# 概述 - 根据单糖的数量分： - 单糖，单个糖分子，不能被水解的最小糖分子 - 寡糖，聚合度为2-20 - 多糖，聚合物为20以上 - 单糖的种类分： - 均多糖，由单一单糖组成，如淀粉 - 杂多糖，由多种单糖组成 - 多糖的来源 - 植物多糖 - 动物多糖 - 微生物多糖 - 体内的功能 - 结构多糖 - 贮藏多糖 - 功能多糖 - 多糖衍生物（多糖复合物） - 糖蛋白 - 脂多糖 - 硫酸脂化多糖 - 金属多糖复合物 ## 食品原料中的碳水化合物 - ![水果及蔬菜中游离糖含量(%鲜重计)](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/15/20210315155234af52518b49cc83f8.png "水果及蔬菜中游离糖含量(%鲜重计)") - 水果中游离的糖分比蔬菜多 - 游离糖分含量在10%，感到比较甜 - ![常见部分谷物食品原料中碳水化合物含量(按每100g可食部分计)](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/15/2021031515564298e78a59d63d7c3d.png "常见部分谷物食品原料中碳水化合物含量(按每100g可食部分计)") - 目前加工的食品中水溶性糖含量比其相应的原料来说，要多得多。这是为满足食品的风味和色泽需要而人为加入的 - ![普通食品中的糖含量](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/15/20210315155759156ebb47b8086b23.png "普通食品中的糖含量") ## 碳水化合物与食品质量 - 营养的基本物质之一。 - 一定的色泽和风味。 - 游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。 - 增强食品的粘弹性，如果胶、卡拉胶等。 - 构成膳食纤维，例如食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收。 - 某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分，例如海参多糖、茶多糖 # 碳水化合物的理化性质 ## 碳水化合物的结构 ### 单糖及衍生物 - 食品中单糖多为D-构型 - 单糖衍生物：单糖中部分基团发生变化 - 单糖的磷酸酯、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗坏血酸、糖醇、肌醇、糖苷 - 糖醇与糖苷： - 糖醇： - 糖经氧化还原后的多元醇，分为单糖醇与多糖醇 - 大豆为白色结晶 - 甜味、易溶于水、低热值 - 不具备糖的鉴定性反应 - 酸碱热稳定 - 有醇类的通性 - 不发生美拉德褐变 - 肌醇：环己六醇，有九个立体异构体 - 肌-肌醇具有生物活性，常代称肌醇 - 动物体内多与磷酸结合为磷酸肌醇 - 植物体内六个羟基都为磷酸酯，即肌醇六磷酸 - 糖苷：单糖半缩醛上羟基与非糖物质缩合形成的化合物 - 非糖部分：配基或非糖体 - 键：糖苷键 - 自然界多为β-糖苷 - 根据糖苷键分为 - 含氧糖苷 - 含氮糖苷 - 含硫糖苷 - 寡糖 - 2-20个单糖以糖苷键缩合而成 - 可溶于水 - 自然界多为二糖、三糖 - 如环状糊精 - 一个中间为空穴的圆柱体，内壁被C-H所覆盖，与外侧相比具有较强的疏水性 - α（1，4）糖苷键 - α-（环六）；β-（环七）；γ-（环八） - 不溶于水、非极性的香气，通过添加环化糊精，使得体系均一化，食品的色、香、味得到保存与改善 - 多糖 - 聚合度大于20 - 分直链与支链 - 杂多糖单糖残基序列周期性 - 周期性交替重复 - 部分非周期链段+周期性排列残基链段 - 全是非周期性 - 聚合度不均一，多呈高斯分布，这与体内代谢状态有较大关系 ## 碳水化合物的理化性质 ### 溶解性 - 单糖、糖醇、低聚糖等一般是可溶于水的 - 糖醇在水中溶解时吸收的热量要比蔗糖高得多，适宜制备具有清凉感的食品。 - 糖苷的溶解性能与配体有很大关系 - 多糖 - 羟基可和水分子形成氢键 - 环上以及糖苷键上的氧原子也可与水形成氢键 - 结合水 - 多糖的羟基通过氢键结合的水被称为水合水或结合水 - 自身运动受到限制，通常这种水不会结冰，也称为塑化水 - 在凝胶和新鲜组织食品的总含水分中，这种水合水所占的比例较小。 - 多糖是一种冷冻稳定剂，不会增加水的渗透性和显著降低水的冰点。 - 冻藏温度下，多糖可有效阻止食品的质地和结构受到破坏 - 高度有序的多糖，分子链紧密结合形成结晶结构，与水接触的羟基极少，不溶于水 ### 水解 - 糖苷的水解：糖苷上的糖苷键与水反应断裂，生成相应的糖和配体的反应 - 中性和弱碱性下，糖苷稳定 - 酸性下易水解 - 因此大部分食品中的糖苷较稳定 - 除与它的结构有关外，还受pH、时间、温度和酶的活力等因素的影响 - 意义： - 苷元的溶解度相应降低 - 苦涩味减轻 - 某些功能消失，有害性的产生或消除 - ![食物中主要的硫代糖苷及其水解产生物](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103160918577b642c3752b28ede.png "食物中主要的硫代糖苷及其水解产生物") - 低聚糖和多糖的水解 - 低聚糖容易被酸和酶水解，但对碱较稳定。 - 蔗糖水解称为转化，生成等摩尔葡萄糖和果糖的混合物称为转化糖（invert suger）。 - 多糖在酸或酶的催化下也易发生水解，并伴随粘度降低、甜度增加。 - 在果汁、果葡糖浆等生产过程中常利用酶作催化剂水解多糖。 - 用淀粉生产玉米糖浆就是应用了低聚糖及多糖在酸和酶作用下易水解的原理进行的。 - 例如果葡糖浆的生产。 - 受结构、pH、时间、温度和酶活性等因素的影响。 ### 氧化反应 - 还原糖：含有游离醛基的醛糖或能产生醛基的酮糖都是还原糖 - 碱性条件下，弱氧化剂将其氧化为醛糖酸 - 强氧化剂将其醛基和伯醇基氧化，得到醛糖二酸 - 酶促反应，某些醛糖在特定的脱氢酶作用下，伯醇基被 氧化，醛基保留，生成醛糖酸 ### 还原反应 - 单糖的羰基可被还原成对应的醇 - 醛糖生成一种糖醇 - 酮糖能两种糖醇，二者互为非对映异构体。 - D-果糖，得到D-山梨糖醇与D-甘露醇 ### 酯化与醚化反应 - 糖羟基与有机酸和一些无机酸形成酯 - 如D-葡萄糖-6-磷酸酯、D-果糖-1,6-二磷酸酯 - 伯醇羟基活性最高。 - 商业上常将玉米淀粉衍生化生成单酯和双酯，最典型的是琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。 - 蔗糖脂肪酸酯是食品中一种常用的乳化剂。 - 糖羟基如醇羟基，除能形成酯外还可生成醚， - 多糖醚化后可明显改善其性能。 - 例如，食品中使用的羧甲基纤维素钠和羟丙基淀粉等 # 碳水化合物的食品功能性 ## 亲水功能 - 糖有许多亲水羟基，对水有较强的亲和力 - 例如，将不同结构的单糖或低聚糖放置在不同的湿度（RH）若干时间后就能结合一定的空气中水分 - 糖醇除甘露醇、异麦芽酮糖醇外，均有一定的吸湿性 - 糖醇的吸湿性，纯度低其吸湿性升高 - 多糖在不同的湿度下若干时间也能结合一定的空气水分并有较好的持水性，即保湿性 ## 粘度与凝胶作用 ### 粘度 - 表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切应力作用时表现出的特性 - 影响粘度的因素分外在与内在因素 - 内因： - 分子大小 - 形状：支链多糖溶液的粘度远低于相同DP的线性多糖溶液。 - ![支链多糖溶液的粘度远低于相同DP的线性多糖溶液](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/2021031609514720ca863364a1fc6e.png "支链多糖溶液的粘度远低于相同DP的线性多糖溶液") - 所带净电荷：对于仅带一种电荷的直链多糖，由于同种电荷产生静电斥力，使得分子伸展、链长增加和占有的“有效体积”增加，因而溶液的粘度大大提高 - 其所在溶液中的构象： - 不带电荷的直链均多糖，因其分子链中仅具有一种中性单糖的结构单元和一种键型，分子链间倾向于缔合和形成部分结晶，这些结晶区不溶于水，而且非常稳定。 - 通过加热，多糖分子溶于水并形成不稳定的分散体系，随后分子链间又相互作用形成有序排列，快速形成沉淀或胶凝现象。 - 淀粉中出现的这种不溶解效应，称为“老化”。 - 伴随老化，水被排除，则称之为“脱水收缩”。 - 外因 - 温度 - pH：pH值对粘度大小有较显著的影响，其原因与多糖在溶液中所带电荷状态有密切关系。 - 多糖溶液的粘度 - 多糖溶液的粘度与食品的增稠性及胶凝性都有重要关系，是食品的主要功能性 - 控制多样溶液的粘度可控制液体食品及饮料的流动性与质地，改变半固体食品的形态及O/W乳浊液的稳定性 ### 胶凝作用 - 多糖或蛋白质等大分子，可通过某些相互作用，能形成海绵状的三维网状凝胶结构 - 氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接(ionic crossbridges)、缠结或共价键等 - 网孔中充满着液相，液相是由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的水溶液。 - 支链分子或杂聚糖分子之间不能很好的结合，因此不能形成足够大的连接区和一定强度的凝胶。这类多糖分子只形成粘稠、稳定的溶胶。 - 带电荷基团的分子、如含羧基的多糖，链段之间的负电荷可产生库伦斥力，阻止连结区的形成 - 食品及轻工业的应用 - 作为增稠剂 - 絮凝剂 - 泡沫稳定剂 - 吸水膨胀剂 - 乳状液稳定剂 ## 风味结合功能 - 一类很好的风味固定剂，能有效地保留挥发性风味成分，如醛类、酮类及酯类 - 环状糊精由于内部呈非极性环境，能有效地截留非极性的风味成分和其他小分子化合物 - 阿拉伯树胶在风味物颗粒的周围形成一层厚膜，从而可以防止水分的吸收、挥发和化学氧化造成的损失。 - 对于喷雾或冷冻干燥脱水的那些食品，食品中的碳水化合物在脱水过程中对保持挥发性风味成分起着重要作用，随着脱水的进行，使糖-水的相互作用转变成糖-风味剂的相互作用 ## 碳水化合物褐变产物与食品风味 - 产生深颜色类黑精色素等物质，有特殊的风味 - 褐变产物除了能使食品产生风味外，它本身可能具有特殊的风味或者能增强其他的风味，具有这种双重作用的焦糖化产物是麦芽酚和乙基麦芽酚。 ## 甜味 - 所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，某些糖苷、多糖复合物也有很好的甜度 - 糖醇是很好的低热量食品甜味剂 - 除了木糖醇的甜度和蔗糖相近外，其他糖醇的甜度均比蔗糖低。 - 糖醇是一种营养性甜味剂，虽然能被人体小肠吸收进入血液代谢，但其热值均比葡萄糖要低 - ![糖的相对甜度](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/2021031610342237df3088e32dfad9.png "糖的相对甜度") # 非酶褐变 ## 非酶褐变的类型与历程 - 类型 - 美拉德反应 - 焦糖化褐变 - 抗坏血酸褐变 - 酚类物质褐变 ### 美拉德反应 - 美拉德反应及其反应历程 - ![](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316103833759b6ecb0da1ccdc.png "美拉德反应及其反应历程") - 开始阶段 - 还原糖如葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基失水缩合生成N-葡萄糖基胺 - 葡萄基胺经Amadori重排反应生成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖： - 中间阶段：1-氨基-1-脱氧-2-酮糖根据pH 值的不同发生降解 - 当pH≤7时，Amadori 产物主要发生1，2-烯醇化 - 形成糠醛（当糖是戊糖时） - 羟甲基糠醛（当糖为己糖时） - ![pH≤7时](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316145214f08667e38ef53e19.png "pH≤7时") - 当pH>7，且温度较低时，发生2,3-烯醇化而形成还原酮类 - 还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物类） - 二羰基化合物类氧化还原电位非常高且不稳定，后期带动很多物质进行反应 - ![pH>7，且温度较低](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316145303c2e841e7b099332a.png "pH>7，且温度较低") - 当pH>7，且温度较高时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易裂解 - 产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等很多高活性的中间体 - 中间体可继续参与反应 - 如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类 - 这个反应又称为 **Strecker**降解反应： - ![pH>7，且温度较高](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161453492f076bc80b6bf755.png "pH>7，且温度较高") - 终期阶段： - 反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生聚合反应产生醛醇类脱氮聚合物类 - ![终期阶段](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161455083b18188390f03c50.png "终期阶段") - 在美拉德反应过程中有氨基存在时，反应的中间产物都能与氨基发生缩合、脱氢、重排、异构化等一系列反应，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为**类黑素** ### 焦糖化褐变及其反应历程 - 焦糖化作用：糖类在没有含氨基化合物存在时，加热到溶点以上也会变为黑褐的色素物质 - 应用：焙烤、油炸食品得到悦人的色泽与风味 - 原理 - 共轭双键的存在产生颜色，同时可发生缩合反应使之聚合，使食品产生色泽和风味。 - 温和加热或初期热分解能引起糖异头移位、环的大小改变和糖苷键断裂以及生成新的糖苷键。 - 由于热的作用，产生不饱和的环状中间体，如呋喃环 - 脱水主要引起左旋葡聚糖的形成或者在糖环中形成双键，后者可产生不饱和的环状中间体 - 一般可将焦糖化作用产生的成分分为二类： - **一类是糖的脱水后的聚合产物，即焦糖或称酱色** - 另一类是一些热降解产物，如挥发性的醛、酮类等物质 #### 焦糖的形成 - 焦糖化作用是以连续的加热失水、聚合作用为主线的反应 - ![焦糖的形成](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/2021031615100720f819340c4e049e.png "焦糖的形成") - 第一阶段： - 蔗糖熔融开始 - 经一段时间起泡 - 蔗糖脱去一分子水，生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐（1，3’，2，2’-双脱水-α-D-吡喃葡萄糖苷基-β-D-呋喃果糖）。 - 这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止 - 第二阶段： - 持续较长时间的失水阶段，异蔗糖酐缩合为焦糖酐。 - 焦糖酐是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖酐的熔点为138℃，可溶于水及乙醇，味苦 - 第三阶段： - 焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯 - 焦糖烯的熔点为154℃，可溶于水，味苦，分子式为C36H50O25。 - 焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。 - 焦糖素的分子式为C125H188O80，难溶于水，外观为深褐色。 #### 热降解产物的产生 - 酸性条件 - 醛糖或酮糖进行烯醇化，生成1,2-烯醇式己糖，脱水、分子重排、脱水后，再脱水异构化得到羟甲基糠醛 - ![酸性条件下醛类形成1](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316152310f1ca3450cdde385f.png "酸性条件下醛类形成1") - ![酸性条件下醛类形成2](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161523256826e8ae4e56d16b.png "酸性条件下醛类形成2") - 碱性条件 - 还原糖在碱性条件下发生互变异构作用，形成中间产物1,2-烯醇式己糖，1,2-烯醇式己糖形成后，在强热下裂解生成烯醇丙糖和甘油醛。 - ![碱性条件醛类的形成1](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161524391d996571fa263ce1.png "碱性条件醛类的形成1") - ![碱性条件醛类的形成2](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316152502ed98f0fcf2a0d34e.png "碱性条件醛类的形成2") ### 抗坏血酸褐变及其反应历程 - 抗坏血酸具有酸性和还原性，常作为天然抗氧化剂，自身也极易氧化。 - 其氧化有两种途径： - 有氧时 - 抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸 - 脱水形成DKG (2 , 3 - 二酮古洛糖酸) - 脱羧产生酮木糖 - 最终产生还原酮。 - 还原酮极易参与美拉德反应的中间及最终阶段。 - 此时抗坏血酸主要是受溶解氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速。 - 无氧时 - 比抗坏血酸氧化还原电位高的成分使抗坏血酸因失氢而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗坏血酸酮式环状结构 - 水参与下抗坏血酸酮式环状结构开环成2，3-二酮古洛糖酸 - 2，3-二酮古洛糖酸进一步脱羧、脱水生成呋喃醛或脱羧生成还原酮 - 呋喃醛、还原酮等都会参与美拉德反应，生成含氮的褐色的聚合物或共聚物类。 - 抗坏血酸在pH＜5.0的酸性溶液中氧化生成脱氢抗坏血酸，速度缓慢，且可逆。 ### 酚类成分的褐变及其反应历程 - 儿茶素类的结构 - ![儿茶素类的结构](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161607575cb826a45a93c8da.png) - 儿茶素：R1=R2=H，此时B为儿茶酚基 - 没食子儿茶素：R1=OH,R2=H。此时B为焦没食子酸基 - 儿茶素没食子酸酯：R1=H，R2=没食子酸基 - 没食子儿茶素没食子酸酯：R1=OH，R2=没食子酸基 - ![R2=没食子酸基](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/202103161610329b8516ea4609f5de.png "R2=没食子酸基") ![儿茶素的氧化反应历程](https://img.int0030.xyz/images/2021/03/16/20210316153445ab230b4217cd707b.png "儿茶素的氧化反应历程 ") ## 非酶褐变对食品质量的影响 ### 非酶褐变对食品色泽的影响 - 二大类对食品色泽有影响的成分： - 其一是一类分子量低于1000水可溶的小分子有色成分； - 其二是一类分子量达到100000水不可溶的大分子高聚物质。 # 影响非酶褐变反应的因素及控制方法 # 食品中重要的多聚糖 ## 淀粉 ## 纤维素和半纤维素 ## 果胶 ## 琼脂 ## 卡拉胶 ## 褐藻胶 ## 甲壳质与壳聚糖 # 膳食纤维 ## 简述碳水化合物与食品质量的关系。 - 碳水化合物是食品中主要组成分子，碳水化合物对食品的营养、色泽、口感、质构及某些食品功能等都有密切关系。 1. 碳水化合物是人类营养的基本物质之一。人体所需要的能量中有70%左右是由糖提供的。 2. 具有游离醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食品中其它成分，如氨基化合物反应而形成一定色泽；在水分较少情况下加热，糖类在无氨基化合物存在情况也可产生有色产物，从而对食品的色泽产生一定的影响。 3. 游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。 4. 食品的黏弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。 5. 食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收，除对食品的质构有重要作用外，还有促进肠道蠕动，使粪便通过肠道的时间缩短，减少细菌及其毒素对肠壁的刺激，可降低某些疾病的发生。 6. 某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，如香菇多糖、茶叶多糖等，这些功能性多糖是保健食品的主要活性成分。 ## 碳水化合物吸湿性和保湿性在食品中的作用。 - 碳水化合物的亲水能力大小是最重要的食品功能性质之一，碳水化合物结合水的能力通常称为保湿性。 1. 限制从外界吸入水分 - 糖霜粉在包装后不应发生黏结，需要添加不易吸收水分的糖如乳糖或麦芽糖 2. 控制水的活性，防止食品中水分的损失 - 如糖果饯和焙烤食品，必须添加吸湿性较强的糖，如玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖、糖醇 ## 膳食纤维的安全性。 1. 人体腹胀、胀气等不适反应： - 肠道细菌对纤维素的酵解作用 - 产生挥发性脂肪酸、二氧化碳及甲烷等。 2. 影响人体对蛋白质、脂肪、碳水化合物的生物利用率 - 膳食纤维的食物充盈作用减少了膳食脂肪和能量摄入量 - 直接吸附或结合脂质，增加其排出 - 具有凝胶特性的纤维在肠道内形成凝胶，可以分隔、阻留脂质，影响蛋白质、碳水化合物和脂质与消化酶及黏膜的接触，从而影响人体对这些能量物质的生物利用率。 3. 影响肠道内矿物元素的生理吸收：对于一些结构中含有羟基或羰基基团的膳食纤维，可与人体内的一些有益矿物元素，发生交换或形成复合物，最终随粪便一起排出体外 4. 影响脂溶性维生素的有效性：一些研究表明，膳食纤维可束缚一些维生素 ## 蔗糖形成焦糖素的反应历程。 - 蔗糖在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热可制备出焦糖色素，其反应历程如下。 1. 第一阶段：由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一水分子水，生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐。这是这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止。 2. 第二阶段：是持续较长时间的失水阶段，在此阶段异蔗糖酐脱去一水分子缩合为浅褐色色素焦糖酐。 - 焦糖酐是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖酐的熔点为138℃，可溶于水及乙醇，味苦。 3. 第三阶段：是焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。 - 焦糖烯的熔点为154℃，可溶于水，味苦，分子式C36H50O25。 - 焦糖素的分子式为C125H188O80，难溶于水，外观为深褐色。 ## 抗坏血酸褐变的反应历程。 - 抗坏血酸不仅具有酸性还具有还原性，因此，常作为天然抗氧化剂。抗坏血酸在对其它成分抗氧化的同时它自身也极易氧化，其氧化有两种途径： 1. 有氧时抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸，再脱水形成DKG（2，3-二酮古洛糖酸）后，脱羧产生酮木糖，最终产生还原酮。还原酮极易参与美拉德反应德中间及最终阶段。此时抗坏血酸主要是受溶液氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速。 2. 当食品中存在有比抗坏血酸氧化还原电位高的成分时，无氧时抗坏血酸因脱氢而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗坏血酸酮式环状结构，在水参与下抗坏血酸酮式环状结构开环成2，3-二酮古洛糖酸；2，3-二酮古洛糖酸进一步脱羧、脱水生成呋喃醛或脱羧生成还原酮。呋喃醛、还原酮等都会参与美拉德反应，生成含氮的褐色聚合物或共聚物类。抗坏血酸在pH7，且温度较高时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易裂解 - 产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等很多高活性的中间体 - 中间体可继续参与反应 - 如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类 - 这个反应又称为 **Strecker**降解反应： - 终期阶段： - 反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生聚合反应产生醛醇类脱氮聚合物类 - 在美拉德反应过程中有氨基存在时，反应的中间产物都能与氨基发生缩合、脱氢、重排、异构化等一系列反应，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物，统称为**类黑素** ## 膳食纤维的理化特性。 1. 溶解性与黏性 - 膳食纤维分子结构越规则有序，支链越少，成键键合力越强，分子越稳定，其溶解性就越差，反之，溶解性就越好。膳食纤维的黏性和胶凝性也是膳食纤维在胃肠道发挥生理作用的重要原因。 2. 具有很高的持水性 膳食纤维的化学结构中含有许多亲水基团，具有良好的持水性，使其具有吸水功能与预防肠道疾病的作用，而且水溶性膳食纤维持水性高于水不溶性膳食纤维的持水性。 3. 对有机化合物的吸附作用 膳食纤维表面带有很多活性基团而具有吸附肠道中胆汁酸、胆固醇、变异原等有机化合物的功能，从而影响体内胆固醇和胆汁酸类物质的代谢，抑制人体对它们的吸收，并促进它们迅速排出 4. 对阳离子的结合和交换作用 膳食纤维的一部分糖单位具有糖醛酸羧基、羟基和氨基等侧链活性基团。通过氢键作用结合了大量的水，呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用和溶解亲水性物质的作用。 5. 改变肠道系统中微生物群系组成 膳食纤维中非淀粉多糖经过食道到达小肠后，由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠，膳食纤在肠内发酵，会繁殖相当多的有益菌，并诱导产生大量的好氧菌群，代替了肠道内存在的厌氧菌群，从而减少厌氧菌群的致癌性和致癌概率。 6. 容积作用 膳食纤维吸水后产生膨胀，体积增大，食用后膳食纤维会对肠胃道产生容积作用而易引起饱腹感。 ## 试述非酶褐变对食品质量的影响。 （1）非酶褐变对食品色泽的影响 非酶褐变反应中产生二大类对食品色泽有影响的成分，其一是一类分子量低于1000水可溶的小分子有色成分；其二是一类分子量达到100000水不可溶的大分子高聚物质。 （2）非酶褐变对食品风味的影响 在高温条件下，糖类脱水后，碳链裂解、异构及氧化还原可产生一些化学物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇、3-羟基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸；非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，可促进很多成分的变化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的醛类。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味，例如麦芽酚和异麦芽酚使焙烤的面包产生香味，2-H-4-羟基-5-甲基-呋喃-3-酮有烤肉的焦香味，可作为风味增强剂；非酶褐变反应产生的吡嗪类等是食品高火味及焦糊味的主要成分。 （3）非酶褐变产物的抗氧化作用 食品褐变反应生成醛、酮等还原性物质，它们对食品氧化有一定抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化较为显著。它的抗氧化性能主要由于美拉德反应的终产物－类黑精具有很强的消除活性氧的能力，且中间体－还原酮化合物通过供氢原子而终止自由基的链反应和络合金属离子和还原过氧化物的特性。 （4）非酶褐变降低了食品的营养性 氨基酸的损失：当一种氨基酸或一部分蛋白质参与美拉德反应时，会造成氨基酸的损失，其中以含有游离ε－氨基的赖氨酸最为敏感。糖及Vc等损失：可溶性糖及Vc在非酶褐变反应过程中将大量损失，由此，人体对氮源和碳源的利用率及Vc的利用率也随之降低。蛋白质营养性降低：蛋白质上氨基如果参与了非酶褐变反应，其溶解度也会降低。矿质元素的生物有效性也有下降。 （5）非酶褐变产生有害成分 食物中氨基酸和蛋白质生成了能引起突变和致畸的杂环胺物质。美拉德反应产生的典型产物D－糖胺可以损伤DNA；美拉德反应对胶原蛋白的结构有负面的作用，将影响到人体的老化和糖尿病的形成。 ## 非酶褐变反应的影响因素和控制方法。 影响非酶褐变反应的因素 （1）糖类与氨基酸的结构 还原糖是主要成分，其中以五碳糖的反应最强。在羰基化合物中，以α-己烯醛褐变最快，其次是α-双羰基化合物，酮的褐变最慢。至于氨基化合物，在氨基酸中碱性的氨基酸易褐变。蛋白质也能与羰基化合物发生美拉德反应，其褐变速度要比肽和氨基酸缓慢。 （2）温度和时间 温度相差10℃，褐变速度相差3～5倍。30℃以上褐变较快，20℃以下较慢，所以置于10℃以下储藏较妥。 （3）食品体系中的pH值 当糖与氨基酸共存，pH值在3以上时，褐变随pH增加而加快；pH2.0～3.5范围时，褐变与pH值成反比；在较高pH值时，食品很不稳定，容易褐变。中性或碱性溶液中，由抗坏血酸生成脱氢抗坏血酸速度较快，不易产生可逆反应，并生成2，3-二酮古罗糖酸。碱性溶液中，食品中多酚类也易发生自动氧化，产生褐色产物。降低pH可防止食品褐变，如酸度高的食品，褐变就不易发生。也可加入亚硫酸盐来防止食品褐变，因亚硫酸盐能抑制葡萄糖变成5-羟基糠醛，从而可抑制褐变发生。 （4）食品中水分活度及金属离子 食品中水分含量在10～15％时容易发生，水分含量在3％以下时，非酶褐变反应可受到抑制。含水量较高有利于反应物和产物的流动，但是，水过多时反应物被稀释，反应速度下降。 （5）高压的影响 压力对褐变的影响，则随着体系中的pH不同而变化。在pH6.5时褐色化反应在常压下比较慢。但是，在pH8.0和10.1时，高压下褐色形成要比常压下快得多。 非酶褐变的控制 （1）降温，降温可减缓化学反应速度，因此低温冷藏的食品可延缓非酶褐变。（2）亚硫酸处理，羰基可与亚硫酸根生成加成产物，此加成产物与R-NH2反应的生成物不能进一步生成席夫碱，因此抑制羰氨反应褐变。（3）改变pH值，降低pH值是控制褐变方法之一。（4）降低成品浓度，适当降低产品浓度，也可降低褐变速率。（5）使用不易发生褐变的糖类，可用蔗糖代替还原糖。（6）发酵法和生物化学法，有的食品糖含量甚微，可加入酵母用发酵法除糖。或用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶混合酶制剂除去食品中微量葡萄糖和氧。（7）钙盐，钙可与氨基酸结合成不溶性化合物，有协同SO2防止褐变的作用。 ## 食品中主要的功能性低聚糖及其作用。 在一些天然的食物中存在一些不被消化吸收的并具有某些功能的低聚糖，它们又称功能性低聚糖，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，预防牙齿龋变、结肠癌等。 （1）大豆低聚糖 大豆低聚糖广泛存在于各种植物中，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。成人每天服用3～5g低聚糖，即可起到增殖双歧杆菌的效果。 （2）低聚果糖 低聚果糖是在蔗糖分子上结合1～3个果糖的寡糖，存在于果蔬中， 可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者的甜味剂，它也是一种防龋齿的甜味剂。 （3）低聚木糖 是由2～7个木糖以β-1，4糖苷键结合而成的低聚糖，它在肠道内难以消化，是极好的双歧杆菌生长因子，每天仅摄入0.7g即有明显效果。 （4）甲壳低聚糖 是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖。它有许多生理活性，如提高机体免疫能力、增强机体的抗病抗感染能力、抗肿瘤作用、促进双歧杆菌增殖等。 （5）其他低聚糖 低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖以及低聚龙胆糖等都是双歧菌生长因子，可使肠内双歧杆菌增殖，保持双歧杆菌菌群优势，有保健作用。 ## 膳食纤维的生理功能。 （1）营养功能 可溶性膳食纤维可增加食物在肠道中的滞留时间，延缓胃排空，减少血液胆固醇水平，减少心脏病、结肠癌发生。不溶性膳食纤维可促进肠道产生机械蠕动，降低食物在肠道中的滞留时间，增加粪便的体积和含水量、防止便秘。 （2）预防肥胖症和肠道疾病 富含膳食纤维的食物易于产生饱腹感而抑制进食量，对肥胖症有较好的调节功能。此外，可降低肠道中消化酶的浓度而降低对过量能量物质的消化吸收；与肠道内致癌物结合后随粪便排出；加快肠腔内毒物的通过，减少致癌物与组织接触的时间。 （3）预防心血管疾病 膳食纤维通过降低胆酸及其盐类的合成与吸收，加速了胆固醇的分解代谢，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的胆道再吸收，限制了胆酸的肝肠循环，进而加快了脂肪物的排泄。 （4）降低血压 膳食纤维促使尿液和粪便中大量排出钠、钾离子，从而降低血液中的钠/钾比，直接产生降低血压的作用。 （5）降血糖 膳食纤维可吸附葡萄糖，减少糖类物质在体内的吸收和数量，延缓吸收速度。 (6) 抗乳腺癌 膳食纤维减少血液中诱导乳腺癌雌激素的比率。 (7) 抗氧化性和清除自由基作用 膳食纤维中的黄酮、多糖类物质具有清除超氧离子自由基和羟自由基的能力。 （8）提高人体免疫能力 食用真菌类提取的膳食纤维具有通过巨噬细胞和刺激抗体的产生，达到提高人体免疫力的生理功能。 （9）改善和增进口腔、牙齿的功能 增加膳食中的纤维素，则可增加使用口腔肌肉、牙齿咀嚼的机会，使口腔保健功能得到改善。 （10）其它作用 膳食纤维的缺乏还与阑尾炎、间歇性疝、肾结石和膀胱结石、十二指肠溃疡和溃疡性结肠炎等疾病的发病率与发病程度有很大的关系。
# 引言 # 蛋白质变性 ## 概念 - 蛋白质分子在受到某些物理化学因素时，其生物活性丧失、溶解度降低，不对称性增高以及其他的物理化学常数发生改变的过程，不包括一级结构上肽键的断裂 ## 现象 - 物理性质 - 粘度 - 旋光值 - 紫外吸收 - 凝聚沉淀 - 化学性质 - 酶水解速率升高 - 基团暴露 - 生物性能 - 抗原性质改变 - 生物功能丧失 ## 可逆变性 - 去除变性因素后，在适当情况下蛋白质可由变性态恢复为天然态 ## 不可逆变性 - ~不可恢复 ## 测定蛋白质变性的方法 - 比活性 - 化学指标 - 物理性质 - 溶解性 - 抗原性 ## 影响蛋白质变性的因素 - 温度，加热时，肽键产生强烈的热震荡，导致维持蛋白质结构的次级键破坏，天然构象解体 - 剪切（搅拌），振动、捏和、打擦产生的机械剪切能导致的蛋白质变性 - 静水压 - 加压25℃，100～1200MPa可使三级结构解体 - 不会损害蛋白质中的必须氨基酸的风味 - 不会导致有毒化合物的形成 - 辐照，芳香族氨基酸残基（色氨酸、酪氨酸）可吸收紫外线 - pH，离子基团产生强静电排斥作用，促使蛋白质分子的构象发生变化 - 表面活性剂，SDS（十二烷基硫酸钠），强有力的蛋白质变性剂 - 有机溶剂 - 改变水的介电常数，改变静电作用 - 非极性侧链在有机溶剂中比在水中更易溶解，有机溶剂能穿透到疏水区，削弱或打断疏水相互作用 - 促溶盐 - 低浓度（离子强度≤0.2）静电中和作用稳定了蛋白质的结构 - 较高的浓度（＞1mol/L）离子特异效应Na2SO4、NaF能促进结构稳定；NaSCN和NaClO4是强变性剂 # 蛋白质水合性质 - 蛋白质分子中是某些基团与水分子相互结合的性质 - 带电基团、主链肽基团、Asn、Gln的酰胺基、Ser、Thr和非极性残基团 - 食品生产过程中关注水的结合度，因为结合水后，口感变好，成本降低 - ![氨基酸与水的结合能力](img/05氨基酸与水的结合能力.png "氨基酸与水的结合能力") - 蛋白质结合水的能力 - 当干蛋白质粉与相对湿度为90%-95%的水蒸汽达到平衡时每克蛋白质所结合的水的克数 - 蛋白质水合过程 1. 干蛋白质极性位点结合吸附水分子 2. 多分子层水吸附 3. 液体水凝聚 4. 溶胀 5. 宏观溶解 - 各种蛋白质的水合能力 - ![蛋白质的水合能力](img/05蛋白质的水合能力.png "蛋白质的水合能力") - 影响蛋白质结合水的因素 - pH，等电点时，水和能力最低 - pH和溶解度的关系 - ![pH和溶解度的关系](img/05pH和溶解度的关系.png "pH和溶解度的关") - 温度，温度升高，水合能力下降 - 极性氨基酸越多，水合能力越高 - 盐的种类 - 盐离子与蛋白质的相互作用 - !盐离子与蛋白质的相互作用](img/05盐离子与蛋白质的相互作用.png "盐离子与蛋白质的相互作用") - 离子强度，低浓度的盐可提高水合能力 - 水合性是蛋白质溶解性的基础 - 蛋白质的溶解度由疏水相互作用和离子相互作用决定 - 由Biglow的蛋白质溶解度理论，影响蛋白质溶解度的因素为 - 电荷频率高低 - 氨基酸残基的平均疏水性的大小 # 蛋白质的凝胶性 ## 凝胶 - 变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构过程 - 凝胶化作用机制 - 蛋白质变性伸展为溶胶状态（无序），聚集为似凝胶状态，接着聚集有序的网络结构状态 ## 凝胶化作用在食品加工中的应用 - 凝胶化的相互作用 - 氢键 - 疏水相互作用 - 静电相互作用 - 金属离子的交联相互作用 - 二硫键 - 凝胶强度的测定 - 凝胶强度测定仪 ## 凝胶的形成过程 - 溶胶 - 肌动球蛋白加热，高级结构松散，产生分子间化学键，形成三维网状结构。 - 自由水被封锁在网目中形成弹性凝胶体 ## 蛋白质凝胶的三级结构 - 定义：在二级结构基础上，肽链的不同区段的侧链基团相互作用在空间进一步盘绕、折叠形成的包括主链和侧链构象在内的特征三维结构 - 维系三级结构的力 - 氢键 - 疏水键 - 离子键 - 范德华力 ## 影响蛋白质凝胶化作用的因素 - 蛋白质浓度 - 高蛋白浓度有利于蛋白质凝胶的形成 - 高蛋白浓度下，即使不加热、pH与等电点相差大，也可凝胶 - 蛋白质结构 - 二硫键有助于提高凝胶强度，甚至形成不可逆凝胶 - 如卵清蛋白、β-乳球蛋白 - 含二硫键少的蛋白质可形成可逆凝胶 - 如白明胶 - 添加物 - 蛋白质的共凝胶作用：不同蛋白质混合可促进凝胶形成 - 添加多糖，明胶带正电，褐藻酸盐带负电，通过离子相互作用形成高熔点凝胶 - pH：等电点处易凝胶 # 蛋白质的沉淀与析出 ## 基本概念 - 蛋白质为两性电解质，能与酸碱作用 - 可解离的基团 - 肽链末端的α-氨基与α-羧基 - 肽链氨基酸残基侧链基团 - ε-氨基 - β-羧基 - γ-羧基 - 咪唑基 - 胍基 - 酚基 - 疏基 - 蛋白质等电点 - 当某蛋白质在一定的pH的溶液中，所带的正负电荷相等，它在电场中既不向阳极也不向阴极移动，此时溶液的pH值叫做该蛋白质的等电点 - 蛋白质带电性质与溶液pH有关，利用蛋白质的两性解离可以通过电泳分离纯化蛋白质 ## 使蛋白质的沉淀的试剂 ### 高浓度中性盐 - 原理：中和蛋白质的电荷 - 盐析：这种加入盐使蛋白质沉淀析出的现象 - 试剂：（NH4)2SO4、Na2SO4、NaCl ### 有机溶剂 - 原理：破坏蛋白质水膜 - 试剂：丙酮、乙醇 ### 重金属盐 - 原理：与蛋白质中带负电基团形成不易溶解的盐,或改变蛋白质的空间结构 - 试剂：Hg2+、Ag+、Pb+ - 为什么钠不行？钙盐？ ### 生物碱试剂 - 原理：与蛋白质中带正电荷的基团生成不溶性盐 - 试剂：苦味酸、钼酸、钨酸 # 蛋白质的乳化性 - 蛋白质将油与水均匀的分散开，形成均匀的乳化液 - 蛋白质作为水与油的界面 ## 评价蛋白质乳化性质 - 油滴大小分布 $A=\dfrac{3\phi}{R}$ - 乳化活力emulsifying activity $EAI=\dfrac{3\phi}{Rm}$ - 乳化能力emulsion capacity - 乳化稳定性emulsion stability $\phi$——分散相的体积分数 $R$——乳状液粒子的平均半径 $m$——蛋白质质量 ## 影响蛋白质乳化性质的因素 ### 蛋白质的溶解度 ### pH - pH=PI 溶解度减少时，降低其乳化作用 pH=PI 溶解度增加，增加其乳化作用 血清清蛋白、明胶、蛋清蛋白在pH=PI，具有较高的溶解度，此时，乳 化作用增加。 - 与蛋白质表面疏水性存在弱正相关 - 适当热诱导蛋白质变性，可增强其乳化作用 # 论述 1. 扼要叙述蛋白质的一、二、三和四级结构。 1. 蛋白质的一级结构为多肽链中氨基酸残基的排列顺序，氨基酸残基的排列顺序是决定蛋白质空间结构的基础，而蛋白质的空间结构则是实现其生物学功能的基础。 2. 蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及测链部分的构象。蛋白质二级结构的基本形式：α-螺旋结构和β-片层结构。 3. 蛋白质的三级结构为蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折叠形成一定规律的三维空间结构。除疏水作用外，维系蛋白质的三级结构的动力还有氢键、盐键、范德华力和二硫键等。 4. 蛋白质四级结构，具有两条或两条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构。 2. 试述蛋白质变性及其影响因素，举出几个食品加工过程中利用蛋白质变性的例子。 1. 变性：蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是**不涉及一级结构改变**，而是蛋白质分子空间结构改变。 2. 变性的实质：蛋白质分子次级键的破坏引起二级、三级、四级结构的变化。 3. 蛋白质变性的影响因素有： 1. 物理因素：热、辐射、超声波、剧烈震荡等 2. 化学因素：酸、碱、化学试剂、金属盐等。 3. 例如， 压力和热结合处理使牛肉中蛋白质变性可提高牛肉的嫩度和强化灭菌效果的同时，可以使肌肉的构成发生变化，从而影响制品的功能性质，如颜色、组织结构、脂肪氧化和风味等。 3. 什么叫蛋白质的胶凝作用？它的化学本质是什么？如何提高蛋白质的胶凝性？ 1. 蛋白质的胶凝作用：变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。 2. 蛋白质的胶凝作用的本质是蛋白质的变性。 3. 提高蛋白质的胶凝性 1. 大多数情况下，热处理是蛋白质凝胶必不可少的条件，但随后需要冷却，略微酸化有助于凝胶的形成。 2. 添加盐类，特别是钙离子可以提高凝胶速率和凝胶的强度。 4. 使蛋白质的发泡的方式有哪些？ 1. 食品泡沫：气泡在连续的液相或含可溶性表面活性剂的半固体相中形成的分散体系。 2. 产生泡沫主要有三种方法： 1. **多孔分配器通气**：最简单的是让鼓泡的气体通过多孔分配器，然后通入低浓度蛋白质水溶液中，最初的气体乳胶体因气泡上升和排出而被破坏，使泡沫产生一个大的分散相体积。如果通入大量气体，液体可完全转变为泡沫。 2. **打发**：第二种起泡方法是有大量气相存在时搅打或振摇蛋白质溶液产生泡沫，与鼓泡法相比，搅打产生更强的机械应力和剪切作用，使气体分散更均匀。 3. **卸压**：第三种产生泡沫的方法是突然解除预先加压溶液的压力，例如在分装气溶胶容器中加工成的掼奶油。 5. 维持蛋白质的空间结构的作用力有哪几种？各级结构的作用力主要有哪几种？ 1. 维持蛋白质空间结构的作用力： 1. 氢键、盐键、疏水键和范德华力等非共价键，又称次级键。 2. 此外，在某些蛋白质中还有二硫键，二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。 2. 各级结构的作用力： 1. 蛋白质一级结构的主要是通过肽键连接； 2. 维系二级结构的化学键主要是氢键； 3. 三级结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。其中疏水键是最主要的稳定力量。疏水键是蛋白质分子中疏水基团之间的结合力，酸性和碱性氨基酸的R基团可以带电荷，正负电荷互相吸引形成盐键，与氢原子共用电子对形成的键为氢键； 4. 在四级结构中，各亚基之间的结合力主要是疏水作用，氢键和离子键也参与维持四级结构。 6. 简述氨基酸的呈味性质。 1. 甜味和苦味： - 除了小环亚胺氨基酸以外，D-型氨基酸大多以甜味为主。 - 在L-型氨基酸中，当**侧基很小**时，一般以甜感占优势 - 如甘氨酸。当侧基较大并带碱基时，通常以苦味为主，如亮氨酸。 - 当氨基酸的**侧基不大不小**时，呈甜兼苦味 - 如缬氨酸。 - 若侧基属**酸性基团**时，则以酸味为主 - 如天冬氨酸。 2. 鲜味： - 谷氨酸型鲜味剂：属脂肪族化合物，它们的定味基是两端带负电的功能团，助味基是具有一定亲水性的基团。 - 肌苷酸型鲜味剂：属芳香杂环化合物，其定味基是亲水的核糖磷酸，助味基是芳香杂环上的疏水取代基。 7. 简述蛋白质的变性机理 - **天然蛋白质的紧密结构**：天然蛋白质分子因环境的种种影响，从有秩序而紧密的结构变为无秩序的散漫构造，而天然蛋白质的紧密结构是由分子中的次级键维持的。 - **次级键的破坏**：这些次级键容易被物理和化学因素破坏，从而导致蛋白质空间结构破坏或改变。因此蛋白质变性的本质就是蛋白质分子次级键的破坏引起二级、三级、四级结构的变化。 - **性质的改变**：由于蛋白质特殊的空间构象改变，从而导致溶解度降低、发生凝结、形成不可逆凝胶、-SH等基团暴露、对酶水解的敏感性提高、失去生理活性等性质的改变。 8. 哪些因素影响食品蛋白质的消化率？ 1. 蛋白质的构象： 1. 蛋白质的结构状态影响着它们酶催化水解， 2. 天然蛋白质通常比部分变性蛋白质较难水解完全。 2. 抗营养因子：大多数植物分离蛋白和浓缩蛋白含有胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂以及外源凝集素。 3. 结合：蛋白质与多糖及食用纤维相互作用也会降低它们的水解速度和彻底性。 4. 加工：蛋白质经受高温和碱处理会导致化学变化包括赖氨酸残基产生，此类变化也会降低蛋白质的消化率。 9. 为什么蛋白质可作为较为理想的表面活性剂？ 1. 蛋白质具有快速的吸附到界面的能力； 2. 蛋白质在达到界面后可迅速伸展和取向； 3. 达到界面后，即与邻近分子相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的膜，能耐受热和机械作用。 10. 蛋白质的界面性质并举例。 1. 乳化性：蛋白质在稳定乳胶体食品中起着非常重要的作用，并且存在着诸多因素影响着蛋白质的乳化性质，如仪器设备的类型、输入能量的强度、加油速率、温度、离子强度、糖类和低分子量表面活性剂与氧接触的程度、油的种类等等。 2. 起泡性：食品泡沫通常是气泡在连续的液相或含有可溶性表面活性剂的半固相中形成的分散体系。种类繁多的泡沫其质地大小不同，例如蛋白质酥皮、蛋糕、棉花糖和某些其他糖果产品、冰淇淋、啤酒泡沫和面包等。 11. 蛋白质结构与功能的关系：当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。 1. 蛋白质一级结构与其构象及功能的关系 1. 蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和侧链R基团形成的次级键来维持 2. 在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。 3. 一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似 - 不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且进化位置相距愈近的差异愈小。 2. 蛋白质空间结构与功能活性的关系 1. 蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。 2. 蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性后，构象复原，活性即能恢复。 12. 论述不同氨基酸所呈现的不同风味，并举例说明。 1. 氨基酸的甜与苦： 1. D-型氨基酸 1. 大多以甜味为主 2. 除小环亚胺氨基酸外 2. L-型氨基酸 1. 侧基很小时，一般以甜感占优势，如甘氨酸。 2. 侧基较大并带碱基时，通常以苦味为主，如亮氨酸。 3. 侧基不大不小时，呈甜兼苦味，如缬氨酸。 2. 氨基酸的酸 1. 若侧基属酸性基团时，则以酸味为主，如天冬氨酸。所有氨基酸的肽都含有数目相当的AH极性基团（见第10章），但各种肽分子量的大小及其含有疏水基团的本质差别很大，因而这些疏水基与苦味受体相作用的能力也很不一样。因此肽的苦味可通过计算平均疏水值来预测。因为多肽参与疏水结合的能力与非极性氨基酸侧链疏水性的总和有关，这些相互作用对多肽展开的自由能有重要影响。 3. 氨基酸的鲜味： 1. 脂链 - 需要有一条相当于3~9个碳原子长的脂链 - 脂链不限于直链，也可为脂环的一部分 - 当n=4~6时鲜味最强 2. 定味基为分子两端带负电的功能团 - 保持分子两端的负电荷对鲜味至关重要 - 若将羧基经过酯化、酰胺化，或加热脱水形成内酯、内酰胺后，均将降低鲜味 3. 助味基为亲水性的基团。 4. 例如谷氨酸型鲜味剂属于脂肪族化合物，在结构上有空间专一性要求，若超出其专一性范围，将会改变或失去味感。 13. 试论述变性蛋白质的特性以及高压、热及冷冻对蛋白质变性的影响？ 1. 蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。变性后的蛋白质称为变性蛋白质。 2. 变性蛋白质的特性： 1. 蛋白质变性后，原来包埋在分子内部的疏水基暴露在分子表面，空间结构遭到破坏同时破坏了水化层，导致蛋白质溶解度显著下降。 2. 蛋白质变性后失去了原来天然蛋白质的结晶能力。 3. 蛋白质变性后，空间结构变为无规则的散漫状态，使分子间摩擦力增大、流动性下降，从而增大了蛋白质黏度，使扩散系数下降。 4. 变性的蛋白质旋光性发生变化，等电点也有所提高。 3. 高压和热结合处理对蛋白质的影响： 1. 通过蛋白质的解链和聚合，改善制品的组织结构，嫩化肉质； 2. 钝化酶、微生物和毒素的活性，延长制品保藏期，提高安全性；增加蛋白质对酶的敏感性； 3. 提高肉制品的可消化性； 4. 通过蛋白质的解链作用，增加分子表面的疏水性以及蛋白质对特种配合基的结合能力，提高保持风味物质、色素、维生素的能力，改善制品风味和总体可接受性等。 4. 冷冻对水产品蛋白质的影响： 1. 冷冻后的贝肉风味降低、外观不够饱满、持水性下降等。 2. 储藏温度比冻结终温重要，在相同的储藏时间下，储藏温度低的贝肉蛋白质变小。 14. 论述新型蛋白质的开发与利用及其应用前景。 1. 油料蛋白： 1. 油料种子制取油脂后，其饼粕常含有大量的蛋白质。 2. 目前，油料蛋白的利用主要是大豆蛋白。它对面粉有增白作用，取代现有的化学增白剂； 3. 添加在面条、饺子中可以提高其韧劲，水煮过程中减少淀粉溶出率，不浑汤； 4. 添加烘焙食品中，可以提高饼干的酥脆度，强化面包的韧劲，改善蛋糕的松软度； 5. 添加在馒头、包子等蒸制食品中，使其表面光滑； 6. 添加在方便面、油条等油炸食品中，可减少油耗，减少食用时的油腻感。 2. 单细胞蛋白 1. 单细胞蛋白质是指以工业方式培养的微生物，这些菌体含丰富的蛋白质，可用作人类食物或动物饲料。 2. 它是一种浓缩的蛋白类产品，含粗蛋白、维生素、无机盐、脂肪和糖类等，其营养价值优于鱼粉和大豆粉。 3. 开发上的优势：原料资源丰富、生产投资少、生产速率高、不需占用大量的耕地、不受生产地区、季节和气候条件的限制。 3. 昆虫蛋白： 1. 昆虫具有食物转化率高、繁殖速度快和蛋白质含量高的特点，被认为是目前最大且最具开发潜力的动物蛋白源。 2. 它的蛋白质中氨基酸组分分布的比例与联合国粮食与农业组织制定的蛋白质中必需氨基酸的比例模式非常接近。 3. 是一类高品质的动物蛋白质资源。目前国内外已大规模工厂化生产昆虫蛋白系列食品。 4. 叶蛋白 1. 叶蛋白是以新鲜的青绿植物茎叶为原料，经压榨取汁、汁液中蛋白质分离和浓缩干燥而制备的蛋白质浓缩物。 2. 没有动物蛋白所含的胆固醇，具有防病治病，防衰抗老，强身健体等多种生理功能，是具有高开发价值的新型蛋白质资源。 15. 论述蛋白质对食品色香味的影响。 - 在食品加工工业中加入蛋白质，可能会产生不同的风味物质。 1. 蛋白质的苦味： 1. 水解蛋白质和发酵成熟的干酪有时具有明显的苦味； 2. 牛奶变质呈苦味均是由于蛋白质水解产生了苦味的短链多肽和氨基酸的缘故。 2. 蛋白质的异味： 1. 醛、酮、醇、酚和氧化脂肪酸可以产生豆腥味、哈味、苦味或涩味 2. 当它们与蛋白结合时，在烧煮和咀嚼后会释出而令人反感。 3. 天然蛋白质衍生物的甜味： 1. 氨基酸及其二肽衍生物和二氨查耳酮衍生物两类甜味剂已经投入工业化生产。 2. 它们是由本来不甜的非糖天然物质经过改性加工成为高天度的安全甜味剂。 4. 风味结合： 1. 油料种子蛋白和乳清浓缩蛋白由于一些异味成分的存在，例如醛、酮、醇、酚和脂肪酸氧化物 2. 它们能够与蛋白质结合，使之在烹煮时不易挥发完全，在咀嚼时能感觉出豆腥味、哈味、苦味和涩味。
1. 脂类的功能特性有哪些？ 1. 供能：脂类化合物是生物体内重要的能量储存形式，体内每克脂肪可产生大约39.7kJ的热量。机体内的脂肪组织具有防止机械损伤和防止热量散发的作用。 2. 构成生物膜：磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要物质。 3. 参与生化反应：脂类化合物是脂溶性维生素的载体和许多活性物质（前列腺素、性激素、肾上腺素等）的合成前体物质，并提供必需脂肪酸。 4. 改善食品品质：在食品中脂类化合物可以为食品提供滑润的口感，光洁的外观，赋予加工食品特殊的风味。脂类化合物在食品的加工或储存过程中所发生的氧化、水解等反应，还会给食品的品质带来需宜的和不需宜的影响。 5. 过高的脂肪摄入量也会带来一系列健康问题，例如增加了患肥胖症、心血管疾病、癌症的风险。 2. 油脂的同质多晶现象在食品加工中的应用。 1. 用棉子油生产色拉油时，要进行冬化以除去高熔点的固体脂。这个工艺要求冷却速度要缓慢，以便有足够的晶体形成时间，产生粗大的β型结晶，以利于过滤。 2. 人造奶油要有良好的涂布性和口感，这就要求人造奶油的晶型为细腻的β´型。在生产上可以使油脂先经过急冷形成ɑ型晶体，然后再保持在略高的温度继续冷却，使之转化为熔点较高β´型结晶。 3. 巧克力要求熔点在35℃左右，能够在口腔中融化而且不产生油腻感，同时表面要光滑，晶体颗粒不能太粗大。在生产上通过精确的控制可可脂的结晶温度和速度来得到稳定的复合要求的β型结晶。具体做法是，把可可脂加热到55℃以上使它熔化，再缓慢冷却，在29℃停止冷却，然后加热到32℃，使β型以外的晶体熔化。多次进行29℃冷却和33℃加热，最终使可可脂完全转化成β型结晶。 3. 油脂的塑性主要取决于哪些因素？ 1. 油脂的晶型：油脂为β´型时，塑性最好，因为β´型在结晶时会包含大量小气泡，从而赋予产品较好的塑性；β型结晶所包含的气泡大而少，塑性较差。 2. 熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大，油脂的塑性也越好。 3. 固液两相比：油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬，塑性不好；液体油过多则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。 4. 脂肪酸在三酰基甘油分子中分布的理论。 1. 均匀或最广分布：天然脂肪的脂肪酸倾向于可能广泛地分布在全部三酰基甘油分子中。 2. 随机分布：脂肪酸在每个三酰基甘油分子内和全部三酰基甘油分子间都是随机分布的。 3. 有限随机分布：动物脂肪中饱和与不饱和脂肪酸是随机分布的，而全饱和三酰基甘油的量只能达到使脂肪在体内保持流动的程度。 4. 1，3-随机-2-随机分布：脂肪酸在Sn-1,3位和Sn-2位的分布是独立的，互相没有联系，而且脂肪酸是不同的；Sn-1,3位和Sn-2位的脂肪酸的分布式随机的。 5. 1-随机-2-随机-3-随机分布：天然油脂中脂肪酸在甘油分子的3个位置上的分布是相互独立的。 5. 食品中常用的乳化剂有哪些？ 1. 根据乳化剂结构和性质分 1. 阴离子型 2. 阳离子型 3. 非离子型 2. 根据其来源分 1. 天然乳化剂 2. 合成乳化剂 3. 按照作用类型分 1. 表面活性剂 2. 黏度增强剂 3. 固体吸附剂 4. 按其亲水亲油性分 1. 亲油型 2. 亲水型 5. 食品中常用的乳化剂有以下几类 1. 脂肪酸甘油单酯及其衍生物 2. 蔗糖脂肪酸酯 3. 山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物 4. 磷脂 6. 油炸过程中油脂的化学变化。 1. 油炸基本过程：温度150℃以上，接触油的有O2和食品，食品吸收油，在这一复杂的体系中，脂类发生氧化、分解、聚合、缩合等反应。 1. 不饱和脂肪酸酯氧化热分解生成过氧化物、挥发性物质，并形成二聚体等。 2. 不饱和脂肪酸酯非氧化热反应生成二聚物和多聚物 3. 饱和脂肪酸酯在高温及有氧时，它的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物，进一步裂解生成长链烃、醛、酮和内酯 4. 饱和脂肪酸酯非氧化热分解生成烃、酸、酮、丙烯醛等 2. 油炸的结果：色泽加深、黏度增大、碘值降低、烟点降低、酸价升高和产生刺激性气味 7. 油脂可以经过哪些精炼过程？ 1. 脱胶 - 除掉油脂中的磷脂与部分蛋白质 - 在脱胶预处理时，向油中加入2％～3％的水或通水蒸气，加热油脂并搅拌，然后静置或机械分离水相 2. 碱炼 - 除去油脂中的游离脂肪酸，部分磷脂、色素等杂质 - 碱炼时向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠溶液，然后混合加热，游离脂肪酸被碱中和生成脂肪酸钠盐（皂脚）而溶于水。分离水相后，用热水洗涤油脂以除去参与的皂脚 3. 脱色 - 脱除油脂中的色素物质、残留的磷脂、皂脚以及油脂氧化产物，提高了油脂的品质和稳定性 - 经脱色处理后的油脂呈淡黄色甚至无色。脱色主要通过活性白土、酸性白土、活性炭等吸附剂处理，最后过滤除去吸附剂 4. 脱臭 - 除去挥发性的异味化合物，并使非挥发性异味物质通过热分解转变成挥发性物质 - 用减压蒸馏的方法，也就是在高温、减压的条件下向油脂中通入过热蒸汽来除去 8. 酯交换及其意义 1. 目的：改善性能 2. 原理：改变脂肪酸在三酰基甘油中的分布，使脂肪酸与甘油分子自由连接或定向重排 3. 酯交换是它包括在一种三酰基甘油分子内的酯交换和不同分子间的酯交换反应。 4. 酯交换反应广泛应用在起酥油的生产中，猪油中二饱和酸三酰基甘油分子的碳2位置上大部分是棕榈酸，形成的晶粒粗大，外观差，温度高时太软，温度低时又太硬，塑性差。随机酯交换能够改善低温时的晶粒，但塑性仍不理想。定向酯交换则扩大了塑性范围。 9. 破乳有哪些类型？ 1. 破乳：乳状液的分散相小液珠聚集成团，形成大液滴，最终使油水两相分层析出的过程 2. 破乳原理：小分散液滴的形成使两种液体之间的界面面积增大，并随着液滴的直径变小，界面面积成指数关系增加。由于液滴分散增加了两种液体的界面面积，需要较高的能量，使界面具有大的正自由能，所以乳状液是热力学不稳定体系，在一定条件下会发生破乳现象 3. 破乳类型： 1. 分层或沉降：由于重力作用，使密度不相同的相产生分层或沉降。当液滴半径越大，两相密度差越大，分层或沉降就越快。 2. 絮凝或群集：分散相液滴表面的静电荷量不足，斥力减少，液滴与液滴互相靠近而发生絮凝，发生絮凝的液滴的界面膜没有破裂。 3. 聚结：液滴的界面膜破裂，分散相液滴相互结合，界面面积减小，严重时会在两相之间产生平面界面。 10. 影响食品中脂类自动氧化的因素 1. 脂肪酸组成 1. 双键数目、位置和几何形状都有关系。双键数目越多，氧化速度越快，顺式酸比反式异构体更容易氧化 2. 含共轭双键的比没有共轭双键的易氧化 3. 饱和脂肪酸自动氧化远远低于不饱和脂肪酸 4. 游离脂肪酸比甘油酯氧化速率略高，油脂中脂肪酸的无序分布有利于降低脂肪的自动氧化速度 2. 温度 - 一般说来，脂类的氧化速率随着温度升高而增加，因为高温既可以促进游离基的产生，又可以加快氢过氧化物的分解 3. 氧浓度 - 体系中供氧充分时，氧分压对氧化速率没有影响，而当氧分压很低时，氧化速率与氧分压近似成正比 4. 表面积 1. 脂类的自动氧化速率与它和空气接触的表面积成正比关系 2. 所以当表面积与体积之比较大时，降低氧分压对降低氧化速率的效果不大 5. 水分 1. 在含水量很低(aw低于0.1)的干燥食品中，脂类氧化反应很迅速。随着水分活度的增加，氧化速率降低，当水分含量增加到相当于水分活度0.3时，可阻止脂类氧化，使氧化速率变得最小，随着水分活度的继续增加（aw=0.3-0.7），氧化速率又加快进行，过高的水分活度(如aw大于0.8)时，由于催化剂、反应物被稀释，脂肪的氧化反应速度降低 6. 助氧化剂 - 一些具有合适氧化-还原电位的二价或多价过渡金属元素，是有效的助氧化剂，如Co、Cu、Fe、Mn和Ni等。 7. 光和射线 - 可见光、紫外线和高能射线都能促进脂类自动氧化，这是因为它们能引发自由基、促使氢过氧化物分解，特别是紫外线和γ射线。 8. 抗氧化剂 - 抗氧化剂能延缓和减慢脂类的自动氧化速率。 11. 脂类的氧化及对食品的影响。 - 油脂氧化有自动氧化、光敏氧化、酶促氧化和热氧化。 1. 自动氧化:典型的自由基链式反应 1. 特征： 1. 凡能干扰自由基反应的化学物质，都将明显地抑制氧化转化速率； 2. 光和产生自由基的物质对反应有催化作用； 3. 氢过氧化物ROOH产率高； 4. 光引发氧化反应时量子产率超过1； 5. 用纯底物时，可察觉到较长的诱导期。 2. 自由基历程：可简化成3步，即链引发、链传递和链终止 1. 链引发 RH→R•＋H• 2. 链传递 - R•＋O2→ROO• - ROO•＋RH→ROOH＋R• 3. 链终止 - R•＋R•→R-R - R•＋ROO•→R-O-O-R - ROO•＋ROO•→R-O-O-R＋O2 2. 光敏氧化：不饱和脂肪酸双键与单重态的氧发生的氧化反应。 1. 光敏氧化有两种途径 1. 第一种是光敏剂被激发后，直接与油脂作用，生成自由基，从而引发油脂的自动氧化反应。 2. 第二种途径是光敏剂被光照激发后，通过与基态氧(三重态3O2)反应生成激发态氧(单重态1O2)，高度活泼的单重态氧可以直接进攻不饱和脂肪酸双键部位上的任一碳原子，双键位置发生变化，生成反式构型的氢过氧化物，生成氢过氧化物的种类数为双键数的两倍。 3. 酶促氧化：脂肪在脂肪氧化酶参与下发生的氧化反应。 1. 脂肪氧化酶专一性作用于具有1,4-顺、顺-戊二烯结构，并且其中心亚甲基处于ω-8位的多不饱和脂肪酸。 2. 在动物体内脂肪氧化酶选择性的氧化花生四烯酸，产生前列腺素、凝血素等活性物质。大豆加工中产生的豆腥味与脂肪氧化酶对亚麻酸的氧化有密切关系。 4. 氧化热聚合：在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。 5. 脂类氧化对食品的影响： 1. 脂类氧化是食品品质劣化的主要原因之一，它使食用油脂及含脂肪食品产生各种异味和臭味，统称为酸败。 2. 氧化反应能降低食品的营养价值，某些氧化产物可能具有毒性。 12. 试述抗氧化剂及抗氧化机理。 13. 抗氧化剂作用抑制或延缓油脂的氧化 14. 按抗氧化机理分 15. 自由基清除剂 - 自由基清除剂分为氢供体和电子供体。氢供体如酚类抗氧化剂可以与自由基反应，脱去一个H•给自由基，原来的自由基被清除，抗氧化剂自身转变为比较稳定的自由基，不能引发新的自由基链式反应，从而使链反应终止。电子供体抗氧化剂也可以与自由基反应生成稳定的产物，来阻断自由基链式反应。 16. 单重态氧猝灭剂 - 如维生素E - 与单重态氧作用，使单重态氧转变成基态氧，而单重态氧猝灭剂本身变为激发态，可直接释放出能量回到基态 17. 氢过氧化物分解剂 - 将链式反应生成的氢过氧化物转变为非活性物质，从而抑制油脂氧化 18. 酶抑制剂 - 超氧化物歧化酶可以将超氧化物自由基转变为基态氧和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶作用下生成水和基态氧 19. 抗氧化增效剂 - 与抗氧化剂同时使用可增强抗氧化效果 - 增效剂可以与金属离子螯合，使金属离子的催化性能降低或失活 - 能与抗氧化剂自由基反应，使抗氧化剂还原 20. 按来源分 21. 天然抗氧化剂 22. 合成抗氧化剂 23. 我国常用的主要有生育酚、茶多酚、竹叶黄酮、没食子酸丙酯、抗坏血酸、丁基羟基茴香醚（BHA）、2，6-二叔丁基羟基甲苯（BHT）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）等。 24. 简述脂类经过高温加热时的变化及对食品的影响 油脂在150℃以上高温下会发生氧化、分解、聚合、缩合等反应，生成低级脂肪酸、羟基酸、酯、醛以及产生二聚体、三聚体，使脂类的品质下降，如色泽加深，黏度增大，碘值降低，烟点降低，酸价升高，还会产生刺激性气味。 （1）热分解 在高温下，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸都会发生热分解反应。热分解反应可以分为氧化热分解反应和非氧化热分解反应。饱和脂肪酸酯在高温及有氧时会发生热氧化反应，脂肪酸的全部亚甲基都可能受到氧的攻击，但一般优先在脂肪酸的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物。形成的氢过氧化物裂解生成醛、酮、烃等低分子化合物。不饱和脂肪酸酯的非氧化热反应主要生成各种二聚化合物，此外还生成一些低分子量的物质。 （2）热聚合 脂类的热聚合反应分非氧化热聚合和氧化热聚合。非氧化热聚合是Diels-Alder反应，即共轭二烯烃与双键加成反应，生成环己烯类化合物。这个反应可以发生在不同脂肪分子间，也可以发生在同一个脂肪分子的两个不饱和脂肪酸酰基之间。脂类的氧化热聚合是在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。 对食品的影响：油脂在加热时的热分解会引起油脂的品质下降，并对食品的营养和安全方面的带来不利影响。但这些反应也不一定都是负面的，油炸食品香气的形成与油脂在高温条件下的某些产物有关，如羰基化合物（烯醛类）。 25. 试述油脂氢化及意义。 26. 氢化是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。 27. 油脂氢化分类： 1. 全氢化，当油脂中所有双键都被氢化后，得到全氢化脂肪，用于制肥皂工业。 2. 部分氢化，部分氢化产品可用于食品工业中，部分氢化的油脂中减少了油脂中含有的多不饱和脂肪酸的含量，稍微减少亚油酸的含量，增加油酸的含量，不生成太多的饱和脂肪酸，碘值控制在60～80的范围内，使油脂具有适当的熔点和稠度、良好的热稳定性和氧化稳定性。 28. 油脂氢化过程 1. 不饱和液体油脂和被吸附在金属催化剂表面的原子氢之间。 2. 反应包括3个步骤： 1. 在双键两端任何一端形成碳—金属复合物； 2. 复合物与催化剂所吸附的氢原子反应，形成不稳定的半氢化态 - 此时只有一个烯键与催化剂连接，因此可以自由旋转； 3. 半氢化合物与另一个氢原子反应，同时和催化剂分离，形成饱和的产物。 3. 油脂氢化意义： 1. 有利因素： - 稳定性增加 - 颜色变浅 - 风味改变 - 便于运输和贮运 2. 意义：可以制造起酥油、人造奶油等。 3. 不利因素： - 多不饱和脂肪酸含量降低 - 脂溶性维生素被破坏 - 双键的位移和产生反式异构体，因为人体的必需脂肪酸都是顺式构型，而且对于反式脂肪酸的安全性，目前也存在着争议。 29. 试述反式脂肪及其食品安全性。 30. 反式脂肪： 1. 植物油经氢化后会产生反式异构体，即所谓“反式脂肪” 2. 是植物油经过氢化技术处理后形成的人造脂肪。 3. 与一般植物油成分相比，反式脂肪具有耐高温、不易变质、延长食品保质期等作用。 4. 用处： - 涂抹面包、增加口感及润滑度； - 用于油炸的油脂、起酥油、人造奶油、奶精、代可可脂（大量用于生产巧克力），所涉及的食品包括烘焙糕饼类的点心、饼干、面包、蛋糕、派、甜甜圈，或油炸食物的炸薯条、炸鸡、炸咸酥鸡、炸油条、炸洋芋片、经油炸处理的速食面等食品。 31. 反式脂肪的危害： - 降低人体有益的高密度脂蛋白的含量，增加有害的低密度脂蛋白，从而引发各种健康问题。 - 经常食用反式脂肪含量高的食品，不但会引发肥胖，增加罹患心血管疾病的风险，还会破坏人体激素平衡，诱发心脑血管疾病、动脉粥样硬化，以及糖尿病、乳腺癌和老年痴呆症等疾病 32. 反式脂肪的安全性问题： - 至今尚未有可用的科学数据，无法建立食品中反式脂肪酸的安全含量 - 避免摄入反式脂肪酸。 - 孕妇等特殊人群，有必要做到每天摄入反式脂肪酸含量不超过2克，或者更少。
# 引言 - 维生素： - 维持人体和动物正常生理功能所必需的一类低分子量有机化合物 - 功能：参与生理代谢 - 按溶解性质分类 - 维生素原：原来没有维生素活性，在体内能转变为维生素的物质 - β-胡萝卜素：含有两个与Va相同的环状结构，体内可转换为维生素A - 水溶性维生素： - 脂溶性维生素： ## 水溶性维生素的功能及来源 ## 脂溶性维生素的功能及来源 # 影响食品中维生素含量的因素 ## 维生素的稳定性 - 碱性，不稳定 - 酸性，稳定性较好 - ![维生素的稳定性](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/593643087.jpg "维生素的稳定性") ## 食品原料的种类 - 维生素含量与食物种类关系密切 - ![各食物生物素含量](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/3236419159.png "各食物生物素含量") ## 原料成熟度 - ![不同成熟时期西红柿中维生素C含量变化](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/3293650712.png "不同成熟时期西红柿中维生素C含量变化") ## 采后及贮藏过程中维生素的变化 - 内源酶，组织细胞破裂释放内源酶 - 维生素B构成的辅酶的脱磷酸化 - 聚谷氨酰叶酸酯的去共轭化 - 预处理的损失 - 去皮去茎去叶处理 - 苹果皮比苹果肉含有较高维生素C - 胡萝卜皮烟酸含量高 - 贮藏过程中的损失 - 通常冷冻贮藏维生素损失率较低 - ![不同贮藏方式维生素损失情况](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/3131252172.png "不同贮藏方式维生素损失情况") - 水分活度 - ![硫胺素的降解速率与体系中水分活度的关系](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/2553260589.png "硫胺素的降解速率与体系中水分活度的关系") - 温度 - ![温度对维生素保留率的影响](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/2291253721.png "温度对维生素保留率的影响") - 氧气 - 其它 ## 加工过程中的损失 - 谷类食物在研磨过程中维生素的损失 - ![粮食中维生素B1的含量](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/3926156912.png "粮食中维生素B1的含量") - 出粉率越高，维生素保留率越低 - ![出粉率与维生素保留率的关系](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/504480950.png "出粉率与维生素保留率的关系") - 营养强化剂，面粉添加铁、钙、锌、维生素B等 ## 浸提和热烫过程中维生素的损失 - ![各类食品经加工处理后硫胺素的保留率](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/1886393374.png "各类食品经加工处理后硫胺素的保留率") - 蒸比煮的维生素保留率更多 - 蒸，环境相对封闭，由于加工时间长，所以不耐热的维生素损失较大 - 煮，水溶性维生素损失大 - ![蒸煮土豆的维生素保留率对比](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/2821615572.png "蒸煮土豆的维生素保留率对比") - 水溶性维生素更易损失 - 更易从食品原料切口或易损伤的表面流失 ## 化学药剂处理过程中维生素的损失 - 二氧化硫(SO2)及其亚硫酸盐、亚硫酸氢盐和偏亚硫酸盐会破坏硫胺素和维生素B6 。 - 亚硝酸盐能破坏类胡萝卜素、硫胺素及叶酸。 - 碱性发酵粉发酵，破坏硫胺素、维生素C和泛酸这类维生素 - 碱性发酵粉发酵时pH会增高 - 食品在弱酸性条件下，维生素的损失较少 ## 维生素的每日参考摄入量的确定 - RDA：每日膳食中营养素供给量 - DRIs：膳食营养素参考摄入量 ## 其它 - 不仅考虑原料中原有的含量，因为在加工、贮藏及烹调时维生素的含量会发生变化。 - 食品在消费时维生素的存在状态和特性。 - 食品中维生素的生物利用率，因不同的人群及个体的代谢有一定的差异，对维生素的生物利用率也有所不同。 - 膳食的组成，对维生素的生物利用率也有较大会影响。如，维生素和其他食物成分之间的反应会影响维生素在肠内的吸收； - 膳食中的其他成分所赋予食品的黏度、乳化特性、pH值及在肠道停留的时间等不同，对维生素的生物利用率也有影响 # 水溶性维生素 ## 维生素B1 - 结构：含硫的噻唑环和含氨基的嘧啶环组成 - ![维生素B1的化学结构](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/2191577934.png "维生素B1的化学结构") - 作用：以硫胺素焦磷酸的形式存在，作为α-酮酸氧化脱羧酶及转酮酶的辅酶，设计糖代谢中羰基碳（醛和酮）的合成与裂解。 - 性质 - 具有酸-碱性质：酸性下呈游离碱，碱性下呈假碱。 - 稳定性 - 热敏感, 加热易分解，并呈“肉”的香味。 - 在碱性及中型介质中不稳定，酸性条件下稳定 - 对光不敏感 - 能被VB1酶降解,同时血红蛋白和肌红蛋白可作为降解的非酶催化剂。 - 其降解受AW影响极大,一般在AW为0.5-0.65范围降解最快。 - 与其他成分：如单宁、亚硫酸氢根等，加速其分解。 - 缺乏症状： - 糖代谢受阻，丙酮酸积累，即血、尿和脑组织中的丙酮酸含量增多，产生脚气病 - 食欲不振、消化不良 - 维生素B1的降解途径 - ![维生素B1的降解](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/2181178382.png "06维生素B1的降解") - 含量与加工损失： - 粮食籽粒的皮层和胚部。其中以内子叶为最多，而胚乳中则极少， - 随着粮食的精加工，维生素B1的损失增大。 ## 维生素B2 - 结构：核醇与7,8-二甲基异咯嗪的缩合物 - ![维生素B2结构](https://www.int0030.xyz/usr/uploads/2021/03/4184666722.png "维生素B2结构") - 性质 # 脂溶性维生素。 # 论述 1 简要概括维生素及矿物质的主要功能 维生素主要有以下几种功能：⑴作为辅酶或辅酶前体，参与物质代谢和能量代谢；⑵抗氧化剂；⑶遗传调节因子；⑷具有某些特殊功能，如促进骨骼的生长发育，促进红细胞生成，参与血液凝固，参与激素的合成等；(5)对食品质量的影响。 矿物质的主要功能有：（1）是人体诸多组织的构成成分；（2）是机体内许多酶的组成成分或激活剂；（3）人体内某些成分只有矿质元素存在时才有其功能性；（4）维持细胞的渗透压、细胞膜的通透性、体内的酸碱平衡及神经传导等与矿质元素有密切关系。 2 从分子水平看，食品中有害金属元素对生物体的毒性主要表现在哪些方面？ 主要表现在以下几个方面： ⑴有害金属元素取代了生物体中某些活性大分子中的必需元素； ⑵有害金属元素影响并改变生物大分子活性部位所具有的特定空间构象，使生物大分子失去原有的生物学活性； ⑶有害金属元素能影响生物大分子的重要功能基团的生物学功能。 3 简述VB1的性质。 VB1又称硫胺素，其盐酸盐为白色结晶体，具有潮解性，能溶于水、甘油及酒精中，不溶于乙醚、丙酮、氯仿或苯。硫胺素在pH＜3.5中比较稳定，，当溶液的pH＞3.7时不稳定。其主要功能是：参与糖代谢，促进年幼动物的发育，抗神经炎，预防脚气病。 4 VC的主要性质及其稳定性的影响因素。 又称抗坏血酸，主要来源于新鲜水果和蔬菜中，有D-型和L-型两种异构体，但只有L-型的才具有生理活性。具有高度的水溶性、酸性和强的抗氧化作用。 影响其稳定性的主要因素有：VC极易受温度、pH、氧、酶、盐和糖的浓度、金属催化剂特别是Cu2+、Fe3+、ɑw、VC的初始浓度以及VC与脱氢VC的比例等因素的影响而发生降解。 5 影响食品中维生素含量的因素有哪些？ （1）维生素的稳定性：原料中维生素在收获、储藏、运输和加工过程中损失多少与食品中维生素含量密切相关。 （2）原料成熟度：如西红柿中VC的含量在其未成熟的某一个时期最高。 （3）采后及储藏过程中维生素的变化：许多维生素易受酶，尤其是动物、植物死后释放出的内源酶所降解。 （4）谷类食物在研磨过程中维生素的损失：研磨产生的热作用，研磨后所得食物中各种维生素含量的保留比例不同。 （5）浸提和热烫过程中维生素的损失：在相同的条件下，蒸比煮会保留更多的水溶性维生素。 （6）化学药剂处理过程中维生素的损失：向食品中添加一些化学物质，有的能引起维生素损失。 6 影响维生素的生物利用率的因素有哪些？ （1）食品在消费时维生素的含量，而不仅考虑原料中原有的含量。 （2）食品在消费时维生素的存在状态和特性。 （3）食品中维生素的生物利用率，会因不同的人群及个体的代谢有一定的差异。 （4）膳食的组成对维生素的生物利用率也会有较大影响。 7 食品中微量元素的定义及分类。 按其营养性人体内存在的元素可大致分为如下几类： ⑴生命必需元素：机体必须通过饮食摄入这种元素，缺乏这种元素就会表现出某种生理性缺乏症，在缺乏早期补充这种元素该症状消失；这种元素都有特定的生理功能，其他元素不能完全代替；在同一物种中这种元素有较为相似的含量范围。 ⑵潜在的有益元素或辅助元素：它们在含量很少时对生命体的生理活动是有益的，但摄入量稍大时表现出有害性。 ⑶有毒元素：它们在含量很少时对生命体的生理活动无益，但在体积蓄量稍大时就表现出有害性。 若根据其在食品中含量的多少又可分为常量元素、微量元素和超微量元素。 8 食品中的矿质元素的含量及影响因素有哪些？ （1）食品原料生产对食品中的矿质元素的含量的影响：植物源食品中的矿质元素的含量受到品种、土壤类型、水肥管理、元素之间的拮抗作用和空气状态等因素影响。动物源食品中的矿质元素的含量受到品种、饲料、动物的健康状况和环境等因素影响。 （2）加工对食品中矿质元素含量的影响因素包括加工方式、加工用水、加工设备、加工辅料及添加剂等。 （3）储藏对食品中矿质元素含量的影响因素有食品与包装材料的接触等。 9 食品中微量元素的营养性或有害性与哪些因素有关？ （1）与微量元素在食品中的含量有关。 （2）微量元素之间的协同效应或拮抗作用：两种或几种金属制浆可以表现其毒性的增强或抑制作用。 （3）微量元素的价态：有害金属元素的毒性与元素的赋存状态有密切关系。 （4）微量元素的化学形态：有害金属元素的毒性高低同样与其化学形态有关。 10 简要说明食品中矿质元素的营养性。 矿质元素对食品的影响具有重要的作用，归纳起来，矿质元素对人体的重要性如下：⑴人体诸多组织的构成部分； ⑵机体内许多酶的组成成分或激活剂； ⑶人体内某些成分只要矿物质存在时才具有其功能性； ⑷维持细胞的渗透压、细胞膜的通透性、体内的酸碱平衡及神经传导等。 1 从脂溶性维生素中，举一例来详细说明该类维生素的结构特点、生理功能和缺乏病。 维生素K又称为凝血维生素，包括两种：维生素K1，从苜蓿中提出的油状物；，从腐败的鱼肉中获得结晶体。维生素K1和维生素K2都是2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。 ``` 维生素K的主要功能是促进血液凝固，因为它是促进肝脏合成凝血酶原的必需因素。如果缺乏维生素K，则血浆内凝血酶原含量降低，便会使血液凝固时间加长。肝脏功能失常时，维生素K即失去其促进肝脏凝血酶原合成的功效。此外，维生素K还有增强肠道蠕动和分泌的功能。 ``` 2 举例说明矿物质元素的生物利用率评判方法及其影响因素。 评判食品中矿质元素的生物利用率的方法主要有：化学平衡法，生物测定法，体外试验法及同位素示踪法。其中同位素示踪法是一种理想的方法，该法灵敏度高、样品制备简单、测定方便，能区分被追踪的矿质元素来源。 影响食品中矿质元素的生物利用率的因素主要有：食品中矿质元素的存在状态及其它影响因素，如抗营养因子等。 现以铁元素为例，介绍矿质元素的利用率及其影响因素： ⑴铁主要在小肠上被吸收，食物中的铁有血红素铁和非血红素铁两种，分别来源于动物源食品、植物源食品，其价态分别为二价铁和三价铁，三价铁会受到多种因素如磷酸盐、草酸等影响而形成不溶性铁盐，从而降低铁的吸收率，且人体容易吸收二价铁，因此不同来源食物中铁的吸收利用率有显著差异，一般来说，动物源食品中铁的吸收利用率高于植物源食品； ⑵饮食结构也会影响铁的吸收利用率； ⑶铁的吸收还与个体或生理因素相关。 3 什么是微量元素的螯合效应？并说明食品中配合物或螯合物稳定性的影响因素及其营养功能。 微量元素的螯合效应是指食品中的金属离子与食品中的有机分子呈配位结合，形成配位化合物或称螯合物。 食品中配合物或螯合物稳定性的影响因素主要有两方面： ⑴从配体的角度：环的大小，一般五元环和六元环螯合物比其它更大或更小的环稳定，带电的配位体较不带电的配位体形成更稳定的配合物；配体呈Lewis碱性的强弱，呈Lewis碱性强的或弱的配体与呈Lewis酸性强的或弱的微量元素形成的配合物稳定性较好。 ⑵从中心原子的角度：一般来说，半径大、电荷少的阳离子生成的配合物稳定性弱。 食品中配合物或螯合物对其营养与功能有着重要的影响：它们具有携氧功能、参与光合作用等功能，在食品中加入某些有机成分作为螯合剂以螯合铁、铜可以防止它们引起的氧化作用，同样，一些必需的微量元素以某种配合物形式加入食品中可以有效提高其生物有效性。 4 试述维生素C的生物功能及在食品中的应用？ 维生素C又名抗坏血酸，为酸性己糖衍生物，是烯醇式己糖酸内酯。 生理功能：维生素C可促进各种支持组织及细胞间黏合物的形成；能在细胞呼吸链中作为细胞呼吸酶的辅助物质，促进体内氧化作用，它既可作供氢体，又可作受氢体，在体内重要的氧化还原反应中发挥作用，此外，它还有增强机体抗病能力及解毒作用。 它是一种强烈的还原剂，能在生物氧化作用中，构成一种氧化还原体系，在食品工业中广泛用作抗氧化剂，而在面团改良剂中又可用作氧化剂。因为它能被抗坏血酸氧化酶氧化为脱氢抗坏血酸，后者可使面团中-SH氧化为二硫基，从而使面筋强化。在食品储藏过程中常用于指示食品储藏的质量变化大小。 5 矿质元素的溶解性及影响因素？ （1）食品中各种矿质元素的溶解性与它们本身的性质有关。如镁、钙、钡是同族元素，仅以+2价氧化态存在，这一族的卤化物都是可溶性的。 （2）食品中各种矿质元素的溶解性受pH值的影响，食品的pH值愈低，矿质元素的溶解性就愈高。 （3）食品中的蛋白质、氨基酸、有机酸、核酸、核苷酸、肽和糖等可与矿质元素形成不同类型的配合物，从而有利于矿质元素的溶解性。 （4）利用一些配体与有害金属元素形成难溶性配合物，以消除其有害性。