食品化學(xué)-緒論

FoodChemistry農(nóng)業(yè)工程與食品科學(xué)學(xué)院食品科學(xué)與工程系主講教師：李宏軍lhj6812@163.co錄第一章緒論第二章水第三章碳水化合物第四章脂類第五章蛋白質(zhì)第六章維生素和礦物質(zhì)第七章色素和著色劑第八章風(fēng)味化學(xué)（滋味和呈味物質(zhì)）第九章風(fēng)味化學(xué)（香氣和呈香物質(zhì)）第十章食品添加劑

FoodChemistry

（56學(xué)時(shí)/3.5學(xué)分）教材：國(guó)家“十一五”、“十二五”規(guī)劃教材

《食品化學(xué)》汪東風(fēng)主編化學(xué)工業(yè)出版社2013參考書目：1、《食品化學(xué)》闞建全主編中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社20022、《食品化學(xué)》胡慰望謝筆鈞主編科學(xué)出版社19923、《食品化學(xué)》王璋等編中國(guó)輕工出版社19994、《食品化學(xué)》（第二版）韓雅珊主編中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社19985、

《FoodChemistry》OwenR.Fennema

主編，王璋等譯20036、《FoodChemistry》,OwenR.Fennema3rdEdition,1996（美國(guó)）。7、《Foodchemistry》，H.D.Belitz主編（德國(guó)）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、食品加工貯藏過程中主要的化學(xué)變化。難點(diǎn)：食品中主要的化學(xué)變化及其對(duì)食品品質(zhì)和安全性的影響。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)的概念食品：經(jīng)特定方式加工后供人類食用的食物。《食品安全法》第九十九條對(duì)“食品”的定義如下：食品，指各種供人食用或者飲用的成品和原料以及按照傳統(tǒng)既是食品又是藥品的物品，但是不包括以治療為目的的物品?！妒称饭I(yè)基本術(shù)語》對(duì)食品的定義：可供人類食用或飲用的物質(zhì)，包括加工食品，半成品和未加工食品，不包括煙草或只作藥品用的物質(zhì)。

食物：可供人類食用的物質(zhì)原料統(tǒng)稱為食物。營(yíng)養(yǎng)素：指那些能維持人體正常生長(zhǎng)發(fā)育和新陳代謝所必需的物質(zhì)。目前已知的有40～50種人體必需的營(yíng)養(yǎng)素，從化學(xué)性質(zhì)分為6大類，即蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物、礦物質(zhì)、維生素和水，目前也有人提出將膳食纖維列為第七類營(yíng)養(yǎng)素。化學(xué)：研究物質(zhì)組成、性質(zhì)及其功能和變化的科學(xué)，包括分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)、物理與膠體化學(xué)、分離化學(xué)、普通化學(xué)和生物化學(xué)等。

食品化學(xué)：

用化學(xué)的理論和方法研究食品本質(zhì)的科學(xué)，它通過食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、安全性和風(fēng)味特征的研究，闡明食品的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和功能以及食品成分在貯藏、加工和運(yùn)輸過程中可能發(fā)生的化學(xué)、物理變化和生物化學(xué)變化的科學(xué)。

食品化學(xué)、微生物學(xué)、生物學(xué)和工程學(xué)是是食品科學(xué)的四大支柱學(xué)科。

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。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。食品生物化學(xué)：研究食品的生理變化。與普通生物化學(xué)不同食品生物化學(xué)關(guān)注的對(duì)象是死的或?qū)⒁赖纳锊牧稀Ｊ称饭に嚮瘜W(xué)：研究食品在加工貯藏過程中的化學(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)。1.2食品化學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系

TheRelationshipbetweenFood

ChemistryandOtherCourses

食品化學(xué)專業(yè)學(xué)基礎(chǔ)課

食品化學(xué)的準(zhǔn)備課程

無機(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)化學(xué)生物化學(xué)植物學(xué)動(dòng)物學(xué)分子生物學(xué)等1.3食品化學(xué)發(fā)展史

TheHistoryofFoodChemistry

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)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)。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。法國(guó)化學(xué)家謝福瑞（Cheveraul，1786～1889）在名為《關(guān)于有機(jī)分析及其應(yīng)用的一般論述》一書中列舉了當(dāng)時(shí)已知的存在于有機(jī)物質(zhì)中的元素(氧、氯、碘、氮、硫、磷、碳、硅、氫、鋁、鎂、鈣、鈉、鉀、錳和鐵)。并匯集了當(dāng)時(shí)可采用的有機(jī)分析方法。英國(guó)化學(xué)家戴維（

Davy，1778～1829）在1807與1808年分離出元素鉀、鈉、鋇、鋁、鈣和鎂。他對(duì)農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)方面的貢獻(xiàn)大都是通過他在農(nóng)業(yè)化學(xué)方面的著作提供的，其中的第一個(gè)版本（1813年）是《農(nóng)業(yè)化學(xué)原理》，他曾作為農(nóng)業(yè)部的一門課程。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，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)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，給食物帶來不同程度的污染。因此，食品安全性問題，自60年代以來已成為食品化學(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)著作與世人見面，其中英文本的《食品科學(xué)》、《食品化學(xué)》、《食品加工過程中的化學(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（2）揭示食品在加工、貯藏中發(fā)生的化學(xué)變化

（3）研究食品貯藏、加工新技術(shù)，開發(fā)新產(chǎn)品和新的食物資源?（4）研究化學(xué)反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)行為和環(huán)境因素影響

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。因此，從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開始，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。一般的研究方法為：

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)：是通過人的直觀檢評(píng)來分析實(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。可見溫度是影響食品貯藏加工中化學(xué)變化的主要變量。

1.6食品加工貯藏過程中的主要化學(xué)變化食品從原料生產(chǎn)，經(jīng)過儲(chǔ)藏、運(yùn)轉(zhuǎn)、加工到產(chǎn)品銷售，每一過程無不涉及到化學(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蛋白質(zhì)反應(yīng)質(zhì)地、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值多糖水解糖與蛋白質(zhì)反應(yīng)質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值脂類氧化氧化產(chǎn)物與許多其他成分反應(yīng)質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值、毒物產(chǎn)生水果破碎細(xì)胞打破、酶釋放、氧氣進(jìn)入質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值綠色蔬菜加熱細(xì)胞壁和膜的完整性破壞、酶釋放、酶失活質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值肌肉組織加熱蛋白質(zhì)變性凝