文档介绍：第一部分专业基础知识
一、食品化学和食品生物化学
(一)水
1、熟悉水的结构特性;水在食品中的存在形式
1-1 水的结构特性:每个水分子由2个氢原子和1个氧原子组成。水分子中氧原子具有4个sp3杂化轨道,这2个氢原子各以最外层的1个电子与1个氧原子的最外层的2个电子组成2个共用电子对,使各自最外电子层都达到稳定结构——这就是所谓的氢键。
氧具有高的电负性,因此O-H共价键具有部分离子特征,水分子具有极性,水分子之间具有强烈的缔合效应。
1-2 水在食品中的存在形式:食品中含的水有二种,一种是与普通水一样能自由流动的水,称为自由水或游离水。另一种是与食品中蛋白质、碳水化合物等以氢键结合而不能自由运动的结合水。
结合水(束缚水、固定水)
1)化合水 2)邻近水 3)多层水
自由水(体相水)
1)滞化水 2)毛细管水
结合水与自由水的不同:
1)不易蒸发 2)不易冻结(-40˚C) 3)不能作为溶剂 4)不能为微生物所利用
自由水则具有上述的各种能力。
2、掌握水分活度(Aw);水分活度对食品加工的影响
2-1 水分活度定义:水分活度(water activity)即某含水体系中的水蒸汽压p和相同温度下纯水蒸汽压p0的比值。Aw = p/p0
Aw反映了水与各种非水成分缔合的强度,能够更可靠地预测食品的稳定性、安全和其他性质。它是微生物生长、酶活性和化学反应与水分之间相关性的最佳表达方式。
在冰点以上,水分活度与食品中的化学成分有关,而冰点以下与此无关。因此,用水分活度大小来预测食品的性质,只有在冰点以上有效,在结冰之后则无效。
测定水分活度可以采用冰点降低法、相对湿度传感器法和恒定相对湿度平衡室法。通常用水分活度计测定。
2-2 水分活度对食品加工的影响
水分活度与食品稳定性
水分活度与微生物活动的关系
各种微生物的活动都有一定的AW阈值(最低值)如:
细菌³ 酵母³ 霉菌³
(二)碳水化合物
1、了解糖的结构与功能;单糖、低聚糖结构特性
1-1 糖的结构与功能:
单糖:不能被水解的简单碳水化合物,如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。
寡糖:单糖聚合度≤10的碳水化合物(以双糖最为多见):蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖。
多糖:单糖聚合度>10的碳水化合物:淀粉、糊精、糖原、纤维素、半纤维素及果胶等。
1-2 单糖、低聚糖结构特性:
单糖是不能被水解的简单碳水化合物。单糖一般为无色晶体,且具有甜味,能溶于水。
单糖为多羟基醛或多羟基酮;含有手性碳原子;一般单糖含有5或6个碳原子;大多为D型。有开链结构,也有环状结构
根据所含糖原子的数目,单糖有可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖。
单糖的结构特点是多羟基醛或多羟基酮,其醛基、羟基功能团可发生相应的反应,如氧化和还原、缩醛化反应、成酯、成醚等。
2、掌握糖的典型物理和化学性质;美拉德反应;焦糖化
2-1 糖的典型物理和化学性质:
物理性质
(1)甜度
比甜度:受到分子结构、分子量、水中结构的影响。D-葡萄糖以α型较甜,D-果糖以β型较甜。
各种常用糖的比甜度比较:果糖>蔗糖=转化糖>葡萄糖>乳糖
(2)旋光性
戊糖和己糖都含有手性碳原子,具有旋光性。可利用此性质鉴定单糖或二糖。
葡萄糖也称为右旋糖(+),果糖也称为左旋糖(-)。蔗糖为+,水解成果糖和葡萄糖的混合液为-,因此称这种水解液为转化糖。
(3)溶解度:糖具有多个亲水的羟基,因此具有较好溶解性。温度升高则溶解度增大。
各种糖的溶解度比较:果糖>转化糖>蔗糖>葡萄糖>乳糖
溶解度与糖的保藏性有关。溶解度大则可更好地降低水分活度,从而达到防腐要求。
(4)吸湿性和保湿性
(5)结晶性
(6)粘度和质地
单糖的化学性质
单糖的结构特点是多羟基醛或多羟基酮,其醛基、羟基功能团可发生相应的反应,如氧化和还原、缩醛化反应、成酯、成醚等。
此外,还有一些和食品性质相关的重要反应:1)美拉德反应; 2)焦糖化反应
A、酸:酸性条件下,与醇反应生成糖苷
B、碱:在弱碱环境,糖会发生异构化,例:葡萄糖在弱碱性环境变为葡萄糖、果糖与甘露糖的混合物。在强碱性环境下,糖会被空气中的O2氧化生成其它复杂的混合物。
C、氧化
醛或酮糖与Tollens试剂(AgNO3-NH3)作用会产生银镜;与Benedict试剂(CuSO4、柠檬酸和Na2CO3)或Fehling试剂(CuSO4,酒石酸钾钠、NaOH)一起加热时,溶液的蓝色消失,同时生成Cu2O的砖红色沉淀。 D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下,生成D-葡萄糖酸及其内酯。
D、还原
在一定压力和催化剂镍存在下,双键加氢生成糖醇。
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