食品化学

2021年2月27日发(作者：复方牛磺酸滴眼液)
第一章

绪论（略）


第

2
章

水分


一、名词解释：


疏水水合作用、化合水、水分吸着等温线、滞后现象


答案：


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加强，处于这种状态的


水与纯水结构相似甚至比纯水的结构更为有序，使得熵下降，此过程被称为疏水


水合作用。


化合水：是指那些结合最牢固的，构成非水物质组成的那些水。


水分吸着等温现线：在恒温条件下，食品的含水量（用每单位干物质质量中水的


质量表示）与
αw
的称为解吸等温线
.

滞后现象：
msi
的制作有两种方法，即采用会吸或解吸的方法绘制的

msi
，同一


食品按这两种方法制作的
msi
图形并不一致，不相互重叠，这种现象称为滞后现


象。


二、简答题：


1.
水分活度与影响食品稳定性因素的关系如何？


答：
αw
比水分含量能更好的反映食品的稳定性，究其原因与下列因素有关：


①
αw
对微生物生长有更为密切的关系，
……
；


②
αw
与引起食品品质下降的诸多化学反应，酶促反应及质构变化有高度的相


关性，
……
；


③

用
αw
比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况；


④

从
msi
图中所表示的单分子层水的
αw (0.20
-0.30)
所对应的水分含量是干燥


食品的最佳要求；


⑤
αw
比水分含量易测，且又不破坏试样。


三、推导单分子层值计算公式。

（略）


第

3
章

碳水化合物


一、名词解释


非酶褐变、淀粉的糊化、淀粉的老化、膳食纤维


答案：


非酶褐变
:
非酶褐变反应主要是碳水化合物在热的作用下发生的一系列化学反


应，产生了大量的有色成分和无色成分，或挥发性和非挥发性成分。由于非酶褐

变反应的结果使食品产生了褐色，故将这类反应统称为非酶褐变反应。就碳水化


合物而言，非酶褐变反应包括美拉德反应，焦糖化褐变，抗坏血酸褐变和酚类成


分的褐变。


淀粉的糊化：

淀粉分子结构上羟基之间通过氢键缔合形成完整的淀粉粒不溶于冷


水，能可逆地吸水并略微溶胀。如果给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分


子之间的氢键断裂，因而淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水


渗入淀粉粒．使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结


晶区的数目和大小均减小，继续加热．淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于


水合作用而出现无规卷曲。淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状


态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。


淀粉的老化：淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明


淀粉分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉冷却或储藏时，淀粉分子通过氢


键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称为淀粉的老化。淀粉的老化实质上是一


个再结晶的过程。


膳食纤维：凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞，多糖，木质素以


及相关物质的总和。


二、简答题：


1.
简述蔗糖形成焦糖素的反应历程


答：蔗糖是用于产生焦糖色素和食用色素香料的物质，在酸或酸性铵盐存在的溶


液中加热可制备出焦糖色素，其反应历程如下。


(1)
第一阶段：由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一水分子水，


生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐。这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止。


(2)
第二阶段：是持续较长时间的失水阶段．在此阶段异蔗糖酐脱去一分子


水缩台为焦糖酐。焦糖酐是一种平均分子式为
C24 H36 O18
的浅褐色色素，焦糖


酐的熔点为
1 3 8
℃
，可溶于水及乙醇，味苦。


(3)
第三阶段：焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，焦糖烯继续加热失水，生成


高分子量的难溶性焦糖素。焦糖烯的熔点为
154
℃
，可溶于水， 味苦，分子式为


C36 H50 O25
。
(
焦糖素的分子式为
C125 H188 O80
，难溶于水，外观为深褐色。


2
．简述淀粉老化及其影响因素。


答：热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶．凝胶中联结区的形成表明淀粉


分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键


相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。影响淀粉老化的因素包括


以下几点。


（
1
）淀粉的种类

直链淀粉分子呈直链状结构，在溶液中空间障碍小，易于取

向，所以容易老化，分姿量大的直链淀粉由于取向困难，比分子量小的老化慢；


而支链淀粉分子呈树枝状结构，不易老化。


（
2)
淀粉的浓度

溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于老化，但水分在

10
％以


下时，淀粉难以老化，水分含量在
30
％
~60
％，尤其 是在
40
％左右时，淀粉最易


老化。


（
3
）无机盐的种类

无机盐离子有阻碍淀粉分子定向取向的作用。


（
4
）食品的
p H
值

pH
值在
5~7
时，老化速度最快。而在偏酸或偏碱性时，因


带有同种电荷，老化减缓。


（
5
）温度的高低

淀粉老化的最适温度是
2~4
℃
，
6 0
℃
以上或一
20
℃
以下就不


易老化。


（
6
）冷冻的速度

糊化的淀粉缓慢冷却时会加重老化，而速冻使淀粉分子间的


水分迅速结晶，阻碍淀粉分子靠近，可降低老化程度。

．


（
7
）共存物的影响

脂类、乳化剂、多糖、蛋白质等亲水大分子可抗老化。表


面活性剂或具有表面活性的极性脂添加到面包和其他食品中，可延长货架期。


三、试述题


1.
试述非酶褐变对食品质量的影响。


答：
(1)
非酶褐变对食品色泽的影响

非酶褐变反应中产生两大类对食品色泽有


影响的成分，其一是一类相对分子质量低于

1000
的水可溶的小分子有色成分，


其二是一类相对分子质量达到
100000
的水不可溶的大分子高聚物质。


(2)
非酶褐变对食品风味的影响

在高温条件下．糖类脱水后．碳链裂解、


异构及氧化还原可产生一些化学 物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇、
3
一羟基丁


酮、二乙酰、乳酸、雨酮酸和醋酸；非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，


可促进很多成分的变化．如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的


醛类。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味．例如麦芽酚和异麦芽酚使焙烤

< br>的面包产生香味，
2-H-4-
羟基
-5-
甲基
-
呋 喃
-3-
酮有烤肉的焦香味．可作为风味


增强剂；非酶褐变反应产生的吡嗪类等是食品高火

味及焦煳味的主要成分。


(3)
非酶褐变产物的抗氧化作用

食品褐变反应生成醛、

酮等还原性物质．

它


们对食品氧化有一定抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化较为显著。它的


抗氧化性能主要由于美拉德反应的终产物
——
类黑精具有很强的消除活性氧的


能力．且中间体

---
还原酮化合物通过供氢原子而终止自由基的链反应及络


合金属离子和还原过氧化物的特性。


(4)
非酶褐变降低了食品的营养性

氨基酸的损失：当一种氨基酸或一部分


蛋白质参与美拉德反应时，会造成 氨基酸的损失，其中以含有游离
E
一氨基的赖


氨酸最为敏感。糖 及维生素
C
等损失：可溶性糖及维生素
c
在非酶褐变反应过程
中将大量损失．由此，人体对氮源和碳源的利用率及维生素
c
的利用率也随之降


低。蛋白质营养性降低：蛋白质上氨基如果参与了非酶褐变反应．其溶解度也会


降低。矿质元素的生物有效性也有下降。


(5)
非酶褐变产生的有害成分

食物中氨基酸和蛋白质产生了能引起突变和


致畸的杂环胺物质。美拉德反 应成生的典型产物
D-
糖胺可以损伤
DNA
，美拉德反


应对胶原蛋白的结构有负面的作用，将影响到人体的老化和糖尿病的形成


2.
论述膳食纤维的生理功能。


答：

(1)
营养功能

可溶性膳食纤维可增加食物在肠道中的滞留时间，

延缓胃排空，


减少血液胆固醇水平，减少心脏病、结肠癌发生。不溶性膳食纤维可促进肠道产


生机械蠕动．降低食物在肠道中的滞留时间，增加粪便的体积和含水量、防止便


秘。


(2)
预防肥胖症和肠道疾病

富含膳食纤维的食物易于产生饱腹感而抑制进


食量，对肥胖症有较好的调节功能。此外，可降低肠道中消化酶的浓度而降低对


过量能量物质的消化吸收；与肠道内致癌物结合后随粪便排出；加快肠腔内毒物


的通过，减少致癌物与组织接触的时间。


(3)
预防心血管疾病

膳食纤维通过降低胆酸及其盐类的合成与吸收，

加速了


胆固醇的分解代谢，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的胆道再吸收，限制了胆酸的盯


肠循环，进而加快了脂肪物的排泄。


(4)
降低血压

膳食纤维促使尿液和粪便中大量排出钠、钾离子，从而降低血


液中的钠／钾比，直接产生降低血压的作用。


(5)
降血糖

膳食纤维可吸附葡萄糖，减少糖类物质在体内的吸收和数量，延


缓吸收速度。


(6)
抗乳腺癌

膳食纤维减少血液中诱导乳腺癌雌激素的比率。


(7)
抗氧化性和清除自由基作用

膳食纤维中的黄酮、

多糖类物质具有清除超


氧离子自由基和羟自由基的能力。


(8)
提高人体免疫力

食用真菌类提取的膳食纤维具有通过巨噬细胞和刺激


抗体的产生．达到提高人体免疫力的生理功能。


(9)
改善和增进口腔，牙齿的功能，增加膳食中的纤维素，则可增加使用口腔


肌肉、牙齿咀嚼的机会，使口腔保健功能得到改善。


(10)
其他作用

膳食纤维的缺乏还与阑尾炎，间歇性疝、肾结石和膀胱结石、


十二指肠溃疡和溃疡性结肠炎等疾病的发病率与发病程度有很大的关系。


第四章

脂类


一、名词解释

闪点、固体脂肪指数、同质多晶、乳化剂、油脂氢化


答案：


闪点：是在严格规定的条件下加热油脂，油脂挥发能被点燃但不能维持燃烧的温


度。


固体脂肪指数：油脂中固液两相比例又称为固体脂肪指数，油脂中固液两相比适


当时，塑性最好固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬，塑性不好，液体油过


多，则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。


同质多晶：是指具有相同化学组成但晶体结构不同的一类化合物，这类化合物熔


化时可生成相同的液相，不同形态的固体晶体称为同质多晶。


乳化剂：是 表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，他聚集在油
/
水界


面上，可以减低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，从而提高乳状液的稳


定性。


油脂氢化：是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。


二、简答题：


1.
食品中的乳化剂有哪些？


答：根据乳化剂的结构和性质分为阴离子型、阳离子型和非离子型；根据其来源


分为天然乳化剂和合成乳化剂，按照作用类型分为表面活性剂、黏度增强剂和固


体吸附剂；按其亲水亲油性分为亲油型和亲水型。


食品中常用的乳化剂有 以下几类：①
脂肪酸甘油单酯及其衍生物；②
蔗糖脂肪酸


酯；③
山梨醇酐脂肪酸及其衍生物；④
磷脂。


2
．油脂可以经过哪些精练过程
?

答：
(1)
脱胶

脱胶主要是除掉油脂中的磷脂。在脱胶预处理时
-
向油中加入

2

％～
3
％的水或通水蒸气，加热油脂并搅拌，然后静置或机械分离水相。脱 胶也


除掉部分蛋白质。


(2)
碱炼

碱炼主要除去油脂中的游离脂肪酸，同时去除部分磷脂、色素等


杂质。碱炼时向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠溶液，然后混合加热，游离脂肪

< br>酸被碱中和生成脂肪酸钠盐
(
皂脚
)
而溶于水。分离水相后，用热水洗 涤油脂以除


去参与的皂脚。


(3)
脱色

脱色除了脱除油脂中的色素物质外，还同时除去了残留的磷脂、


皂脚以及油脂氧化产物，提高了油脂的品质和稳定性。经脱色处理后的油脂呈淡


黄色甚至无色。脱色主要通过活性白土、酸性白土，活性炭等吸附剂处理，最后


过滤除去吸附剂。


(4)
脱臭

用减压蒸馏的方法，也就是在高温、减压的条件下向油脂中通人


过热蒸汽来除去：这种处理方法不仅除去挥发性的异味化合物，也可以使非挥发

性异味物质通过热分解转变成挥发性物质．并被水蒸气蒸馏除去


三、论述题


1.
试述脂类的自动氧化机理。


答：脂类的自动氧化反应是典型的自由基链式反应，它具有以下特征：凡能干扰


自由基反应的化学物质，都将明显的抑制氧化转化速率；光和产生自由基的物质


对反应有催化作用；氢过氧化物

ROOH
产率高；光引发氧化反应时量子产率超过


1
；用纯底物时，可察觉到较长的诱导期。


脂类自动氧化的自由基历程可简化为三步，即链引发，链传递和链终止：


链引发：

RH→R·+H·

链传递：
R·+O2→ROO·

ROO·
+RH-
→
-ROOH+R·


链终止：

R·+R·→R
-R

．

R·
+ROO·
-
→R
-O-O-R

ROO·+ROO·→R
-O-O-R+O2

第

5
章

蛋白质


1
、解释蛋白质的等电点。


2
、叙述蛋白质的一、二、三、四级结构。


3
、解释蛋白质的盐析和盐溶。


4
、简述蛋白质变性的影响因素。


5
、简述蛋白质形成凝胶的机理。


答案

< br>1
、当蛋白质的正负电荷相等时，这时溶液的
pH
称为蛋白质的等电点。


2
、一级结构是指氨基酸通过共价键即肽键连接而成的线性序列。


二级结构是指由多肽链上主链骨架中各个肽段所形成的规则或无规则的构


象。


三级结构是指多肽链借助各种作用力在二级结构基础上，

进一步折叠卷曲形


成紧密的复杂球形分子的结构


四级结构由相同或不同球蛋白分子所构成的聚合体。


3
、盐析：当盐浓度较高时，蛋白质的溶解度降低，从溶液中沉淀析出的现象。


盐溶：当盐浓度低时，随着盐浓度增加，蛋白质的溶解度增高的现象。


4
、受到外界物理或化学因素的作用，使蛋白质的物理性质、化学性质和生物学


性质发生改变，这个过程就叫做变性作用


蛋白质变性的影响因素

(1)
物理因素
:
热、静水压、剪切、辐照、超声波


(2)
化学因素
: pH
（如强酸和强碱）


有机溶质（如盐酸胍）


有机溶剂（如乙醇和丙酮）


重金属及其盐类（如汞、醋酸铅）


5
、蛋白质在形成凝胶的过程中，蛋白质内部的极性基团和疏水性基团暴露，使


蛋白质分子以各种方式交联在一起，形成一个高度有组织的空间网状结构，水分


充满网状结构空间不析出。


第

6
章

酶


一、名词解释：


同工酶、固定化酶


同工酶：是指不同形式的催化同一反直的酶．它们之间氨基酸的顺序、某些共价


修饰或三维空间结构等可能不同。


固定化酶：是指一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续进行反应，反应后的酶


可以回收重复使用。


二、简答题：


1.
简述酶作为催化剂的特点


答：酶与其他催化剂相比具有显著的特性，高催化效率，高专一性和酶活的可调


节性。但酶比其他一般催化剂更加脆弱，容易失活，凡使蛋白质变性的因素都能


使酶破坏而完全失去活性。在生命体中酶活性是受多方面调控的，如酶浓度的调


节，激素的调节，共价修饰调节，抑制剂和激活剂的调节，反馈调节，异构调节，


金属离子和其他小分子化合物的调节等。


2.
列举常见的水解酶 并简述其应用
(
两种即可
)
。


答：水解酶类是食品工业中采用较多的酶之一，利用食品原料中原有的水解酶，


或添加水解酶，是食品工业常用的有效方法。


(1)
蛋白酶

食品工业中使用的蛋白水解酶的混合物主要是肽链内切酶，这


些酶来源广泛．主要包括木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、胰蛋白酶、


胃蛋白酶、凝乳酶等。在生产焙烤食品时往往向小麦面粉中加人蛋白酶以改变生


面团的流变学性质，从而改变制成品的硬度。蛋白酶在生面团处理过程中，硬的


面筋部分水解后成为软的面筋，蛋白酶可促进面筋的软化，增强延伸性，减少揉


面时间与动力，改善发酵效果。


(2)
淀粉酶

细菌或酵母能产生淀粉酶，在麦芽制品中也含有淀粉酶。生产


啤酒时在麦芽汁中加入

a-
淀粉酶能加速淀粉的降解。此外，利用淀粉酶能够改

善或控制面粉的处理品质和产品质量。


3
．简述淀粉酶的作用机制及在食品工业中的应用。


答：淀粉酶 包括
α
-
淀粉酶、
β
一淀粉酶和葡萄糖淀粉酶三种主要类型。


(1)a
＿淀粉酶

水解淀粉、糖原和环状糊精分子内的a-1
，
4-
糖苷键，水解


物中异头碳的

a-
构型保持不变。它对食品的主要影响是降低黏度．也影响其稳


定性，如布丁和奶油沙司。


(2)β
-
淀粉酶

从淀粉的非还原末端水解
a-1
，
4-
糖苷键，生成
β-
麦芽糖。


它能够完全水解直链淀粉为
β
-
麦芽糖，有限水解支链淀粉，应用在酿造工业中。


(3)
葡萄糖淀粉酶

从淀粉的非还原末端水解

a-1
，
4-
糖苷键生成葡萄糖。


它在食品和酿造工业上应用广泛，如生产果葡糖浆。


三、论述题


1
．论述固定化酶与游离酶的优缺点，说明固定化酶在食品工业中的应用情况。


固定化酶是指一定空间内呈闭锁状态的酶，能连续进行反应，反应后的酶可


以回收重复使用。与游离酶相比，固定化酶具有以下优点：①
酶的稳定性得到改


进；②
具有专一选择性；③
酶可以再生用④
连续化操作可以实现；
、⑤
反应所需


空间小；⑥
反应的最优化控制成为可能； 可得高纯度、高质量的产品；⑧
资源方


便，减少污染。缺点：①
固定化时酶的活力有损失；②
增加了生产成本．工厂初


始投资大

③
只能利用于可溶性底物而且较适用于小分子底物；④
不适于多酶反


应。


由此可见，固定化酶还是具有非常独特的特点的．因此愈加应用广泛。例如


将葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶固定在柱状反应器上，

对淀粉进行水解和异构化


催化反应，是十分有利的，可以避免淀粉颗粒由于加热而破坏，虽然固定化酶在


食品、医药、化工和生物传感器制造方面都有成功的应用实例，但真正投入工业


化应用的固定化酶并不多，原因是使用的试剂和载体成本高、固定化效率低、稳


定性差，连续使用的设备较为复杂，因此真正用于食品加工中的固定化酶很少，


而在食品分析中应用较多。


第

7
章

维生素和矿物质


一、名词解释


水溶性维生素、脂溶性维生素、矿质元素


答案：


水溶性维生素：主要有维生素
B
和

C
类，这类维生素的特点是溶于水和稀酒精。