠定理论基础的发展性学科。 根据研究对象的物质分类，食品化学主要包括：食品碳水化合物化学、食品油脂化学、食品蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂、维生素化学、食品矿物质元素化学、调味品化学、食品香味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学。

1.3 食品化学的历史 第一阶段 早期食品化学（20世纪50年代以前）天然动植物特征成分分离和分析阶段。 第一阶段 早期食品化学（20世纪50年代以前）天然动植物特征成分分离和分析阶段。 瑞典药剂师舍勒（Carl Wilhelm Scheee，1742~1786） 法国化学家拉瓦锡（Antoine Larent Lavoisier，1743~1794） 第一个测定了乙醇的元素组成(1784年)，并发表了第以篇关于水果中含有机酸的论文。 英国化学家戴维（Humphey Davy，1778～1829） 植物的各个不同部分都能分解成一些元素，它们是被用作食品还是被用来制作艺术品就取决于这些元素的组合排列，并指出：植物通常仅由7或8种元素组成，最基本的植物物质是由氢、碳和氧按不同的比例所组成。在一般悄况下，这些元素是单独存在的，而在少数情况它们还与氮相结合。

李比希（Justus Von Liebig，1803-1873）提出将食品分为含氮的（植物纤维，酪蛋白等）和不含氮的（脂肪、碳水化合物等），并与1847年出版了《食品化学的研究》，这是第一本有关食品化学方面的书，但此时认为建立食品化学的学科。 在18世纪，食品掺假事件在欧洲时有发生 。 到二十世纪二十年代，世界各国相继颁布了关于禁止食品掺假的法规，并建立了相庇的检验机构和制定出严格的检验方法。 食品安全性问题，自60年代以来已成为食品化学、临床医学、毒理学、预防医学等学科普遍关心的重要问题。

1.4 食品中主要的化学变化概述 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。 原料进入加工过程，变化的机会增加。 热加工是食品加工的主要方法之一。 水分活度变化引起的变化多种多样。 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。

表1-1 在食品加工或储藏中可发生的变化分类 属 性 变 化 质 地 失去溶解性、质地变坚韧、质地柔软 风 味 属 性 变 化 质 地 失去溶解性、质地变坚韧、质地柔软 风 味 出现酸败、出现焦味、出现异味、出现美味和芳香 颜 色 褐变（暗色）、漂白（褪色）、出现异常颜色、出现诱人色彩 营养价值 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 安全性 产生毒物、钝化毒物、产生有调节生理机能作用的物质

表1-2 改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应 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 例子 非酶褐变 焙烤食品表皮成色 酶促褐变 切开的水果迅速褐变 氧 化 脂肪产生异味、维生素降解、色素褪色、 蛋白质营养损失 水 解 脂类、蛋白质、维生素、碳水化合物、 色素降解 金属反应 与花青素作用改变颜色、叶绿素脱镁、 作为自动氧化催化剂 脂类异构化 顺→反异构化、不共轭脂→共轭脂 脂类环化 产生单环脂肪酸 脂类聚合 深锅油炸中油起味 蛋白质变性 卵清凝固、酶失活 蛋白质交联 在碱性条件下加工蛋白质使营养性降低 糖降解 宰后动物组织和采后植物组织的无氧呼吸

表1-3 食品储藏或加工中变化的因果关系 初期变化 二期变化 影响 脂类水解 游离脂肪酸与蛋白质反应 质地、风味、营养价值 多糖水解 糖与蛋白质反应 质地、风味、颜色、营养价值 脂类氧化 氧化产物与许多其他成分反应 质地、风味、颜色、营养价值、毒物产生 水果破碎 细胞打破、酶释放、氧气进入 绿色蔬菜加热 细胞壁和膜的完整性破坏、酶释放、酶失活 肌肉组织加热 蛋白质变性凝聚、酶失活 脂类的顺反异构化 在深锅油炸中热聚合 油炸过度时起泡沫，降低油脂的营养价值

表1-4 决定食品在储藏加工中稳定性重要因素 产品自身的因素 各组成成分（包括氧化剂）的化学性质、氧气含量，pH、水分活度（Aw）、玻璃化温度（Tg）玻璃化温度时的水含量（Wg） 环境因素 温度（T）、处理时间（t）、大气成分、经受的化学、物理处理、见光、污染、极端的物理环境

1.5 食品化学研究的方法

食品的品质和安全性 2. 化学和生物化学反应 食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和 安全性的不良影响有如下几方面： （1）质地变化：食品组分的溶解性和持水量降低，食品变硬或变软。 （2）风味变化：酸败(水解或氧化)，产生蒸煮味或焦糖味及其他异味。 （3）颜色变化：变暗、褪色或出现其他色变。 （4）营养价值变化：维生素、蛋白质、脂类等降解。 2. 化学和生物化学反应 食品在贮藏加工过程中发生的许多化学和生物化学反应都会影响食品的品质和安全性。反应的类型一般取决于食品的种类、贮藏和加工条件，各反应之间相互影响和竞争，使食品化研究变得十分复杂。因此，简化食品体系或采用模拟体系进行研究，是食品化学研究方法上的一个显著特点。

3. 各类反应对食易品质和卫生安全性的影响 4.反应的动力学 食品变质一般是由一系列初级反应引起组分的分子结构发生变化，然后导致肉眼可见或其他感官能感觉的变化，产生对人体有害的致癌的物质。 4.反应的动力学 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、反应速度都有关系。在中等温度范围内，反应符合阿伦尼乌斯方程， K=A·e-ΔE/KT 式中K为温度T时的速率常数；A为作用分子间的碰撞频率；ΔE为反应活化能；K为气体常数；T为温度。可见温度是影响食品贮藏加工中化学变化的主要变量。

1.6 食品化学在食品工业技术发展中的作用 生物技术在食品中应用的成功与否紧紧依赖着食品化学。 近20年来，食品科学与工程领域发展了许多新技术，并正在逐步把它们推向食品工业的应用。利用放射化学理论与技术发展食品辐照保鲜技术，利用应用化学理论和技术发展食品的防伪包装、超临界提取和分子蒸馏技术，利用产后生理生化理论和技术发展食品气控、气调、“真空”储藏和活性包装(包装内气调)技术。 表1-6 食品化学对各食品行业技术进步的影响

食品工业 影响方面 果蔬加工储藏 化学去皮，护色，质构控制，维生素保留，打蜡涂膜，化学保鲜，气调储藏，活性包装，酶促榨汁，过滤和澄清及化学防腐等 肉品加工 宰后处理，保汁和嫩化，提高肉糜乳化力、凝胶性和粘弹性，超市鲜肉包装，熏肉剂的生产和应用，人造肉的生产，内脏的综合利用（制药）等 饮料工业 速溶，克服上浮下沉，稳定蛋白饮料，水质处理，稳定带肉果汁，果汁护色，控制澄清度，提高风味，白酒降度，啤酒澄清，啤酒泡沫和苦味改善，防止啤酒馊味，果汁脱涩，大豆饮料脱腥等。 乳品工业 稳定酸乳和果汁乳，开发凝乳酶代用品及再制乳酪，乳清的利用，乳品的营养强化等 焙烤工业 生产高效膨松剂，增加酥脆性，改善面包皮色和质构，防止产品老化和酶变等 食用油脂工业 精练，冻化，调温，脂肪改性，DHA、EPA及MCT的开发利用，食用乳化剂生产，抗氧化剂，减少油炸食品吸油量等 调味品工业 生产肉味汤料、核苷酸鲜味剂，碘盐和有机硒盐等 发酵食品工业 发酵产品的后处理，后发酵期间的风味变化，菌体和残渣的综合利用等 基础食品工业 面粉改良，改性淀粉，氢化植物油，生产新型甜味料，生产新型低聚糖，改性油脂，分离植物蛋白质，开发微生物多糖和单细胞蛋白质，食品添加剂生产和应用，野生、海洋和药食两用可食资源的开发利用等 食品检验 检验标准的制定，快速分析，生物传感器的研制等

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