食品化學(xué)研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀及前景展望

食品化學(xué)研究與應(yīng)用的現(xiàn)狀及前景展望專業(yè)：農(nóng)產(chǎn)品加工及貯藏工程班級(jí)：8班姓名：趙梓瀛學(xué)號(hào)：20150348摘要：本文從食品的化學(xué)組成出發(fā)，概要介紹了食品化學(xué)在食品加工、貯藏中的重要作用及食品化學(xué)與食品營(yíng)養(yǎng)和食品安全的關(guān)系，食品添加劑的開(kāi)發(fā)利用對(duì)食品色、香、味的改進(jìn)與提高，說(shuō)明了食品的風(fēng)味與烹調(diào)過(guò)程中化學(xué)變化的密切關(guān)系，并對(duì)食品化學(xué)的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望。關(guān)鍵詞：食品化學(xué)；研究；食品安全；添加劑；展望食物是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)。古代的食物以自然界的動(dòng)植物為主。隨著人類的進(jìn)步、科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展,導(dǎo)致了人類食物結(jié)構(gòu)的變化。多少世紀(jì)以來(lái)，世界各國(guó)的食物都是憑著經(jīng)驗(yàn)制作的。雖然人類利用食物的歷史很早，但是將食品作為一門(mén)學(xué)科來(lái)研究，是從十九世紀(jì)才開(kāi)始的。食品化學(xué)是食品科學(xué)的一個(gè)重要方面，它主要是一門(mén)研究食品的組成、特性及其在貯藏加工過(guò)程中產(chǎn)生的化學(xué)變化的科學(xué)[1]?！笆称坊瘜W(xué)”是從化學(xué)的角度出發(fā)，將食品所涉及到的化學(xué)知識(shí)系統(tǒng)化而形成的一門(mén)新興的學(xué)科分支，是研究食品的化學(xué)組成及其理化性質(zhì)的科學(xué)。其內(nèi)容包括食品的營(yíng)養(yǎng)成分、有害成分、食品的色、香、味，食品的酶化學(xué)，食品中成分的理化性質(zhì)及它們?cè)谏a(chǎn)、加工、貯藏、鑒定和利用過(guò)程中的變化機(jī)理及研究方法。食物中供人體正常功能所必須的成分和能量的物質(zhì)稱為營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。含有營(yíng)養(yǎng)成分的物料統(tǒng)稱為食物。經(jīng)過(guò)加工的食物也稱食品，故通常也泛指一切食物為食品。當(dāng)今世界，人人都在從不同的角度關(guān)心食品。經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)地區(qū)（或者說(shuō)尚未解決溫飽的地區(qū)），人們所關(guān)心的問(wèn)題是能得到足夠數(shù)量和種類的營(yíng)養(yǎng)素。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，已有豐富的食品供應(yīng)，而且許多農(nóng)副產(chǎn)品通過(guò)深度加工以及加入化學(xué)物質(zhì)后，改變成豐富多彩的各式食品。此時(shí)，人們關(guān)心的是食品的成本、質(zhì)量、品種和制作上的方便，加工過(guò)程以及化學(xué)添加劑對(duì)食品衛(wèi)生和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的影響。這正是食品化學(xué)這門(mén)涉及到食品的特性及其變質(zhì)、保藏和改性原理的科學(xué)所要研究的問(wèn)題。一、食品化學(xué)與食品營(yíng)養(yǎng)根據(jù)我國(guó)的飲食習(xí)慣，食品基本上可分為兩類，一類為主食(如米、面及其加工制品)，其主要營(yíng)養(yǎng)成分是碳水化合物。另一類是副食，副食大致可分為三類；植物性食品、動(dòng)物性食品、加工制造的食品。植物性食品主要是蔬菜，水果。其營(yíng)養(yǎng)成分主要是碳水化合物，維生素，礦物質(zhì)。動(dòng)物性食品包括肉、禽、蛋、水產(chǎn)品、乳品等，營(yíng)養(yǎng)成分以蛋白質(zhì)、脂肪為主，還有脂溶性維生素。加工制造的食品種類繁多，如食糖、茶葉、糕點(diǎn)、糖果、豆制品、食用植物油、經(jīng)加工的肉、蛋、水產(chǎn)、蔬菜、水果及各種調(diào)味品等等。除具有上述各營(yíng)養(yǎng)成分外，還因?yàn)樵谑称返募庸べA存和運(yùn)輸過(guò)程中不可避免地引入一些非天然的成分。如食品添加劑和污染物質(zhì)等。這些成分在不同程度上也要參與或干預(yù)人體的代謝和生理機(jī)能活動(dòng)[2]。人體是由各種化學(xué)物質(zhì)組成的。現(xiàn)代人類工程學(xué)認(rèn)為，凡自然界能存在的化學(xué)元素，在人體中都能找到。這些元素不僅是組成人體的基本原料，而且在人體的生長(zhǎng)、發(fā)育、疾病、死亡的生命過(guò)程中起著十分重要的作用[3]。人們生活中所需的水分、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)及微量元素等絕大數(shù)來(lái)自日常飲食，人們通過(guò)攝取食物來(lái)滿足人體新陳代謝的需要，從而使人體處于健康狀態(tài)。食物是營(yíng)養(yǎng)素的“載體”，人體所需要的營(yíng)養(yǎng)素必須通過(guò)食物獲得。合理營(yíng)養(yǎng)是健康長(zhǎng)壽和力量的保證[4]。二、食品化學(xué)與食品安全在人們講究飲食營(yíng)養(yǎng)的同時(shí)我們更要關(guān)注食品的安全。1996年世界衛(wèi)生組織將食品安全界定為“對(duì)食品按其原定用途進(jìn)行制作、食用時(shí)不會(huì)使消費(fèi)者健康受到損害的一種擔(dān)保”將食品衛(wèi)生界定為“為確保食品安全性和適用性在食物鏈的所有階段必須采取的一切條件和措施”。食品質(zhì)量則是指食品滿足消費(fèi)者明確的或者隱含的需要的特性[5]。安全性是任何人選擇食品都最關(guān)心的問(wèn)題，也就是說(shuō)，任何食品在消費(fèi)時(shí)不能有任何有害的化學(xué)物質(zhì)或細(xì)菌的污染。食品變質(zhì)后或發(fā)生不良變化后，其質(zhì)構(gòu)、風(fēng)味、顏色和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值都會(huì)發(fā)生變化，乃至產(chǎn)生毒素。前幾項(xiàng)憑直覺(jué)容易察覺(jué)，而后兩項(xiàng)則只能通過(guò)化學(xué)方法才能檢測(cè)到。通過(guò)化學(xué)分析手段，對(duì)有毒成分的了解，促使人們采取許多控制措施，以便盡可能地減少因消費(fèi)食品或在加工中加入的物質(zhì)而可能引起對(duì)健康的危害[6]?，F(xiàn)在市場(chǎng)上的產(chǎn)品琳瑯滿目，包裝也越來(lái)越吸引人。人們不斷追求食物的口出現(xiàn)中毒癥狀，如類似急性腸胃炎[12]。在美國(guó)，由于消費(fèi)者的強(qiáng)烈反應(yīng)，35種有潛在致癌性的農(nóng)藥已列入禁用的行列。我國(guó)有機(jī)氯農(nóng)藥雖于1983年已停止生產(chǎn)和使用，但由于有機(jī)氯農(nóng)藥化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易降解，在食物鏈、環(huán)境和人體中可長(zhǎng)期殘留，目前在許多食品中仍有較高的檢出量[13]。多施有機(jī)肥少施化肥，用生物類殺蟲(chóng)劑少用化學(xué)農(nóng)藥，慎用化學(xué)生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。還有食品業(yè)中廣泛采用的塑料包裝以及塑料大棚、地膜等廢棄物造成的“白色污染”，不僅是繼水質(zhì)大氣污染之后的又一大社會(huì)公害，而且會(huì)造成食品的“二次污染”。解決這一問(wèn)題的真正出路在于運(yùn)用綠色包裝技術(shù)，即采用新型可降解（光解或生物降解）的綠色塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的百年之久不分解的塑料[14]。四、食品化學(xué)與酶在食品工業(yè)中，酶的化學(xué)原理及酶制劑也日益得到廣泛應(yīng)用。因此酶化學(xué)在食品化學(xué)中也占有相當(dāng)重要地位，由于酶具有較高的催化效率和催化專一性，所以在生物化學(xué)變化中它主要起催化劑的作用[15]。(l)淀粉酶：廣泛分布于生物界，它的功能是水解淀粉、糖元及其衍生物。按作用方式可分為α-淀粉酶、β-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶、異淀粉酶。(2)果膠酶：果膠物質(zhì)是所有高等植物細(xì)胞壁和細(xì)胞間層中的成分，也存在于植物細(xì)胞汁液中，它對(duì)于水果、蔬菜的食用質(zhì)量有很大影響。果膠酶存在于高等植物和微生物中，它能降解果膠物質(zhì)。采用果膠酶處理果肉可以提高果汁產(chǎn)量,促進(jìn)果汁澄清。(3)蛋白酶:根據(jù)作用方式可分兩類:內(nèi)肽酶—從肽鏈內(nèi)部水解肽鍵；外肽酶—從肽鏈兩端開(kāi)始水解肽鍵。蛋白質(zhì)在它們的作用下水解成低分子量的肽鏈斷片，然后再水解為氨基酸。在食品工業(yè)中應(yīng)用較多的是木瓜蛋白酶、菠蘿蛋白酶和無(wú)花果蛋白酶，主要用于食品加工中肉類的嫩化、啤酒澄清、制造氨基酸混合物等的生產(chǎn)。(4)脂酶：存在于所有含脂肪的組織中，它對(duì)脂肪酸中脂肪酸殘基及酯鍵的位置有專一的選擇性。許多含脂食品如牛奶、奶油、干果類等的變質(zhì)原因常常是由于其中所含脂酶的作用使游離脂肪酸增加所致。(5)葡萄糖氧化酶：間發(fā)生褐變反應(yīng)，在食品加工中最重要的應(yīng)用是除去淀粉中的葡萄糖防止其在貯存期從而降低氣泡力和泡沫穩(wěn)定性。此外在罐裝食品中采用葡萄糖氧化酶可以除去食品和容器中的氧從而有效地防止食品的變質(zhì)。五、烹調(diào)過(guò)程中的食品化學(xué)蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪三種物質(zhì)是人體能量的主要來(lái)源，在烹調(diào)食品時(shí)三者都發(fā)生相當(dāng)復(fù)雜的化學(xué)變化[16,17]。蛋白質(zhì)是氨基酸構(gòu)成的肽鏈以氫鍵和雙硫鍵交織而成的復(fù)雜物質(zhì)。烹調(diào)時(shí)的變化有梅拉德反應(yīng)、蛋白質(zhì)的熱變性、聚集、降解以及過(guò)度加熱時(shí)的熱誘導(dǎo)反應(yīng)。如產(chǎn)生硫化氫,形成異肽，發(fā)生氨基酸的外消旋作用，酶的活性變化或產(chǎn)生褐色素，同時(shí)風(fēng)味與色澤變劣，營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。淀粉也是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子碳水化合物。淀粉分子按一定程度的有序化排列,具有一定結(jié)晶度。它和過(guò)量的水一起加熱時(shí)，分子的排列會(huì)從有序態(tài)變?yōu)闊o(wú)序態(tài)，即淀粉的糊化。超過(guò)糊化溫度后，部分淀粉溶于水形成淀粉糊。再冷卻形成凝膠。若長(zhǎng)期放置即變成不透明狀態(tài)(老化)。溶于水的碳水化合物在一定溫度下能發(fā)生水解。含脂類食物加熱烹調(diào)后，其一部分油脂分離而損失。而脂肪的性質(zhì)并無(wú)多大變化。但過(guò)度加熱時(shí)，飽和脂肪酸化合物的非氧化性熱解反應(yīng)主要產(chǎn)生一些正烷烴、單烯烴、對(duì)稱的酮類、含酸基的甘油等[18]。所以烹調(diào)含脂肪的食品時(shí)溫度不宜過(guò)高。在食物中脂類與碳水化合物、蛋白質(zhì)是混雜共存的，所以它們?cè)谂胝{(diào)加熱過(guò)程中的反應(yīng)和產(chǎn)物往往相互影響。如非酶褐變的產(chǎn)物有抗氧化性，蛋白質(zhì)的堿基可以催化脂類氧化后產(chǎn)生的羰基進(jìn)行醇醛縮合反應(yīng)，促使其形成褐色素。脂類的過(guò)氧化物能誘發(fā)含硫蛋白質(zhì)的氧化[19]，使?fàn)I養(yǎng)特性受到損失。六、食品化學(xué)與風(fēng)味化學(xué)每一種食物都有其特有的風(fēng)味。良好的風(fēng)味是衡量食品質(zhì)量的重要標(biāo)準(zhǔn)之一。由于微量和超微量分析技術(shù)的進(jìn)步，使得食品風(fēng)味研究有了很大進(jìn)展，初步揭示了味感物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與味感的關(guān)系。引入不同的取代基或取代基位置不同，都可使味感發(fā)生極大變化。在食品及醫(yī)藥工業(yè)和日常生活中的糖醇甜味劑(如木糖醇等)可在糖尿病、心血管病人醫(yī)療食品中應(yīng)用。非糖甜味劑(如甘草試等)可在乳制品、巧克力糖果、蛋制品及飲料類食品中應(yīng)用。在食品風(fēng)味中嗅感是和味感同樣重要的一個(gè)方面。嗅感是揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)人鼻腔的刺激感，令人喜愛(ài)的稱為香氣，令人生厭的稱為臭氣[20]。食品的氣味有些是食品本身具備的成分帶來(lái)的，有些則是在制作加工中形成的，如焙烤和發(fā)酵過(guò)程都能產(chǎn)生香氣。七、發(fā)展前景近20年來(lái),科技界對(duì)亞洲和其它以素食為主地區(qū)人群的膳食特點(diǎn)及植物食品具有的保健功能化學(xué)成分的研究興趣持續(xù)高漲，特別是對(duì)長(zhǎng)期攝入植物脂質(zhì)、膳食纖維、抗氧化性維生素、植物多酚、生物堿、萜烯、甾醇、植物蛋白質(zhì)、活性肽和其它生物活性化合物具有的降低冠心病和中風(fēng)發(fā)病率，降低腸癌、乳腺癌、前列腺癌等發(fā)病率，降低Ⅱ型糖尿病、肥胖癥發(fā)病率，延緩衰老和抑菌抗炎等功能進(jìn)行了大量研究[21,22]。我國(guó)的食品工業(yè)在改革開(kāi)放中一直快速向前發(fā)展，并初步走過(guò)了初級(jí)發(fā)展階段。為了滿足人民生活水平日益提高的需要，今后的食品工業(yè)必將會(huì)更快和更健康地發(fā)展。從客觀上要求食品工業(yè)更加依賴科技進(jìn)步，把食品科研投資的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向高、深、新的理論和技術(shù)方向，這將為食品化學(xué)的發(fā)展創(chuàng)造極有利的機(jī)會(huì)。同時(shí)，由于新的現(xiàn)代分析手段、分析方法和食品技術(shù)的應(yīng)用，以及生物學(xué)理論和應(yīng)用化學(xué)理論的進(jìn)展，使得我們對(duì)食品成分的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)理有了更進(jìn)一步的了解。采用生物技術(shù)和現(xiàn)代化工業(yè)技術(shù)改變食品的成分、結(jié)構(gòu)與營(yíng)養(yǎng)性，從分子水平上對(duì)功能食品中的功能因子所具有的生理活性及保健作用進(jìn)行深入研究等將使得今后食品化學(xué)的理論和應(yīng)用產(chǎn)生新的突破和飛躍。食品化學(xué)學(xué)科今后的研究方向有以下幾個(gè)方面[23]:（1）國(guó)幅員遼闊、食品資源豐富而復(fù)雜、加工技術(shù)多樣。因此，繼續(xù)研究不同原料和不同食品的組成、性質(zhì)和在食品貯藏加工中的變化依然是今后食品化學(xué)的主要課題；（2）開(kāi)發(fā)新食源。特別是新的食用蛋白質(zhì)資源，發(fā)現(xiàn)并脫除新食源中有害成分同時(shí)保護(hù)有益成分的營(yíng)養(yǎng)與功能性是今后食品化學(xué)學(xué)科的另一重要任務(wù)；（3）現(xiàn)有的食品工業(yè)生產(chǎn)中還存在形形色色的問(wèn)題。如變色變味、質(zhì)地粗糙、貨架期短、風(fēng)味不自然等等，這些問(wèn)題有待食品化學(xué)家與工廠技術(shù)人員相結(jié)合從理論和實(shí)踐上加以解決；（4）運(yùn)用現(xiàn)代化科學(xué)與技術(shù)手段，對(duì)功能性食品中有效成分的含量、結(jié)構(gòu)、生理活性、保健作用、提取方法及食品應(yīng)用加以深入研究，強(qiáng)化功能食品開(kāi)發(fā)的科學(xué)性；（5）現(xiàn)代貯藏保鮮技術(shù)中輔助性的化學(xué)處理劑或膜劑的研究和應(yīng)用仍將是食品化學(xué)家義不容辭的責(zé)任；（6）風(fēng)味化學(xué)和工藝學(xué)的研究將逐漸深入，并因?yàn)橛鞋F(xiàn)代分析與工藝技術(shù)的運(yùn)用應(yīng)達(dá)到新的深度；（7）食品添加劑的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用研究任務(wù)將加大。生物技術(shù)和化學(xué)改性技術(shù)將成為食品化學(xué)家擔(dān)此重任的得力手段；（8）快速分析和檢驗(yàn)食品的方法或技術(shù)研究規(guī)模將擴(kuò)大；（9）資源深加工和綜合利用雖然是整個(gè)食品科學(xué)與工程學(xué)科的重大任務(wù)，但重中之重的經(jīng)濟(jì)價(jià)值成分的確立、資源轉(zhuǎn)化中的化學(xué)變化及有價(jià)值成分或轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的分離提取任務(wù)將由食品化學(xué)家承擔(dān)?？梢钥隙?盡管目前的食品化學(xué)學(xué)科基礎(chǔ)還很薄弱，未來(lái)的前進(jìn)道路也不平坦，但隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，食品化學(xué)的蓬勃發(fā)展之勢(shì)必然到來(lái)。參考文獻(xiàn)：[1]夏延斌．食品化學(xué)[M]．北京：中國(guó)輕工出版社,2004,1-15．[2]王竹天．食品安全與健康[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005,12-28．[3]黃梅麗,江小梅.食品化學(xué)[M].中國(guó)人民大學(xué)出版.[4]復(fù)旦大學(xué)生物系.生物基礎(chǔ)知識(shí)[M].上海人民出版社,1975.[5]陳學(xué)存.應(yīng)用營(yíng)養(yǎng)學(xué)[M].人民衛(wèi)生出版社1984[6]湯云況,朱云松.我國(guó)食品安全的現(xiàn)狀分析及對(duì)策[J].中國(guó)食物與營(yíng)養(yǎng),2001.[7]王文煥，李崇高.綠色食品概論[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008,118-119.[8]王文煥，李崇高.綠色食品概論[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2008,186-190.[9]隋咸山.食品化學(xué)[M].商業(yè)部教育司發(fā)行,1986,22[10]呂克.食品抗菌添加劑[M].上海翻譯出版公司,1988[11]吳金模.食品添加劑的種類與作用及其安全使用[J].廣西輕工業(yè),2009,06:343.[12]謝敏,于永達(dá).對(duì)中國(guó)食品安全問(wèn)題的分析[J].上海經(jīng)濟(jì)研究,2007:21[13]孫秀蘭.食品安全化學(xué)污染防治[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2009.[14]吳輝祿.綠色化學(xué)[M].西南交通大學(xué)出版社,2010.[15]天津輕工業(yè)學(xué)院等.食品生物化學(xué)[M].輕工業(yè)出版社,1981:200-231.[16]續(xù)光清.食品化學(xué)[M].徐氏基金會(huì)出版,197:220.[17]Crnjar,E.D.etal,Agric.FoodChemistry,1981(29):39.[18]Kerel,M,etal.Agric.FoodChemistry,1975,2:3159.[19]JLWard,KPoutanen,KGebruer