食品化學(xué)課件 ②食品化學(xué)緒論

FOODCHEMISTRY食品化學(xué)張清峰博士Tel-mail:zhqf619@126.comIntroducemyself教學(xué)要求與安排1.學(xué)時(shí)：45學(xué)時(shí)，其中理論課時(shí)36,實(shí)驗(yàn)9學(xué)時(shí)（3次）。2.教材：《食品化學(xué)》第2版，闞建全主編中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社20083.主要授課內(nèi)容：教材1-9章。4.成績(jī)?cè)u(píng)定：期末考占70%、平時(shí)10%、實(shí)驗(yàn)20%。5.學(xué)習(xí)方法：預(yù)習(xí)、聽(tīng)講、復(fù)習(xí)、做作業(yè)；課堂討論；課后答疑。緒論第一章水分第六章

酶

第二章

蛋白質(zhì)

第三章

碳水化合物

第四章脂質(zhì)

第五章

維生素和礦物質(zhì)第七章

食品色素課程內(nèi)容第一章緒論Chapter1Introduction本章提要主要內(nèi)容：

食品化學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容、研究方法、食品化學(xué)的發(fā)展歷史及最新研究進(jìn)展和動(dòng)態(tài)、食品加工貯藏過(guò)程中主要的化學(xué)變化及其對(duì)食品品質(zhì)和安全性的影響以及該課程在食品科學(xué)中的地位和意義。重點(diǎn)：食品化學(xué)的概念、研究?jī)?nèi)容、研究方法、食品加工貯藏過(guò)程中主要的化學(xué)變化。Contents1.1食品化學(xué)的概念1.2食品化學(xué)與其他學(xué)科的關(guān)系1.3食品化學(xué)的發(fā)展史1.4食品化學(xué)的研究?jī)?nèi)容1.5食品化學(xué)的研究方法1.6食品加工貯藏過(guò)程中的主要化學(xué)變化1.7食品化學(xué)研究現(xiàn)狀與展望1.1、食品化學(xué)的概念DefinitionofFoodChemistryWhatisFoodChemistryDefinitionofFoodChemistry1、名詞概念食品或食物具備營(yíng)養(yǎng)功能；食品化學(xué)Itellyou!食品必需符合的基本要求：良好的風(fēng)味特征；對(duì)人體無(wú)害。食品的化學(xué)組成及理化性質(zhì)一、食品化學(xué)的概念食品的基本營(yíng)養(yǎng)成分：糖類蛋白質(zhì)脂質(zhì)維生素礦物質(zhì)水DefinitionofFoodChemistry食品化學(xué)：是從化學(xué)角度和分子水平研究食品的組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生理和生化性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)與功能性質(zhì)以及它們?cè)谑称穬?chǔ)藏、加工和運(yùn)銷中的變化的學(xué)科。化學(xué)分子水平CompositionStructurePhysicochemicalpropertiesNutritionSafetyChangesinfluenceStorageProcessingTransportationsale

FoodqualitySafetyItellyou!2、食品化學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系FoodScience

FoodMicoorganism

FoodChemistryFoodbiochemistry

食品化學(xué)、食品微生物學(xué)和食品生物化學(xué)是食品科學(xué)與工程專業(yè)的三大專業(yè)基礎(chǔ)課。

化學(xué)生物化學(xué)食品化學(xué)植物學(xué)動(dòng)物學(xué)分子生物學(xué)等食品化學(xué)的準(zhǔn)備課程無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué)、生物化學(xué)。食品化學(xué)的分支：食品成分化學(xué)：研究食品中各種化學(xué)成分的含量和理化性質(zhì)等。食品分析化學(xué)：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。食品工藝化學(xué)：研究食品在加工貯藏過(guò)程中的化學(xué)變化。食品功能化學(xué)：研究食物成分對(duì)人體的作用。食品風(fēng)味化學(xué)：研究食品風(fēng)味的形成、消失及食品風(fēng)味成分的化學(xué)。1.3食品化學(xué)發(fā)展史食品化學(xué)起源于何時(shí)難以從歷史記載中找到答案食品化學(xué)在十九世紀(jì)初逐步成為一門獨(dú)立的學(xué)科食品化學(xué)作為科學(xué)加以研究應(yīng)追溯到十八世紀(jì)TheHistoryofFoodChemistry與食品化學(xué)發(fā)展相關(guān)的科學(xué)家拉瓦錫（A.L.Lavoisier，F(xiàn)rance）（1743-1794）舍勒（C.W.Scheele，Sweden）（1742-1786)尼古拉斯（Nicolas，F(xiàn)rance，（1767-1845）李比希（J.V.Liebig，Germany）

（1803-1873）謝福瑞（M.E.Chevreul，F(xiàn)rance）（1786-1889）第一階段早期食品化學(xué)

（20世紀(jì)50年代以前）天然動(dòng)植物特征成分分離和分析階段瑞典藥劑師舍勒（CarlWilhelmScheele，1742～1786）是有史以來(lái)最偉大的化學(xué)家之一。他曾發(fā)現(xiàn)了氯、丙三醇和氧；分離和研究了乳酸的性質(zhì)(1780年)，利用乳酸的氧化作用制得了粘酸(1780年)；設(shè)計(jì)了一個(gè)利用加熱保存醋的方法(1782年)；從檸檬汁（1784年)和醋粟(1785年)中分離出檸檬酸，從蘋果中分離出蘋果酸(1785年)。他并且檢驗(yàn)了20種普通水果中的檸檬酸，蘋果酸和酒石酸。他從植物和動(dòng)物材料中分離各種新的化合物助工作被認(rèn)為是在農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)方面精密分析研究的開(kāi)端。

法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫（AntoineLarentLavoisier，1743-1794）第一個(gè)測(cè)定了乙醇的元素組成

(1784年)，并發(fā)表了第以篇關(guān)于水果中含有機(jī)酸的論文。法國(guó)化學(xué)家尼古拉斯（Nicolas1767-1845）用灰化的方法測(cè)定了植物中的礦物質(zhì)含量；首先完成了乙醇的精確化學(xué)分析，并研究了植物在呼吸期間氧氣和二氧化碳的變化。法國(guó)化學(xué)家蓋-呂薩克（Gay-Lussac）和泰納爾Thenard發(fā)明了在干燥植物物質(zhì)中定量測(cè)定C、N、H的第一個(gè)方法。德國(guó)化學(xué)家李比希（Liebig）

德國(guó)化學(xué)家李比希（Liebig）提出將食品分為含氮的(植物纖維，酪蛋白等）和不含氮的（脂肪、碳水化合物等），并與1847年出版了《食品化學(xué)的研究》，這是第一本有關(guān)食品化學(xué)方面的書(shū)，此時(shí)認(rèn)為食品化學(xué)學(xué)科建立。在18世紀(jì)，食品摻假事件在歐洲時(shí)有發(fā)生，迫切要求有關(guān)部門建立可靠的食品檢驗(yàn)方法，這無(wú)疑對(duì)普通分折化學(xué)和食品檢驗(yàn)方法的發(fā)展起了很大的促進(jìn)作用。因此，在1820～1850年期間，化學(xué)和食品化學(xué)開(kāi)始在歐洲占據(jù)重要地位。在許多大學(xué)中建立了化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室和創(chuàng)立了新的化學(xué)研究雜志，推動(dòng)廠化學(xué)和食品化學(xué)的發(fā)展。從此，食品化學(xué)發(fā)展的步伐更快。

第二階段近代食品化學(xué)（20世紀(jì)60～90年代）

到二十世紀(jì)50年代末，食品工業(yè)有了較快的發(fā)展，特別是在歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。為了改善食品的感官質(zhì)員和品質(zhì)，或有利于改進(jìn)食品加工處理以及延長(zhǎng)貨架期，在食品貯藏加上過(guò)程中，逐漸使用天然的或人工合成的化學(xué)物質(zhì)，作為食品添加劑，并得到政府法律的認(rèn)可。

另一方而，由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用農(nóng)藥，給食物帶來(lái)不同程度的污染。因此，食品安全性問(wèn)題，自60年代以來(lái)已成為食品化學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、毒理學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)等學(xué)科普邊關(guān)心的重要問(wèn)題。

在世界主要大國(guó)有不同文本的食品化學(xué)著作與世人見(jiàn)面，其中英文本的《食品科學(xué)》、《食品化學(xué)》、《食品加工過(guò)程中的化學(xué)變化》、《水產(chǎn)食品化學(xué)》、《食品中的碳水化合物》、《食品蛋白質(zhì)化學(xué)》、《蛋白質(zhì)在食品中的功能性質(zhì)》等反映了近代食品化學(xué)的水平。

權(quán)威性的食品化學(xué)教課書(shū)應(yīng)首推美國(guó)O.R.Fennema主編的《FoodChemistry》和德國(guó)的H.D.Belitz主編的《Foodchemistry》，已出版第三版并在全世界廣流傳。第三階段現(xiàn)代食品化學(xué)（20世紀(jì)90年代以后）

色譜和色質(zhì)聯(lián)用等現(xiàn)代分析技術(shù)的出現(xiàn)，以及結(jié)構(gòu)化學(xué)理論的發(fā)展，使食品化學(xué)在理論和應(yīng)用研究方面部獲得顯著的進(jìn)展。如研究食品在貯藏加工過(guò)程中各種化學(xué)或生物化學(xué)的反應(yīng)歷程和機(jī)理，食品各組分的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能，以及食品貯藏加工新技術(shù)、新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，食品資源的利用。這些都為食品科學(xué)技術(shù)和食品工業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。1.4食品化學(xué)的研究?jī)?nèi)容

TheContentofFoodChemistry激素污染物二、食品化學(xué)研究?jī)?nèi)容1、天然及非天然成分的性質(zhì)、功能及人體需要；天然及非天然成分在食品原料中的變化；天然及非天然成分在加工及儲(chǔ)藏中的變化；2、變化4、天然及非天然成分對(duì)食品質(zhì)量與安全的影響；3、研究食品貯藏、加工新技術(shù)，食品資源的開(kāi)發(fā)和科學(xué)利用；二、食品化學(xué)研究?jī)?nèi)容5、食品的色、香、味；7、食品的質(zhì)量鑒定；通過(guò)色、香、味變化可以鑒定食品的：新鮮度、成熟度、加工精度、品種特征、變化的程度1）食品中原有的成分；2）加工后產(chǎn)生的；3）添加到食品中的有毒成分；4）污染的成分；理化鑒定法、微生物鑒定法、感官鑒定法6、食品的中的毒害成分；1.5食品化學(xué)研究方法

ApproachtotheStudyofFoodChemistry采用模擬體系或簡(jiǎn)單體系進(jìn)行研究;將動(dòng)態(tài)多因子科學(xué)地分解成靜態(tài)單因子;對(duì)于不同的研究對(duì)象用不同的研究手段;將生物技術(shù)用于食品化學(xué)研究中。

食品化學(xué)的研究方法區(qū)別于一般化學(xué)的研究方法是把食品的化學(xué)組成、理化性質(zhì)及變化的研究同食品的品質(zhì)和安全性研究聯(lián)系起來(lái)。因此，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開(kāi)始，食品化學(xué)的研究就帶有揭示食品品質(zhì)或安全性變化的目的，并且把實(shí)際的食品物質(zhì)系統(tǒng)和主要食品加工工藝條件作為實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。

由于食品是一個(gè)非常復(fù)雜的物質(zhì)系統(tǒng)，在食品的配制、加工和貯藏過(guò)程中將發(fā)生許多復(fù)雜的變化，因此為了分析和綜合有一個(gè)清晰的背景，通常采用一個(gè)簡(jiǎn)化的、模擬的食品物質(zhì)系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再將所得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于真實(shí)的食品體系。①確定代表優(yōu)質(zhì)食品特征的相關(guān)性質(zhì)→②找出影響這些食品質(zhì)量與安全的化學(xué)與生物化學(xué)反應(yīng)→③弄清相關(guān)的化學(xué)與生物化學(xué)反應(yīng)是如何影響食品質(zhì)量與安全的→④將這些知識(shí)應(yīng)用于食品加工與貯藏過(guò)程中。食品化學(xué)的實(shí)驗(yàn)應(yīng)包括理化實(shí)驗(yàn)和感官實(shí)驗(yàn)。理化實(shí)驗(yàn)：主要是對(duì)食品進(jìn)行成分分析和結(jié)構(gòu)分析，即分析實(shí)驗(yàn)物質(zhì)系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)成分、有害成分、色素和風(fēng)味物的存在、分解、生成量和性質(zhì)及其化學(xué)結(jié)構(gòu)；感官實(shí)驗(yàn)：是通過(guò)人的直觀檢評(píng)來(lái)分析實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味和顏色的變化?；瘜W(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是探討物質(zhì)濃度、碰撞幾率、空間阻礙、活化能、反應(yīng)溫度和壓力以及反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)速度和反應(yīng)平衡影響的研究體系。通過(guò)速率方程和動(dòng)力學(xué)方程的建立和研究，對(duì)反應(yīng)中間產(chǎn)物、催化因素和反應(yīng)方向及程度受各種條件影響的認(rèn)識(shí)將得以深化。有了這些理論基礎(chǔ)，食品化學(xué)家將能夠在食品加工和貯藏中選擇適當(dāng)?shù)臈l件，把握和控制對(duì)食品品質(zhì)和安全性有重大影響的化學(xué)反應(yīng)的速度。食品在貯藏加工過(guò)程中的各種化學(xué)和生物化學(xué)變化與溫度、時(shí)間、pH、食品的組成、水活性、反應(yīng)速度都有關(guān)系。在中等溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)符合阿倫尼烏斯方程：K=A·e-ΔE/KT

式中K為溫度T時(shí)的速率常數(shù)；A為作用分子間的碰撞頻率；ΔE為反應(yīng)活化能；K為氣體常數(shù)；T為溫度?？梢?jiàn)溫度是影響食品貯藏加工中化學(xué)變化的主要變量。

1.6食品加工貯藏過(guò)程中的主要化學(xué)變化食品從原料生產(chǎn)，經(jīng)過(guò)儲(chǔ)藏、運(yùn)轉(zhuǎn)、加工到產(chǎn)品銷售，每一過(guò)程無(wú)不涉及到學(xué)變化。對(duì)這些變化的研究及控制構(gòu)成了食品化學(xué)研究的核心內(nèi)容。表1-1到表1-4厄要給出了發(fā)生在食品中的重要反應(yīng)的類別、條件及其造成的品質(zhì)變化。表1-1在食品加工或儲(chǔ)藏中可發(fā)生的變化分類

屬性

變化質(zhì)地失去溶解性、失去持水性、質(zhì)地變堅(jiān)韌、質(zhì)地柔軟風(fēng)味出現(xiàn)酸敗、出現(xiàn)焦味、出現(xiàn)異味、出現(xiàn)美味和芳香

顏色褐變（暗色）、漂白（褪色）、出現(xiàn)異常顏色、出現(xiàn)誘人色彩

營(yíng)養(yǎng)價(jià)值蛋白質(zhì)、脂類、維生素和礦物質(zhì)的降解或損失及生物利用改變

安全性產(chǎn)生毒物、鈍化毒物、產(chǎn)生有調(diào)節(jié)生理機(jī)能作用的物質(zhì)表1-2改變食品品質(zhì)的一些化學(xué)反應(yīng)和生物化學(xué)反應(yīng)

反應(yīng)類型

例子非酶褐變

焙烤食品表皮成色酶促褐變

切開(kāi)的水果迅速褐變氧化

脂肪產(chǎn)生異味、維生素降解、色素褪色、蛋白質(zhì)營(yíng)養(yǎng)損失水解

脂類、蛋白質(zhì)、維生素、碳水化合物、色素降解金屬反應(yīng)與花青素作用改變顏色、葉綠素脫鎂、自動(dòng)氧化催化劑脂類異構(gòu)化順→反異構(gòu)化、不共軛脂→共軛脂脂類環(huán)化產(chǎn)生單環(huán)脂肪酸脂類聚合深鍋油炸中油起味蛋白質(zhì)變性卵清凝固、酶失活蛋白質(zhì)交聯(lián)在堿性條件下加工蛋白質(zhì)使?fàn)I養(yǎng)性降低糖降解宰后動(dòng)物組織和采后植物組織的無(wú)氧呼吸表1-3食品儲(chǔ)藏或加工中變化的因果關(guān)系

初期變化二期變化影響脂類水解游離脂肪酸與