"十二五"普通高等教育本科国家级规划教材:食品化学.pdf

 

书籍描述

内容简介
《食品化学》第二版编写的指导思想和第一版基本相同,在考虑内容系统性的同时,强调实用性、可读性和先进性。因此,本教材依据食品的安全性、营养性和享受性等基本属性,将复杂的化学成分进行归类和编排章节。从营养性角度,将六大营养素分章介绍,共有六章;食品的享受性与食品的色素及着色剂、食品中风味成分和人工添加的成分有密切关系,特此分三章介绍;在食品原料中往往有内源性及外源性有害成分,在加工或贮藏过程中也会产生一些或污染有有害成分,它们的存在都对食品的安全性有重要影响,为此设食品中有害成分一章进行介绍。由于食品原料及在加工和贮藏过程常涉及酶,酶的种类及活性对食品的安全性、营养性和享受性都有重要影响,因此,酶学这一章中就食品中常见酶的种类、对食品的安全性、营养性和和享受性的影响等进行了介绍。

目录
第1章绪论1
1.1食品化学的概念及发展简史1
1.1.1食品化学的概念1
1.1.2食品化学发展简史2
1.1.3“食品化学”体系的形成与现状3
1.2食品化学在食品科学与工程学科中的地位4
1.2.1食品化学对食品工业技术发展的作用4
1.2.2食品化学对保障人类营养和健康的作用5
1.3食品化学的研究方法5
第2章水分7
2.1水和冰的物理特性7
2.1.1水分子及其缔合作用7
2.1.2冰和水的结构8
2.2食品中水的存在状态10
2.2.1水与溶质的相互作用10
2.2.2食品中水分存在状态13
2.3水分活度14
2.3.1水分活度的定义14
2.3.2水分活度对温度的关系15
2.4水分吸着等温线16
2.4.1定义和区间16
2.4.2水分吸着等温线与温度的关系18
2.4.3滞后现象19
2.5水分活性与食品稳定性19
2.5.1食品中aw与微生物生长的关系20
2.5.2食品中aw与化学及酶促反应的关系20
2.5.3食品中aw与脂质氧化的关系20
2.5.4食品中aw与美拉德褐变的关系21
2.6冷冻在食品稳定性中的作用22
2.7分子流动性与食品稳定性23
2.7.1状态图23
2.7.2分子流动性、状态图与食品性质的关系25
2.7.3分子流动性、状态图与食品稳定性27
参考文献28
第3章碳水化合物29
3.1概述29
3.1.1碳水化合物的一般概念29
3.1.2食品原料中的碳水化合物29
3.1.3碳水化合物与食品质量30
3.2碳水化合物的理化性质及食品功能性31
3.2.1碳水化合物的结构31
3.2.2碳水化合物的理化性质37
3.3碳水化合物的食品功能性41
3.3.1亲水功能41
3.3.2黏度与凝胶作用42
3.3.3风味结合功能44
3.3.4碳水化合物褐变产物与食品风味45
3.3.5甜度45
3.4非酶褐变反应45
3.4.1非酶褐变的类型及历程45
3.4.2非酶褐变对食品的影响52
3.4.3影响非酶褐变反应的因素及控制方法57
3.5食品中重要的低聚糖和多糖简介59
3.5.1食品中重要的低聚糖59
3.5.2淀粉及糖原61
3.5.3纤维素和半纤维素68
3.5.4果胶70
3.5.5琼脂72
3.5.6卡拉胶72
3.5.7褐藻胶74
3.5.8海藻硒多糖75
3.5.9甲壳质与壳聚糖76
3.5.10瓜尔豆胶和角豆胶77
3.5.11黄蓍胶77
3.5.12微生物多糖78
3.5.13魔芋葡甘露聚糖79
3.5.14阿拉伯树胶79
3.6膳食纤维80
3.6.1膳食纤维的结构与性质81
3.6.2膳食纤维的代谢82
3.6.3膳食纤维的生理功能83
3.6.4膳食纤维的安全性83
参考文献84
第4章脂类85
4.1概述85
4.1.1脂类的作用85
4.1.2脂类的命名85
4.1.3分类88
4.1.4天然脂肪中脂肪酸的分布88
4.2脂类的物理特性90
4.2.1脂类的一般物理性质90
4.2.2油脂的同质多晶现象91
4.2.3油脂的塑性92
4.2.4油脂的乳化和乳化剂93
4.3脂类的化学性质94
4.3.1脂类的水解94
4.3.2脂类的氧化94
4.3.3脂类在高温下的化学反应99
4.3.4油脂加工化学100
参考文献103
第5章蛋白质104
5.1食品中常见的蛋白质104
5.1.1植物性蛋白质104
5.1.2动物性蛋白质105
5.2蛋白质的结构105
5.2.1蛋白质的组成105
5.2.2蛋白质的一级结构105
5.2.3蛋白质的二级结构106
5.2.4蛋白质的三级结构106
5.2.5蛋白质的高级结构107
5.3蛋白质的功能性108
5.3.1水合性质109
5.3.2表面性质109
5.3.3风味113
5.3.4质构性113
5.4蛋白质的营养及安全性114
5.4.1蛋白质的质量114
5.4.2蛋白质的消化率115
5.4.3蛋白质的安全性116
5.5蛋白质在食品加工与贮藏过程中的变化117
5.5.1蛋白质的变性117
5.5.2变性蛋白质的特性121
5.5.3蛋白质的氧化121
5.5.4蛋白质的分解121
5.6新型蛋白质资源的开发与利用122
5.6.1昆虫蛋白资源122
5.6.2单细胞蛋白122
5.6.3叶蛋白123
5.6.4油料蛋白123
参考文献124
第6章维生素125
6.1概述125
6.2影响食品中维生素含量的因素126
6.2.1维生素的稳定性126
6.2.2原料成熟度对维生素含量的影响126
6.2.3采后及贮藏过程中维生素的变化126
6.2.4在研磨过程中维生素的损失127
6.2.5浸提和热烫过程中维生素的损失127
6.2.6化学药剂处理过程中维生素的损失128
6.2.7维生素的每日参考摄入量的确定129
6.3食品中的维生素130
6.3.1食品中常见的脂溶性维生素130
6.3.2食品中常见的水溶性维生素137
参考文献149
第7章矿质元素150
7.1概述150
7.1.1化学元素的定义与分类150
7.1.2矿质元素功能151
7.2矿质元素在食品中的存在状态152
7.2.1与单糖及氨基酸的结合152
7.2.2与草酸及植酸的结合153
7.2.3与核苷酸的结合153
7.2.4与环状配体的结合154
7.2.5与蛋白质的结合155
7.2.6与多糖类的结合158
7.3食品中矿质元素的理化性质158
7.3.1矿质元素的溶解性158
7.3.2矿质元素的酸碱性159
7.3.3矿质元素的氧化还原性159
7.3.4矿质元素的浓度与活度159
7.3.5金属元素的螯合效应159
7.4食品中矿质元素的营养性及有害性160
7.4.1食品中矿质元素的营养性160
7.4.2食品中矿质元素的有害性162
7.4.3金属元素在周期表中的位置与它的营养性及有害性关系163
7.4.4金属元素的存在形态与它的营养性及有害性关系164
7.5食品中的矿质元素的含量及影响因素165
7.5.1食品原料对食品中矿质元素含量的影响166
7.5.2加工对食品中矿质元素含量的影响167
7.5.3贮藏对食品中矿质元素含量的影响168
参考文献168
第8章酶169
8.1概述169
8.1.1酶的化学本质169
8.1.2酶的辅助因子及其在酶促反应中的作用169
8.1.3同工酶170
8.1.4酶作为催化剂的特点170
8.2影响酶催化反应的因素170
8.2.1底物浓度的影响170
8.2.2pH对酶催化反应速率的影响171
8.2.3温度对酶催化反应速率的影响171
8.2.4水分活度对酶活力的影响173
8.2.5酶浓度对酶催化反应速率的影响173
8.2.6激活剂对酶催化反应速率的影响173
8.2.7抑制剂对酶催化反应速率的影响174
8.2.8其他因素的影响175
8.3酶与食品质量的关系176
8.3.1与色泽相关的酶176
8.3.2与质构相关的酶178
8.3.3与风味相关的酶182
8.3.4与营养相关的酶183
8.4酶在食品加工及保鲜中的应用184
8.4.1氧化还原酶184
8.4.2水解酶185
8.4.3异构酶190
8.4.4转移酶190
参考文献190
第9章色素和着色剂191
9.1概述191
9.1.1食品中色素来源191
9.1.2食品中色素分类192
9.2食品中原有的色素193
9.2.1四吡咯衍生物类色素193
9.2.2类胡萝卜素199
9.2.3多酚类色素204
9.2.4甜菜色素212
9.3食品中添加的着色剂213
9.3.1天然色素214
9.3.2人工合成色素217
参考文献220
第10章食品风味222
10.1滋味及呈味物质222
10.1.1味觉的生理基础222
10.1.2影响味感的因素223
10.1.3味觉的分类224
10.2气味及呈味物质232
10.2.1嗅觉的生理基础233
10.2.2嗅觉的特点及影响因素233
10.2.3植物性食品的香气成分233
10.2.4动物性食品的风味物质237
10.3风味化合物的形成途径240
10.3.1酶促反应240
10.3.2非酶促反应243
参考文献245
第11章食品添加剂246
11.1概述246
11.1.1食品添加剂的种类246
11.1.2食品添加剂使用原则及注意
事项246
11.2常用非天然食品添加剂简介247
11.2.1酸度调节剂247
11.2.2防腐剂249
11.2.3抗氧化剂252
11.2.4甜味剂254
11.2.5膨松剂257
11.2.6水分保持剂258
11.2.7稳定剂和增稠剂258
11.2.8其他259
11.3常用天然食品添加剂简介260
11.3.1天然食品防腐剂乳酸链球菌素260
11.3.2常用的天然食品抗氧化剂262
11.3.3常用的天然食品乳化剂265
11.3.4常用的天然食品增稠剂267
11.4一些天然的多功能食品添加物269
11.4.1具有抑菌作用的添加物269
11.4.2具有抗氧化作用的添加物271
11.4.3具有增味作用的添加物272
11.4.4其他275
参考文献275
第12章食品中有害成分276
12.1内源性有害成分277
12.1.1 过敏原277
12.1.2有害糖苷类278
12.1.3有害氨基酸及其衍生物282
12.1.4凝集素282
12.1.5水产食物中有害成分285
12.2外源性有害成分288
12.2.1食品中有害金属元素288
12.2.2农药残留290
12.2.3二英及其类似物292
12.2.4兽药294
12.3微生物毒素297
12.3.1霉菌毒素297
12.3.2细菌毒素301
12.4抗营养素303
12.4.1植酸及草酸303
12.4.2多酚类化合物305
12.4.3消化酶抑制剂307
12.5加工及贮藏中产生的有毒、有害成分310
12.5.1烧烤、油炸及烟熏等加工中产生的有毒、有害成分310
12.5.2硝酸盐、亚硝酸盐及亚硝胺316
12.5.3氯丙醇317
12.5.4容具和包装材料中的有毒有害物质318
参考文献320
附录与食品化学相关的主要英文核心
期刊及网站简介322

序言
食品化学是食品科学与工程各专业的专业基础课,也是本专业的主干课程之一。食品化学研究的内涵和要素较为广泛,涉及有机化学、生物化学、物理化学、分析化学、植物学、动物学、食品营养学、食品安全、高分子化学、环境化学、毒理学和分子生物学等诸多学科与领域,是一门交叉性明显的应用学科。
食品在人们生活中占有重要地位,民以食为天!一个好的食品应具有三个属性:安全性、营养性和享受性。也就是说一个食品不仅要好看好吃,老百姓喜爱;还要有营养性和安全性。食品是一个复杂的体系,构成成分很多,有来源于原料的,有来源于人为添加的,也有在加工和贮藏过程新产生的,还有在原料生产、加工和贮藏过程中污染的。本教材依据食品的安全性、营养性和享受性等基本属性,将复杂的化学成分进行归类和编排章节,从化学成分的结构、性质、在加工与贮藏中的变化及它们对食品的安全性、营养性和享受性的影响等方面,系统地进行了介绍。
本教材除有较强的系统性外,在内容上,较好地与基础课程相衔接,吸收了本行业及与之相关学科的新知识、新技术、新成果,较好地将学科前沿发展动态呈现给学生,可增强学生的专业兴趣、求知欲望和自信心。另外,为便于相关师生更快地了解食品化学方面的新成果和各国在食品质量管理、食品安全、营养等方面的研究动态,该教材还将相关英文期刊信息、重要网站进行汇总介绍,作为附录,供其参考。
本书作者都是多年从事食品科学研究和教学的专家和教授,他们编写的《食品化学》第一版是国家级精品教材,也是教育部普通高等教育“十一五”国家级规划教材。他们在第一版基础上,本着“厚基础、宽口径”和“创新型人才”等本科人才培养目标的需要,进行了修订,以《食品化学》第二版的版本出版,现已列为“十二五”普通高等教育本科国家级规划教材。相信本教材的出版,对提高食品科学与工程专业的教学质量和行业研究水平都有重要的作用。特此作序,以资鼓励。

中国工程院院士
北京工商大学副校长、博士生导师

2014年3月


第一版序言一
食品科学与工程学科是建立在食品工业基础上的对食品原料、加工、包装、物流、技术装备、生产过程自动控制、食品安全与质量控制、饮食与人类健康、法规与标准,以及食品企业管理与可持续发展等有关的基础理论和工程技术进行研究的完整体系。它的发生与发展充分体现了多学科融合和不断创新的过程。食品科学与工程学科的发展对我国食品工业的进步发挥着重要作用。
食品化学是食品科学与工程学科的一个重要方面,是食品科学与工程学科的专业基础。食品从原料生产,经过储藏、运输、加工到产品销售,每一个过程无不涉及一系列的化学和生物化学反应。例如,水果、蔬菜采收后和动物屠宰后,由于环境变化和酶的作用,将会产生各种需宜和非需宜的变化;食品中各种成分的稳定性乃至分子结构或大分子构象也随环境条件的不同而变化。阐明食品复杂体系中各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与食品的营养价值、感官质量、安全性和对人体健康的相关性;控制食品中各种物质的组成、性质、结构、功能和作用机制;揭示食品的本质,寻找新的食品资源和食品原料中可再生资源的利用等构成了食品化学的重要内容。因此,食品化学为食品科学和工程学科的发展、食品加工储藏中新技术和新产品的研究与开发、膳食结构的科学调理和食品包装改进,提供了理论依据。
我国最早开设的食品化学课程是食品生物化学,这与当时在本专业尚未开设生物化学有关。到了20世纪80年代,随着食品科学与工程专业普遍开设了生物化学基础课后,目前我国160余所高校的食品科学与工程专业大部分都开设了食品化学课程并得到了普遍重视,不少高校的食品化学课程被列为校级、省级或国家级精品课程建设。中国海洋大学的食品化学课程2000年列入校级第一批一类课程建设,2003年列入校级精品课程建设,2004年成为国家级精品课程。本书是作者集多年来对食品化学教学和研究的成果,并吸收和参考了国内外食品化学的最新著作和文献编写而成的,内容组织上既系统地介绍了食品化学的基础理论,又注意到食品工业的实际应用和食品化学最新的研究成果与前沿技术,在强调系统性和科学性的同时,突出其先进性和应用性;本书的另一特点是有多媒体课件和复习参考书相配套,可以较好地满足师生对食品化学的相关教学需要。
我对本书作者们比较熟悉,他们都是多年从事食品化学及相关方面研究与教学的教师和科技工作者,在工作中积累了丰富的经验并拥有大量的文献资料。该书已列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材。相信该教材的出版对提高食品科学与工程专业的教学水平和促进我国食品科学与工程科学研究将有很好的促进作用,特此作序以此致贺。

2007年2月28日

第一版序言二
我国高等院校的食品科学与工程专业大多建立于20世纪80年代改革开放的初期,经过20多年的发展,不仅为我国培养了大批食品科学与工程专业的人才,其学科体系也在发展中日益完善。2005年教育部高等学校食品科学与工程专业教学指导分委员会第一次会议明确了生物化学、微生物学、食品化学、食品工艺学(或食品加工原理)、食品工程原理(或化工原理)、食品分析、食品营养学、食品安全性、食品工厂设计与环境保护、食品机械与设备等课程为本专业的主干课程,且强调各高校的食品科学与工程专业本科教学计划中必须将这些主干课程设置为必修课程。
经教育部高等学校食品科学与工程专业教学指导分委员会2006年第二次会议讨论,将本专业的所有主干课程全面地进行教学现状调研,并在教学现状调研的基础上按教学要求对教学内容进行规划,规范本专业主干课程教学内容,确保本专业的教学质量。
专业建设离不开课程体系的建设,而教材建设对课程体系有重要影响。为满足食品科学与工程专业建设的需要,培养更多的适应新世纪需要的合格人才,迫切需要高水平的教材。
中国海洋大学的食品化学课程早在2000年就列入了校级第一批一类课程建设,2003年又列入了校级精品课程建设,2004年被遴选为国家级精品课程。汪东风教授为国家级精品课程食品化学的主讲教师。
教育部高等学校食品科学与工程专业教学指导分委员会2006年第二次会议讨论,确定由中国海洋大学汪东风教授主持主干课程食品化学的教学现状调研与规划。
汪东风教授在调研了国内128所、国外32所高校开设的食品化学情况和分析了国内12种、国外5种食品化学教材体系的基础上,按3个学分和10个知识点(水分、碳水化合物、脂类、蛋白质、酶、维生素与矿物质、食品色素和着色剂、食品风味、食品添加剂和食品中有害成分)的要求,编著了这套立体化教材(食品化学理论教材、实验教材及复习参考书、多媒体课件)。
本教材有以下特点:
1.内容新颖。本教材在现有国内外教材基础上,删除了相关章节中与基础生物化学重复的部分内容,补充了相关新的研究成果。对近几年来食品中有毒、有害成分的研究成果,作者进行了吸收消化,并结合作者的研究,专列一章介绍了食品中与安全性相关的成分化学,以满足当前食品科学与工程及食品质量与安全专业对食品安全方面的知识教学需要。
2.采用多样化的形式。除了文字教材这一基本形式外,该教材还配套有多媒体课件、实验教材及复习参考书,以利于教师教学和学生自学。
3.适合按不同层次组织教学的需要。根据我国目前高校开设食品化学课程情况的调研,在开设有食品科学与工程专业的高校中研究型及教学研究型的大学约有67%,食品化学课程在40学时以上的高校约占54%。另外,不同的学校该专业所达到的层次要求也有不同。本教材正是根据上述国内的教学情况,其教材内容覆盖了目前我国高校食品化学教学的三个层次。该教材既可供农业院校、综合性大学、工业类及师范类院校食品科学与工程专业教学用,也可供食品质量与安全专业教学需要。各类院校不同专业都可以从中选择到合适的教学内容。
本教材是他们多年在食品化学方面教学成果的结晶,是在全面地进行教学现状调研与规划基础上完成的,并于2006年列为普通高等教育“十一五”国家级规划教材,因此本教材适合我国高校目前本专业本科教学的需要,符合本专业人才培养的要求,是本届教学指导委员会教学改革、教材建设的成果之一。
我们相信本教材的出版对我国食品科学与工程等专业的教学水平的提高将有所帮助。本人有幸为本书作序感到十分荣幸,并以此对本书及作者加以鼓励。

教育部高等学校食品科学与工程专业教学指导分委员会主任委员
2007年5月28日

文摘
版权页:



糖苷的溶解性能与配体有很大关系,一般是糖苷的溶解性能要比相应的配体好得多,黄酮类一般难溶水中,但它与糖形成了糖苷后,就有利于在水中溶解,从而对食品的色泽和滋味产生了重要影响。
多数情况下多糖分子链中的每个糖基单位平均含有3个羟基,每个羟基均可和一个或两个水分子形成氢键。此外,环上的氧原子以及糖苷键上的氧原子也可与水形成氢键,因此,多糖分子链中单糖单位能够完全被溶剂化,使之具有较强的持水能力和亲水性,易于水化和溶解。在食品体系中多糖具有控制水分移动的能力,同时水分又是影响多糖的物理和功能性质的重要因素。因而,食品的许多功能性质都与多糖和水分有关。
与多糖的羟基通过氢键结合的水被称为水合水或结合水,这部分水由于使多糖分子溶剂化而自身运动受到限制,通常这种水不会结冰(见第2章),也称为塑化水。这部分水的运动虽受到阻滞,但能自由地与其他水分子迅速发生交换,在凝胶和新鲜组织食品的总水分中,这种水合水所占的比例较小。
多糖是一类高分子化合物,水虽能使多糖分子溶剂化,但多糖不会增加水的渗透性和显著降低水的冰点,因此,多糖是一种冷冻稳定剂,例如淀粉溶液冻结时形成了两相体系,一相为结晶水(即冰),另一相是由大约70%淀粉与30%非冻结水组成的玻璃态(见第2章)。非冻结水构成了高浓度的多糖溶液,由于黏度很高,因而体系中的非冻结水的流动性受到限制。另一方面多糖在低温时的冷冻浓缩效应,不仅使分子的流动性受到了极大的限制,而且使水分子不能被吸附到晶核和结合在晶体生长的活性位置上,从而抑制了冰晶的生长。上述原因使多糖在低温下具有很好的稳定性。因此在冻藏温度(—18℃)以下,无论是高分子质量或低分子质量的多糖,均能有效阻止食品的质地和结构受到破坏,从而有利于提高产品的质量和贮藏稳定性。
在大分子碳水化合物中还有一部分高度有序的多糖,其分子链因相互紧密结合而形成结晶结构,与水接触的羟基极大地减少,因此不溶于水,只有使分子链间氢键断裂才能增溶。例如纤维素,由于它的结构中β—D—吡喃葡萄糖基单位的有序排列和线性伸展,使得纤维素分子的长链和另一个纤维素分子中相同的部分相结合,导致纤维素分子在结晶区平行排列,使得水不能与纤维素的这些部位发生氢键键合,所以纤维素的结晶区不溶于水,而且非常稳定。
在大分子多糖中大部分不具有结晶结构,因此易在水电溶解或溶胀。在食品工业和其他工业中使用的水溶性多糖和改性多糖,通常被称为胶或亲水胶体。

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