第二章 食品化學(xué)成分及其在保藏中的變化

食品保藏：是指為了防止食品腐敗變質(zhì)而采取的技術(shù)手段?，F(xiàn)代食品保藏學(xué)開(kāi)端于法國(guó)尼古拉（NicolasAppert）的一個(gè)罐頭。1引起食品腐敗變質(zhì)的主要因素微生物嚙齒動(dòng)物昆蟲(chóng)/寄生蟲(chóng)食品腐敗變質(zhì)溫度水分光照氧化酶類2化學(xué)－范特荷夫定律：反應(yīng)溫度每升高10℃，化學(xué)反應(yīng)的速度增加2-4倍。酶活性溫度提高到80℃后，熱處理時(shí)間只要幾分鐘，幾乎所有的酶都會(huì)遭到不可逆的破壞。

呼吸作用是有機(jī)物在酶的作用下發(fā)生的生物氧化過(guò)程，在一定的溫度范圍內(nèi)，隨溫度的升高，酶活性增加，反應(yīng)速度加快，果蔬的呼吸作用加速，加快食品的變質(zhì)。微生物嗜食菌、嗜溫菌、低溫菌、嗜冷菌3食品保藏原理

第二章

食品化學(xué)成分及其在保藏中的變化

4食品的化學(xué)成分食品成分在貯藏中的變化食品原料在保藏過(guò)程中的品質(zhì)變化內(nèi)容提要5第一節(jié)食品化學(xué)成分

水分

無(wú)機(jī)成分

礦物質(zhì)

天然成分

基本營(yíng)養(yǎng)成分

糖類

有機(jī)成分

脂類

維生素食品的化學(xué)

其他成分成分

食品添加劑

非天然成分

加工中不可避免的污染

污染物質(zhì)

環(huán)境污染6一、蛋白質(zhì)

蛋白質(zhì)是生命的物質(zhì)基礎(chǔ)，它存在于一切活細(xì)胞中，是細(xì)胞里最復(fù)雜、變化最大的一類分子。一切重要的生命現(xiàn)象和生理機(jī)能，就是由組成生物體的無(wú)數(shù)蛋白質(zhì)分子活動(dòng)來(lái)體現(xiàn)的，我們?nèi)粘ｏ嬍硵z入的蛋白質(zhì)主要用來(lái)制造細(xì)胞和維持細(xì)胞的運(yùn)作。因此，了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)在保藏過(guò)程中的變化有著重要的意義。7蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)

質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、色澤和外表等感官品質(zhì)是人們?nèi)∩崾称返闹饕罁?jù)。食品的感官品質(zhì)是食品中各種主要的和次要的組分之間復(fù)雜的相互作用的凈結(jié)果。蛋白質(zhì)對(duì)食品感官品質(zhì)一般具有重要影響。食品蛋白質(zhì)的“功能性質(zhì)”定義為：在食品加工、保藏、制備和消費(fèi)期間影響蛋白質(zhì)在食品體系中的性能的那些蛋白質(zhì)物理和化學(xué)性質(zhì)。81.水合性質(zhì)：通過(guò)蛋白質(zhì)的肽鍵或有親水基團(tuán)的氨基酸側(cè)鏈同水分子之間的相互作用來(lái)實(shí)現(xiàn)2.溶解性：對(duì)天然蛋白質(zhì)的提取、分離提純及評(píng)價(jià)蛋白質(zhì)變性程度非常有用，蛋白質(zhì)在飲料中的應(yīng)用也與其溶解性有關(guān)3.界面性質(zhì)：表現(xiàn)為蛋白質(zhì)的起泡、乳化性質(zhì)4.黏度：吸水性和黏度之間具有正相關(guān)關(guān)系

當(dāng)干蛋白質(zhì)粉與相對(duì)濕度為90-95％的水蒸氣達(dá)到平衡時(shí)，每克蛋白質(zhì)所結(jié)合的水的克數(shù)即為蛋白質(zhì)結(jié)合水的能力例如，將大豆粉置于PH8-9的堿性水溶液中浸提，然后利用等電點(diǎn)沉淀法將PH值調(diào)至4.5-4.8，再?gòu)奶崛∫褐惺栈卮蠖沟鞍?。分散均勻的?xì)微氣泡可以使食品產(chǎn)生稠性、細(xì)膩和松軟性，提高分散度性和風(fēng)味感。蛋白質(zhì)體系的黏度和稠度是流體食品的主要功能性質(zhì)，了解蛋白質(zhì)分散體的流體性質(zhì)對(duì)于確定加工過(guò)程的參數(shù)具有重要意義。95.凝膠作用

：變性的蛋白質(zhì)分子聚集并形成有序的蛋白質(zhì)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的過(guò)程稱為凝膠作用6.面團(tuán)的形成：面筋蛋白是面團(tuán)形成的主要因素。小麥面粉發(fā)酵時(shí)，其中的面筋蛋白能捕捉氣體形成黏彈性面團(tuán)7.風(fēng)味結(jié)合：蛋白質(zhì)是很多風(fēng)味物質(zhì)的載體,使食品呈現(xiàn)不同的風(fēng)味例如，新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)，往往需要使用一些配料，而其中的某些配料通過(guò)形成凝膠提供了一種能保持水和其他配料的基本結(jié)構(gòu)，使食品具有期望的質(zhì)構(gòu)和口感。主要包括麥醇溶蛋白和麥谷蛋白，大分子的麥谷蛋白與面包的強(qiáng)度有關(guān)，它的含量過(guò)高會(huì)抑制發(fā)酵過(guò)程中殘留CO2的膨脹，抑制面團(tuán)的鼓起；麥醇溶蛋白含量過(guò)高會(huì)導(dǎo)致過(guò)度的膨脹，產(chǎn)生的面筋膜易破裂和易滲透，面團(tuán)塌陷10二、糖

糖類在人體中的主要功能是提供熱量，糖類經(jīng)消化水解成單糖被人體吸收，單糖在經(jīng)完全水解放出熱量，提供生命活動(dòng)所需的能量。糖類化合物按其組成分為單糖、寡糖和多糖。谷類、蔬菜、水果和可供食用的其他植物都含有糖類化合物，淀粉是植物中最普通的糖類化合物，動(dòng)物產(chǎn)品所含的糖類化合物較少，主要是肌肉和肝臟中的糖原，其結(jié)構(gòu)和支鏈淀粉相似，代謝方式與淀粉代謝相同。11多糖的性質(zhì)溶解性：多糖具有較強(qiáng)的親水性，易于水化和溶解

黏度與穩(wěn)定性：多糖具有很高粘度；帶一種電荷直鏈多糖形成穩(wěn)定溶液，不帶電的直鏈溶液不穩(wěn)定凝膠：多糖能形成海綿狀的三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)，由高聚物分子通過(guò)氫鍵、疏水相互作用形成連結(jié)區(qū)水解：食品加工貯藏過(guò)程，多糖比蛋白質(zhì)更易水解在食品體系中，多糖具有控制水分移動(dòng)的能力，同時(shí)水分也是影響多糖的物理與功能性質(zhì)的重要因素。因此，食品的許多功能性質(zhì)如質(zhì)構(gòu)都同多糖和水分有關(guān)。往往添加相對(duì)高濃度的食用膠，以免由于水解導(dǎo)致食品體系粘度下降。12三、脂類脂類是一類不溶于水而溶于大部分有機(jī)溶劑的疏水性物質(zhì)，呈固態(tài)的稱為“脂”；呈液態(tài)的稱為“油。脂類是熱量來(lái)源；提供必需脂肪酸及各種脂溶性維生素；很重要的熱媒介質(zhì)；提供造型功能；賦予食品良好的風(fēng)味和口感。植物組織中，油脂主要存在于種子或果仁中，根、莖、葉中含量較少；動(dòng)物體主要存在于皮下組織、腹腔、肝和肌肉內(nèi)的結(jié)締組織中。131.酯解：脂類化合物在酶作用或加熱條件下發(fā)生水解，釋放出游離脂肪酸的過(guò)程稱為酯解2.脂類氧化：脂類氧化是食品敗壞的主要原因之一，使含脂肪食品產(chǎn)生各種異味和臭味，這種現(xiàn)象統(tǒng)稱為酸敗3.熱分解：油脂長(zhǎng)時(shí)間加熱會(huì)發(fā)生黏度增高、酸價(jià)增高的現(xiàn)象4.乳化：油脂分子中兼有極性和非極性成分，可以以微粒分散于水中，這種現(xiàn)象稱為乳化油炸食品時(shí)，食品中大量水分進(jìn)入油脂，而油脂又處于較高溫度條件下，因此，酯解是一個(gè)主要反應(yīng)。氧化產(chǎn)生的風(fēng)味化合物主要包括酯、醛、醇、酮及烴類。不飽和醛和酮的閾值最低，它是食用油不希望的氧化風(fēng)味的主要成分。對(duì)于煎炸食品來(lái)說(shuō)，油的加熱溫度和使用時(shí)間都必須加以控制。乳化的反過(guò)程為破乳，破乳不但導(dǎo)致食品感官品質(zhì)下降，而且不利于油脂的消耗吸收。14四、維生素

維生素的含量是評(píng)價(jià)食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重要指標(biāo)之一，可分為兩大類：水溶性維生素和脂溶性維生素。如果維生素供給量不足，就會(huì)出現(xiàn)營(yíng)養(yǎng)缺乏的癥狀或患某些疾病，食品加工貯藏過(guò)程中，維生素含量會(huì)大大降低，所以常常用合成的維生素去補(bǔ)償食物中原有維生素的含量15水溶性維生素的功能及來(lái)源

16脂溶性維生素的功能及來(lái)源17食品中維生素?fù)p失的常見(jiàn)原因果蔬和動(dòng)物肌肉中留存的酶導(dǎo)致了收獲后維生素含量的變化；預(yù)加工導(dǎo)致的維生素?fù)p失；熱燙與熱處理導(dǎo)致的維生素?fù)p失；加工中使用的化學(xué)物質(zhì)和食品其他組分對(duì)維生素的影響18第二節(jié)食品成分在貯藏中的變化在貯藏、流通期間，食品品質(zhì)降低主要與微生物的侵入，食品成分間相互反應(yīng)、食品成分和酶之間的純化學(xué)反應(yīng)、食品組織中原有酶引起的生化反應(yīng)等有關(guān)。而食品保藏的目的就在于組織微生物繁殖及酶與非酶反應(yīng)。

19第二節(jié)食品成分在貯藏中的變化一、食品褐變非酶褐變羰氨反應(yīng)焦糖化作用抗壞血酸褐變20（1）羰氨反應(yīng)主要是食品成分中的氨基和羰基化合物發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致的褐變，由法國(guó)化學(xué)家美拉德發(fā)現(xiàn)的，因此又稱為美拉德反應(yīng)，是食品在加熱或長(zhǎng)期貯存后發(fā)生褐變的主要原因。該反應(yīng)可以產(chǎn)生很多風(fēng)味與顏色。21（1）羰氨反應(yīng)主要是食品成分中的氨基和羰基化合物發(fā)生反應(yīng)而導(dǎo)致的褐變，由法國(guó)化學(xué)家美拉德發(fā)現(xiàn)的，因此又稱為美拉德反應(yīng)，是食品在加熱或長(zhǎng)期貯存后發(fā)生褐變的主要原因。該反應(yīng)可以產(chǎn)生很多風(fēng)味與顏色。22（1）羰氨反應(yīng)羰氨反應(yīng)對(duì)食品質(zhì)量的影響羰氨反應(yīng)不利的一面是還原糖同氨基酸或蛋白質(zhì)相互作用導(dǎo)致部分氨基酸的損失，特別是必需氨基酸L-賴氨酸所受的影響最大。從營(yíng)養(yǎng)角度，美拉德褐變會(huì)造成氨基酸與營(yíng)養(yǎng)成分損失；凡含蛋白質(zhì)和還原糖的食品，在保存時(shí)，即使在較低的溫度下短時(shí)間加熱，也可引起氨基酸的損失，特別是堿性氨基酸控制食品貯藏過(guò)程中的發(fā)生羰氨反應(yīng)的程度是十分重要的，這不僅是因?yàn)榉磻?yīng)超出一定限度會(huì)給食品風(fēng)味帶來(lái)不利影響，還因?yàn)槠浣到猱a(chǎn)物可能屬于有害物質(zhì)。23（1）羰氨反應(yīng)影響美拉德反應(yīng)的因素pH：

pH≤6時(shí)，褐變反應(yīng)程度微弱；

pH7.8-9.2，褐變速度最快水分含量：中等水分含量時(shí)，食品羰氨反應(yīng)速度較快；無(wú)機(jī)離子：銅、鐵離子均能促進(jìn)褐變反應(yīng)；糖的類型：還原糖更易發(fā)生羰氨反應(yīng)24（1）羰氨反應(yīng)美拉德反應(yīng)的抑制降溫亞硫酸及其鹽處理改變pH使用不易發(fā)生褐變的糖類生物化學(xué)方法適量增加鈣鹽25（2）焦糖化褐變糖類在沒(méi)有含氨基化合物存在的情況下，加熱到其熔點(diǎn)以上時(shí)，也會(huì)變?yōu)楹诤稚纳匚镔|(zhì)的現(xiàn)象。糖在受強(qiáng)熱的情況下，生成兩種物質(zhì)：一是糖的脫水產(chǎn)物，一是糖的裂解產(chǎn)物。焦糖化作用控制得當(dāng)，可以使產(chǎn)品得到悅?cè)说纳珴珊惋L(fēng)味26（3）抗壞血酸褐變主要是抗壞血酸自動(dòng)氧化的結(jié)果，機(jī)理：Vc氧化形成脫氫Vc，水合形成2，3－二酮古洛糖酸，脫水，脫羧后形成糠醛，聚合形成褐色素。主要存在于抗壞血酸含量比較豐富的果汁、果汁濃縮物中。272.酶促褐變水果和蔬菜在采收后，當(dāng)有機(jī)械性損傷發(fā)生或處于異常環(huán)境時(shí)，果蔬中原有的氧化還原平衡被破壞，導(dǎo)致氧化產(chǎn)物積累，造成果蔬變色，這類反應(yīng)的速度非?？?，一般需要和空氣接觸，由酶催化,因此稱為酶促褐變.

28酶促褐變作用機(jī)理果蔬切開(kāi)后，切面和氧氣直接接觸后，外層潮濕表面上的抗壞血酸立刻被氧化掉，在多酚氧化酶作用下，鄰苯二酚被氧化成鄰苯醌，鄰苯醌進(jìn)一步氧化形成羥基醌，羥基醌聚合時(shí)就出現(xiàn)了褐色素。29防止酶促褐變的措施1.通過(guò)加熱或化學(xué)方法來(lái)鈍化酶的活性2.添加抗褐變的物質(zhì)3.隔絕氧氣30二、淀粉老化未加工的淀粉通過(guò)氫鍵形成極致密的疏水性微膠粒構(gòu)造，即為β-淀粉,熱作用下，淀粉分子間的氫鍵受破壞，分子水合膨脹，形成糊狀，稱為α-淀粉。較高溫度下，α-淀粉是穩(wěn)定的，若溫度接近或低于30℃時(shí)，淀粉分子間的氫鍵便恢復(fù)穩(wěn)定狀態(tài)，淀粉分子彼此又通過(guò)氫鍵結(jié)合，淀粉又部分的恢復(fù)為β-淀粉狀態(tài)，即淀粉的老化。31淀粉老化的影響因素與防止水分含量溫度酸堿度淀粉的結(jié)構(gòu)加入抗老化物質(zhì)水分含量30-60%較易老化，小于10%或大量水不易老化

老化最適溫度2-4℃，大于60℃或小于-20℃都不會(huì)老化

中性環(huán)境下易老化，偏酸偏堿環(huán)境不易老化直鏈淀粉容易引起老化，支鏈淀粉不易老化乳化劑可防止淀粉老化

32三、脂肪酸敗

脂肪氧化是食品敗壞的主要原因之一，包括自動(dòng)氧化、酶作用下的氧化和光敏氧化。天然油脂暴露在空氣中會(huì)自發(fā)的進(jìn)行氧化作用,發(fā)生酸臭和口味變苦的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為脂肪的自動(dòng)氧化。33脂肪的自動(dòng)氧化鏈反應(yīng)機(jī)理自動(dòng)氧化導(dǎo)致含脂食品產(chǎn)生各種不良風(fēng)味，一般稱為哈喇味，其自由基鏈反應(yīng)機(jī)理為：引發(fā)階段：

引發(fā)劑

RHR.+H.

傳遞階段：

R.+O2ROO.;ROO.+RHROOH+R.終止階段：

R.+R.R-R;

R.+ROO.R-O-O-R;ROO.+ROO.R-O-O-R+O234酶作用下的氧化脂肪在微生物產(chǎn)生的酶的作用下，分解成甘油和游離脂肪酸，游離脂肪酸在酶的作用下，進(jìn)一步生成具有苦味及臭味的低級(jí)酮類，甘油也被氧化為具有特臭的1，2-丙醚丙醛。酶作用下的脂肪氧化是導(dǎo)致脂肪酸敗的又一大原因。

35光敏氧化含脂食品中常存在一些天然色素物質(zhì),作為光敏劑，產(chǎn)生單重態(tài)氧，導(dǎo)致油脂氧化的發(fā)生，其反應(yīng)與自動(dòng)氧化不同：不產(chǎn)生自由基；雙鍵的順式構(gòu)型改變成反式構(gòu)型；與氧濃度無(wú)關(guān)；不存在誘導(dǎo)期；不受抗氧化劑影響。361.脂肪氧化對(duì)食品品質(zhì)的影響脂肪氧化會(huì)降低食品的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,某些氧化產(chǎn)物可能具有毒性。脂肪自動(dòng)氧化發(fā)生的原因是脂肪中的不飽和烴鏈被空氣中的氧所氧化，生成過(guò)氧化物,過(guò)氧化物繼續(xù)分解產(chǎn)生的低級(jí)醛和羧酸,使食品產(chǎn)生令人不快的味道。372.油脂酸敗的影響因素溫度：脂肪自動(dòng)氧化的速度隨溫度增加而增高；

光照和放射線輻照：光照和放射線會(huì)加速脂肪氧化氧氣分壓：氧化速度隨氧分壓的增加而增加水分：較高水分或干燥，都會(huì)導(dǎo)致較快的酸敗速度金屬離子：特別是重金屬離子，加速油脂的氧化生物體內(nèi)的金屬化合物脂氧合酶溫度每升高10℃，氧化速度增加2.5-3倍光照對(duì)于氨基酸類也促進(jìn)氧化作用，含硫氨基酸在光的作用下，會(huì)產(chǎn)生特有的氧化臭；食品中的維生素對(duì)光也很敏感表面積大的食品，氧化速度特別快，為阻止含油食品的氧化，有效的辦法是改進(jìn)食品包裝技術(shù)，采用真空包裝或充氮包裝，或在包裝物中用小包除氧劑除去游離氧。水分過(guò)低時(shí)，氧氣易進(jìn)入到脂肪，導(dǎo)致氧化；水分過(guò)多時(shí)，提高催化劑流動(dòng)性，從而也加快了脂肪的氧化速度。脂氧合酶在食品中破壞亞油酸、亞麻酸和花生四烯酸等必需脂肪酸，使之生成氫過(guò)氧化物。38四、微生物引起的品質(zhì)變化在食品變質(zhì)的原因中，微生物往往是最主要的原因。引起食品腐敗或變質(zhì)的微生物有細(xì)菌、酵母和霉菌，在由微生物引起的食品腐敗中，以細(xì)菌引起的變質(zhì)最為顯著。391.微生物對(duì)食品的影響

由微生物引起的食品變質(zhì)，其一般作用是由微生物產(chǎn)生的酶分解食品的成分，同時(shí)，微生物的繁殖代謝而產(chǎn)生的中間產(chǎn)物造成食品品質(zhì)全面下降，甚至產(chǎn)生毒素和惡臭，使食品失去原有的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，組織狀態(tài)及色、香、味均不符合衛(wèi)生要求。40糞鏈球菌食物中毒病原性大腸桿菌食物中毒魏氏桿菌食物中毒肉毒桿菌食物中毒葡萄球菌食物中毒沙門(mén)氏菌食物中毒細(xì)菌性食物中毒魚(yú)、肉、禽、蛋、乳等食品較易發(fā)生沙門(mén)氏菌食物中毒乳及乳制品、腌制肉、雞、蛋和含淀粉食品引起中毒的食品多為肉制品及乳制品蔬菜、魚(yú)肉類、豆類、乳類等pro含量高食品主要發(fā)生在受人畜糞便污染的食品中肉類和魚(yú)貝類等pro性食品中較易發(fā)生41黃曲霉毒素中毒赤霉病麥中毒黃變米中毒麥角中毒真菌性食