食品化學(xué)教材-緒論

淤緒論“食品化學(xué)（foodchemistr”是一門研究食品中的化學(xué)變化與食品質(zhì)量相關(guān)性的科學(xué)。食品質(zhì)量包括食品的色、香、味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)、安全等幾個(gè)主要特征指標(biāo)，其中每一個(gè)指標(biāo)的優(yōu)劣都與食品中的化學(xué)成分和化學(xué)變化相關(guān)。該課程以食物中重要成分：水、碳水化合物、油脂、蛋白質(zhì)、維生素、礦物質(zhì)、色素、酶等為主要線索，系統(tǒng)地討論各主要成分的化學(xué)特性、功能特性及各類反應(yīng)對食品質(zhì)量的影響。食品化學(xué)是食品類學(xué)科的核心課程之一。在各國的高等教育體系中，食品學(xué)科設(shè)有不少的專業(yè)，如食品科學(xué)與工程專業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品貯藏與加工專業(yè)、食品質(zhì)量與安全專業(yè)等。盡管各個(gè)專業(yè)都有不同的知識側(cè)重面，但由于食品化學(xué)的基本理論在食品學(xué)科的多門課程中得到廣泛應(yīng)用，因此，這類專業(yè)都開設(shè)了“食品化學(xué)”課程。食品化學(xué)與工藝學(xué)、營養(yǎng)學(xué)、貯運(yùn)學(xué)、食品分析、食品質(zhì)量控制等課程密切相關(guān)。食品加工的每一個(gè)食品工藝步驟的設(shè)計(jì)，都要建立在對加工原料化學(xué)組成的了解，以及對加工條件下可能發(fā)生的反應(yīng)的預(yù)測基礎(chǔ)之上；食品營養(yǎng)的評價(jià)，也應(yīng)對食物成分及其穩(wěn)定性有充分的了解;食品分析中對食品成分的分離、處理則要掌握更多的食品化學(xué)知識。食品化學(xué)是基礎(chǔ)理論與專業(yè)技術(shù)的橋梁。要學(xué)好食品化學(xué)，首先要學(xué)好無機(jī)化學(xué)、分析化學(xué)、有機(jī)化學(xué)及生物化學(xué)，另一方面，學(xué)好了食品化學(xué)又會加深對多門化學(xué)類基礎(chǔ)課的理解。食品化學(xué)對專業(yè)技術(shù)課程的作用，如同進(jìn)入大門的鑰匙一般，學(xué)好了食品化學(xué)的原理，就很容易深入到各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中去。從章節(jié)編排的形式來看，食品化學(xué)與生物化學(xué)的內(nèi)容有很多相同之處，其實(shí)不然。盡管是完全相同的章節(jié)名，如在“蛋白質(zhì)”一章中，兩門課程介紹的內(nèi)容是不一樣的。食品化學(xué)側(cè)重于研究蛋白質(zhì)在與生命活動不相容的條件下的理化反應(yīng)，如，食物成分在高熱、冷凍、濃縮、脫水、輻照等處理時(shí)可能發(fā)生的物理和化學(xué)變化，以及這些變化對食品質(zhì)量的影響。而生物化學(xué)則著重研究蛋白質(zhì)在與生命活動相適應(yīng)的環(huán)境條件下，各種生理生化反應(yīng)，及對生物生命活動的影響。當(dāng)然食品化學(xué)對某些生理生化反應(yīng)也有描述，但只是局限在植物的采后生理和動物的宰后生理，其研究范圍是行將衰敗或死亡的生物體內(nèi)的生理現(xiàn)象，因?yàn)檫@些現(xiàn)象與食品質(zhì)量密切相關(guān)。食品化學(xué)的發(fā)展過程食品科學(xué)源于遠(yuǎn)古，盛于當(dāng)今，食品科學(xué)的發(fā)展，促進(jìn)了“食品化學(xué)”的發(fā)展，如今該門課程已成為一門相對獨(dú)立的學(xué)科?？v觀它的發(fā)展史，可分為四個(gè)階段。其一，天然動植物特征成分的分離與分析階段。該時(shí)期食品化學(xué)知識的積累完全是依賴于基礎(chǔ)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展，當(dāng)化學(xué)家們有了分離與分析食物的理論與手段后，便開始了對一些食物及食品的特征成分進(jìn)行研究，當(dāng)時(shí)對食品的研究是分散的，不系統(tǒng)的，有的重大發(fā)現(xiàn)甚至是在其它研究中偶爾得到的。在這一階段內(nèi)，比較突出的發(fā)現(xiàn)如下：瑞典藥學(xué)家CarlWilhelmScheeie(1742-1786)從事了大量的食物成分的分離和測定工作。1780年分離和研究了乳酸的性質(zhì)以及把乳酸氧化制成了粘酸；1784年到1785年從檸檬汁和醋栗酒中分離出了檸檬酸；1785年從蘋果中分離出蘋果酸。他一共分析了20余種普通水果中的檸檬酸、蘋果酸、酒石酸。他從植物和動物原料中分離各種新的化合物的工作，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。法國化學(xué)家AntoineLaurentLavoisier(1743-1794年)是利用燃燒方法分析有機(jī)物的理論奠基人，他首次把發(fā)酵過程用配平的化學(xué)方程式表達(dá)；并首次測定了乙醇的元素組成(1784)；他發(fā)表了第一篇關(guān)于水果中有機(jī)酸的論文(1786)。法國化學(xué)家(Nicolas)TheodoredeSaussure(1767-1845年)為闡明和規(guī)范農(nóng)業(yè)和食品化學(xué)的基本理論做了大量工作。他還研究了植物呼吸時(shí)CO2和O2的變化;用灰化的方法測定了植物中礦物質(zhì)的含量；并首次對乙醇進(jìn)行了精確的元素分析(1807)。JosephLouisGay-Lussac(1778-1850)和Louis-JacquesThenard(1777-1857)于1811年設(shè)計(jì)了定量測定干燥植物中碳、氫、氮的百分?jǐn)?shù)的第一個(gè)方法。其二，在“農(nóng)業(yè)化學(xué)”發(fā)展的過程中不斷充實(shí)。農(nóng)業(yè)化學(xué)是介紹有關(guān)土壤、肥料、農(nóng)作物等化學(xué)知識的一門學(xué)科，其中涵蓋了大量“食品化學(xué)”的內(nèi)容。英國化學(xué)家SirHumphryDavy(1778-1829)在1813年出版了第一本《農(nóng)業(yè)化學(xué)元素》。他在該書中指出：“植物的所有不同部位都有可能分解為少數(shù)幾種元素，它們能否用于食品或其它目的，取決于植物不同部位或汁液中化學(xué)元素的排列方式”。19世紀(jì)早期，隨著農(nóng)業(yè)化學(xué)的發(fā)展，食品摻假的現(xiàn)象發(fā)生較多，這種現(xiàn)象也促進(jìn)了化學(xué)家們花費(fèi)更多的精力來了解食品的天然特性，研究摻雜物及食品的特點(diǎn)，建立檢測摻假食品的方法。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，推動了化學(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。其三，生物化學(xué)的發(fā)展推動食品化學(xué)的發(fā)展。1871年JeanBaptisteDumas提出一種觀點(diǎn):僅由蛋白質(zhì)、碳水化合物和脂肪組成的膳食不足以維持人類的生命。1906年英國生物化學(xué)家FrederickGowlandHopkins開展了一系列動物實(shí)驗(yàn)，證明牛奶中含有數(shù)量微少的能促進(jìn)大鼠生長的物質(zhì)，他當(dāng)時(shí)稱之為“輔因子”；此后，他還從食品中分離出了色氨酸并確定了其結(jié)構(gòu)。1911年英國化學(xué)家CasimirFunk從米糠和酵母中提取了抗腳氣病的物質(zhì)，并鑒別為胺類物質(zhì)，命名為“Vitamine”，從此開始了維生素的研究。到20世紀(jì)前半期，化學(xué)家們己發(fā)現(xiàn)了各種對人體有益的維生素、礦物質(zhì)、脂肪酸和一些氨基酸，并對它們的性質(zhì)和作用作了深入的分析。美國學(xué)者OwenR.Fennema先生對當(dāng)今食品化學(xué)的發(fā)展做出了極大的貢獻(xiàn)，他三次編寫“食品化學(xué)”一書，把該書的內(nèi)容充實(shí)和系統(tǒng)化，其內(nèi)容體系已被各國學(xué)者接受，特別是1985、1996年版本，被世界各國的高等院校作為教材廣泛使用。其四，關(guān)注人類自身營養(yǎng)，強(qiáng)調(diào)食品的功能作用，食品化學(xué)將更系統(tǒng)，更深入的發(fā)展。20世紀(jì)末期，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各國人民的生活水平明顯提高，更多的人關(guān)注健康問題，想通過飲食來改善身體狀況，通過飲食來預(yù)防與治療疾病。但是食物成分與人體健康的關(guān)系，還遠(yuǎn)遠(yuǎn)未能了解清楚，因此在實(shí)踐上，提出了膳食補(bǔ)充劑（DietarySupplement的概念。膳食補(bǔ)充劑是一種旨在補(bǔ)充膳食的產(chǎn)品（而非煙草），它可能含有一種或多種如下膳食成分：一種維生素、一種礦物質(zhì)、一種草本（草藥）或其他植物、一種氨基酸、一種用以增加每日總攝入量來補(bǔ)充膳食的食物成分，或以上成分的一種濃縮品、代謝物、成分、提取物或組合產(chǎn)品等。由于膳食補(bǔ)充劑應(yīng)用對減少保健費(fèi)用和疾病預(yù)防等確實(shí)存在某種聯(lián)系，1994年美國膳食補(bǔ)充劑健康與教育法獲得通過。該法案指出：還需要進(jìn)一步研究證實(shí)，完善的膳食與健康之間可能存在的促進(jìn)關(guān)系。因而，可以預(yù)見今后若十年在“食品化學(xué)”學(xué)科中，有關(guān)功能性成分的研究將進(jìn)一步充實(shí)。食品化學(xué)理論體系的特點(diǎn)“食品化學(xué)”理論體系的核心就是探討在食品的生產(chǎn)、貯藏和加工過程中如何提高和保證食品的質(zhì)量?，F(xiàn)代食品化學(xué)是以食物中的主要成分和重要成分為主線，以這些物質(zhì)在食品加工與貯藏條件下的理化特性和化學(xué)反應(yīng)為基礎(chǔ)，以食品質(zhì)量的變化為標(biāo)準(zhǔn)來建立理論體系的，是近百年來食品科學(xué)和其它相關(guān)科學(xué)研究的基本材料的歸納與分析。因此，本書對一類食品或一種食品成分的基本介紹，一般都著眼三個(gè)層面的問題：①明確食品的品質(zhì)特性。②分析影響食品質(zhì)量的化學(xué)成分和化學(xué)反應(yīng)。③找出影響食品質(zhì)量的主要反應(yīng)的控制條件。盡管在各章中討論更多的是第二個(gè)問題，但是第一、第三個(gè)問題貫穿始終。2.1食品的品質(zhì)特性食品的品質(zhì)特性通俗地說就食品的質(zhì)量問題，前已述及食品的質(zhì)量包括:色、香、味、質(zhì)構(gòu)、營養(yǎng)、安全等六個(gè)方面。不同的食品對其品質(zhì)特性有不同的要求，在此介紹一些基本的概念。（1）食品的安全性問題不管是什么食品，安全性（safety）是首要的，安全的食品嚴(yán)格地來說是指“食品在食用時(shí)完全無有害物質(zhì)和無微生物的污染”，但是實(shí)踐上無法按照這一定義來執(zhí)行，主要原因是：第一，物質(zhì)的有害性不是絕對的，食品中有些物質(zhì)低劑量時(shí)無害，濃度超過一定值后才產(chǎn)生危害；第二，不同的人群對食品的敏感性不一樣，如不同的人對乙醇的反應(yīng)就相差極大，同樣道理，有一些物質(zhì)只對某些人有害，而對另外一些人則是安全的；第三，有害食品對人的毒害作用有急性的和慢性的，有短時(shí)間內(nèi)可感覺到的和不易感覺到的。正因?yàn)槭称放c人的作用關(guān)系如此復(fù)雜，因此，現(xiàn)代科學(xué)還很難一一甄別每一種有害的物質(zhì)。那么，食品安全性的控制就必須實(shí)際一點(diǎn)。食品安全的可操作性定義是：“食品被食用后，在一定時(shí)間內(nèi)對人體不產(chǎn)生可觀察到的毒害”。該定義在使用時(shí)對不同食品有不同的要求，對敏感的人群也要予以標(biāo)示。如對低酸性的肉類罐頭，除有基本的食品安全要求外，如對致病菌、重金屬和食品添加劑的要求，還要重點(diǎn)檢查肉毒梭菌是否存在;對花生類制品則要強(qiáng)調(diào)有無霉變;對添加阿斯巴甜的食品，則應(yīng)標(biāo)明“對苯丙酸酮尿癥”者不宜。目前，世界各國執(zhí)行的食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)際上都是執(zhí)行的食品安全的可操作性定義。不安全食品及食品成分主要在以下幾種情況下出現(xiàn)：第一，天然存在于食物中的有害物質(zhì)，如大豆中的有害物，牛奶中的有害物，蘑姑中的毒素；第二，食品生產(chǎn)與加工時(shí)有意或無意添加到食品中的有害物，如過量的添加劑，獸藥與農(nóng)藥殘留等；第三，食品在貯運(yùn)過程中產(chǎn)生的微生物毒素及不良化學(xué)反應(yīng)形成的有害物質(zhì)?，F(xiàn)代食品工業(yè)要求每一種食品必需有明確的安全性指標(biāo)，而且上市之前應(yīng)經(jīng)過充分的安全性評價(jià)。討論食品的安全性是本課程重點(diǎn)，該部分內(nèi)容也是建立HACCP質(zhì)量控制體系以及其它質(zhì)量管理體系的理論基礎(chǔ)。（2）食品的直觀性品質(zhì)特性消費(fèi)者容易知曉的食品的質(zhì)量特性稱為直觀性品質(zhì)特性，也叫感官質(zhì)量特性，這些特性用技術(shù)術(shù)語講有：色澤、風(fēng)味、質(zhì)構(gòu)，用俗語來講是：色、香、味、形，它們是衡量食品質(zhì)量的重要指標(biāo)。質(zhì)構(gòu)（texture）:對初學(xué)者來說一個(gè)較生僻的技術(shù)名詞,它包含了食品的質(zhì)地（軟、脆、硬、綿）、形狀（大、小、粗、細(xì)）、形態(tài)（新鮮、衰竭、枯萎）。不同的食品，其質(zhì)構(gòu)方面的要求差異很大，口香糖需要有韌性，餅干需要有脆性，肉制品需要軟嫩等。質(zhì)構(gòu)的化學(xué)本質(zhì)一般是食品中的大分子自身的作用，以及它們與金屬離子、水之間的相互作用。最常見的導(dǎo)致食品質(zhì)構(gòu)劣變的原因有：食物成分失去溶解性、失去持水力及各種引起硬化與軟化的反應(yīng)。色（color）:是指食品中各類有色物質(zhì)賦予食品的外在特征，是消費(fèi)者評價(jià)食品新鮮與否，正常與否的重要的感官指標(biāo)。一種食品應(yīng)具有人們習(xí)慣接受的色澤，天然未加工食品應(yīng)呈現(xiàn)其新鮮狀態(tài)的色澤，加工食品應(yīng)呈現(xiàn)加工反應(yīng)中正常生成的色素，如新鮮瘦豬肉應(yīng)為紅色，醬油應(yīng)為黑色。引起食品色澤變化的主要反應(yīng)為褐變、褪色或產(chǎn)生其它不正常顏色。保持色澤和生成正常色素常常是食品工藝研究中十分重要的問題之一。香（aroma）:多指食品中宜人的揮發(fā)性成分刺激人的嗅覺器官產(chǎn)生的效果，加工的食品一般具有特征香氣?！跋恪庇袝r(shí)也泛指食品的氣味，正常的食品應(yīng)有特征的氣味，如羊肉具有一定的膻味，麻油有很好的香氣；不正常食品會產(chǎn)生使人惡心的氣味，如食用油的氧化性氣味。由于氣味能影響人的食欲，因此，食品加工十分注重調(diào)整工藝，使之產(chǎn)生好的氣味。貯藏的食品質(zhì)量的降低，首先是消失應(yīng)有的香氣。味（palate）:俗稱味道，是指食品中非揮發(fā)性成分作用于人的味覺器官所產(chǎn)生的效果。在對多種食品的市場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，消費(fèi)者選擇食品時(shí)，大多數(shù)首選味道好的產(chǎn)品。味的劣變也可歸納為三個(gè)方面，一為食物成分的水解及氧化酸敗，二為蒸煮產(chǎn)生的或焦糖化反應(yīng)形成的非正?；衔?，三為其它反應(yīng)中產(chǎn)生的不正常味。香氣和味道有時(shí)統(tǒng)稱“風(fēng)味”（flavor），其內(nèi)涵就是上述兩方面的內(nèi)容。消費(fèi)者十分關(guān)注食品的直觀性品質(zhì)，只有品質(zhì)特性符合消費(fèi)心理的食品，才是好的食品。由于食物原料的不同，習(xí)慣與文化傳統(tǒng)的不同，消費(fèi)者對不同的食品有不同的要求，食品科技人員應(yīng)多作社會調(diào)查，利用食物成分間的反應(yīng)，使食品滿足不同的市場需求。（3） 食品的非直觀性品質(zhì)特性消費(fèi)者難于知曉的食品的質(zhì)量特性稱為非直觀性品質(zhì)特性，如食品的營養(yǎng)和功能特性，即便是專家也不能直接看出產(chǎn)品該項(xiàng)指標(biāo)的優(yōu)劣?，F(xiàn)在泛指的食品營養(yǎng)是指食品中含有人體必需的幾大類營養(yǎng)素，主要是蛋白質(zhì)、必需氨基酸、必需脂肪酸、礦質(zhì)元素、維生素。但人的膳食營養(yǎng)與食品營養(yǎng)是不完全一致的，人的吸收功能不同，基本膳食不同，對營養(yǎng)需求不一樣，因此每一個(gè)人都應(yīng)選擇適合自己的營養(yǎng)食品。另外，除開已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的重要營養(yǎng)素外，還有很多已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的和未知的對調(diào)節(jié)人體功能起重要作用的物質(zhì)，如低聚果糖，有助于人體對鈣的吸收；大豆異黃酮，具類雌激素活性，有利于緩解婦女的更年期綜合癥。食品的營養(yǎng)與功能是人們身體健康的基礎(chǔ)，可以吃出健康來，也可以吃出疾病來，因而每一個(gè)食品企業(yè)應(yīng)對社會負(fù)責(zé)，應(yīng)確保生產(chǎn)營養(yǎng)好的食品。在食品加工與貯藏中常遇到的營養(yǎng)成分損失主要指維生素、蛋白質(zhì)、礦物質(zhì)的損失，其中前兩者又顯得十分重要。2.2影響食品品質(zhì)特性的化學(xué)反應(yīng)學(xué)習(xí)食品化學(xué)的重點(diǎn)之一,就是要熟知在食品的貯藏與加工過程中常見的化學(xué)反應(yīng)。盡管各類物質(zhì)之間的反應(yīng)太多太多，但是已知的明顯影響食品質(zhì)量的反應(yīng)還是不多，僅十余種反應(yīng)類型，它們是：非酶促褐變、酶促褐變、脂類水解、脂類氧化、蛋白質(zhì)變性、蛋白質(zhì)交聯(lián)、蛋白質(zhì)水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解和天然色素的降解。以上反應(yīng)可分為食品主要成分的反應(yīng)和食品活性成分的反應(yīng)。（1）食品主要成分的反應(yīng)食品中的主要成分是指食品中的脂類、碳水化合物及蛋白質(zhì)三大類物質(zhì)，它們一般共占天然食品的90%（干基）以上，食品加工與貯藏中，它們自身與相互之間有各類反應(yīng)，簡化的反應(yīng)體系見圖1。圖1食品主要成分之間的化學(xué)反應(yīng)圖中L、C、P分別代表脂肪、碳水化合物、蛋白質(zhì)。圖中列出的反應(yīng)主要是食品劣變的反應(yīng)，最終都導(dǎo)致食品質(zhì)量下降。該圖顯示了以下一些基本反應(yīng)規(guī)律：①從單一成分自身的反應(yīng)來看，其反應(yīng)的活性順序?yàn)?脂肪〉蛋白質(zhì)〉碳水化合物。脂肪與蛋白質(zhì)都能在常溫下反應(yīng)，但脂肪的反應(yīng)具有自身催化作用，因此食物主要成分中脂肪是最不穩(wěn)定的，很多食品通常是先由脂肪變化而導(dǎo)致食品變質(zhì)。從圖中可知，碳水化合物一般條件下是比較穩(wěn)定的，它只有在加熱、酸或堿性較強(qiáng)的情況下才反應(yīng)，但是決不能小看該類反應(yīng)對食品質(zhì)量的影響，因?yàn)槭褂盟帷A和加熱是食品加工的常用手段。②食品主要成分之間存在各種反應(yīng)。脂肪是通過氧化的中間產(chǎn)物與蛋白質(zhì)和碳水化合物反應(yīng)；在加熱、酸或堿性條件下蛋白質(zhì)和碳水化合物互相反應(yīng)。③反應(yīng)體系中過氧化物與活性羰基化合物是參與反應(yīng)的最主要的活性基團(tuán)。④色素、風(fēng)味物質(zhì)、維生素在各種反應(yīng)中最易發(fā)生變化。以上各種典型的反應(yīng)分別在各章節(jié)中介紹。(2)食品活性成分的反應(yīng)食品的活性成分主要指：食品中各種酶類，及催化活性高的一些離子，食品中只要以上物質(zhì)存在，就很容易發(fā)生各類反應(yīng)。酶促褐變、脂類水解、脂類氧化、蛋白質(zhì)水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解等都是與酶相關(guān)的反應(yīng)。酶的反應(yīng)是雙刃劍，既可損害食品質(zhì)量又可用于食品工業(yè)。在食品加工中殺滅酶是為了穩(wěn)定食品質(zhì)量，如蔬菜加工中的熱燙工藝就是為了控制酶的活性，不致使產(chǎn)品變色、變味；另一方面，食品工業(yè)中應(yīng)用酶是食品加工技術(shù)發(fā)展的方向，如淀粉酶廣泛用于淀粉糖工業(yè)。食品中一些高活性的離子一般在食物原料中較少，往往是在加工過程中由加工試劑和加工設(shè)備引入的，由于它們的存在，酶參與的反應(yīng)和非酶反應(yīng)都會加速，這也是食品加工中需要高度關(guān)注的反應(yīng)。綜上所述，食品中常見的化學(xué)反應(yīng)并不多，但是對于一種天然食品來說，常常有多種能夠相互反應(yīng)的物質(zhì)同時(shí)存在，也同時(shí)會發(fā)生幾種類型的反應(yīng)，因而就組成了一個(gè)十分復(fù)雜的反應(yīng)體系。學(xué)習(xí)食品化學(xué)就是要學(xué)會甄別不同的反應(yīng)，了解反應(yīng)對食品質(zhì)量的影響，從中找出影響食品質(zhì)量的主要反應(yīng)，并實(shí)施控制方案。2.3食品化學(xué)反應(yīng)的控制條件任一種化學(xué)反應(yīng)都有反應(yīng)發(fā)生的條件，掌握了這些條件就能調(diào)控反應(yīng)速度。食品貯藏與加工過程中主要關(guān)注以下幾個(gè)關(guān)鍵條件：溫度(T)、時(shí)間(t)、溫變率(dT/dt)、pH、產(chǎn)品的成分、氣相的成分和水分活度(Aw)。溫度，對食品加工和貯藏過程中可能發(fā)生的所有類型的反應(yīng)都有影響。溫度對單個(gè)反應(yīng)的影響可用Arrhenius關(guān)系式表示，k=Ae-e/rt，當(dāng)繪制logk—l/T圖時(shí)，符合Arrhenius關(guān)系式的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一條直線。在某個(gè)中間溫度范圍內(nèi)，反應(yīng)一般符合Arrhenius關(guān)系式，但是在溫度過高或過低時(shí)，會偏離該關(guān)系式。因此，只有在經(jīng)過實(shí)驗(yàn)測試的溫度范圍內(nèi)，才能將Arrhenius關(guān)系式應(yīng)用于食品體系。下列一些變化可以導(dǎo)致食品體系偏離Arrhenius關(guān)系式，其中的大多數(shù)是由溫度過高或過低引起的：①酶失去活性；②存在的競爭性反應(yīng)使反應(yīng)路線改變或受影響；③體系的物理狀態(tài)可能發(fā)生變化；④一個(gè)或幾個(gè)反應(yīng)物可能短缺。時(shí)間，這里指參與反應(yīng)的物質(zhì)其反應(yīng)時(shí)間的先后、反應(yīng)時(shí)間的長短，以及指反應(yīng)時(shí)溫度隨時(shí)間變化的速度。其中的每一個(gè)參數(shù)都十分重要。如，脂類氧化和非酶促褐變都能引起某一種食品的變質(zhì)，而褐變反應(yīng)的產(chǎn)物恰恰是抗氧化劑，如果褐變反應(yīng)在氧化反應(yīng)之前或同時(shí)發(fā)生，那么這兩個(gè)反應(yīng)對食品質(zhì)量的影響就有所減少；又如，設(shè)計(jì)食品貯藏方案時(shí)，常常需要根據(jù)反應(yīng)速度預(yù)測食品在某一質(zhì)量水平上食品能保存多久。因此，在一個(gè)指定的食品體系中各種化學(xué)反應(yīng)發(fā)生的時(shí)間與程度，決定了產(chǎn)品的具體貯藏壽命；溫變率的控制，在多種食品反應(yīng)體系中應(yīng)用，特別是在食品的殺菌工藝與速凍工藝中，可以說是決定產(chǎn)品質(zhì)量的第一因素。pH，影響食品中許多化學(xué)反應(yīng)和酶催化反應(yīng)的速度。如酸性條件可抑制碳水化合物與蛋白質(zhì)的褐變反應(yīng)；蛋白質(zhì)對pH的變化很敏感，通過調(diào)節(jié)pH到蛋白質(zhì)的等電點(diǎn)可使蛋白質(zhì)沉淀，有利于分離與純化蛋白質(zhì)；用緩沖液調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH到酶最適宜的pH范圍，有利于發(fā)揮酶的作用。調(diào)節(jié)pH來加速和控制反應(yīng)速度，提高加工食品的質(zhì)量，幾乎成為一種常規(guī)手段。從化學(xué)原理來講，調(diào)節(jié)反應(yīng)體系的pH很容易，但對食品來說，有時(shí)也很難，當(dāng)加入的酸和堿要影響最終產(chǎn)品的pH時(shí)，pH太高和太低都不行，因?yàn)槿说奈队X對食品的pH也有一個(gè)最適范圍。食品組成，指食品中含有多少種物質(zhì)，各類物質(zhì)含量多少。這在天然食品中稱為組成，在加工食品中可看成是食品的配方。食品的成分不同，不光決定了食品的風(fēng)味，也決定了食品體系的穩(wěn)定性。如，無脂肪的體系不可能發(fā)生脂肪的氧化，相對保質(zhì)期就可延長；有糖和蛋白質(zhì)的體系就容易顏色變暗。食品的貯存壽命、保水性、堅(jiān)韌度、風(fēng)味和色澤都與食品組成密切相關(guān)，故往往通過增加(添加劑)或減少某些物質(zhì)，以確保食品的質(zhì)量。通過加入酸化劑、風(fēng)味增強(qiáng)劑來改善產(chǎn)品的風(fēng)味；加鰲合劑或氧化劑來防止有關(guān)成分的氧化；從蛋清蛋白中除去葡萄糖，用以防止在蛋粉加工時(shí)形成的褐變。對于動物源性和植物源性食品，化學(xué)組成的控制則是另外的一種思路，主要是控制與利用各種殘存的生理生化反應(yīng)，來調(diào)節(jié)產(chǎn)品的組成。如，為了控制鮮肉的品質(zhì)，對欲屠宰動物實(shí)施科學(xué)管理，可保證動物體內(nèi)相應(yīng)的糖朊的含量，從而達(dá)到控制宰后動物胴體的pH，以保持鮮肉最好的理化品質(zhì)。水分活度(activityofwaterAw)通俗地講是指食品中化學(xué)反應(yīng)和微生物生長能夠利用的水的多少。許多報(bào)道指出，水分活度在酶反應(yīng)、脂類氧化、非酶褐變、蔗糖水解、葉綠素降解、花色素降解和許多其他反應(yīng)中是決定反應(yīng)速度的重要因素。對大多數(shù)反應(yīng)而言，體系中水分多，有稀釋作用，反應(yīng)速度減少；水分太少，有