《食品化学绪论》PPT课件.ppt

食品化学青岛农业大学食品科学与工程学院肖军霞：肖军霞：博士，副教授博士，副教授Office:化学楼化学楼115E-mail:Food Chemistry （32 32 学时）学时）教材：教材：.食品化学食品化学阚建全主编阚建全主编中国农大出版社中国农大出版社2008年年主要参考书主要参考书1.食品化学食品化学王王璋等编璋等编中国轻工业出版社中国轻工业出版社1999年年2食品化学夏延斌主编食品化学夏延斌主编中国农业出版社，中国农业出版社，2004.8ReferencesReferences4.FoodChemistry,OwenR.Fennema3rdEdition,19965.FoodChemistry,Belitz.Grosch.SecondEdition,1999ContentsIntroductionChapter1WaterChapter2CarbohydratesChapter3LipidsChapter4ProteinChapter5VitaminandMineralChapter6Enzyme Chapter7PigmentsandColorantsChapter8FlavorChemistry绪论 本章提要本章提要 了解食品化学的研究内容、方法、食品了解食品化学的研究内容、方法、食品化学的最新进展和动态。化学的最新进展和动态。重点掌握食品中主要的化学变化及其对重点掌握食品中主要的化学变化及其对食品品质和安全性的影响。食品品质和安全性的影响。一、食品化学的概念一、食品化学的概念二、食品化学的研究内容二、食品化学的研究内容三、食品化学发展史与研究方法三、食品化学发展史与研究方法四、食品化学的学习方法与要求四、食品化学的学习方法与要求Introduction一、食品化学的概念一、食品化学的概念一、食品化学的概念一、食品化学的概念1 1、名词概念、名词概念食品或食物食品或食物具备营养功能；具备营养功能；食品化学食品化学I tell I tell you!you!食品必需符合的基本要求：食品必需符合的基本要求：良好的风味特征；良好的风味特征；对人体无害。对人体无害。食品的化学组成食品的化学组成及理化性质及理化性质食食品品中中的的化化学学成成分分Natural CompositionsUnnatural CompositionsInorganic CompositionsOrganic CompositionsFood AdditivesContaminantWaterMineralCarbohydrates Lipids 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一、食品化学的概念一、食品化学的概念一、食品化学的概念一、食品化学的概念1 1、名词概念、名词概念食品化学：是从化学角度和分子水平研究食品的食品化学：是从化学角度和分子水平研究食品的组成、结构、理化性质、生理和生化组成、结构、理化性质、生理和生化性质、营养与功能性质以及它们在食性质、营养与功能性质以及它们在食品储藏、加工和运销中的变化的学科。品储藏、加工和运销中的变化的学科。I tell I tell you!you!化化学学分分子子水水平平CompositionStructurePhysicochemicalpropertiesNutritionSafetyChangesinfluenceStorageProcessingTransportationsale FoodqualitySafetyI tell I tell you!you!2 2、食品化学与相关学科的关系、食品化学与相关学科的关系FoodScienceFoodMicoorganismFoodChemistryFoodEngineering一、食品化学的概念一、食品化学的概念2 2、食品化学与相关学科的关系、食品化学与相关学科的关系 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 动物学动物学 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。食品化学的学科特点：食品化学的学科特点：多源性 综合性 指导性 应用性（实践性）按研究内容的主要范围：按研究内容的主要范围：l食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性食品成分化学：研究食品中各种化学成分的含量和理化性质等。质等。l食品分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。食品分析化学：研究食品成分分析和食品分析方法的建立。l食品生物化学：研究食品的生理变化。食品生物化学：研究食品的生理变化。l食品工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。食品工艺化学：研究食品在加工贮藏过程中的化学变化。l食品功能化学：研究食物成分对人体的作用。食品功能化学：研究食物成分对人体的作用。l食品风味化学：研究食品风味的形成、消失及食品风味成食品风味化学：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。3 3、食品化学的分类、食品化学的分类 按研究对象和物质分类：按研究对象和物质分类：u 食品碳水化合物化学；u 食品脂类化学；u 食品色素化学；u 食品风味化学；u 食品毒物化学；u 食品蛋白质化学；u 食品酶学；u 食品添加剂等。二、食品化学的研究内容二、食品化学的研究内容二、二、食品食品化学化学研究研究内容内容1 1、天然及非天然成分的性质、功能、天然及非天然成分的性质、功能 及人体需要；及人体需要；天然及非天然成分在食天然及非天然成分在食品原料中的变化；品原料中的变化；天然及非天然成分在加天然及非天然成分在加工及储藏中的变化；工及储藏中的变化；2 2、变化、变化4 4、天然及非天然成分对食品质量与、天然及非天然成分对食品质量与 安全的影响；安全的影响；3 3、研究食品贮藏、加工新技术，、研究食品贮藏、加工新技术，食品资源的开发和科学利用；食品资源的开发和科学利用；二、二、食品食品化学化学研究研究内容内容5 5、食品的色、香、味；、食品的色、香、味；7 7、食品的质量鉴定；、食品的质量鉴定；通过色、香、味变化可以鉴定食品的：通过色、香、味变化可以鉴定食品的：新鲜度、成熟度、加工精度、品种特征、变化的程度新鲜度、成熟度、加工精度、品种特征、变化的程度1）食品中原有的成分；）食品中原有的成分；2）加工后产生的；）加工后产生的；3）添加到食品中的有毒成分；）添加到食品中的有毒成分；4）污染的成分；）污染的成分；理化鉴定法、微生物鉴定法、感官鉴定法理化鉴定法、微生物鉴定法、感官鉴定法6 6、食品的中的毒害成分；、食品的中的毒害成分；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，研究食品贮藏加工的新技术，开发新产品和新的食品资源等。（2）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。（3）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。（4）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。（5）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。q食品化学起源于何时难以从历史记载中找到答案食品化学起源于何时难以从历史记载中找到答案;q食品化学作为科学加以研究应追溯到十八世纪食品化学作为科学加以研究应追溯到十八世纪;q食品化学在十九世纪初逐步成为一门独立的学科食品化学在十九世纪初逐步成为一门独立的学科;三、食品化学的发展史与研究方法三、食品化学的发展史与研究方法1 1、食品化学的历史、食品化学的历史1 1、食品化学的历史、食品化学的历史与食品化学发展相关的科学家与食品化学发展相关的科学家lA.L.avoisier(France)(1743-1794）lC.W.Scheele(Sweden)(1742-1786）lNicolas(France)(1767-1845)lM.E.Chevreul(France)(1786-1889)lWilliam(American)(1785-1853)lJ.V.Liebig(Germany)（1803-1873）A.L.avoisierl（1）17801850：瑞典化学家舍雷：瑞典化学家舍雷(schecle)分离和研究分离和研究了乳酸的性质。从柠檬汁和醋栗中分离出柠檬酸，从苹果中了乳酸的性质。从柠檬汁和醋栗中分离出柠檬酸，从苹果中分离出苹果酸。分离出苹果酸。l（2）17431794：法国化学家拉瓦锡：法国化学家拉瓦锡(Lavoisier)首先提出首先提出了用化学方程式表达发酵过程。了用化学方程式表达发酵过程。l（3）17671845：法国化学家尼古拉斯：法国化学家尼古拉斯Nicolas在在Lavoisier工作基础上用干灰化的方法测定植物中矿物质的含工作基础上用干灰化的方法测定植物中矿物质的含量，用燃烧分析方法测定了乙醇的元素组成。量，用燃烧分析方法测定了乙醇的元素组成。l（4）1813：英国化学家戴维：英国化学家戴维(Davy)在农业化学原理一书在农业化学原理一书中论述了食品化学的有关内容，对食品化学分析、食品掺假中论述了食品化学的有关内容，对食品化学分析、食品掺假的控制、食品检验起着极大的促进作用。的控制、食品检验起着极大的促进作用。l（5）17861889：法国化学家谢弗勒尔：法国化学家谢弗勒尔MichelEugeneChevreul是有机物质分析的先驱，发现和命名硬脂酸和油酸。是有机物质分析的先驱，发现和命名硬脂酸和油酸。l（6）德国化学家李比希）德国化学家李比希JustusVonliebig将食品分类为含将食品分类为含氮的和不含氮的。氮的和不含氮的。1847：出版了第一本有关食品化学的书：出版了第一本有关食品化学的书食品化学的研究。食品化学的研究。l（7）19是纪中期：英国是纪中期：英国ArthurHillHassall和助手们绘制和助手们绘制了一套比较详尽的显示纯净食品材料和掺杂食品材料的微观了一套比较详尽的显示纯净食品材料和掺杂食品材料的微观形象的示意图。形象的示意图。l（8）1860：德国：德国W.Hanneberg和和F.Stohman发展了一发展了一种用来常规测定食品中主要成分的重要的方法。种用来常规测定食品中主要成分的重要的方法。l（9）1871：法国化学家杜马：法国化学家杜马JeanBaptisteDumas提出仅提出仅由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类的由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类的生命。生命。l（10）20世纪前半期已发现了大部分基本的食用物质，并对世纪前半期已发现了大部分基本的食用物质，并对它们的性质作了鉴定，这些物质是维生素、矿物质、脂肪酸它们的性质作了鉴定，这些物质是维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸。和一些氨基酸。http:/food-chemistry/与食品化学相关的国外学术刊物http:/与食品化学相关的国外学术刊物与食品化学相关的国外学术刊物http:/与食品化学相关的国外学术刊物与食品化学相关的国内学术刊物l食品科学l中国食品学报l食品工业科技l食品与发酵工业2 2、食品化学的研究现状方法、食品化学的研究现状方法2 2、食品化学的研究现状方法、食品化学的研究现状方法q采用模拟体系或简单体系采用模拟体系或简单体系进行研究进行研究q将动态多因子科学地分解将动态多因子科学地分解成静态单因子成静态单因子q对于不同的研究对象用不对于不同的研究对象用不同的研究手段同的研究手段q将生物技术用于食品化学将生物技术用于食品化学研究中研究中质地变化：质地变化：食品组分的溶解性、分散性和持水量降低，食食品组分的溶解性、分散性和持水量降低，食品变硬或变软。品变硬或变软。风味变化：风味变化：酸败酸败(水解或氧化水解或氧化)，产生蒸煮味或焦糖味及其，产生蒸煮味或焦糖味及其他异味。他异味。颜色变化：颜色变化：变暗、褪色或出现其他色变。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。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。（1 1）食品在贮藏加工过程中各组分间相互作用）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对食品品质和安全性的不良影响食品的品质：直观性品质特性：质构、色泽、风味。直观性品质特性：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，软，绵，脆等硬，软，绵，脆等)，形状（大、小、粗、细），形状（大、小、粗、细）、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。最常见导致食品质构劣变的原因：最常见导致食品质构劣变的原因：食物成分失去溶解性、失去持水力及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。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。鲜与否、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觉器官产生的效果，加工的食品一般具有特征香气。的食品一般具有特征香气。“香香”有时泛指食品的气味，如羊肉具有有时泛指食品的气味，如羊肉具有膻味。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。非直观性品质特性非直观性品质特性:消费者难以知晓的食品的质量特征特性。如食品的营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。养和功能特性。食品安全性食品安全性：广广义义上上：食食品品在在食食用用时时完完全全无无有有害害物物质质和和无无微微生生物物的污染。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第一，物质的有害性不是绝对的；第一，物质的有害性不是绝对的；l第二，不同的人群对食品的敏感性不一样；第二，不同的人群对食品的敏感性不一样；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。生可观察到的毒害。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；食品加工时有意无意添加到食品中的毒物；食品在贮运过程中产生的有毒物质。（2 2）影响食品品质特性的化学和生物化学反应）影响食品品质特性的化学和生物化学反应 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。（3 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。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：脂肪蛋白质碳水化合物。l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不稳定。（4 4）食品化学反应的控制条件）食品化学反应的控制条件 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。l我国食品资源丰富而复杂、加工技术多样。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因此，继续研究不同原料和不同食品的组食品的组成、性质和在食品贮藏加工中的变化成、性质和在食品贮藏加工中的变化依然依然是今后食品化学的主要课题。是今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，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。有益成分的营养与功能性。3 3、食品化学研究的趋势、食品化学研究的趋势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存在的问题，如变色变味、，如变色变味、质地粗糙、货价期短、风味不自然等。质地粗糙、货价期短、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、提取方法分的含量、结构、生理活性、保健作用、提取方法及食品应用及食品应用加以深入研究，强化食品开发的科学性。加以深入研究，强化食品开发的科学性。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。代分析与工艺技术的运用应达到新的深度。3 3、食品化学研究的趋势、食品化学研究的趋势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全天然魔芋消毒湿纸巾的研制；魔芋环保涂料；生物降解油菜杆餐具的研的研制；魔芋环保涂料；生物降解油菜杆餐具的研究；淀粉玩具。究；淀粉玩具。l高新技术在食品工业中的应用：高新技术在食品工业中的应用：u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研究究方方法法提提出出了了更更高的要求。高的要求。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限制性条件或非限制性条件；的限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学学习习过过程程中中遇遇到到的的很很多多不不明明确确的的基基础础性性问问题题及及时时查查阅阅相相关关的的书籍；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。四、食品化学的学习方法与要求四、食品化学的学习方法与要求思考题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？