食品化学与分析1、简述食品中结合水和自由水的性质区别答食品中

食品化学与分析

1、简述食品中结合水和自由水的性质区别

答:食品中结合水和自由水的性质区别主要在于以下几个方面:

⑴食品中结合水与非水成分缔合强度大,其蒸汽压也比自由水低得很多,随着食品中非水成分的不同,结合水的量也不同,要想将结合水从食品中除去,需要的能量比自由水高得多,且如果强行将结合水从食品中除去,食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变;

⑵结合水的冰点比自由水低得多,这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水,可在较低温度生存的原因之一;而多汁的果蔬,由于自由水较多,冰点相对较高,且易结冰破坏其组织;

⑶结合水不能作为溶质的溶剂;

⑷自由水能被微生物所利用,结合水则不能,所以自由水较多的食品容易腐败。

2、简述MSI在食品工业上的意义

答:MSI即水分吸着等温线,其含义为在恒温条件下,食品的含水量(每单位干物质质量中水的质量表示与αW的关系曲线。它在食品工业上的意义在于:

⑴在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与αW有关;

⑵配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移;

⑶测定包装材料的阻湿性的必要性;

⑷测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长;

⑸预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量关系。

3、分析滞后现象产生的主要原因

答:MSI的制作有两种方法,即采用回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,不互相重叠,这种现象称为滞后现象。产生滞后现象的原因主要有:

⑴解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分;

⑵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;

⑶解吸作用时,因组织改变,当再吸水时无法紧密结合水,由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的αW;

⑷温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。

4、简要说明水分活度比水分含量能更好反映食品稳定性的原因

答:αW比用水分含量能更好地反映食品的稳定性,究其原因与下列因素有关:

(1αW对微生物生长有更为密切的关系;

(2αW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;

(5αW比水分含量易测,且又不破坏试样。

5、论述水分活度与食品稳定性之间的联系

答:水分活度比水分含量能更好的反映食品的稳定性,具体说来,主要表现在以下几点:

⑴食品中αW与微生物生长的关系:αW对微生物生长有着密切的联系,细菌生长需要的αW较高,而霉菌需要的αW较低,当αW低于0.5后,所有的微生物几乎不能生长。

⑵食品中αW与化学及酶促反应关系:αW与化学及酶促反应之间的关系较为复杂,主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应:①水分不仅参与其反应,而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行;②通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应;③通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用,使其暴露出新的作用位点;④高含量的水由于稀释作用可减慢反应。

⑶食品中αW与脂质氧化反应的关系:食品水分对脂质氧化既有促进作用,又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水(αW=0.35左右时,可抑制氧化作用。当食品中αW >0.35时,水分对脂质氧化起促进作用。

⑷食品中αW与美拉德褐变的关系:食品中αW与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状,当食品中αW=0.3~0.7时,多数食品会发生美拉德褐变反应,随着αW增大,有利于反应物和产物的移动,美拉德褐变增大至最高点,但αW继续增大,反应物被稀释,美拉德褐变下降。

6、影响淀粉糊化和老化的因素

影响淀粉糊化的因素很多,首先是淀粉粒中直链淀粉与支链淀粉的含量和结构有关,其他包括以下一些因素。

(1水分活度。食品中存在盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分将会降低水活度,进而抑制淀粉的糊化,或仅产生有限的糊化。

(2 淀粉结构。当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化,甚至有的在温度100℃以上才能糊化;否则反之。

(3盐。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制;低浓度的盐存在,对糊化几乎无影响。

(4脂类。脂类可与淀粉形成包合物,即脂类被包含在淀粉螺旋环内,不易从螺旋环中浸出,并阻止水渗透入淀粉粒。因此,凡能直接与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀,从而影响淀粉的糊化。

(5pH值。当食品的pH<4时,淀粉将被水解为糊精,黏度降低。当食品的pH=4~7时,对淀粉糊化几乎无影响。pH≥10时,糊化速度迅速加快。

(6淀粉酶。在糊化初期,淀粉粒吸水膨胀已经开始,而淀粉酶尚未被钝化前,可使淀粉降解,淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。

影响淀粉老化因素包括以下几点。

(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,分子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,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pH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℃,60℃以上或-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。

7、论述膳食纤维的理化特性

(1溶解性与黏性

膳食纤维分子结构越规则有序,支链越少,成键键合力越强,分子越稳定,其溶解性就越差,反之,溶解性就越好。膳食纤维的黏性和胶凝性也是膳食纤维在胃肠道发挥生理作用的重要原因。

(2具有很高的持水性

膳食纤维的化学结构中含有许多亲水基团,具有良好的持水性,使其具有吸水功能与预防肠道疾病的作用,而且水溶性膳食纤维持水性高于水不溶性膳食纤维的持水性。

(3对有机化合物的吸附作用

膳食纤维表面带有很多活性基团而具有吸附肠道中胆汁酸、胆固醇、变异原等有机化合物的功能,从而影响体内胆固醇和胆汁酸类物质的代谢,抑制人体对它们的吸收,并促进它们迅速排出体外。

(4对阳离子的结合和交换作用

膳食纤维的一部分糖单位具有糖醛酸羧基、羟基和氨基等侧链活性基团。通过氢键作用结合了大量的水,呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用和溶解亲水性物质的作用。

(5改变肠道系统中微生物群系组成

膳食纤维中非淀粉多糖经过食道到达小肠后,由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠,膳食纤在肠内发酵,会繁殖相当多的有益菌,并诱导产生大量的好氧菌群,代替了肠道内存在的厌氧菌群,从而减少厌氧菌群的致癌性和致癌概率。

(6容积作用

膳食纤维吸水后产生膨胀,体积增大,食用后膳食纤维会对肠胃道产生容积作用而易引起饱腹感。

8、论述食品中主要的功能性低聚糖及其作用

在一些天然的食物中存在一些不被消化吸收的并具有某些功能的低聚糖,它们又称功能性低聚糖,具有以下特点:不被人体消化吸收,提供的热量很低,能促进肠道双歧杆菌的增殖,预防牙齿龋变、结肠癌等。

(1大豆低聚糖

大豆低聚糖广泛存在于各种植物中,主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。成人每天服用3~5g低聚糖,即可起到增殖双歧杆菌的效果。

(2低聚果糖

低聚果糖是在蔗糖分子上结合1~3个果糖的寡糖,存在于果蔬中,可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者的甜味剂,它也是一种防龋齿的甜味剂。

(3低聚木糖

是由2~7个木糖以β-1,4糖苷键结合而成的低聚糖,它在肠道内难以消化,是极好的双歧杆菌生长因子,每天仅摄入0.7g即有明显效果。

(4甲壳低聚糖

是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接起来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖。它有许多生理活性,如提高机体免疫能力、增强机体的抗病抗感染能力、抗肿瘤作用、促进双歧杆菌增殖等。

(5其他低聚糖

低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖以及低聚龙胆糖等都是双歧菌生长因子,可使肠内双歧杆菌增殖,保持双歧杆菌菌群优势,有保健作用。

9、油脂可以经过哪些精炼过程

(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入过热蒸汽来除去。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。

10、什么叫蛋白质的胶凝作用,化学本质是什么,如何提高蛋白质胶凝性

蛋白质的胶凝作用是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。蛋白质的胶凝作用的本质是蛋白质的变性。大多数情况下,热处理是蛋白质凝胶必不可少的条件,但随后需要冷却,略微酸化有助于凝胶的形成。添加盐类,特别是钙离子可以提高凝胶速率和凝胶的强度。

11、使蛋白质发泡的方式有哪些

食品泡沫通常是气泡在连续的液相或含可溶性表面活性剂的半固体相中形成的分散体系。产生泡沫主要有三种方法:最简单的是让鼓泡的气体通过多孔分配器,然后通入低浓度蛋白质水溶液中,最初的气体乳胶体因气泡上升和排出而被破坏,使泡沫产生一个大的分散相体积。如果通入大量气体,液体可完全转变为泡沫。第二种起泡方法是有大量气相存在时搅打或振摇蛋白质溶液产生泡沫,与鼓泡法相比,搅打产生更强的机械应力和剪切作用,使气体分散更均匀。第三种产生泡沫的方法是突然解除预先加压溶液的压力,例如在分装气溶胶容器中加工成的掼奶油。

12、简述淀粉酶的作用机制及在食品工业中的应用

淀粉酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶三种主要类型。

(1α-淀粉酶:水解淀粉、糖原和环状糊精分子内的α-1,4-糖苷键,水解物中异头碳的α-构型保持不变。它对食品的主要影响是降低黏度,也影响其稳定稳定性,如布丁和奶油沙司。

(2β-淀粉酶:从淀粉的非还原末端水解α-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α-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。

13、影响食品中维生素含量的因素有哪些

(1维生素的稳定性:原料中维生素在收获、储藏、运输和加工过程中损失多少与食品中维生素含量密切相关。

(2原料成熟度:如西红柿中VC的含量在其未成熟的某一个时期最高。

(3采后及储藏过程中维生素的变化:许多维生素易受酶,尤其是动物、植物死后释放出的内源酶所降解。

(4谷类食物在研磨过程中维生素的损失:研磨产生的热作用,研磨后所得食物中各种维生素含量的保留比例不同。

(5浸提和热烫过程中维生素的损失:在相同的条件下,蒸比煮会保留更多的水溶性维生素。

(6化学药剂处理过程中维生素的损失:向食品中添加一些化学物质,有的能引起维生素损失。

14、简述肌红蛋白的氧合和氧化作用及对肉色的影响。

在新鲜肉中存在的三种血红素化合物,即肌红蛋白、氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白。肌红蛋白颜色为红紫色。三种色素之间可以相互转化,从而影响肉色。肌红蛋白和分子氧之间形

成共价键结合为氧合肌红蛋白使肉色为鲜红色，此过程称为氧合作用；肌红蛋白氧化（Fe2+ 转变为 Fe3+）形成高铁肌红蛋白，使肉色转变为棕褐色，此过程称为氧化反应。 15、论述果蔬加工中的护绿技术 在绿色果蔬加工和贮藏中叶绿素会有不同程度的变化，目前通常采用的护绿技术主要有： （1）酸中和 在罐装绿色蔬菜加工中，加入碱性物质可提高叶绿素的保留率。例如，添加碱性钙盐或 氢氧化镁可以使叶绿素分子中的镁离子不被氢原子置换， 产品加工后可以保持绿色， 但贮藏 两个月后仍然会变成褐色。 （2）高温瞬时处理 高温短时灭菌技术不仅能杀灭微生物，而且比普通加工方法使蔬菜受到的化学破坏少。 但是在贮藏过程中 pH 降低会导致叶绿素降解。 （3）利用金属离子衍生物 用含锌或铜盐的热烫液处理蔬菜，可以得到比传统方法更绿的产品。 （4）将叶绿素转化为脱植叶绿素 叶绿素酶将叶绿素转化为脱植叶绿素，脱植叶绿素更稳定。在实际生产中罐装菠菜在 54℃-76℃下，热烫20min 具有较好的颜色保存率。 （5）多种技术联合使用 目前保持叶绿素稳定的最好方法是，挑选品质良好的原料，尽快加工，采用高温瞬时灭 菌技术，并辅以碱式盐、脱植醇的方法，并在低温下保存。 16、论述影响叶绿素稳定性的因素。 （1）叶绿素酶的影响 叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中具有活性，在蔬菜中的最佳反应温度下，将叶绿素降解 生成脱植基叶绿素。 （2）热处理和 pH 影响 在受热时，叶绿素中的镁离子易被氢取代，形成脱镁叶绿素，其极性小于母体化合物， 该反应在水溶液中是可逆的。pH 对叶绿素的热稳定性有较大影响，在碱性介质中，叶绿素 对热非常稳定，然而在酸性介质中易降解。植物组织受热后，细胞膜被破坏，增加了氢离子 的通透性和扩散速率，于是由于组织中的有机酸释放导致 pH 降低，从而加速了叶绿素的降 解。 （3）光影响 叶绿素受光照射时会发生光敏反应，从而降解。正常的植物细胞进行光合作用时，叶绿 素受到类胡萝卜素和其他脂类的保护， 而避免了光的破坏。 但是在提取过程中丧失了这种保 护，叶绿素则会发生降解。 （4）金属离子的影响 叶绿素脱镁衍生物的四吡咯核的氢离子容易被锌或铜离子置换形成绿色稳定性强的配

合物。锌和铜的配合物在酸性溶液中较稳定，在酸性条件下，叶绿素中的镁易被脱除。 17、简述影响味的因素。 （1）温度的影响 最能刺激味觉的温度在10-40℃之间，其中以30℃左右最为敏感，低于10℃或高于50℃ 时各种味觉大多变得迟钝。 （2）溶解性的影响 味的强度与呈味物质的溶解性有关， 只有溶解之后才能刺激味觉神经， 产生味觉。 通常， 溶解快的物质，味感产生得快，但消失得也快。 （3）呈味物质之间的影响 不同的呈味物质共存时会相互影响，这些作用包括：味的对比作用、味的变调作用、味 的消杀作用、味的相乘作用和味的适应现象。 18、简述腌肉变色的机理 在腌肉加工过程中， 肌红蛋白和亚硝酸盐在加热后会产生稳定的亚硝酰血色原， 这是加热 腌肉中的主要色素。 但是过量的亚硝酸盐可以导致产生绿色的硝基氯化血红素。 亚硝酸由于 具有氧化性，可将肌红蛋白氧化为高铁肌红蛋白。此外，在腌肉制品加热至 66℃或更高温 度时还会发生珠蛋白的热变性，产物为变性珠蛋白亚硝酰血色原。 19、简述 APM 作为高倍甜味剂主要有哪些优势。 作为高倍甜味剂，阿斯巴甜（APM）主要有以下优势： （1）APM 属于营养性甜味剂，在人体内可发生甲基酯水解，分解为天冬氨酸和苯丙氨 酸两种人体必需的氨基酸，易被人体消化吸收。 （2）APM 热量低，相同甜度下仅为蔗糖热量的1/180—1/200,若与食盐共用热量还能降 低。 （3）APM 甜度大，是蔗糖的180—200倍。在不同的食品体系中 APM 甜味强度有所差异， 它与产品的配方、pH 值、温度及风味特性有关。 （4）APM 属于非糖类物质，适用于儿童食品。 （5）APM 味质纯正，其口感与天然甜味剂及其相近，没有合成甜味剂的后苦味、化学 味等。 （6）APM 与蔗糖、葡萄糖、果糖等天然甜味物质具有很好的相容性，混合后的甜味一 般高于各自甜度之简单相加。 （7）APM 对芳香有增强作用，对天然香料的影响高于对合成香料的影响，是一种很好 的食品风味强化剂。 （8）APM 的稳定性是时间、温度、pH 值和可利用水分的函数，其分解作用通常遵循简 单的一级反应动力学。 同时注意复习各章节中的细节问题！ 大年整理

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