食品科學概論-緒論

食品科學概論

教案授課教師：劉昕王江海袁建平中山大學生命科學學院國家教育部食品與健康工程研究中心2021.9ConspectusofFoodSciences1食品科學概論的教學目的(1)了解食品科學的開展概況；(2)掌握食品科學的根本概念、根本原理和根本研發(fā)方法；(3)了解根本的保健養(yǎng)生方法。2聯(lián)系方式劉昕教授電子郵箱：電話：84112299；王江海教授電子郵箱：電話：84112296；袁建平副教授電子郵箱：電話：84112299；3劉昕教授簡介

4教學安排共54學時，3學分時間和地點：第1–18周第8–10節(jié)藝3045教學參考書678第一章食品科學及其開展本章的教學目的：

1、掌握食品科學的根本概念

2、了解食品科學的開展概況9第一節(jié)食品科學的概念及其研究的內容雖然全世界都在關心食品，但是關心的方面隨地區(qū)不同而各有側重。一、食品科學的概念盡管在世界不興旺地區(qū)有大量的人群在從事食品生產，但是始終存在著一個問題，即人們未能得到足夠數(shù)量和種類的根本營養(yǎng)素。10而在世界興旺地區(qū)，食品生產已實現(xiàn)高度機械化和到達高效率；雖然只有一小局部人口從事食品生產，但是已能提供豐富的食品，而且它們中大局部通過工藝的改變，合成或降解，或者參加食品添加劑被改變成其他產品。在這些地區(qū)，人們的關心的是食品的本錢、質量、品種和制作上的方便及加工過程和化學添加劑對衛(wèi)生和營養(yǎng)價值的影響。所有這些考慮都是重要的，它們也正是食品科學——一門涉及到食品的特性及其變值、保藏和改性原理的科學領域中的問題。11食品科學可以定義為將根底學科和工程學的理論用于研究食品根本的物理、化學和生物化學性質以及食品加工原理的一門學問。食品工藝學那么是運用食品科學原理來從事食品的選擇、保藏、加工、包裝及銷售，它影響消費平安、營養(yǎng)和食品衛(wèi)生。由此可見，食品科學是一門涉及范圍很廣的學科，包括食品生物學、食品工程和食品化學。由于食品與人直接相關，有的食品科學家也對食品選擇的心理學發(fā)生興趣，他們研究食品的感官性質。1213141516食品工業(yè)工程的內容包括：食品工廠設計、食品工廠管理、食品營銷、食品研究與開發(fā)；以及法規(guī)及通用標準、食品產品標識、食品平安與衛(wèi)生、良好生產操作規(guī)程(GMP)、危害分析關鍵控制點(HACCP)，以及ISO9000質量認證體系。17食品生物學涉及對酶的特性、催化機理、酶催化動力學、酶反響輔助因素等；氨基酸、多肽、蛋白質的結構、性質、生物合成與降解、加工與營養(yǎng)功能；糖類生物化學特性、生物合成與降解、加工營養(yǎng)功能、褐變與食品色香味；脂類生物化學特性、生物合成與降解、生理活性脂類、食用油脂的生產與加工；核酸的結構與功能、核苷酸及其衍生物類的制備和生理活性、核酸代謝分子生物學、遺傳工程等；細胞及細胞器、生物膜的結構與功能；以及食物毒素如食用植物、蕈類、貝類、魚類和微生物毒素的種類、結構和毒理學以及脫毒方法等。1819第二節(jié)中國食物資源及食品工業(yè)開展狀況食品科學的主要任務在于提高人們的健康水平，為開發(fā)新食品奠定理論根底，保證食品的平安與衛(wèi)生，推動食品法規(guī)與標準化的建設。據(jù)估計，現(xiàn)在世界上大約還有20億人仍然食不果腹，每天約有4萬人因得不到足夠的食物而喪失生命。兒童營養(yǎng)不良導致惡性營養(yǎng)障礙癥，蛋白質-熱能缺乏導致消瘦癥，在開展中國家司空見慣。從20世紀80年代開始，中國居民的食物與營養(yǎng)結構發(fā)生了很大的變化，居民的膳食結構已經從溫飽型向小康型轉變(見表1-1～表1-8及圖1-1)。據(jù)統(tǒng)計，2006年我國食品工業(yè)總產值為24430億元，比上年增長23%。20表1-1我國主要農產品產量單位：萬t〕年份糧食作物總產量谷物稻谷小麥玉米大豆油料總產量棉花總產量甘蔗總產量甜菜總產量水果總產量19833872816887813968219761055464311491894919853791116857858163831050157841551558921164199044624189339823968211001613451576214531874199546662416121852310221111991350225047765421398421520004621840522187919964106001541295544268288076225200343070374291606686491158315392811486902461814517注：2003年水果總產量含瓜果類產量。21表1-2我國按人口平均的主要農產品產量〔單位：kg/人〕年份糧食棉花油料糖料水產品水果牛奶蛋類茶葉1952288.12.37.413.42.94.30.141962240.31.13.05.73.44.10.111975310.52.64.920.94.85.91.00.231980326.72.87.829.74.66.91.20.311985360.73.915.057.56.711.12.45.10.411990393.14.014.263.610.916.53.77.00.481995378.43.817.663.420.932.04.613.10.492000366.13.523.460.533.949.36.617.80.542003334.33.821.874.836.5112.713.620.20.60注：按年平均人口計算。22表1-3我國居民食物與營養(yǎng)結構的變化〔單位：kg/人〕項目1978年1984年2000年糧食163.50216.20183.20食用植物油1.634.709.00食糖2.494.886.00蔬菜140.00143.00120.00水果6.609.3018.00肉類8.1815.6024.00蛋類1.673.9112.00魚類3.304.369.00奶類1.002.389.00蛋白質45.2066.6072.70脂肪27.8051.4071.6023表1-4我國城鄉(xiāng)居民家庭人均食品消費量比較〔單位：kg/人〕年份糧食蔬菜食用油豬牛羊肉家禽水產品農村城市農村城市農村城市農村城市農村城市農村城市1983260.0144.5131.0165.03.56.510.019.90.82.61.68.11985257.0134.8131.1144.44.05.811.018.71.03.21.67.11990262.1130.7134.0138.75.26.411.321.71.33.42.17.71995260.197.0104.6118.65.87.611.319.71.84.03.49.22000249.582.3112.0114.77.18.214.620.12.97.43.911.72003223.779.5107.4118.36.39.215.023.73.29.24.713.4注：城鎮(zhèn)居民家庭人均食品消費量指全年購置的主要商品數(shù)量。24表1-5我國農業(yè)主要產品產量居世界位次項目19781980198519901995200020022003谷物21211111肉類33211111棉花32111111大豆33333444花生22221111油菜籽22111111甘蔗99443333茶葉22222222水果10841111資料來源：聯(lián)合國糧農組織數(shù)據(jù)庫。25表1-62003年我國主要食物資源占世界的份額食物資源中國產量（萬t）世界產量（萬t）占世界份額（%）谷物4307020676220.8肉類69332498527.7水產品47051299436.2水果145174757230.5茶葉7732024.1牛奶1746507393.426表1-7我國食品工業(yè)總產值平均每年增長速度〔單位：%〕項目食品工業(yè)總產值增幅項目食品工業(yè)總產值增幅“一五”時期13.2“七五”時期8.7“二五”時期-1.7“八五”時期13.31963-1965年11.4“九五”時期8.2“三五”時期2.41979-1989年10.2“四五”時期8.41979-1999年11.0“五五”時期8.02000年比1999年增長10.8“六五”時期9.02001年比2000年增長11.0資料來源：根據(jù)歷年食品工業(yè)年鑒統(tǒng)計。27表1-8食品生產消費的根本模式表項目溫飽型小康型營養(yǎng)型平均國民生產總值(GDP)(美元/人·年)500以下500～50005000以上人年均糧食占有量(kg)500以下400500～15001500以上糧食庫存維持時間(d)＜706570～9090以上恩格爾系數(shù)(%)＞50以上30～5030以下人均攝入熱能百分比(%)90～100100100生產消費類型重產量，吃飽，求生存質量與產量并重，好吃，求口味重質量，吃好，求健康28圖1-1我國食品工業(yè)總產值

萬億元29第三節(jié)食品科學的任務食品科學家最大的一項活動是對現(xiàn)有產品的改善和對新產品的開發(fā)，工業(yè)界的食品科學家應該有創(chuàng)新的思路來滿足消費者對新穎、不同類型產品的需求。成功的產品開發(fā)需要科學與創(chuàng)新的結合。30食品科學家經常需要去改變食品中營養(yǎng)素的含量，尤其是降低食品的熱量或是添加維生素或礦物質。降低熱量可從幾個方面來進行，如用低營養(yǎng)或非營養(yǎng)性的成分替代熱值高的食品成分。用阿斯巴甜(天氡氨酰苯丙氨酸甲酯，又名甜味素)取代營養(yǎng)性甜味劑(如蔗糖)可降低軟飲料的熱值。31阿斯巴甜的商品名為Nutrasweet，具有與蔗糖相同的熱值，但其甜度是蔗糖的200倍。因此到達相同的甜度，阿斯巴甜的用量要比蔗糖的用量少得多，從而降低了食品的熱值。在其它方面，食品科學家利用與脂肪具有類似性質但代謝方式不同的物質來替代食品中的脂肪，以到達降低熱值的目的。如低脂冰淇淋可以通過去除牛奶中的脂肪和添加一種變性淀粉或者經過特別處理的蛋白質來制得，這些蛋白質被處理成非常微細的顆粒，它給冰淇淋帶來一種與脂肪相似的滑膩的口感。每克蛋白質的熱值僅為16.7kJ，而脂肪的熱值那么為37.6kJ，這樣，冰淇淋的熱值就降低了。32表1-9糖的相對甜度(W/W，%)糖溶液的相對甜度*結晶的相對甜度蔗糖β-D-果糖α-D-葡萄糖β-D-葡萄糖α-D-半乳糖β-D-半乳糖α-D-甘露糖β-D-甘露糖α-D-乳糖β-D-乳糖β-D-麥芽糖棉子糖水蘇四糖100100-17540-79＜α異頭體27——59苦味16-384846-5223——1001807482322132苦味1632——110*以蔗糖的甜度為100作為比較標準。33表1-10糖醇的相對甜度〔25℃，自來水中〕〔%〕糖醇相對甜度*糖醇相對甜度*木糖醇90麥芽糖醇68山梨糖醇63乳糖醇35半乳糖醇58*以蔗糖甜度為10034食品科學家也千方百計地把食品中的維生素和礦物質提高到人體生理上所需水平，早餐所食用的麥片就是這些食品中最好的例子。大多數(shù)麥片都含有一些添加的營養(yǎng)素，有的麥片還含有人體一整天所需的營養(yǎng)量。這些維生素和礦物質必須均勻地分散于產品中，而且性能必須穩(wěn)定，它們不得影響食品的風味或外觀，這一點必須引起高度的重視。35表1-11不同國家推薦的成年人對幾種營養(yǎng)素攝入量比較營養(yǎng)素的日需要量美國1974加拿大1974德國1975中國糧農組織(FAO)/世界衛(wèi)生組織(WHO)1974維生素C(mg)鐵(mg)葉酸(mg)鈣(mg)4510400(b)80030200(c)75126006012600305-9(a)200(c)400-500(a)：膳食中10-25%的能量來自動物食品或大豆；(b)：食品中總葉酸是由L-Carei測定的；(c)：以游離葉酸鹽表示。3637食品科學與工程的一個重要應用方面是對水果和蔬菜的氣調儲存(CA)。水果(如蘋果)采摘后仍從空氣中獲得氧氣進行呼吸，并繼續(xù)成熟，最后軟化腐敗。如果降低氧氣而增加二氧化碳的濃度，呼吸作用就會減緩。對于某些水果，其最正確的氣調儲存條件為氧占3%，二氧化碳占2%～5%，其余的那么為氮氣。38已有報道通過降低和控制冷庫中水果釋放出乙烯氣體含量進行獼猴桃商業(yè)保鮮的消息。商業(yè)上通過連續(xù)地檢驗氣體組成并作出相應的調整等自動控制方法來創(chuàng)造此類氣調儲存的條件。在冷庫中使用氣調儲存可以保證四季均有蘋果銷售，而這在以前由于貯存條件差而不可能。低氧氣調儲存目前也用來保證冷凍貨車運輸途中萵苣的質量及在空運時減少草莓的腐爛。在后一種運輸中，貯存室中的二氧化碳來自于干冰的升華。39食品科學包括利用液氮、液態(tài)或固態(tài)的二氧化碳，或其它的低溫液體對精制食品進行速凍。當水果、蔬菜被凍結時，在構成果肉質的細胞內部和細胞之間形成冰晶。如果是緩慢的冰結，形成的冰晶較大而刺破胞壁。這樣在解凍時，果肉組織變成松散、糜爛的糊狀物，汁液從組織中流出，這方面番茄所受的影響最為明顯。40表1-12局部食品的含水量食品含水量（%）肉類豬肉牛肉（碎塊）雞（無皮肉）魚（肌肉蛋白）水果香蕉漿果、櫻桃、梨、葡萄、獼猴桃、柿子、菠蘿、蘋果、桃、桔、葡萄柚、甜橙、李子、無花果、草莓、杏、椰子蔬菜青豌豆、甜玉米甜菜、硬花甘藍、胡蘿卜、馬鈴薯蘆筍、青大豆、大白菜、紅辣椒、花菜、萵苣、西紅柿、西瓜53-6050-707465-817580-8590-9574-8080-9090-954142食品科學家最重要的任務之一是保證食品盡可能平安。謹慎地進行食品加工、儲存和保鮮可以防止食物中毒的爆發(fā)。食物中毒是指由于消費食品而感染疾病。引發(fā)食源性疾病的要么是致病菌、病毒、寄生蟲及食物中含有有毒物質，要么是化學污染物。近年來接踵而來曝光的不平安食品危害事件以及由致病性微生物等引發(fā)的食源性疾病，觸目驚心。43在美國，這類食物中毒的發(fā)病率之高出乎人們的預料。根據(jù)傳染病防治中心的報告。在1983～1987年之間，共有91678例食物中毒事件，這個數(shù)據(jù)可能只是實際情況的一小局部，因為認定食物中毒的標準極為嚴格，并且僅一兩個人受感染的病例也不上報。雖然大約有92%的食物中毒是由致病菌引起的，然而由加工過的食品造成的食物中毒只占所有食物中毒的一小局部。河豚魚44不適當?shù)氖称芳庸ぁ⑻幚砗蛢Υ?，經常出現(xiàn)在家庭、學?；虿蛷d，這是導致食品中毒爆發(fā)的最主要原因。如1993年，在一家快餐店出售的漢堡包中含有被細菌污染而未燒透的牛肉而致數(shù)人死亡，致病菌是一種與牛肉及其肉制品有關的稱為Ο157:H7的大腸肝菌(Escherichiacoli)。45由沙門氏菌引起病例的數(shù)量也在上升，造成這種上升的主要