第一讲 绪论食 品 化 学Food chemistry食物：含有营养素的可食性物料 食品：经过特定方式加工制作后供人类食用的食物1.1 食品化学的定义从化学角度和分子水平上研究食品的化学组成、结构、理化性质、营养和安全性质以及食品在生产、加工、贮藏和运销过程中可能发生的变化及这些变化对食品的品质和安全性的影响的一门学科 l 食品在贮藏加工过程中各种化学或生物化学的反应历程和机理l 食品各组分的性质、结构和功能 l 食品贮藏加工新技术l 新产品的开发 l 食品资源的利用 食品化学是现代食品工业发展的基础l 早期、传统食品——温饱型l 现代食品——营养保健、安全卫生、包装精良、食用方便等1.3 食品化学在食品工业中的作用 食品化学促进现代食品加工和储藏技术的发展1.3 食品化学在食品工业中的作用 食品化学为高新技术在食品上的应用提供依据l 利用光化学理论和技术发展可降解食品包装材料l 利用生物工程理论与技术发展生化反应器改造食品发酵技术和改良原料品种l 利用电磁理论和技术发展微波加工食品技术l 利用低温技术发展速冻食品技术和冷冻干燥技术l 利用放射化学理论与技术发展食品辐照保鲜技术l 利用采后生理生化理论和技术发展食品气控、气调、“真空”储藏和活性包装技术Ø 利用结构与韧性关系理论发展原料改性及食品挤压、膨化和超微粉末化技术 2.1 化学组成及品质特性2.2 食品在生产、加工、贮藏和运销过程中可能发生的各种物理、化学和生物学变化2.3 分析影响食品加工和贮藏稳定性的因素思 考 题1、什么是食品化学？2、食品化学研究的内容和范畴是什么？3、试述食品中主要的化学变化及对食品品质和安全性的影响。
第二讲 水分2第一节 水的作用 一、水在生物体中的作用 1、水是生命之源l 构成机体最主要的物质l 维持生命所必需的一种营养素 （1） 稳定体温 排出热量——蒸发潜热大；获得热量——热容量大（2）溶媒 体内营养物质代谢和生理化学反应的载体 （3）润滑剂——粘度小（4）增塑剂、稳定剂Ø 生物大分子化合物构象的稳定剂 Ø 大分子动力学行为的促进剂 2、水是战争之源二、水在食品中的作用1、食品中水的含量2、食品中水的作用第二节 水和冰的结构与性质一、水的物理性质和结构 如熔点、沸点、比热容、熔化热、蒸发热、表面张力和介电常数都明显较高Ø 原因：水分子间存在着三维氢键缔合网络结构冰的结构 冰是由水分子有序排列形成的结晶水分子之间靠氢键连接在一起形成非常稀疏（低密度）的刚性结构 冰晶分类（按照冷冻速度和对称性分）Ø 六方形冰晶Ø 不规则树状型冰晶Ø 粗糙的球状冰晶l 易消失的球状结晶及各种中间体 Q1：为什么食物在解冻后会有大量的汁液流出？A:水的密度高于冰，冻结后冰的体积比相同质量的水的体积增大9%，破坏了食物细胞组织结构 Q2：为什么冻结比解冻快？A:冰的导热值、热扩散率等明显大于水。
冰的导热系数在0℃时近似为同温度下水的导热系数的4 倍，冰的热扩散系数约为水的9倍，说明在同一环境中，冰比水能更快的改变自身的温度Q3：热敏性的食品的浓缩通常采用减压或真空方式来保护食品的营养物质？Q4：不易煮烂的食物最好采用高压蒸煮？Q5：高原上做饭应采用高压？A：水的沸点与气压呈正相关关系当气压升高时,则其沸点升高；当气压下降，则沸点降低Q6：水的介电常数高，水的溶解能力强 生物体的干物质的介电常数为，而20℃时，水的介电常数为，介电常数高，可促进电解质的解离，所以对酸、碱、盐等电解质和蛋白质在水中的溶解是非常重要的 第三节 食品中水的存在形式及与非水组分间的相互关系一、食品中水的存在形式（一）结合水（bound water） 又称为束缚水或固定水，通常是指存在于溶质或其它非水组分附近的、与溶质分子之间通过化学键的力结合的那部分水 1、化合水（compound water） 与非水物质结合得最牢固的并构成非水物质整体的那部分水，如蛋白质分子结构空隙内的水Ø 在-40℃下不结冰Ø 无溶解溶质的能力，即不能作为溶剂Ø 与纯水比较分子平均运动为0Ø 不能被微生物利用 2、邻近水( Vicinal water) 处在非水组分亲水性最强（离子为主）的基团周围的第一层位置的水。
Ø 结合力为水-离子和水-偶极间的缔合作用Ø 包括单分子层水和微毛细管水特点：Ø 在-40℃下不结冰Ø 无溶解溶质的能力，即不能作为溶剂Ø 与纯水比较，具备微弱的流动性Ø 不能被微生物利用 3、多层水（multilayer water） 指与非水组分中的弱极性基团如蛋白质分子中的巯基、酰胺基；淀粉、纤维素、果胶分子中的羟基以及单分子层以外的几层水通过H2O-弱极性键、 H2O- H2O分子间氢键结合的那部分水Ø 大多数多层水在-40℃下不结冰，即使结冰，其冰点大大降低Ø 有一定溶解溶质的能力Ø 与纯水比较，具备微弱的流动性Ø 不能被微生物利用（二）体相水 又称游离水，是指不与食品中任何成分化合或吸附的水，具有纯水的性质，有流动性，一般以H2O- H2O分子间氢键结合 可分为不移动水或滞化水、毛细管水和自由流动水3类具体的请参照教材p22进行学习特点：Ø 能结冰，但冰点有所下降Ø 溶解溶质的能力强Ø 与纯水比较，流动性接近，干燥时易被除去Ø 很适于微生物生长和大多数化学反应，易引起腐败变质，同时与食品的风味及功能性紧密相关Ø 在高水分食品中占绝对数量（三）结合水与体相水的区别1、结合水的量与有机大分子极性基团的数量有相对固定的比例关系。
2、结合水的沸点高于体相水，一般加热手段不能将其从食品分离出来；而结合水的冰点低于体相水，使其不易结冰3、结合水不起溶剂的作用，也不能被微生物利用；4、结合水对食品的风味起着重大的作用不易去除的结合水如果被强行与食品分离时，往往使食品的风味质量造成很大的改变 二、水与非水组分（溶质）间的相互作用（一）水与离子及离子基团的相互作用 离子水合作用：若食品体系中含有可解离的电解质，便会存在离子或离子基团，离子电荷与水分子的偶极子之间就会发生静电相互作用Ø 结合对象一般为结合水Ø 水-离子键的相互作用＞水-水间的相互作用影响：1、改变水分子的正常结构 （2）改变水的介电常数（3）影响食品体系的稳定性和生物活性大分子的稳定性 改变食品体系中的大分子物质如蛋白质、胶体等的pH值，使他们的等电点发生改变，从而出现溶解度增加或减少的现象二）与有氢键键合能力中性基团（亲水溶质）的相互作用Ø 常见的具有氢键键合能力的基团有：氨基、羟基、羧基、酰胺和亚胺基等Ø 与一些生物大分子如蛋白质、酶等或生物大分子的2个氢键部位之间形成“水桥”Ø 增强或维持水分子正常结构Ø 比离子水合作用要弱 （三）水与非极性物质的相互作用 非极性物质：烃类、稀有气体、脂肪酸、氨基酸以及蛋白质等的非极性基团，如烃类、脂肪酸结构中的烷基和蛋白质、氨基酸中非极性侧链如苯基、巯甲基、异丁基等。
1、疏水水合作用 向水中添加疏水物质时，由于非极性基团与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，使得熵减小，此过程称为疏水水合 2、疏水相互作用（疏水缔合作用） 当水与非极性基团接触时，为减少水与非极性实体的界面面积，疏水基团之间通过范德华力或疏水键进行缔合，这种作用称为疏水相互作用 第四节 水分活度与吸湿等温线食品的水分含量与食品的腐败性l 存在相关性——降低水分含量保藏食品l 水分含量相同，但腐败变质程度显著不同l 含水量作为判断食品稳定性（如易腐性）的指标是不全面，也是不完全可靠的ü 水与非水组分缔合强度上的差别 一、水分活度的含义及其测定（一）水分活度的含义 食品的水分蒸汽压与相同温度下纯水的饱和蒸汽压的比值 公式：1、Aw反映了食品中的水分存在形式3、严格意义上说，Aw≈p/p0 4、AW与环境平衡相对湿度（ERH）和拉乌尔定律有一定的关系 5、AW值皆小于1——与食品组分有关 因为一般食品不仅含有水，而且含有蛋白质，淀粉等固形物，所以它自由状态的水相对地就比纯水少，故其水蒸汽压也就小，即一般有p＜p0二）水分活度的测定1、冰点测定法2、相对湿度传感器测定法3、恒定相对湿度平衡室法 4、水分活度仪测定法二、水分活度与温度的关系l Clausius-Clapeyron公式l 水分含量相同，温度不同，Aw不同如何计算冻结食物的AW？高于和低于冰点温度下Aw的重要差别（1）冰点以上，Aw是食物组成和食品温度的函数，并且前者食品的组成是主要因素。
2）冰点以下， Aw与食物的组成没有关系，而仅与食物的温度有关，即冰相存在时， Aw不受所存在的溶质的种类或比例的影响，不能根据Aw 预测受溶质影响的反应过程3）冰点上下食物的Aw大小对食品稳定性的意义不同4）冰点上下食物的Aw不能互相预测三、吸附等温线（MSI） 在恒温条件下，以食品的含水量（g H2O/g干物质）为纵坐标对AW绘图形成的曲线，称为水分吸附等温线（moisture sorption isotherms, MSI） 吸湿等温线与温度的关系MSI的滞后现象（Hysteresis）回吸：把水加到干的样品中 解吸：先使样品吸水饱和，再干燥滞后现象：回吸与解吸所得的等温线不重叠现象即为“滞后现象”第五节 水与食品稳定性（一）Aw与微生物生命活动的关系l 微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率由AW决定l 各类微生物的生长繁殖对AW的要求不同 （2）食品中有害微生物（毒菌）的生长Ø 最低AW为Ø 水产、畜禽等易染毒菌的食品在加工、贮藏和流通时AW要求低于3）微生物对Aw的需要还会受食品pH值、营养成分、温度等因素的影响 （二）与引起食品劣变的生化反应的关系1、对酶促反应的影响（1）酶（酚酶）促氧化褐变Ø 影响酶促反应底物的可移动性——水作为输送介质Ø 影响酶的构象——水与溶质的作用效应（2）酶促水解反应Ø AW＜，食品原料中的大多数酶（如淀粉酶、果胶酶、过氧化物酶等）的活力受到抑制甚至丧失（AW～），相应酶促反应就不能进行。
Ø 例外：酯酶在AW为0.3 甚至0.1 时还能引起甘油三酯或甘油二酯的水解，脂肪酶在时仍能保持活性而引起脂质的氧化2、对非酶褐变反应的影响（1）对美拉德反应的影响Ø AW↑，反应↑Ø 在－时最容易发生Ø ＜，Maillard速度极低甚至不反应Ø ＞的高峰值，反应↓（2）对色素降解反应的影响 Ø AW↑，降解↑3、对脂类反应的影响（1），AW↑，反应↓Ø 增加的水会与脂类氧化的最初产物过氧化物以氢键结合阻止其分解，从而阻碍氧化的进行；Ø 所增加的水会同催化氧化的金属离子发生水合作用，降低金属离子的催化效率，从而降低氧化速度 （2），AW↑，反应↑ 随着AW的增大，催化剂的流动性提高，水中溶解氧增多，大分子物质如脂类发生溶胀，从而暴露出更多的催化点或活性部位，加速脂类的氧化 （3）＞，AW↑，反应↓ 水量增加，催化剂、。