食品化学的概念.doc
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1、如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流食品化学的概念【精品文档】第 3 页食品化学的概念:食品化学式一门研究食品中的化学变化与食品质量相关性的科学。在温差相等的情况下,为什么生物组织的冷冻速率比解冻速率更快?冰的热导率在0度时约为同一温度下水的4倍,这表明冰的热传导速率比生物组织中的非流动水要快得多,冰的热扩散速率约为水的9倍,即在一定的环境条件下冰的温度变化比水大得多。因而可以解释在温差相等的情况下为什么生物组织的冷冻速率比解冻镀铝更快。水分活度的测定方法:1.冰点测定法2.相对湿度传感器测定法3.恒定相对湿度平衡法非极性物质具有两种特殊的性质:一种是蛋白质分子间产生的疏水相互作用(hyd
2、rophobic interaction),这是疏水基团之间为减少水与非极性实体的界面面积而进行缔合的作用;另一种是极性物质和水形成的笼形水合物(clathrate hydrate)即是像冰一样的包含化合物,水为“宿主”。 离子水合作用在水中添加可解离的溶质,会使纯水通过氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏,对于不具有氢键受体和给体的简单无机离子,它们与水的相互作用仅仅是离子-偶极的极性结合。这种作用通常被称为离子水合作用疏水水合作用向水中加入疏水性物质,如烃、脂肪酸等,由于它们与水分子产生斥力,从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强,处于这种状态的水与纯水结构相似,甚至比纯水的结
3、构更为有序,使得熵下降,此过程被称为疏水水合作用。疏水相互作用如果在水体系中存在多个分离的疏水性基团,那么疏水基团之间相互聚集,从而使它们与水的接触面积减小,此过程被称为疏水相互作用。笼形水合物指的是水通过氢键键合形成像笼一样的结构,通过物理作用方式将非极性物质截留在笼中。通常被截留的物质称为“客体”,而水称为“宿主”。单分子层水:在MSI区间的高水分末端(区间和区间的分界线,W=0.20.3)位置的这部分水,通常是在干物质可接近的强极性基团周围形成1个单分子层所需水的近似量,称为食品的“单分子层水(BET)”。关于水分活度,食品在冰点上与冰点下的比较:a冰点以上,食品的aw是食品的组成和温度
4、的函数,并且主要与食品的组成有关;而在冰点以下,aw仅与食品的温度有关。b.就食品而言,冰点以上和冰点以下水分活度的意义是不一样的。如在-15,水分活度为0.80时,微生物不会生长,化学反应缓慢;然而在20,水分活度仍为0.80时,化学反应快速进行,且微生物能较快的生长。c.不能用食品在冰点以下的aw来预测食品在冰点以上的aw,同样,也不能用食品在冰点以上的aw来预测食品在冰点以下的aw。吸附等温线曲线:在恒定温度下,用来联系食品中的水分含量(以每单位干物质中的含水量表示)与其水分活度的图,称为水分吸附等温线曲线意义:(1)测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长;(2)预测食品的化学和物理稳
5、定性与水分含量的关系;(3)了解浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与相对蒸气(RVP)的关系;(4)配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移(5)对于要求脱水的产品的干燥过程、工艺、货架期和包装要求都有很重要的作用。滞后现象:向干燥样品中添加水,所得到的吸附等温线与将水从样品中移出所得到的解吸等温线并不相互重叠,这种不重叠性称为滞后现象。滞后现象的原因:1.解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法释放2.样品中不规则形状产生毛细管现象的部位,欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压,3.解吸时,因组织改变,无法紧密结合水,因此回吸相同水分含量时其aw较高。试阐述水分活度与食品稳定性的关系?a. 微生物
6、生长与aw的关系; b. 酶水解与aw的关系; c. 氧化反应(非酶)与aw的关系;d. 麦拉德褐变与aw的关系; e. 各种反应的速度与aw的关系; f. 含水量与aw的关系。除非酶 氧化在 Aw0.3时有较高反应外,其他反应均是Aw愈 小速度愈小。也就是说,有利于食品 的稳定性。 食品水分与微生物生命活动的关系不同类群微生物生长繁殖的最低水分活度范围是:大多数细菌为0.990.94,大多数霉菌为0.940.80,大多数耐盐细菌为0.75,耐干燥霉菌和耐高渗透压酵母为0.650.60。在水分活度低于0.60时,绝大多数微生物就无法生长。食品水分与食品化学变化的关系 降低食品的aw,可以延缓褐
7、变,减少食品营养成分的破坏,防止水溶性色素的分解。 但aw过低,则会加速脂肪的氧化酸败,又能引起非酶褐变。要使食品具有最高的稳定性所必需的水分含量, 最好将aw保持在结合水范围内。这样,使化学变化难于发生,同时又不会使食品丧失吸水性和复原性。在食品的化学反应,其最大反应速度一般发生在具有中等水分含量的食品中(0.70.9aw),这是人们不期望的。而最小反应速度一般首先出现在aw 0.20.3,当进一步降低aw时,除了氧化反应外,其他反应速度全都保持在最小值。这时的水分含量是单层水分含量。因此用食品的单分子层水的值可以准确地预测干燥产品最大稳定性时的含水量,这具有很大的实用意义。单糖的物理性质:
8、1. 旋光性(optical activity)是指一种物质使平面偏振光的振动平面发生旋转的特性。 所谓比旋光度是指浓度为1g/mL的糖溶液在其透光层为1dm时使偏振光旋转的角度。测定时通常采用钠光灯作为偏振光源,环境温度一般为20。2. 甜味是单糖的重要特征。甜味的强弱通常以蔗糖作为基准物,采用感官比较法进行评价,因此所得数据为一个相对值。一般规定10%的蔗糖水溶液在20的甜度为1.0,其他糖在相同条件下与之比较得出相应的甜度。3. 溶解性:单糖分子具有多个羟基,故其易溶于水,但不溶于丙酮等有机溶剂。温度对单糖溶解度的影响较大,一般溶解度随温度的升高而增大,同一温度下,果糖的溶解度最高4.
9、结晶性:糖的特征之一是能形成晶体,糖溶液越纯越容易结晶。5. 吸湿性和保湿性:当糖处在较高的空气湿度环境下,可以吸收空气中的水分;与之相反,当糖处于较低的空气湿度环境下可以保持自身的水分,此即为糖的吸湿性和保湿性。6. 抗氧化性:由于氧气在糖溶液中的溶解量比在水溶液中低很多,因此单糖溶液具有抗氧化性,常见低聚糖:蔗糖(sucrose)又称为白糖或食糖,无色透明单斜晶系晶体,易溶于水,易吸湿,无变旋现象。因其甜味纯正、持续时间长而成为食品工业和日常生活中最常用的一种甜味剂。蔗糖是一种非还原糖,由一分子葡萄糖和一分子果糖通过-(12)糖苷键连接组成。麦芽糖(maltose)又称为饴糖,是一种透明针
10、状晶体,易溶于水,微溶于乙醇。麦芽糖是一种还原糖,由2分子的葡萄糖通过-(14)糖苷键连接而成,能形成糖脎,有变旋作用,比旋光度为 D= +136工业上主要用-淀粉酶水解淀粉来制取麦芽糖。麦芽糖是糖类中营养最为丰富的一种。乳糖(lactose)由一分子-半乳糖和一分子葡萄糖通过-(14)糖苷键连接而成,具有还原性,能发生变旋现象,能被酸、苦杏仁酶和乳糖酶等水解。纯净的乳糖是白色固体,溶解度小。果葡糖浆又称高果糖浆(high fructose corn syrup),素有天然蜂蜜之称,以酶法糖化淀粉所得糖化液经葡萄糖异构酶作用,将部分葡萄糖异构成果糖,由葡萄糖和果糖组成的一种混合糖浆,因此又叫异
11、构糖浆。环糊精(cyclodextrin)又称为沙丁格糊精或环状淀粉,是一种由D-葡萄糖通过-(14)糖苷键聚合而成环状低聚糖的独特糖类物质。它的聚合度有6、7、8三种,分别称为-环糊精、-环糊精和g-环糊精。(常作为微胶囊化的壁材)功能性低聚糖:是指对人体有显著生理功能,能够促进人体健康的低聚糖。与普通低聚糖相比,功能性低聚糖由27个单糖组成,在机体胃肠道内不被消化吸收而直接进入大肠优先被双歧杆菌所利用,是双歧杆菌的增殖因子。双歧杆菌已被广泛认为是一种存在于肠道内有利于人体健康的有益菌,能改善肠道环境,抑制肠内腐败菌和有害菌的生长,对于抑制衰老和抗癌具有重要的意义。此外,功能性低聚糖还是一种
12、低甜度、低热量的糖类物质,能够降低血脂,防止龋齿,食用后不会升高血糖等功能,常见的功能性低聚糖有低聚果糖、低聚半乳糖、低聚木糖和低聚异麦芽糖等。低聚木糖:是由27个木糖以-(14)糖苷键连接而成的,是木糖的直链低聚糖,其中以二糖(图3-20)和三糖为主。低聚木糖不仅具有优良的稳定性,能在较宽的pH和温度范围内保持稳定,而且与其他低聚糖相比,低聚木糖最难消化吸收,对双歧杆菌的增殖效果最好,有抗龋齿性,是一种优良的功能性食品原料,广泛应用于各类食品中。多糖结构多糖又称为多聚糖,是指单糖聚合度大于10的糖类多糖,由单糖分子通过脱水缩合而成,常见的糖苷键类型有1,4、1,6和1,3-糖苷键等。在自然界
13、中多糖的聚合度多在100以上,大多数多糖的聚合度为2003 000,纤维素的聚合度最大为7 00015 000。多糖具有两种结构:一种是直链,另一种是支链。多糖大分子结构与蛋白质一样,也可以分为一级、二级、三级和四级结构层次。提高溶解性的途径引入一些亲水基团,增加淀粉分子与水分子间的相互作用,如化学改性淀粉;改变淀粉分子的结构方式,破坏淀粉颗粒,使原有的结晶区不再存在,如预糊化淀粉;将淀粉水解,使分子变小、破坏淀粉的结构,如糊精。淀粉的糊化,:指未受损的淀粉颗粒不溶于冷水,但可逆地吸着水并产生溶胀,淀粉颗粒的直径明显地增加,经过搅拌后淀粉-水体系再进行加热处理,随着温度的升高淀粉分子运动加剧,
14、使淀粉分子间的氢键开始断裂,所裂解的氢键位置就可以同水分子产生氢键,淀粉颗粒的体积增大,失去晶态。由于水分子的穿透,以及更多、更长的淀粉分子分散而呈糊状,体系的黏度增加,双折射现象消失,最后得到半透明的黏稠体系。淀粉糊化的三个阶段:可逆吸水阶段,水分进入淀粉颗粒的非晶质部分,体积略有膨胀,此时冷却干燥,可以复原,双折射现象不变;不可逆吸水阶段,随着温度的升高,水分进入淀粉微晶间隙,不可逆大量吸水,结晶“溶解”;无定形状形成阶段,淀粉糊化后继续加热则会使膨胀的淀粉粒继续分离支解,淀粉颗粒成为无定形的袋状,淀粉分子全部进入溶液,溶液的黏度继续增高。将新鲜的糊化淀粉浆脱水干燥可得易分散于凉水的无定形
15、粉末,即“可溶性-淀粉”。 影响淀粉糊化的因素 淀粉晶体结构,淀粉分子间的结合程度、分子排列紧密程度、淀粉分子形成微晶区的大小等,影响淀粉分子的糊化难易程度。 直链淀粉/支链淀粉的比例,直链淀粉在冷水中不易溶解、分散,直链淀粉分子间存在的相对较大作用力,直链淀粉含量越高,淀粉难以糊化,糊化温度越高。 水分活度,水分活度较低时,糊化就不能发生或者糊化程度非常有限。 pH值,一般淀粉在pH为47时较为稳定,在碱性条件下易于糊化,当pH小于4时,淀粉糊的黏度将急剧下降。老化:经过糊化后的-淀粉在室温或低于室温下放置后,会变得不透明甚至凝结而沉淀,这种现象称为淀粉的老化。影响因素 直链淀粉起作用; 温
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