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1、高级食品化学 第一页，本课件共有34页ReferencesReferences1.Food Chemistry,Owen R.Fennema 3rd Edition,19962.Food Chemistry,Belitz.Grosch.Second Edition,1999第二页，本课件共有34页ContentsChapter1IntroductionChapter2CarbohydratesChapter3LipidsChapter4ProteinChapter5VitaminandMineralChapter6FlavorChemistry(1)Chapter7FlavorChemistr
2、y(2)第三页，本课件共有34页目录目录关于食物与食品的概念关于食物与食品的概念食品的化学组成食品的化学组成食品化学与相关学科的关系食品化学与相关学科的关系食品化学的分类食品化学的分类食品化学的研究内容食品化学的研究内容食品化学的研究方法食品化学的研究方法食品化学的发展方向食品化学的发展方向食品化学的学习方法食品化学的学习方法 食品化学工作者的任务食品化学工作者的任务第四页，本课件共有34页1.1.关于关于食物食物与与食品食品的概念的概念食物食物：食物是维持人类的生存和健康的物质基础，是指能被食用并经消化吸收后给机体提供营养成分、供给活动所需能量或调节生理机能的无毒物质。食品食品：经过加工的食
3、物称为食品。但在一般情况下两者的概念也并非很明确，通常也泛指一切食物为食品。不发达地区不发达地区：人群的主体参与食品生产。发达地区发达地区：食品丰富，且多数为加工食品，化学添加剂普遍使用。关注营养、品种、方便、质量、安全、卫生和成本。第五页，本课件共有34页2.2.食品的化学组成食品的化学组成食食品品中中的的化化学学成成分分Natural CompositionsUnnatural CompositionsInorganic CompositionsOrganic CompositionsFood AdditivesContaminantWaterMineralCarbohydrates Li
4、pids ProteinsVitamins Hormone Flavor CompositionsToxic SubstancesNatural Additives Synthetic AdditivesProcessingEnvironmental Pollution 食食品品中中的的基基本本营营养养素素第六页，本课件共有34页3.3.食品化学与相关学科的关系食品化学与相关学科的关系食品科学：食品科学：一门将基础学科和工程学理论用于研究食品基一门将基础学科和工程学理论用于研究食品基本的物理、化学和生物化学性质的综合性学科。它是本的物理、化学和生物化学性质的综合性学科。它是一门主要涉及微生物学
5、、化学、生物学和工程学的综一门主要涉及微生物学、化学、生物学和工程学的综合性学科。合性学科。食品工艺学：食品工艺学：运用食品科学原理来从事食品的选择、保藏、运用食品科学原理来从事食品的选择、保藏、加工、包装及销售，它影响消费安全、营养和食品卫生。加工、包装及销售，它影响消费安全、营养和食品卫生。食品化学：食品化学：是食品科学的一个重要方面，通过对食品的营是食品科学的一个重要方面，通过对食品的营养价值、质量、安全性和风味特征的研究，阐明食品养价值、质量、安全性和风味特征的研究，阐明食品的组成、性质、特征、结构和功能，以及食品成分在的组成、性质、特征、结构和功能，以及食品成分在储藏加工过程中的化学
6、和生物化学变化，乃至食品成储藏加工过程中的化学和生物化学变化，乃至食品成分与人体健康和疾病的相关性。食品化学与化学、生分与人体健康和疾病的相关性。食品化学与化学、生物化学、物理化学、植物学、动物学和分子生物学有物化学、物理化学、植物学、动物学和分子生物学有密切的关系。密切的关系。第七页，本课件共有34页食品化学与相关学科的关系食品化学与相关学科的关系The Relationship between Food Chemistry and Other CoursesFood Science Food Microorganism Food Chemistry Food Engineering食品化学
7、的性质：食品化学的性质：食品化学食品化学是利用化是利用化学理论和方法研究学理论和方法研究食品本质的一门科食品本质的一门科学，它同学，它同食品微生食品微生物学、食品工艺物学、食品工艺学学一起构成了食一起构成了食品科学中的三大品科学中的三大支柱学科。支柱学科。第八页，本课件共有34页 化学化学 生物化学生物化学食品化学食品化学 植物学植物学 专业专业 动物学动物学 基础课基础课 分子生物学等分子生物学等 食品化学的食品化学的准备课程准备课程 无机化学、有机化学、无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、分析化学、物理化学、生物化学。生物化学。第九页，本课件共有34页食品化学的学科特点：食品化学的学科
8、特点：l 多源性l 综合性l 指导性l 应用性（实践性）第十页，本课件共有34页按研究内容的主要范围：按研究内容的主要范围：l食品食品成分成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。质等。l食品食品分析分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。立。l食品食品生物生物化学：研究食品的生理变化。与普通生物化化学：研究食品的生理变化。与普通生物化学不同，食品生物化学关注的对象是死的或将要死的学不同，食品生物化学关注的对象是死的或将要死的生物材料。生物材料。l食品食品工艺工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的
9、化学变化。化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。l食品食品功能功能化学：研究食物成分对人体的作用。化学：研究食物成分对人体的作用。l食品食品风味风味化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成分的化学。分的化学。4.4.食品化学的分类食品化学的分类第十一页，本课件共有34页 按研究对象和物质分类：按研究对象和物质分类：食品碳碳水水化化合合物物化学，食品脂脂类类化学，食品色素色素化学，食品风味风味化学，食品毒物毒物化学，食品蛋白质蛋白质化学，食品酶学酶学，食品添加剂添加剂等。第十二页，本课件共有34页6.6.食品化学的研究内容食品化学的研究内容 具体研
10、究内容具体研究内容：确定食品的组成、营养价值、安全性和品质等重要性质；食品贮藏加工中可能发生的各种化学、生物化学变化；上述变化中影响食品品质和其安全性的主要因素；研究化学反应的热力学参数和动力学行为及其环境因素的影响。第十三页，本课件共有34页重点内容：重点内容：（1）食品成分之间的化学反应历程、中间产物和最终产物的化学结构，及其对食品的营养价值、感官质量和安全性的影响，控制控制食物中各种生物物质的组成、性质、结构、功能和作用机制，研究研究食品贮藏加工的新技术，开发开发新产品和新的食品资源等。第十四页，本课件共有34页（2）氧化氧化是食品变质的主要原因之一，它造成食品的腐败、异味、变色，还可能
11、生成有害物质，食品中一些天然物质如VE、Vc、-胡萝卜素等是很好的抗氧化剂，均可抑制氧化反应的发生，阻止过氧化物、过氧化游离基等活泼物质对机体造成损害。现在对光敏氧化、自动氧化反应的研究已取得进展，这将为应用新的食品加工贮藏技术提供理论基础。第十五页，本课件共有34页 （3）褐变反应褐变反应是食品中发生的另一类重要反应，特别是美拉德褐变反应，在食品的热加工和长期贮藏中会发生该反应，由于它涉及到醛(一般是还原糖)和氨(蛋白质和氨基酸)，所以反应的发生对食品的营养价值产生了不利影响，但反应中生成的风味化合物及所形成的色泽，通常又是提高感官质量和产生风味所需的。第十六页，本课件共有34页（4）食品风
12、味食品风味在食品质量中有着重要作用。食品风味除了新鲜水果和蔬菜外，主要是在加工过程中各成分之间的相互反应而生成的，因此控制食品的加工条件，产生所需要的风味是十分重要的，对风味化合物的分离、结构和形成途径的研究是食品风味化学的组成部分。第十七页，本课件共有34页 （5）功能食品功能食品 80年代以来，由于世界经济的发展和生活水平的提高，人们对食品的要求不仅仅是营养、风味及安全，更注重食品的功能作用即增强人体免疫机能，调整人体生物节律，防止疾病发生，恢复健康等作用，对功能食品中功能因子的化学结构、性质及功能作用的研究将成为食品化学的又一重点研究课题。第十八页，本课件共有34页7.7.食品化学的研究
13、方法食品化学的研究方法（1 1）食品的品质和安全性）食品的品质和安全性 安全性：广义上：食品在食用时完全无有害物质和无微生物的污染。广义上：食品在食用时完全无有害物质和无微生物的污染。实际上，无法按照这一定义来执行。实际上，无法按照这一定义来执行。主要原因：主要原因：l第第一一，物物质质的的有有害害性性不不是是绝绝对对的的，食食品品中中有有些些物物质质低低剂剂量量时时无无害害，浓度超过一定值后产生危害；浓度超过一定值后产生危害；l第第二二，不不同同的的人人群群对对食食品品的的敏敏感感性性不不一一样样，如如不不同同的的人人对对乙乙醇醇的的反反应应就就相相差差极极大大，有有一一些些物物质质对对某某
14、些些人人有有害害，而而对对另另外外一一些些人则是安全的；人则是安全的；l第三，有害食品对人的毒害作用有急性和慢性的。第三，有害食品对人的毒害作用有急性和慢性的。狭义上：食品被食用后，在一定时间内对人体不产生可观察狭义上：食品被食用后，在一定时间内对人体不产生可观察到的毒害。到的毒害。第十九页，本课件共有34页 考虑食品的安全性的几种情况：原本就存在于食物中的有害物质 在食品加工时有意无意添加到食品中的毒物；对食品在贮运过程中产生的有毒物质。第二十页，本课件共有34页食品的品质：直观性直观性品质特性：质构、色泽、风味。品质特性：质构、色泽、风味。质构：包括了食品的质地质构：包括了食品的质地(硬，
15、软，绵，脆等硬，软，绵，脆等)，形状（大、小、粗、细）、形，形状（大、小、粗、细）、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。态（新鲜、衰竭、枯萎）。最常见导致最常见导致食品质构劣变食品质构劣变的原因：的原因：食物成分失去溶解性、失去持水食物成分失去溶解性、失去持水力及各种引起硬化与软化的反应。力及各种引起硬化与软化的反应。色：指食品中各类有色物质赋予食品的外在特征，是消费者评价食品新鲜与色：指食品中各类有色物质赋予食品的外在特征，是消费者评价食品新鲜与否、正常与否的重要感官指标。否、正常与否的重要感官指标。香：多指食品中宜人的挥发性成分刺激人的嗅觉器官产生的效果，加工香：多指食品中宜人的挥发性成分刺激人的嗅
16、觉器官产生的效果，加工食品一般具有特征香气。食品一般具有特征香气。“香香”有时泛指食品的气味，如羊肉具有膻味。有时泛指食品的气味，如羊肉具有膻味。味：指食品中非挥发性成分作用于人的味觉器官所产生的效果。味：指食品中非挥发性成分作用于人的味觉器官所产生的效果。非直观性非直观性品质特性品质特性:消费者难以知晓的食品的质量特征特性。如食品的消费者难以知晓的食品的质量特征特性。如食品的营养和功能特性。营养和功能特性。第二十一页，本课件共有34页食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用对食品品质和安全性的不良影响有如下几方面：(1)(1)质地变化：质地变化：食品组分的溶解性、分散性和持水量降低，食品变硬或变
17、软。(2)(2)风味变化：风味变化：酸败(水解或氧化)，产生蒸煮味或焦糖味及其他异味。(3)(3)颜色变化：颜色变化：变暗、褪色或出现其他色变。(4)(4)营养价值变化：营养价值变化：维生素、蛋白质、脂类等降解，矿物质和其他重要生物活性成分的损失。(5)(5)安全性的影响：安全性的影响：产生有毒物质或形成有害健康物质。第二十二页，本课件共有34页（2 2）影响食品品质特性的）影响食品品质特性的化学化学和和生物化学生物化学反反应应 非酶褐变，酶促褐变，脂类水解，脂类氧化，蛋白质变性，蛋白质交联，蛋白质水解，低聚糖和多糖的水解，多糖的合成，糖酵解，天然色素的降解。第二十三页，本课件共有34页（3
18、3）各类反应对食品品质和安全性的影响）各类反应对食品品质和安全性的影响l 食品的各类反应除了引起食品品质变坏，出现食品安全性问题外，有的反应则有利于食品品质的改良，如多糖或蛋白质的化学修饰和衍生物的合成。l 食品变质 一般是由一系列初级反应引起组分的分子结构发生变化，然后导致肉眼可见或其他感官能感觉的变化，产生对人体有害甚致致癌的物质。第二十四页，本课件共有34页食品中主要成分的反应和相互作用食品中主要成分的反应和相互作用第二十五页，本课件共有34页该图显示了一些规律：该图显示了一些规律：l从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序为：脂肪从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序为：脂肪蛋白
19、蛋白质质碳水化合物。脂肪与蛋白质都能在常温下反应，但脂肪碳水化合物。脂肪与蛋白质都能在常温下反应，但脂肪的反应具有自身催化作用，因此，食物主要成分中脂肪是最的反应具有自身催化作用，因此，食物主要成分中脂肪是最不稳定。不稳定。l食品主要成分之间存在各种反应。脂肪是通过氧化的中间产物与食品主要成分之间存在各种反应。脂肪是通过氧化的中间产物与蛋白质反应。在加热、酸或碱性条件下蛋白质和碳水化合物互相蛋白质反应。在加热、酸或碱性条件下蛋白质和碳水化合物互相反应。反应。l反应体系中过氧化物与活性羰基化合物是参与反应的最主反应体系中过氧化物与活性羰基化合物是参与反应的最主要的活性基团。要的活性基团。l色素、
20、风味物质和维生素在各种反应中最易发生变化。色素、风味物质和维生素在各种反应中最易发生变化。第二十六页，本课件共有34页（4 4）反应的动力学）反应的动力学 食品在贮藏加工过程中的各种化学和生物化学变化与温度、时间、pH、食品的组成、水活性、反应速率都有关系。在中等范围内，反应符合Arrhenius方程 式中K为温度T时的速率常数；A为作用物分子间的撞频率；E反应活化能；R为气体常数；T为温度。第二十七页，本课件共有34页温温度度(T)(T)：影响食品贮藏加工中化学变化的主要变量。在高温或低温下，上述方程会出现偏差。因为高温或低温可使酶失去活性；反应途径改变或出现竞争；体系物理状态改变；反应消耗
21、增加，引起1个或几个反应物欠缺。这些都是反应方程出现偏差的原因。时间时间(t)(t)：食品的贮藏中需要了解不同食品在特定质量水平的保藏期，以及各种化学和微生物反应随时间变化的规律和变化速率常数。第二十八页，本课件共有34页lpHpH值、水分活度值、水分活度都将影响许多化学反应和酶催化反应的速率。l当在极端pH时，微生物生长和酶促反应能够受到极大程度的抑制。然而较小的pH变化可能导致食品品质的显著改变。l中等水分含量的食品，无论是化学、生物化学或酶促反应，乃至许多微生物反应的速率都是较大，在低水分活度时，大多数反应的速率相对减慢，其中脂类的氧化和类胡萝卜素的降解脱色却是特例，不符合此规律。第二十
22、九页，本课件共有34页8.8.现代食品化学的发展方向现代食品化学的发展方向l我国食品资源丰富而复杂、加工技术多样。因此，继续研究不同我国食品资源丰富而复杂、加工技术多样。因此，继续研究不同原料和不同原料和不同食品的组成、性质和在食品贮藏加工中的变化食品的组成、性质和在食品贮藏加工中的变化依然是今依然是今后食品化学的主要课题。后食品化学的主要课题。l开发开发新食源新食源，特别是新的食用蛋白质资源，发现并脱除新食源中有害成分，特别是新的食用蛋白质资源，发现并脱除新食源中有害成分，同时保留有益成分的营养与功能性。同时保留有益成分的营养与功能性。l解决解决现有食品工业生产中存在的问题现有食品工业生产中
23、存在的问题，如变色变味、质地粗糙、货，如变色变味、质地粗糙、货架期短、风味不自然等。架期短、风味不自然等。l运用现代化科学与技术手段对运用现代化科学与技术手段对功能性食品中有效成分的含量、结构、生功能性食品中有效成分的含量、结构、生理活性、保健作用、提取方法及食品应用理活性、保健作用、提取方法及食品应用加以深入研究，强化食品开加以深入研究，强化食品开发的科学性。发的科学性。l风味化学和工艺学风味化学和工艺学的研究将逐渐深入，并因为有现代分析与工艺技的研究将逐渐深入，并因为有现代分析与工艺技术的运用应达到新的深度。术的运用应达到新的深度。第三十页，本课件共有34页l高新技术在食品工业中的应用高新
24、技术在食品工业中的应用：u近近几几十十年年来来，在在食食品品加加工工和和贮贮藏藏过过程程中中引引入入了了大大量量的的高高新新技技术术，如如微微胶胶囊囊技技术术、膜膜分分离离技技术术、超超临临界界提提取取技技术术、新新灭灭菌菌技技术术、复复合合包包装装材材料料、微微波波技技术术、超超微微粉粉碎碎技技术术、可可食食用用膜膜技技术术等等。这这些些技技术术推推动动了了食食品品化化学学的的发发展展，也也对对食食品品化化学学的的研究方法提出了更高的要求。研究方法提出了更高的要求。u例例如如，在在微微胶胶囊囊技技术术中中，壁壁材材(Wallmaterials)中中各各个个组组分分的的结结构构和和性性质质，各
25、各组组分分之之间间的的相相互互作作用用以以及及它它们们对对微微胶胶囊囊产产品品超超微微结结构构的的影影响响，都都是是食食品品化化学学研研究究的的课课题题；这这就就需需要要应应用用更更先先进进的的分分析析和和测测试试手手段段，从从宏宏观观、分分子子水水平平和和超超微微结结构构3个个方方面着手将这项高新技术正确地应用于食品工业。面着手将这项高新技术正确地应用于食品工业。现有食品材料功能的改良：现有食品材料功能的改良：全天然魔芋消毒湿纸巾的研制；全天然魔芋消毒湿纸巾的研制；生物降解油菜杆餐具的研究；淀粉玩具。生物降解油菜杆餐具的研究；淀粉玩具。第三十一页，本课件共有34页 9.9.食品化学的学习方法
26、食品化学的学习方法l注意学习食品中主要成分的基本化学特点；注意学习食品中主要成分的基本化学特点；l对常见食品的化学组成的了解；对常见食品的化学组成的了解；l熟熟悉悉重重要要反反应应与与食食品品品品质质的的关关系系，了了解解控控制制或或加加速速相相关关反反应应的的限限制性条件或非限制性条件；制性条件或非限制性条件；l掌握重要的专业名词（中英文）；掌握重要的专业名词（中英文）；l学习过程中遇到的很多不明确的基础性问题及时查阅相关的书籍；学习过程中遇到的很多不明确的基础性问题及时查阅相关的书籍；l培养对课程的学习兴趣，注意联系日常生活中的实际例子；培养对课程的学习兴趣，注意联系日常生活中的实际例子；l了解食品化学发展的新动态。了解食品化学发展的新动态。第三十二页，本课件共有34页10.10.食品化学工作者的任务食品化学工作者的任务l食品的质量控制食品的质量控制 l敏感食品的变质问题敏感食品的变质问题 l在食品贮藏、运输、包装、加工和食品在食品贮藏、运输、包装、加工和食品配方中控制各种变质反应的速率配方中控制各种变质反应的速率 第三十三页，本课件共有34页思考题1.什么是食品和食品化学？食品化学与其他学科的关系？2.食品的化学组成？3.食品化学的基本研究内容？4.食品化学的重点研究内容？5.食品化学的研究方法？6.食品化学的发展前景和发展方向？第三十四页，本课件共有34页