食品化學

食品化學

本書是普通高等教育“十三五”規劃教材。全書共分9章，分別為緒論、水分、碳水化合物、蛋白質、脂類、維生素與礦物質、食品中的內源酶、食品色素和食品風味。闡述了食品中的主要成分在食品加工、貯藏和流通過程中的化學變化及這些變化對食品品質和食品安全性的影響及其控制方法。

本書主要作為食品科學與工程、食品質量與安全、糧食工程專業本科生的教材，也可以作為食品相關學科的專業基礎課教材，還可供相關專業科研及工程人員參考。

食品化學是利用化學的理論和方法研究食品本質的一門科學。作為食品科學與工程、食品質量與安全、糧食工程等食品類專業的核心課程之一，食品化學依託、吸收、融匯、應用和發展著化學、生物化學、食品營養學和食品貯藏加工學等學科，從化學角度和分子水平上研究食品的化學組成、功能性質和食用安全性質，探索食品的組織結構和分子結構，認識食品在生產、加工、貯存和運銷過程中的各種物理和化學變化，為改善食品品質、開發食品新資源、革新食品加工工藝和貯運技術奠定了理論基礎。同時，食品化學在科學調整國民膳食結構和加強食品質量控制等方面發揮主要作用，也對提高食品原料加工和綜合利用水平具有重要的理論和現實意義。

食品化學的教學是隨著食品科學的教學和發展逐步完善起來的，至20世紀60年代末才形成比較完善的體系。美國學者Owen RFennema對食品化學教材體系的形成和發展做出了極大的貢獻，四次主持編寫了《食品化學》，已被多國學者所接受。在國內，食品化學課程自1986年開設以來，逐漸成為食品類專業的骨幹課程，目前已有100多所普通高等院校開設此課程。原無錫輕工業學院率先開設食品化學課程，採用由Fennema主編的《食品化學》（第二版）英文版作為參考教材。1991年，Fennema主編的《食品化學》（第二版）中譯本出版，並成為各高校教學的參考書。隨後該校王璋教授等根據Fennema的教材和國內外食品化學的最新發展，編寫出版了《食品化學》教材。經過多年的實踐證實，該教材在我國食品類專業高等教育中發揮著重要的作用。

鑒於食品化學在食品類學科中的重要地位，同時考慮到食品化學教材建設的多樣性，為貫徹“培養應用型人才”的教學宗旨，突出食品化學的發展現狀和最新研究成果，在廣泛參考國內外經典教材和最新論著的基礎上，編寫本教材。本教材力求突出實用、適用、夠用和創新的特點，在內容上注重系統性和科學性，避免了與其他學科內容的重複；重點突出食品成分在食品的貯藏、加工、流通等過程中的變化、對食品品質的影響及控制措施。本書以“透過現象看本質”的方式提出思考，用鏈接的形式給予提示，這樣的編排形式便於學生的理解和掌握食品化學的主要內容；與生物化學、食品營養學、食品分析、食品工藝學等課程中重複的內容則以擴展閱讀的形式給出鏈接，方便有興趣的學生自學；而重要的內容提供英文對照以便學生全面掌握。本書編寫力求突出以下特點。

1.強化基礎理論，優化、重組教材內容，突出食品化學特色

教材內容上進一步刪減，降低難度，克服“難、繁”的弊端。運用準確、簡明的闡述突出最基本、最通用的食品化學基本原理和規律。從教材目錄、教材內容、思考題等各個環節突出食品化學特色，系統地向學生展現食品化學研究的領域、手段及發展方向，拓寬學生的知識面，培養學生運用基礎知識分析問題、解決問題的能力。

2.立足現實、關注食品化學熱點研究領域

加強教材與社會發展和科技新成果的聯繫，體現專業新理論、新科技、新成果，克服“舊”的弊端。新教材的編寫注意將國內外生產、科研中的一些最新成果和最新發展動態及時地充實進去，激發學生的學習熱情，拓寬學生的知識面。例如，在教材編寫中增加新型酶製劑的生產及應用情況、微膠囊技術、直鏈澱粉的控釋技術、膠體體系等。

3.聯繫實際、滲入應用

教材內容上密切聯繫生活，避免“偏”的弊端。利用實際應用中的實例，形象地說明科學知識、理論、方法在生產和生活中的應用。例如，煲粥的過程是米粒由緊密橢球態最後變為渾濁黏稠懸浮液狀，煲好的粥最終口感滑細，這個現象背後的化學本質是隨著水體溫度的逐漸升高，米粒逐漸吸水脹大，直鏈澱粉漸漸溶出，湯水愈來愈渾濁黏稠，直鏈澱粉溶出利於水分子進入澱粉顆粒內部結晶區，進而破壞支鏈澱粉的結構。整個過程歷經原澱粉吸水漲大、破裂、黏度不斷升高，即澱粉糊化過程。這種生活的例子不僅有助於學生加深理解、提高學習的興趣和積極性，而且可培養學生在實踐中應用基礎理論的能力。

4.適當增加課外閱讀和自學內容，培養學生自學能力

新教材增添一些內容作為課外閱讀資料，使學生充分挖掘科學家嚴肅認真的科學態度，追求科學的頑強毅力和奉獻精神。另外，適當補充一些自學內容，如英文原版新理論等，為學有餘力的同學留有較大的自由學習空間。

全書共分9章，其中陳海華編寫第一章緒論和第五章脂類；張平平編寫第二章水分；孫慶傑和李昀編寫第三章碳水化合物；李曼編寫第四章蛋白質；諶小立和蔡聖寶編寫第六章維生素和礦物質；亓正良編寫第七章食品中的內源酶；孟凡冰編寫第八章食品色素；徐志祥編寫第九章食品風味。王雨生、張新華、劉玲等分別參與了澱粉、礦物質、水分等章節的編寫。食品化學方向的研究生董蝶、趙陽、秦福敏、李倩倩、尚夢珊、盧賽等幫助資料收集、校對等工作。全書由陳海華和李曼統稿，王雨生協助了部分文字及圖表的錄入工作，青島農業大學和化學工業出版社為本書的順利出版做了大量工作。

本書的編寫得到了青島農業大學應用型人才培養教材建設項目的資助。

由於編者水平有限，編寫過程中仍然存在不足之處，敬請諸位同仁和廣大讀者批評指正。

陳海華

2015年11月

第一章　緒綸 1

一、食品化學的概念和研究內容 1

二、食品化學發展簡史 2

三、食品化學在食品工業技術發展中的作用 3

第二章　水分 6

四、食品化學的研究方法 4

第一節　水的形態轉化及對食品的影響 7

一、水和冰的結構 7

二、水和冰的物理性質 9

三、食品的凍結與解凍 10

第二節　食品中水的存在狀態 12

一、結合水 12

二、自由水 13

三、持水力 13

四、水與溶質的相互作用 14

第三節　水分活度 17

一、水分活度的定義 17

二、水分活度與溫度的關係 18

第四節　水分的吸附等溫線 19

一、定義和區間 20

二、水分吸附等溫線與溫度的關係 21

三、滯后現象 22

第五節　水分活度與食品穩定性 22

一、水分活度與食品保存性 22

二、水分活度與微生物生命活動的關係 24

三、低水分活度提高食品穩定性的作用機理 25

第六節　食品水分的延伸閱讀 25

一、分子流動性與食品穩定性 25

二、核磁共振技術檢測食品中水分狀態變化 26

思考題 26

第三章　碳水化合物 27

第一節　概述 27

一、碳水化合物的定義與來源 27

二、碳水化合物的分類 28

三、碳水化合物在食品中的功能 28

第二節　單糖與寡糖在食品體系中的特性 29

一、食品中常見的單糖與寡糖 29

二、單糖和寡糖與食品品質相關的物理特性 32

三、單糖和寡糖與食品品質相關的化學特性——褐變反應 33

第三節　食品中的糖苷 38

一、糖苷的定義與分類 39

二、食品中重要的糖苷 39

第四節　食品中的多糖 40

一、多糖的一般性質 40

二、食品中的主要多糖 43

第五節　食品碳水化合物的延伸閱讀 56

一、抗性澱粉 56

二、抗氧化膳食纖維 56

思考題 57

第四章　蛋白質 58

第一節　氨基酸和肽 59

一、氨基酸的結構 60

二、氨基酸的理化性質 60

三、氨基酸在食品與醫學上的應用 62

四、肽的結構 62

第二節　蛋白質的結構和理化性質 62

一、蛋白質的結構 62

二、蛋白質的理化性質 63

第三節　蛋白質的功能特性 68

一、蛋白質的水合與溶解 69

二、界面性質 72

三、黏度 75

四、膠凝作用 75

五、麵糰的形成 77

六、蛋白質的組織化 78

七、蛋白質的風味結合作用 80

第四節　蛋白質在加工貯藏中的變化 80

一、熱處理 81

二、低溫處理 82

三、脫水與乾燥 82

四、鹼處理 82

五、輻射 83

六、氧化 83

第五節　食品中的蛋白質 83

一、動物蛋白 84

二、植物蛋白 87

第六節　食品中蛋白質的延伸閱讀 88

一、生物活性肽 88

二、蛋白組學 89

思考題 89

第五章　脂類 90

第一節　概述 90

一、概念和分類 90

二、脂類在食品中的應用 91

三、油脂的結構與組成 91

第二節　油脂的物理性質 93

一、油脂的一般物理性質 94

二、油脂的同質多晶現象 94

三、油脂的塑性 96

四、乳濁液與乳化劑 96

第三節　油脂在貯藏加工過程中的化學變化 99

一、脂解反應 99

二、脂質氧化 100

三、油脂的熱解 108

四、油炸用油的化學變化 109

第四節　脂肪的延伸閱讀 109

一、核磁共振測定固體脂肪 109

二、脂肪替代物 109

思考題 110

第六章　維生素和礦物質 111

第一節　維生素 111

一、概述 112

二、維生素在食品加工和貯藏中的變化 113

三、食品加工中主要維生素的變化 116

第二節　礦物質在食品加工和貯藏過程中的變化 121

一、概述 121

二、礦物質在食品加工和貯藏過程中的變化 122

思考題 124

第七章　食品中的內源酶 125

第一節　酶催化反應動力學 126

一、影響酶催化反應速度的因素 126

二、酶的抑制作用和抑製劑 128

第二節　酶促褐變 129

一、酶促褐變的機理 130

二、酶促褐變的控制 131

第三節　食品原料中內源酶對食品品質的影響 132

一、對顏色的影響 133

二、對風味的影響 134

三、對質地的影響 134

四、對營養價值的影響 137

第四節　食品加工中常用的酶 138

一、酶在烤焙食品加工中的應用 139

二、酶在乳品工業中的應用 139

三、酶在肉類和魚類加工中的應用 140

四、酶在禽蛋製品加工中的應用 140

五、酶在水果、蔬菜加工中的應用 141

六、酶在油脂加工中的應用 141

第五節　酶的延伸閱讀——酶的固定化 142

思考題 143

第八章　食品色素 144

第一節　概述 144

一、食品色素的定義及作用 144

二、食品色素的分類 145

三、食品色素的呈色機理 145

第二節　葉綠素 146

一、葉綠素的結構 146

二、葉綠素的性質 147

三、葉綠素在加工和貯藏中發生的變化 147

四、護綠技術 149

第三節　血紅素 149

一、血紅素的結構 150

二、血紅素在加工和貯藏中發生的變化 150

三、護色技術 153

第四節　類胡蘿蔔素色素 154

一、類胡蘿蔔素的結構 154

二、類胡蘿蔔素的性質 154

三、類胡蘿蔔素在加工和貯藏中的變化 155

第五節　多酚類色素 156

一、花青素 156

二、黃酮類色素 160

第六節　食品色素的延伸閱讀 161

一、食品加工過程的護色技術 161

二、多酚類色素的提取及功能研究 161

三、食品色素的安全性 161

思考題 162

第九章　食品風味 163

第一節　概述 163

一、食品風味的概念與分類 163

二、風味物質的特點 164

三、食品風味的研究 164

第二節　食品的味覺效應 165

一、味感的生理 165

二、影響味感的主要因素 166

三、呈味物質的相互作用 166

第三節　食品的嗅覺效應 167

一、概述 168

二、嗅覺特徵 168

三、嗅味的相互影響 168

第四節　食品風味的形成途徑和風味控制 169

一、食品風味的形成途徑 169

二、食品加工過程中的風味控制 172

三、食品香氣的增強 172

第五節　食品風味的延伸閱讀 173

思考題 174

參考文獻 175