食品化学复习题(4)

2018-11-20 18:41

⑥金属离子 Fe(Fe+3> Fe+2) Cu催化还原酮的氧化 Na+对褐变无影响。

Ca2+可同氨基酸结合生成不溶性化合物而抑制褐变。

1)采用隔氧法,以阻止由于与氧接触发生氧化而引起的褐变,例如:选用隔氧的包装材料和采用吸氧剂等。 2)低温冷藏,由因高温加热所引起的褐变,一般称为热褐变。热褐变可通过低温冷藏来加以抑制。

3)调整水活性,食品的水活性值在0.6左右时最容易引起褐变,中等水分食品能阻止微生物繁殖和脂肪氧化,但很容易发生褐变。

4)添加酶或化学物质,干蛋白粉在贮藏过程中由于赖氨酸与葡萄糖产生糖胺反应而褐变、若预先添加葡萄糖氧化酶于蛋白粉中,使葡萄糖氧化成酸则可防止褐变。用于抑制食晶非酶褐变常用的添加剂有亚硫酸及其钠盐、硫醇化合物<如半胱氨酸)。亚硫酸化合物抑制褐变反应的机理是它可与褐变中间体羰基化合物相结合,从而阻止其发生聚合反应。 另外,降低pH:如高酸食品如泡菜就不易褐变。除去一种作用物:一般除去糖可减少褐变。

6、什么是淀粉的老化?老化淀粉的特点是什么?影响淀粉老化的因素有那些?如何在食品加工中防止淀粉老化?举例阐述淀粉的老化对食品品质的影响。 答:

(1)定义:经过糊化后的α-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,这种现象称之为老化。

为不可逆转变。

(2)特点:与水失去亲和力,不易为淀粉酶所水解,不易被人体消化吸收。

(3)故食品中的淀粉发生老化多数将使食品品质劣化。 (4)影响淀粉老化的因素:

(1)结构:直链淀粉在冷水中不易溶解和分散,在淀粉粒完全溶胀时,直链淀粉才从淀粉粒中渗出分散在溶液中,形成粘稠的悬浮液,直链淀粉含量越高,淀粉越难以糊化,糊化温度越高,一般糊化温度>100℃;相反,一些淀粉仅含有支链淀粉,这些淀粉一般产生清糊,并不会有老化现象,淀粉糊相当稳定。

a) 温度:温度越高,糊化程度越大。

b) 水分活度低,糊化将不能发生或糊化程度非常有限,因为与水能强烈结合的食品成分和淀粉竞争与水的结合而

推迟了淀粉的糊化。 Aw提高,糊化程度提高。

(4)脂类及其衍生物:与直链淀粉形成复合物,阻止水分子进入颗粒,推迟颗粒肿胀,抑制糊化。需提高糊化温度。 (5) 盐:对盐敏感性淀粉,依条件不同,可增加或降低膨胀。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制(马铃薯淀粉)。 (6) 糖:高浓度的糖水分子,使淀粉糊化受到抑制。

(7) 酸度:pH<4:淀粉水解为糊精,粘度降低;pH4-7:几乎无影响;pH =10:糊化速度迅速加快。

(8) 淀粉酶:使淀粉糊化加速。 新米(淀粉酶酶活高)比陈米更易煮烂。 (5)食品加工中防止淀粉老化:

1.一般避开老化的最适温度(2-4℃),高于60℃或低至-20℃都不发生老化。可将淀粉食品速冻至-20℃,使淀粉分子间的水分子急速结晶,阻碍淀粉分子间靠近,可防止老化; 2.水分含量在30-60%时易老化,<10%或较多的水中不易老化; 3.直链淀粉较支链淀粉易老化; 4.糖、乳化剂可抗老化。

4)举例阐述淀粉的老化对食品品质的影响:

老化后的淀粉,不仅口感变差,消化吸收率也随之降低。发硬、发干的馒头其原因就是老化。

7、蛋白质的功能性质可分为哪3个主要方面?并举例说明。 答:

<1>水合性质:取决于蛋白质与水之间的相互作用,包括:(可溶性蛋白)对水的吸附与保留:湿润性、膨胀性、粘合、分散性、溶解性,如肉的嫩度与蛋白质持水能力有关,利用蛋白质溶解度提取蛋白质,蛋白质的粘度和稠度是流体食品如饮料、肉汤、稀奶油等的主要功能性质,影响到食品加工中的输送、混合、加热冷却和喷雾干燥等过程;蛋白质的表面性质:蛋白质的起泡、乳化。应用到泡沫型加工食品,如搅打奶油、蛋糕、面包、冰激凌、果汁软糖等。乳化性质应用到乳状液中,如牛乳,蛋黄酱中。

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<2>蛋白质之间的相互作用有关的性质:沉淀、凝胶、组织化、面团的形成。应用干酪、皮冻、酸乳、豆腐的制作。组织化蛋白质可以制作腐竹和肉相似的人造肉制品,面团的形成主要与面包的质量有关。

<3>与其它物质之间的相互作用:与着色物质的结合,与脂肪的结合,与风味物质的结合,与金属离子的结合。这种结合可降低毒性,也增强毒性,有时还使蛋白质的营养价值降低。蛋白质吸附色素会带来需宜的颜色,蛋白质与风味物质结合可产生好的风味,如会使组织化的植物蛋白产生肉的香味,但也会产生不良的风味,需脱臭处理。

8、影响蛋白质水合作用的外界因素有哪些?且如何影响的? 答:

影响蛋白质水合作用的因素:Pr浓度、pH值、温度、离子强度、其它成分的存在均能影响Pr - Pr和Pr-水。 如何影响:

(1)浓度:浓度上升蛋白质总吸水量上升 (2)pH:当pH=pI时,水合作用最低;

当pH高于或低于pI时,水合作用增强(净电荷和推斥力增加); 当pH 9-10时,水合能力较大。

(3)温度:温度上升蛋白质结合水的能力下降(变性蛋白质结合水的能力一般比天然蛋白质高约10%)

(4)盐:在低盐浓度(<0.2mol/L)时,离子同蛋白质荷电基团相互作用而降低相邻分子的相反电荷间的静电吸引,从而有助于蛋白质水化和提高其溶解度,这叫盐溶效应。

(5)当盐浓度更高时,由于离子的水化作用争夺了水,导致蛋白质―脱水‖,从而降低其溶解度,这叫做盐析效应。

9、论述影响蛋白质乳化性质的因素。 答:

影响蛋白质乳化性质的因素包括仪器设备的类型、输入能量的强度、加油速率、油相体积、温度、离子强度、糖类、油的种类、可溶性Pr浓度及Pr的乳化性质。 此外,还包括:

(1) 蛋白质的种类:球蛋白(如血清蛋白、乳清蛋白)具有很稳定的结构和很强的亲水性,故不是很好的乳化剂;而酪蛋白由于其无规则卷曲的结构特点及肽链上的高度亲水区域和高度疏水区域是很好的乳化剂。大豆蛋白离析物、肉和鱼肉蛋白质等也是很好的乳化剂。

(2) 蛋白质的溶解度:与其乳化性质呈正相关。一般来讲,蛋白质的溶解性有利于蛋白质的乳化性,如肉糜中有NaCl存在时(0.5~1M)可提高蛋白质的乳化容量。不过一旦乳浊液形成,不溶蛋白质对其稳定性起促进作用。

(3)pH对乳化作用的 影响:因蛋白质种类的不同而不同,如明胶、卵清蛋白在pI时具有良好的乳化性,而大多蛋白质如大豆蛋白、花生蛋白、酪蛋白、肌原纤维蛋白、乳清蛋白等在非PI时的乳化性更好,因为此时氨基酸侧链的离解,产生了有利于乳浊液稳定的静电斥力,避免了液滴的聚集同时还有利于蛋白质的溶解。

(4)加热会降低吸附在界面上蛋白质膜的粘度,因而降低乳浊液的稳定性,但是如果加热蛋白质产生了胶凝作用就能提高其粘度和硬度,提高乳浊液的稳定性,例如肌原纤维蛋白的胶凝作用对灌肠等食品的乳浊稳定性十分有益,它提高了保水性和脂肪的稳定性,还增强了粘结性。

(5)表面活性剂:低分子表面活性剂不利于蛋白质乳浊液的稳定性,它们会降低蛋白膜的硬度,减弱了蛋白质吸附于界面的作用力,从而降低乳液的稳定性。

10、影响蛋白质发泡性的外界因素有哪些? 答:

一、环境因素:

1,盐类:盐类不仅可影响蛋白质的溶解、粘度、伸展和解聚,也能影响其性质盐析时则显示较好的起泡性质。盐溶时则显示较差的起泡性质。

2,糖类:糖类通常都是抑制蛋白质的泡沫膨胀,但是它们又可提高蛋白质溶液的粘度,所以可以提高泡沫的稳定性。 3,脂类:蛋白质溶液中的极性脂类会干扰蛋白质的界面吸附,从而大大降低蛋白质的发泡性能。(0.5分)

4,蛋白质浓度:蛋白质浓度在2~8%的范围时,蛋白质溶液具有最好的粘度和稳定性;但当浓度超过10%时会使气泡变小,泡沫变硬。

5,pH值:pH处于或接近pI时,提高了蛋白质的起泡能力和泡沫稳定性。 6,加热处理:加热会使气体膨胀、不利于泡沫的形成,粘度降低。

7,机械处理:适当的搅拌(强度、时间)会使蛋白质伸展而产生吸附和形成泡沫,过度搅拌则会使蛋白质不能有效吸附

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在界面上而产生絮凝,大大降低膨胀度和泡沫的稳定性。

二、蛋白质分子的性质:有良好起泡力的蛋白质不具有稳定泡沫的能力,而能产生稳定泡沫的蛋白质往往不具有良好的起泡力。

11、什么叫蛋白质的胶凝作用?它的化学本质是什么?如何提高蛋白质的胶凝性?影响蛋白质凝胶化作用的因素有哪些? 答:

蛋白质的凝胶作用定义:变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质空间网络结构,其中含有大量的水。

在多数情况下热处理是凝胶形成的必需条件,然后再冷却。有时加入少量的酸或Ca2+盐可提高胶凝速度和胶凝强度; 有时不需要加热也可以形成凝胶,如有些蛋白质只需要加入Ca2+盐,或适当的酶解,或加入碱使之碱化后再调PH值至等电点,就可发生胶凝作用。 如何提高蛋白质的凝胶性:

1.氨基酸残基的类型: 高于31.5%非极性AA——凝结块类型;低于31.5%非极性AA——透明类型 2.pH: pI—凝结块类凝胶;极端pH—弱凝胶,半透明;形成凝胶的最适pH约7~8 3.蛋白质的浓度:浓度越大,越易形成凝胶

4. 金属离子:Ca2+强化了凝胶结构;过量钙桥产生凝结块 影响蛋白质凝胶化作用的因素包括:

(1)氨基酸残基的类型 高于31.5%非极性AA—凝结块类型 ;低于31.5%非极性AA—透明类型

(2) pH 会影响蛋白质吸引的疏水相互作用和排斥的静电相互作用之间的平衡,进而影响凝胶的网状结构和凝胶性

质,是通过改变蛋白质分子所带的静电荷而实现的, pI—凝结块类凝胶;极端pH—弱凝胶,半透明;形成凝胶的最适pH约7~8

(3) 蛋白质的浓度 浓度越大,越易形成凝胶

(4) 金属离子如Ca2+能在相邻多肽链的特殊氨基酸残基之间形成交联,强化了凝胶结构 ,过量钙桥产生凝结块。

12、蛋白质变性的实质是什么?蛋白质变性后常表现出哪些方面的变化?并论述在食品加工中如何利用蛋白质变性提高和保证的质量。 答:

(1)蛋白质变性的实质:

表述一:蛋白质的二、三、四级结构的构象不稳定,在某些物理或化学因素作用下,发生不同程度的改变称为变性。变性是指蛋白质高级结构发生改变,而肽键不断裂。

表述二:蛋白质在体内条件下,具有呈现全部生物功能所需要的精确构象的蛋白质变性的现象。

表述三:由于外界因素的作用,使天然蛋白质分子的构象发生了异常变化,从而导致生物活性的丧失以及物理、化学性质的异常变化,不包括一级结构上肽键的断裂。

(2)蛋白质变性后常表现出哪些方面的变化:

①疏水性基团暴露,水中溶解性降低; ②某些蛋白质的生物活性丧失;

③肽键暴露出,易被酶攻击而水解; ④蛋白质结合水的能力发生了变化;

⑤溶液粘度发生了变化; ⑦ 蛋白质结晶能力丧失。

13、例举常见的蛋白质组织化方法并举例说明。 答:

(1)、热凝固和簿膜形成:大豆蛋白的浓溶液在平滑的金属表面热凝结,生成水合蛋白薄膜,或将其在95℃加热数小时,此时由于水分蒸发和热凝结也能在表面形成一层薄的蛋白膜,腐竹就是采用上述方法加工而成的。

(2)、热塑性挤压:植物蛋白通过热塑性挤压得到干燥的纤维多孔状颗粒或小块,复水后嘴嚼性好。热塑性挤压的方法:将含水10~30%的蛋白质-多糖的混合物通过一个圆筒,在高压、高温和强剪切的作用下转化为粘稠状物,然后迅速通过圆筒而进入常压环境,水分迅速蒸发后冷却就形成了高度膨胀、干燥的多孔结构。可制作肉丸、汉堡包的肉糜、

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肉的替代物、填充物等,还可以用于血液、鱼肉及其它农副产品的组织化。

(3)、纤维的形成:在PH>10的条件下,高浓度的蛋白溶液通过静电斥力而分子离解并充分伸展。将该溶液在高压下通过一个有许多小孔的喷头,此时伸展的蛋 白分子沿流出方向定向排列成行并延长;液体从喷头出来进入NaCl的酸性溶液中,由于等电点的盐析效应,使蛋白质发生凝结,并通过氢键、离子键、二硫键等形成水合蛋白纤维;再通过滚筒转动拉直蛋白纤维,增加纤维的机械阻力和嘴嚼性,降低持水容量;通过滚筒加热除去部分水分,提高蛋白的粘着力和韧性;然后加入色素、脂肪、风味物质等形成纤维束;经粘合、切割、压缩等工序制成人造肉或加工食品。

14、陈述面包面团的形成过程和影响面包质量的因素。 答:

面团的形成:小麦胚乳中面筋蛋白质在有水存在下室温混和、揉捏能够形成强内聚力和粘弹性糊状物,这是小麦面粉转化为面包面团,并经发酵烘烤形成面包的。小麦面粉中其它的成分如淀粉、糖、脂类、可溶性蛋白等都有利于面筋蛋白形成面团网络结构和构成面包质地。

影响面包质量的因素:

(1)在面包制作过程中麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的平衡非常重要。大分子的麦谷蛋白与面包的强度有关,它的含量过高会抑制发酵过程中残留CO2的膨胀,抑制面团的鼓起,发泡小;麦醇溶蛋白含量过高会导致过度的膨胀,产生的面筋膜易破裂和易渗透,发泡过大,面团塌陷。

(2)在面团中加入极性脂类、变性球蛋白有利于麦谷蛋白和麦醇溶蛋白的相互作用,提高面筋的网络结构,而中性脂肪、球蛋白则不利面团结构。

(3)面团揉搓要适当,揉搓不足时会使网络来不及形成而使强度不足,过多揉搓会使二硫键断裂使强度降低。(2分) (4)

15、热处理对蛋白质营养价值的有利影响和不利影响? 答:

(1)有利的影响:一般的温和处理都是有利的。

a. 热烫和蒸煮使酶失活,可避免酶促氧化产生不良的色泽和风味; b. 植物组织中存在的抗营养因子或毒素通过加热变性或钝化;

c. 适当的热处理会使Pr伸展而暴露出被掩盖的基团,有利于蛋白酶的水解,易于消化吸收; d. 适当的热处理还会产生一定的风味物质,如美拉德反应,有利于食品感官质量的提高。 (2)不利的影响:

a. *强热处理Pr时会使氨基酸的脱氨、脱硫、脱羧,破坏了氨基酸的结构,降低了Pr的营养价值;

b. *食品中的还原糖与赖氨酸发生美拉德反应,产生不被消化道酶分解的Schiff碱 ,从而降低蛋白质的营养价值; c. *非还原糖、脂肪在高温下生成羰基化合物,它能与蛋白质发生反应;

d. *高温长时间处理, Pr分子中的肽键在无还原剂存在时可发生转化,生成了酶无法水解的化学键,因而降低了Pr

的利用率。

16、阐述植物脂肪酸败的过程。 答:

油脂受O2、日光、微生物、酶的作用,发生化学反应,产生不愉快气味、味道变苦、甚至产生有毒物质的现象称为酸败。

酸败的机制有三种: 水解型酸败、酮型酸败、氧化。其中,氧化是油脂酸败的主要原因。在油脂的氧化酸败中,又以自氧化酸败为主。

油脂的自氧化:主要指油脂受环境中光、热、氧等因素的激发而发生的游离不饱和脂肪酸或酯分子中的不饱和脂肪酸的氧化。其初期氧化产物为过氧化氢。初期产物可进一步分解产生低分子的脂肪酸、醛和酮。从而使油脂具有异味。某些中间产物或发生聚合反应,生成粘性的聚合物,甚至固体。

其主要过程如下:

[1] 引发期:油脂受光、热、金属催化剂等的活化,在不饱和脂肪酸分子中双键相邻的α亚甲基碳原子上的C-H键或者双键碳原子上的C-H键发生均裂,生成活性氢原子和游离基R·。见下式:

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焙烤温度。

引发剂(光量子、高温或金属)

RH ——————————————————————— R· + H· [第1步]

[2] 增殖期:以上生成的游离基R·与空气中的O2生成过氧化游离基ROO·。见下式:

R·+ O2————ROO·(0.5分)[第2步]

ROO·再夺取另一不饱和脂肪酸分子中α亚甲基上的一个氢原子,生成氢过氧化物ROOH和一个新的游离基R·。

ROO· + RH ———— ROOH + R· [第3步]

新的游离基R·不断重复第2步,即发生连续的链反应,可生成大量的氢过氧化物和一些新的游离基。故称―增殖‖. [3] 氢过氧化物的分解:氢过氧化物是脂类自氧化的主要初期产物,在增殖期可大量生成,是极不稳定的化合物。当其达到一定浓度时,即开始分解,生成低分子醛、酮、醇等和游离基。低分子醛、酮、醇并使油脂产生异味。同时,生成的游离基可继续参加增殖反应。

[4] 终止反应:各种不同的游离基之间可相互撞击,结为二聚体、三聚体等,使各种反应终止。见下式: R· + R· ? RR R· + ROO· ? ROOR ROO· + ROO· ? ROOR +O2

17、试述影响油脂氧化速率的因素。 答:

[1] 脂肪的组成和脂肪酸的结构: a. 不饱和脂肪酸>饱和脂肪酸;

b. 双键数∝氧化速率:双键数目越多氧化速度愈快,花生四烯酸、亚麻酸、亚油酸、油酸的相对氧化速率为40:20:

10:1;

c. 顺式构型>反式构型:顺式构型的不饱和脂肪酸比反式的活泼。所以,顺式脂肪酸的氧化速率比反式脂肪酸快; d. 共轭双键>非共轭双键; e. 游离脂肪酸>甘油酯; f.

甘油酯中脂肪酸的无规则分布使其氧化速率下降,Sn-1 和Sn-2 位的脂肪酸氧化速率比Sn-3 的快。 [2] 温度

a. 温度∝氧化速率。在21-63℃内,温度每上升16℃,氧化速度加快1 倍。高温可激发游离基的产生:在<50℃下,

发生在-CH2-上;在>50℃时,可发生在不饱和脂肪酸的双键上,直接生成环状过氧化物。软脂酸室温下稳定,高温下会显著的氧化。

b. 但高温可导致氧的溶解性(氧分压)减小。 [3] 氧 a.

1O的氧化速率?1500(3O 的氧化速率)。 22

b. 一定氧浓度下,自氧化的速度与大气中O2的分压大小成正相关,达到一定的分压大小则速度不变。即:有限供氧的

条件下,氧化速度与氧气浓度呈正比,在无限供氧的条件下氧化速度与氧气浓度无关。。 [4] 水分活度

a. 当水分活度<0.1时,油脂暴露于空气中,氧化速率较快; b. 当水分活度=0.3时,由于单层吸附水的保护,氧化速度减小; c. 当水分活度=0.55-0.85时,油脂的氧化速率大为增加。 [5] 光和射线

a. 光和紫外线都能加速氧化。可见光对自氧化影响不大。不饱和脂肪酸能吸收紫外光,受到激发而产生游离基。 b. 还有一些高能射线(β和γ射线)可诱导游离基的产生。

c. 光促使氢过氧化物分解。辐照和加热生成的降解产物有些相似,但后者分解产物更多。 d. 在有光敏素时光还引起光敏氧化,继而引发自动氧化。 [6] 油-空气表面积

氧化速率与油脂暴露于空气中的表面积成正比:表面积∝氧化速率。 [7] 抗氧化剂

一些物质能够延缓和减慢油脂氧化速率,这些物质称之为抗氧化剂。

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[8] 酶

a. 脂肪酶(酯水解酶):在牛奶、奶油、干果中存在,可增加游离脂肪酸的含量,间接促进自动氧化;

b. 脂氧合酶:可催化亚油酸、亚麻酸、花生四烯酸等氧化,而且在低温下仍有活力,故大豆、青豆等含此酶的食品不

经热烫钝化酶,在长期冷冻保存时会引起品质下降。 [9] 金属

许多多价态过渡金属元素如Fe、Cu、Cr、Ni、Mn等,可催化氢过氧化物的分解,从而加快了游离基的产生。微量时就可明显地增加油脂自动氧化速度,缩短其诱导期。

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