食品化學(xué)_緒論講解課件

1、 食品化學(xué) FOOD CHEMISTRY 打開(kāi)食品科學(xué)之門(mén)的鑰匙食品工業(yè)簡(jiǎn)介1999年，全世界食品工業(yè)銷(xiāo)售額為2.7萬(wàn)億美元，居各行業(yè)之首。 2000年，中國(guó)食品工業(yè)總產(chǎn)值和利稅分別為8434.1億元和 1458.3億元，分別占全國(guó)工業(yè)總產(chǎn)值的9.8和利稅的15.3 ；食品工業(yè)就業(yè)人數(shù)為403.7萬(wàn)人，占全國(guó)工業(yè)企業(yè)就業(yè)人數(shù)的7.3。 2001年和2002年中國(guó)食品工業(yè)總產(chǎn)值分別為8740.55億元 和10169.68億元。 食品工業(yè)產(chǎn)值與農(nóng)業(yè)產(chǎn)值的比值為0.3-0.4:1，遠(yuǎn)低于發(fā)達(dá)國(guó)家的2-3:1。前言 本課程的學(xué)習(xí)內(nèi)容及學(xué)習(xí)要求 上課：1至10周，共40課時(shí)；講課36課時(shí)，總復(fù)習(xí)2學(xué)時(shí)，

2、習(xí)題課2學(xué)時(shí)基本教材：王璋等編食品化學(xué)，中國(guó)輕工出版社；夏延斌主編食品化學(xué)，中國(guó)輕工業(yè)出版社 一、時(shí)間安排：食品化學(xué)的學(xué)習(xí)內(nèi)容Chapter 1 IntroductionChapter 2 Water Chapter 3 Carbohydrates Chapter 4 Lipids Chapter 5 Protein Chapter 6 Enzyme Chapter 7 Vitamin and Mineral Chapter 8 Pigments and Colorants Chapter 9 Flavor Chemistry Chapter 10 Food additives 二、Conte

3、nts三、學(xué)習(xí)要求 1. 課前預(yù)習(xí)；上課筆記；課后思考 2. 記分方法 平時(shí)10%（考勤、論文、課堂討論） 期未90% 論文內(nèi)容論文提交方式和時(shí)間論文格式：綜述格式文獻(xiàn)的檢索：網(wǎng)絡(luò)、圖書(shū)館（期刊及書(shū)刊）論文要求四、主要參考文獻(xiàn) O.R.Fennema,王璋等譯，食品化學(xué)第3版，中國(guó)輕工業(yè)出版社，2003 謝筆鈞主編,食品化學(xué).科學(xué)出版社. 2004.6 （面向21世紀(jì)課程教材） 韓雅珊，食品化學(xué)，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，1998.10 闞建全.食品化學(xué),中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)出版社，2002.9（面向21世紀(jì)課程教材） 第一章 緒 論Chapter1 IntroductionContents第一節(jié) The

4、Content of Food Chemistry 第二節(jié) The History of Food Chemistry第三節(jié) 食品化學(xué)在食品科學(xué)中的作用和地位 第四節(jié) 食品化學(xué)的主要內(nèi)容與研究方法 第一節(jié) 食品化學(xué)的定義Concept: What is Food Chemistry ? 名詞概念營(yíng)養(yǎng)素食物食品食品化學(xué) 食品 指各種供人食用或者飲用的成品和原料以用按照傳統(tǒng)既是食品又是藥品的物品，但不包括以治療為目的的物品。衛(wèi)生法54條（95年）食品應(yīng)滿(mǎn)足以下基本要求： （1）有一定的營(yíng)養(yǎng)品價(jià)值（2）具有人們所喜愛(ài)的色、香、味（3）對(duì)人體無(wú)害 營(yíng)養(yǎng)素nutrients：能夠供應(yīng)生物體正常生理活動(dòng)和

5、運(yùn)動(dòng)所必需的物質(zhì)和能量組分稱(chēng)為營(yíng)養(yǎng)素。 包括水、蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、維生素、礦物質(zhì)、膳食纖維。 因此，營(yíng)養(yǎng)素的種類(lèi)、數(shù)量和比例以及被人體消化利用程度即有效性（AVAILABILITY）是食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的決定因素。食品化學(xué) 是從化學(xué)角度和分子水平上研究食品的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)和安全性質(zhì)以及它們?cè)谏a(chǎn)、加工、儲(chǔ)存和運(yùn)銷(xiāo)過(guò)程中的變化及其對(duì)食品品質(zhì)和安全性影響的科學(xué)。第二節(jié)食品化學(xué)的歷史 食品化學(xué)起源于何時(shí)難以從歷史記載中找到答案 主要發(fā)現(xiàn)始于18世紀(jì)末期 食品化學(xué)是在解決食品工藝及食品品質(zhì)中有關(guān)化學(xué)問(wèn)題的基礎(chǔ)上逐步成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科 20世紀(jì)才成為一門(mén)獨(dú)立的學(xué)科 食品化學(xué)現(xiàn)已是食品專(zhuān)

6、業(yè)一級(jí)的公共課。 食品化學(xué)發(fā)展的幾個(gè)主要階段 Carl Wilhelm Scheei（1742-1786） 瑞典藥物學(xué)家（1780年）分離和研究乳酸的性質(zhì)，發(fā)明一 種用加熱保藏醋的方法 （1784年）從檸檬汁中分離出了檸檬酸 （1784年）從蘋(píng)果中分離出了蘋(píng)果酸 （1785年）在20種普通水果中檢測(cè)檸檬酸、蘋(píng) 果酸和酒石酸 他從植物和動(dòng)物物質(zhì)分離各種新化學(xué)物質(zhì)的工作被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)中精確分析研究的開(kāi)端。 Antoine Laurent Lavoisier 法國(guó)化學(xué)家 首先用一個(gè)平衡反應(yīng)式表示發(fā)酵過(guò)程，首先測(cè)定了乙酸的元素成分（1784）。 (Nicolas)Theodore de Sau

7、ssure 法國(guó)化學(xué)家 通過(guò)灰化方法研究植物的礦物質(zhì)含量和完成了首次精確的乙醇的元素分析（1807）。 Joseph Louis Gay-Lussac和Louis-Jacques Thenard 1811年發(fā)明了定量測(cè)定干蔬菜物質(zhì)中碳、氫和氮的百分?jǐn)?shù)的第一個(gè)方法。 Humphey Davy 英國(guó)化學(xué)家 編寫(xiě)了第一部（1813）農(nóng)業(yè)化學(xué)原理。 在第五版中指出，植物通常僅由7或8種元素組成，最基本 的植物物質(zhì)由氫、碳和氧按不同比例組成，一般單獨(dú)存在，在某些情況下與氮相結(jié)合。 Michel Fugene Chevreul 法國(guó)化學(xué)家 他在動(dòng)物脂肪上所做的經(jīng)典的研究導(dǎo)致了硬脂酸和油酸的發(fā)現(xiàn)和命名 Ju

8、stus von Liebig 在1842年將食品分類(lèi)為含氮的（植物纖維蛋白、清蛋白、酪蛋白以及動(dòng)物肉和血）和不含氮的（脂肪、碳水化合物和含酒精飲料）。 1847年出版了食品化學(xué)研究。第一本食品化學(xué)方面的著作。19世紀(jì)早期摻假的出現(xiàn)并日益嚴(yán)重。19世紀(jì)早期 摻假的出現(xiàn)并日益嚴(yán)重，導(dǎo)致化學(xué)家們花了很大努力來(lái)了解食品的天然性質(zhì)，被經(jīng)常用作摻假物的化學(xué)物質(zhì)和檢測(cè)它們的手段。在1820-1850期間，很多大學(xué)建立分析研究和化學(xué)研究實(shí)驗(yàn)室。從此，食品化學(xué)連續(xù)地并以加速的方式發(fā)展。19世紀(jì)中期 英國(guó)的Arthur Hill Hassall 繪制了一套比較詳盡的顯示純凈食品材料和攙假食品材料的微觀形象的示意

9、圖。 1860年在德國(guó)Weede建立了第一個(gè)由政府資助的農(nóng)業(yè)實(shí)驗(yàn)站，W. Hanneberg被任命為主任。 發(fā)展了一種常規(guī)測(cè)定食品中主要組分的步驟。 1871年，Jean Baptiste Duman 認(rèn)為僅含有蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪的膳食不足以支持生命。 20世紀(jì)前半期 發(fā)現(xiàn)并鑒定的大多數(shù)必需的食用物質(zhì)，它們是維生素、礦物質(zhì)、脂肪酸和一些氨基酸。 二十世紀(jì)中期 日益廣泛地使用化學(xué)物質(zhì)幫助增長(zhǎng)、制造和銷(xiāo)售食品是一個(gè)特別值得注意和有爭(zhēng)議的事件。第三節(jié)食品化學(xué)在食品科學(xué)中的作用和地位食品化學(xué)與食品科學(xué)研究和發(fā)展的關(guān)系圖 食品化學(xué)和食品科學(xué)諸研究領(lǐng)域的關(guān)系 食品科學(xué)是一門(mén)次級(jí)學(xué)科。 食品科學(xué)可分為

10、： （1）食品化學(xué) 食品組分的化學(xué)、物理化學(xué)和生物化學(xué)性質(zhì)，這些組分在食品加工和保藏中的變化。（2）物理食品學(xué) 食品體系的流變和物理性質(zhì)； （3）結(jié)構(gòu)食品學(xué) 食品體系的微觀和宏觀結(jié)構(gòu)； （4）環(huán)境食品學(xué) 微生物的侵入和食品體系的腐敗;（食品微生物學(xué)），食品保護(hù)，包括衛(wèi)生和包裝;（5）食品加工學(xué) 通過(guò)物理、化學(xué)和微生物方法實(shí)現(xiàn)食品轉(zhuǎn) 化、制作和保藏的原理。食品化學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)1.以化學(xué)為基礎(chǔ)，融生理學(xué)、動(dòng)物學(xué)、植物學(xué)、營(yíng)養(yǎng)學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞學(xué)、醫(yī)藥學(xué)、毒理學(xué)、微生物學(xué)、食品加工工藝學(xué)、食品貯藏學(xué)等諸多學(xué)科為一體；是一門(mén)交叉性、綜合性學(xué)科；2.從分子水平研究食品物質(zhì)、食品物質(zhì)的化學(xué)變化及食品加工、儲(chǔ)

11、藏技術(shù)，其認(rèn)識(shí)和說(shuō)明問(wèn)題最為深刻；3.研究過(guò)程需要最先進(jìn)的科學(xué)理論和技術(shù)，研究起點(diǎn)高；4.既有強(qiáng)烈的理論和基礎(chǔ)研究色彩，也有濃厚的應(yīng)用和開(kāi)發(fā)背景；5.是食品科學(xué)的一門(mén)基礎(chǔ)性、支柱學(xué)科。表1-1 食品化學(xué)對(duì)食品行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的影響食品工業(yè)各領(lǐng)域食品化學(xué)研究成果對(duì)食品加工儲(chǔ)藏技術(shù)的影響果蔬加工儲(chǔ)藏肉品加工儲(chǔ)藏飲料工業(yè)乳品工業(yè)焙烤工業(yè)食用油脂工業(yè)調(diào)味品工業(yè)發(fā)酵食品工業(yè)基礎(chǔ)食品工業(yè)食品檢驗(yàn)化學(xué)去皮，護(hù)色，質(zhì)構(gòu)控制，維生素保留，脫澀脫苦，化學(xué)保鮮，氣調(diào)儲(chǔ)藏，活性包裝，酶法榨汁，過(guò)濾、澄清及化學(xué)防腐宰后處理，保汁及嫩化，護(hù)色和發(fā)色，提高肉糜乳化力，凝膠性和黏彈性，煙熏肉的生產(chǎn)和應(yīng)用，人造肉生產(chǎn)，綜合利用速溶

12、，克服上浮和下沉，穩(wěn)定蛋白飲料，水質(zhì)處理，果汁護(hù)色，提高風(fēng)味，白酒降度，啤酒泡沫和苦味改善，脫澀等穩(wěn)定酸乳和果汁乳，開(kāi)發(fā)凝乳酶代用品及再制乳酪，乳清的利用，乳品的營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，高效膨松劑，增加酥脆性，改善面包的質(zhì)構(gòu)及呈色，防止老化。精煉、冬化，調(diào)溫，油脂改性，DHA、EPA和MCT的開(kāi)發(fā)利用，乳化劑，抗氧化劑，減少油炸食品吸油量等。肉味湯料，核苷酸鮮味劑，碘鹽和有機(jī)硒鹽等。發(fā)酵產(chǎn)品的后處理，后發(fā)酵期間的風(fēng)味變化，綜合利用等。面粉改良，谷制品營(yíng)養(yǎng)強(qiáng)化，水解纖維素和半纖維素，高果糖漿，改性淀粉，氫化植物油，新型甜味料，新型低聚糖，改性油脂，植物蛋白，功能性肽，功能性多糖，添加劑，新資源等。檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的制

13、定，快速分析，生物傳感器研制等。食品研究領(lǐng)域過(guò)去的狀況現(xiàn)在的狀況食品配方工藝開(kāi)發(fā)食品控制加工和儲(chǔ)藏變化開(kāi)發(fā)食品資源深加工依靠經(jīng)驗(yàn)確定依據(jù)傳統(tǒng)、經(jīng)驗(yàn)和粗放小試依靠傳統(tǒng)和感覺(jué)盲目開(kāi)發(fā)依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，嘗試性簡(jiǎn)單控制盲目甚至破壞性的開(kāi)發(fā)規(guī)模小、浪費(fèi)大、效益低依據(jù)原料組成、性質(zhì)分析的理性設(shè)計(jì)依據(jù)原料及同類(lèi)產(chǎn)品組成、特性分析，利用優(yōu)化理論設(shè)計(jì)依據(jù)科學(xué)研究資料目的明確的開(kāi)發(fā)，并已開(kāi)始大力發(fā)展功能食品。依據(jù)變化機(jī)理，科學(xué)地控制科學(xué)地、綜合地開(kāi)發(fā)新資源規(guī)模增大，范圍拓寬、浪費(fèi)小、效益提高表1-2 食品化學(xué)研究成果在推動(dòng)食品工業(yè)發(fā)展中的作用 食品化學(xué)對(duì)食品科學(xué)研究及發(fā)展的意義：1.可以促使食品科學(xué)工作這從分子水平去認(rèn)識(shí)

14、食品原料、食品加工與貯藏、各類(lèi)食品加工技術(shù)應(yīng)用的本質(zhì)，使各項(xiàng)研究更加深入；2.可以促使食品工作者不斷更新加工工藝，生產(chǎn)出更加安全、衛(wèi)生、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高的食品；3.可以促使食品科學(xué)由定性逐漸走向定量，科學(xué)說(shuō)明各種食品的物質(zhì)組成，制定更加合理先進(jìn)的食品標(biāo)準(zhǔn)；4.可以促使食品工業(yè)加速利用生物工程技術(shù)和各種先進(jìn)的加工技術(shù)，促進(jìn)食品工業(yè)更新?lián)Q代；5.可以促使食品科學(xué)不斷發(fā)展，促進(jìn)新的、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值更高、功能更加獨(dú)特的食品，以滿(mǎn)足不同層次和不同人群的需要。第四節(jié)食品化學(xué)的的內(nèi)容與研究方法 2、食品成分理化性質(zhì)及化學(xué)變化概述（1） 食品主體成分的理化性質(zhì)與功能概述 水：溶劑；良好的流動(dòng)性、與食品成分的親合性及溶解

15、性； 糖類(lèi)：低糖或單糖：營(yíng)養(yǎng)成分；吸濕、保濕、增粘、增塑、結(jié)晶和易溶；多糖：營(yíng)養(yǎng)成分；增稠、膠凝、乳化、成膜等；結(jié)構(gòu)等； 脂類(lèi)：營(yíng)養(yǎng)成分；乳化（極性脂，如磷脂）；沸點(diǎn)高、同質(zhì)多晶性（中性脂，如油脂）；溶劑、風(fēng)味、起穌、抗老化等； 蛋白質(zhì)：營(yíng)養(yǎng)成分；親水/疏水、等電點(diǎn)、乳化、起泡、成膜、增稠等，營(yíng)養(yǎng)、催化、保護(hù)風(fēng)味等 礦物質(zhì)：營(yíng)養(yǎng)成分；具有調(diào)節(jié)水份活度、PH、離子平衡、離子強(qiáng)度、改善或穩(wěn)定荷電生物大分子等功能；（2） 食品成分主要化學(xué)變化概述一、食品原料及食品在加工儲(chǔ)藏中的變化及影響因素圖1-1 食品貯藏、加工中的化學(xué)變化類(lèi)型和影響因素食品中主要成分的反應(yīng)和相互作用可用下述解說(shuō)明：表1-3食品在

16、貯藏加工過(guò)程中各組分間相互作用對(duì)食品品質(zhì)和安全性的不良影響有如下幾方面 食品發(fā)生不良變化的原因物理因素：水分活度、pH、溫度（含冷害）、氧、光照等 化學(xué)因素：酶（酶褐變)、食品化學(xué)成分間的反應(yīng)(非酶褐變)、蛋白質(zhì)變性、脂肪氧化、淀粉老化、維生素?fù)p失等 生物因素：微生物繁殖等表1-4導(dǎo)致食品質(zhì)量或安全性變化的一些化學(xué)和生物化學(xué)反應(yīng) 反應(yīng)類(lèi)型 產(chǎn)生的效果非酶褐變酶促褐變氧化水解金屬反應(yīng)脂類(lèi)異構(gòu)化脂類(lèi)環(huán)化脂類(lèi)聚合蛋白質(zhì)變性蛋白質(zhì)交聯(lián)糖酶解焙烤食品表皮成色切開(kāi)的水果迅速變色脂肪產(chǎn)生異味、維生素降解、色素褪色、蛋白營(yíng)養(yǎng)喪失脂類(lèi)、蛋白質(zhì)、維生素、碳水化合物、色素等降解促使氧化反應(yīng)發(fā)生，改變食品顏色脂類(lèi)分子

17、結(jié)構(gòu)及生物學(xué)功能發(fā)生變化脂肪酸結(jié)構(gòu)改變深鍋油炸中油起泡沫卵清凝固、酶失活在堿性條件下加工蛋白質(zhì)使?fàn)I養(yǎng)降低宰后動(dòng)物組織和采后植物組織的無(wú)氧呼吸食品成分變化可能對(duì)食品加工特性及品質(zhì)產(chǎn)生的影響表1-5 食品中物質(zhì)的變化可能對(duì)食品屬性產(chǎn)生的影響變化導(dǎo)致屬性改變的類(lèi)型失去溶解性、持水力生成呈味物質(zhì)有色物質(zhì)發(fā)生變化營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)發(fā)生變化功能性物質(zhì)發(fā)生變化產(chǎn)生或鈍化毒物質(zhì)地變硬或變軟產(chǎn)生酸味、焦味、異味或芳香味、美味顏色產(chǎn)生或消失營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低或生物利用性改變功能改變安全性改變表1-6 食品可能發(fā)生的二次變化及其產(chǎn)生的影響初期變化二次變化所產(chǎn)生的影響脂類(lèi)水解多糖水解脂類(lèi)氧化水果破碎綠色蔬菜加熱肌肉組織加熱脂類(lèi)異構(gòu)化

18、游離脂肪酸與蛋白質(zhì)反應(yīng)糖與蛋白質(zhì)反應(yīng)氧化產(chǎn)物與其他成分反應(yīng)酶解、氧化反應(yīng)物質(zhì)流失蛋白質(zhì)變性凝聚、酶失活異構(gòu)化產(chǎn)物進(jìn)一步聚合質(zhì)地、風(fēng)味、營(yíng)養(yǎng)價(jià)值改變質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)改變除上變化外還可能產(chǎn)生毒物質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)改變質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)改變質(zhì)地、風(fēng)味、顏色、營(yíng)養(yǎng)改變油炸過(guò)度時(shí)起泡沫，油脂的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低3、食品化學(xué)研究?jī)?nèi)容 （1）食品的品質(zhì)和安全性 （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(kāi)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)境因素的影響食品化學(xué)研究和一般化學(xué)研究的區(qū)別： 食品化學(xué)研究是把食品的化學(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(lái)，因此從實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)開(kāi)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)際的食品體系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)。 4、食品化學(xué)研究的方法（現(xiàn)狀）1 采用模擬體系或簡(jiǎn)單體系進(jìn)行研究 2 對(duì)于不同的研究對(duì)象用不同的研究手段 3 將動(dòng)態(tài)多因子科學(xué)地分解成靜態(tài)單因子