2011食品化学复习题
简答题： 1、在食品加工贮藏过程中，引起食品组分发生化学反应的客观因素有哪些？这些因素对反应的影响趋势通常是怎样的？
答：(1)温度:化学反应的速度随温度增高而加快,但是当温度达到一定值时，食品中酶的活性降低，化学反应变慢。
(2)时间（t）
（3）温度速率（dT/dt）
（4）pH值（对微生物和酶的影响）
（5）产品成分（决定参与化学反应的物质） （6）水分活度（Aw）：降低水分活度可延缓酶促褐变和非酶褐变的进行，但水分活度过低，会加快脂肪的氧化酸败。
（7）气体（O2、CO2、乙烯） （8）光照
2、简述天然糖类化合物的分类及组成特点，并分别列举2-3例加以说明。 答：从糖组成单元上分为：
（1）单糖：单糖是指不能再水解的最简单的多羟基醛或多羟基酮及其衍生物，具有开链式和环式结构，根据单糖分子中碳原子的数目，可将单糖分为丙糖、丁糖、戊糖、和己糖等；食品工业中最常用的单糖为葡萄糖、果糖。
（2）低聚糖（oligo-，2～10个单糖）：双糖、低聚糖 ；根据组成低聚糖的单糖分子的同与否分为均低聚糖和杂低聚糖，前者是以同种单糖聚合而成，如麦芽糖，环糊精等。后者由不同单糖聚合而成，如蔗糖、棉籽糖。
（3）多糖（poly-，＞10个单糖）：均聚糖、杂聚糖 ；如淀粉、纤维素。 （4）糖苷（glycone+aglycone）：概念：具有环状结构的醛糖或酮糖的半缩醛羟基上的氢被烷基或芳基所取代的缩醛衍生物。 组成：糖基＋配糖体 如苦杏仁苷 、柚皮苷、花青素等。 3、列举食品加工中三类常见的糖类衍生物，并略述其主要功能。
答：（1）甲基纤维素：<1>本身是一种优良的乳化剂。 <2>在一般的食用多糖中有最优良的成膜性。因此，甲基纤维素可增强食品对水的吸收与保持，使油炸食品减少对油脂的吸收，在某些食品中可起脱水抑制剂和填充剂的作用。
（2）羧甲基纤维素CMC：CMC-Na 提高乳制品稳定性以防止酪蛋白沉淀。在果酱、番茄酱中添加CMC-Na，不仅增加粘度，还可增加固形物含量，使组织柔软细腻。在面包中添加CMC-Na，可增加其保水作用，防止淀粉的老化。
（3）微晶纤维素：在高温加工中，能稳定泡沫和乳浊液；提高果胶和淀粉凝胶的耐热性；提高粘附力；替代脂肪和控制冰晶生长。
4、以果胶为例，从多糖基本结构上，试述影响其物理化学性质（溶解性、粘度、胶凝性等）的重要因素。
答：【1】果胶在水中的溶解度随聚合度增加而减少，在一定程度上还随酯化程度增加而加大。 【2】果胶所形成的溶液是高粘度溶液，其粘度与分子链长度成正比。 【3】影响果胶凝胶强度的因素： （1）果胶相对分子质量与凝胶强度。在相同条件下，果胶相对分子质量越大，形成的凝胶越强，如果果胶分子链降解，形成的凝胶强度就比较弱。
（2）果胶酯化度与凝胶强度。果胶的凝胶强度随着酯化度增加而增大，因为凝胶网络结构形成时的结晶中心位于酯基团之间，同时果胶的酯化度也影响凝胶速度，果胶的凝胶速度随酯化度增加而增大。
5、简述蛋白质在食品加工中的重要功能性质，并示例说明。
答：（1）乳化性：蛋白质饮料、色拉酱、冰淇淋、蛋糕、肉卤、低脂肪肉肠等食品的加工都是利用蛋白质的乳化性。蛋白质是两亲性物质，既有亲水基又有疏水基，在油水体系中，蛋白质自发迁移到油水界面，疏水基定向到油向，而亲水基定向到水相，并扩展开来，在界面形成一层蛋白质吸附层，降低两相间的界面张力，从而起到稳定乳化液的作用。（2）起泡性：搅打奶油、蛋糕、面包、冰淇淋等食品的加工都是利用蛋白质的起泡性。蛋白质结构中既有亲水基又有疏水基，能够吸附在气-水界面上，一旦被界面吸附，蛋白质形成一层膜，可阻止小气泡的聚集，有助于稳定气泡。（3）风味结合性：蛋白质通过疏水相互作用与各种风味物质相结合，有利增强疏水性的条件都会促进风味结合。（4）胶凝作用：形成固体弹性凝胶，提高食品的吸水性、增稠、粘着脂肪外，对食品中成分的乳化-发泡稳定性也有帮助。用于肉制品、凝胶、各种加热的肉糜鱼制品等。 6、结合某一蛋白质原料，简述蛋白质发生变性后的基本性质特点，并分析可能引起变性的影响因素。 答：
7、简述GB2760和Codex对食品添加剂的规定及大致分类情况。 答：
8、简述硝酸盐和亚硝酸盐的应用及作用机理。 答：
9、BHA、BHT与PG的主要应用领域。 答：
10、简述腌制处理与肉制品保水性的关系。 答：
11、简述食品冰温保藏的原理。
答：大多数的生物组织冰点都低于0℃，当温度处于冰点以上的温度时，组织细胞中含有许多糖类，无机盐，可溶性蛋白质等成分，而各种天然高分子物质以空间网状结构存在，使水分子之间的移动在某种程度上受到一定阻碍而产生冻结回避现象，因而细胞液与纯水存在差异。
冰温的机理一般包过两个内容：（1）将食品的温度控制在冰温的范围内，使组织细胞处于活动的状态。（2）当食品的冰点较高时，可以向其中加一些相应的有机物或无机物来降低食品的冰点，使冰温带加宽。
食品是一个生物活动状态体,在一定条件下经过冷却理后，生物组织会自动分泌出无机盐、可溶性蛋白质等以保持组织细胞的生存状态，此过程在生物学上称为“生物体防御反应”。当冷却温度临近冻结点时，贮藏食品达到一种休眠的状况，从而使产品在“休眠”状态下保存，这个时候组织细胞的新陈代谢率最小，所消耗的能量也最小，因此可以有效地贮藏食品。 12、简述在食品加工中如何通过控制水分活度来提高食品的保藏性。
答：①对微生物的影响：微生物是食品腐败变质的主要原因。食品的水分活度决定了微生物在食品中萌发的时间、生长速率及死亡率。不同的微生物在食品中繁殖时对水分活度的要求不同。一般来说，细菌繁殖活动所需的Aw 一般细菌为0.94－0.99，酵母菌0.88左右，霉菌0.80左右。嗜盐细菌为0.75左右，耐干燥霉菌和高渗酵母为0.65～0.60。当水分活度低于某种微生物生长的最低水分活度时，这种微生物就不能生长。水分活度在0.6以下的食品一般可以长期保存，为长货架期食品。
②酶促反应的影响：当Aw降低到0.25-0.30时，就能有效的阻止酶促反应
③对非酶促褐变的影响：当水分活度在一定范围内时，非酶促褐变随着水分活度的增大而加速。Aw值在0.6-0.7之间时褐变最为严重。
④淀粉老化：在水分含量达30%-60%时淀粉老化速度最快，如果减低水分含量则老化速度减慢。当水分以结合水存在时，淀粉不会发生老化。
⑤对脂肪氧化酸败的影响：脂肪的非酶反应在aw很低时便开始反应，其后一方面由于水与氢过
氧化物结合抑制其降解，另一方面由于水与金属离子作用而抑制其催化的反应，反应速率下降，直到aw=0.33，随后，随着增加的水加大了氧的溶解度，并使脂分子膨胀，易被氧化部分暴露，氧化反应加快，直到aw=0.73，其后，水稀释了反应体系，反应速度再次下降。
⑥对蛋白质变性的影响：水分活度大会加速蛋白质氧化作用。导致蛋白质变性。 ⑦对水溶性色素的影响：一般而言，Aw增大，水溶性色素分解的速度就会加快。
综上所述：减低水分活度可以延缓酶促褐变和非酶促褐变的进行，减少食品营养成分的破坏，防止水溶性色素的分解。但水分活度过低会加速脂肪的氧化酸败，还能引起非酶褐变。要提高食品的保藏性，最好将Aw保持在结合水范围内。
13、简述多不饱和脂肪酸ω-3，ω-6的结构、种类及作用。 答：（1）分子结构：含有两个或两个以上双键且碳链长为18-22个碳原子的直链脂肪酸
（2）种类：
ω-3脂肪酸：十八碳三烯酸（俗称α亚麻酸）；二十碳五烯酸（EPA）；二十二碳六烯酸（DHA） ω-6脂肪酸：十八碳二烯酸（俗称亚油酸）；十八碳三烯酸（俗称γ亚麻酸）；二十碳四烯酸（花生四烯酸） （3）作用
（1）分子结构：含有两个或两个以上双键且碳链长为18-22个碳原子的直链脂肪酸 （2）种类：
ω-3脂肪酸：十八碳三烯酸（俗称α亚麻酸）；二十碳五烯酸（EPA）；二十二碳六烯酸（DHA） ω-6脂肪酸：十八碳二烯酸（俗称亚油酸）；十八碳三烯酸（俗称γ亚麻酸）；二十碳四烯酸（花生四烯酸） （3）作用
①可降低血液中甘油三酯和胆固醇的含量，具有降血压、预防心血管病的功效 ②可抑制血小板凝集，防止血栓形成和中风 ③ 预防炎症和哮喘。 ④降低血糖，预防糖尿病 ⑤预防乳腺癌和直肠癌
⑥促进脑细胞发育、提高脑细胞活性，提高记忆力 ⑦增强视网膜的反射力，预防视力减退 ⑧防止老年痴呆
14、简述反式脂肪酸的危害及其产生途径与控制措施。 答：1）产生途径：
1.植物油氢化时，会有一定量的反式异构体形成，例如：异油酸
2.油脂脱臭时，由于多不饱和脂肪酸暴露于高温，一些不饱和脂肪酸的顺式双键会转化为反式形式，异构化随温度、时间的不同而不同，并且反应程度会随脂肪酸多不饱和程度变化，不饱和度越高，顺式脂肪酸转化为反式脂肪酸的倾向性越大。
3. 生物体自然发生 （2）控制措施：
1严格控制油脂氢化工艺中工艺条件，例如高压、低温、高氢浓度及催化剂特性等。 2采用新型昂贵金属铂替代传统的镍作为催化剂，以便在较低温度下进行氢化反应。
3采用超临界液体氢化反应以加快反应速度，从而制取零反式不饱和脂肪酸的食用加工油脂产品。
4采用交酯化反应。
15、简述食品加工中风味物质的产生与调控方法。 答：答：（一）产生途径
1． 生物合成：指在食品体系中以氨基酸、脂肪酸、单糖等化合物为前体通过生物代谢合成的风味物质。
2． 酶的直接作用：单一酶与前提物质直接作用而生成香味物质。
3． 酶的间接作用：酶促反应的产物再作用于想香味前体，形成香气成分。 4． 加热分解：烹调、焙烤、油炸香味形成，主要的反应美拉德、焦糖化等。
5． 微生物作用：微生物产生的酶使原料成分生成小分子，经不同时期的化学反应生成许多风味物质。 6． 通过增香形成：加入一些本身具有香味的物质或者能产生香味的物质。 （二）调控方法
1． 酶的控制作用：在食品中加入香酶，提高食品的香气；加入特定的去臭酶，去掉不良气味的风味成分。
2． 微生物的控制作用：通过控制工艺条件，选择和纯化菌种来控制香气的产生。 3． 香气成分的稳定和隐藏作用：
A稳定：形成包含物（在食品表面形成一种水分子能通过而香气成分不能的半透性薄膜）、物理吸附作用（通过物理吸附作用与食品成分结合）。
B对异物进行掩蔽作用（用其他强烈气味来掩盖某种气味）、变调作用（使某种气味与其他气味混合后性质发生改变的现象）。
4. 香味成分的增强：加入香精；加入香味增强剂，提高和改善嗅细胞的敏感性。 论述题：
1、试述食品中糖类化合物在热、酸、碱、氧气以及与蛋白质共存等的情况下可能发生的化学变化，分别以具体示例加以说明。
答：食品中的糖类分子中具有羰基和羟基，因此具有醇羟基的成酯、成醚、成缩醛等反应和羰基的一些加成反应以及一些特殊反应。食品中的糖类化合物主要有以下几种重要的化学变化。
糖类尤其是单糖在没有氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温（140~170℃或以上），因糖发生脱水与降解，也会发生褐变反应，这种反应即为焦糖化反应。焦糖化反应产生两类产物：一类是糖的脱水产物焦糖；另一类是糖的裂解产物挥发性醛酮类。
糖类在无水条件下加热或者在高浓度时用稀酸处理，可发生焦糖化反应。如工厂焦糖的生产。 食品中糖类化合物由于都含有羰基，在一定环境条件下会与蛋白质中的氨基发生反应，经缩合聚合生成类黑色素的反应。称为非酶褐变反应即美拉德反应。在日常生活中经常会发生美拉德反应，如烘烤面包金黄色的生成，烤肉产生的棕红色，酱油、醋的棕红色等均与其有关。
单糖在碱性溶液中不稳定，易发生异构化和分解等反应。碱性溶液中单糖的稳定性与温度的关系很大，在温度较低的情况下还是相当稳定的，而温度升高，单糖会很快发生异构化和分解反应，并且这些反应发生的程度和形成的产物受很多因素的影响，如单糖的种类和结构，碱的种类和浓度，作用的时间和温度等。例如，稀碱溶液处理单趟会发生异构化；单糖与碱作用时，随碱浓度的增加，加热温度的提高或加热作用时间的延长，单糖还会发生分子内氧化还原反应与重排反应，生成羧酸累化合物称糖精酸类化合物。在浓碱作用下，单糖分解产生较小分子的糖、酸、醇和醛等化合物。
酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度的不同而不同。很微弱的酸度能促使单糖α和β异构体的转化，在稀酸和加热条件下，也能使单糖发生分子间脱水反应而缩合生成糖苷，产物包括二糖和其他低聚糖，这种反应叫做复合反应。糖和强酸共热则脱水生成糠醛。多糖物质在酸存在的情况下会发生水解反应，生成单糖。如淀粉在无机酸的催化下发生水解反应最终产物为葡萄糖。果胶物质在酸性和碱性条件下，也能发生水解，可是糖苷键和酯基裂解，在高温强酸下，糖苷酸残基发生脱羧作用。
糖类在氧气存在的情况下会发生氧化反应，生成醛或酮类化合物。 具体阐述：
（1）糖类与蛋白质共存时可以发生美拉德反应，即羰基与氨基经缩合，聚合成类黑色素。如焙烤面包产生的金黄色，烤肉产生的棕红色，熏干产生的棕褐色，酿造食品如啤酒的黄褐色，酱油、醋的棕黑色等均与美拉德反应有关。
美拉德反应的机理：美拉德反应过程可分为初期、中期、末期三个阶段。
初期阶段又包括糖胺缩合和分子重排两种作用。羰氨反应的第一步是氨基化合物中的游离氨基
与羰基化合物的游离羰基之间的缩合反应，最初产物是一个不稳定的亚胺衍生物，成为薛夫碱，此产物随即环化为氮代葡萄糖基胺。氮代葡萄糖基胺在酸的催化下经过阿姆德瑞分子重排作用生成单果糖胺；此外，酮糖也可以与氨基化合物生成酮糖基胺，而酮糖基胺可以经过海因斯分子重排作用异构成2-氨基-2-脱氧葡萄糖。
中期阶段：重排产物果糖基胺可能通过多条途径进一步降解，生成各种糖基化合物，如羟甲基糠醛、还原酮等，这些化合物还可进一步发生反应。A、果糖基胺脱水生成羟甲基糠醛。果糖基胺在pH≤5时，首先脱去胺残基，再进一步脱水生成5-羟甲基糠醛。B、果糖基胺脱去胺残基重排生成还原酮。还原酮类化合物的化学性质比较活泼，可进一步脱水后再与胺类缩合，也可裂解成较小的分子如二乙酰、乙酸、丙酮醛等。C、氨基酸与二羰基化合物的作用。在二羰基化合物存在下，氨基酸可发生脱羧、脱氨作用，生成醛和二氧化碳，其氨基则转移到二羰基化合物上并进一步发生反应生成各种化合物，这一反应称为斯特勒克降解反应。D、果糖基胺通过其他途径生成各种杂环化合物，如吡啶、苯并吡啶、苯并吡嗪、呋喃化合物、呋喃化合物等。此外，阿姆德瑞产物还可以被氧化裂解，生成有氨基取代的羧酸化合物。
末期阶段：多羰基不饱和化合物一方面进行裂解反应，产生挥发性化合物；另一方面又进行缩合、聚合反应，产生褐黑色的类黑精物质，从而完成整个美拉德反应。A、醇醛缩合：是两分子醛的自相缩合，并进一步脱水生成不饱和醛的过程。B、生成类黑精物质的聚合反应。
（2）糖类在加热条件下产生的反应：焦糖化反应
糖类尤其是单糖在没有含氨基化合物存在的情况下，加热到熔点以上的高温，因糖发生脱水与降解，也会产生褐变反应，这种反应称为焦糖化反应。
焦糖化反应主要有以下两类产物：一类是糖的脱水产物—焦糖；另一类是糖的裂解产物—挥发性醛、酮类等。
A.焦糖的形成：糖类在无水条件下加热，或者在高浓度时用稀酸处理，可发生焦糖化反应。由蔗糖形成焦糖的过程可分为3个阶段。开始阶段，蔗糖熔融，继续加热，当温度达到约200℃时，经约35分钟的起泡，蔗糖失去一分子水，生成异蔗糖酐，无甜味而具有温和的苦味。生成异蔗糖酐后，起泡暂时停止，稍后又发生二次起泡现象，这就是形成焦糖的第二阶段，持续时间比第一阶段长，约为55分钟，在此期间失水量达9%，形成的产物为焦糖酐。之后进入第三阶段，进一步脱水形成焦糖稀。若再继续加热，则生成高分子量的深色难溶的焦糖素。
B.糠醛和其他醛的生成。糖在强热下的另一类变化是裂解脱水等，形成一些醛类物质。如单糖在酸性条件下加热，主要进行脱水形成糠醛和糠醛衍生物。它们经聚合或与胺类反应，可生成深褐色的色素。单糖在碱性条件下加热，首先起互变异构作用，生成烯醇糖，然后断裂生成甲醛、五碳糖、乙醇糖、四碳糖等。这些醛类经过复杂缩合、聚合反应或发生羰氨反应均可生成黑褐色的物质。 （3）与碱的作用
单糖在碱性溶液中不稳定，易发生异构化和分解反应。
①异构化：D-葡萄糖在稀碱作用下，可通过烯醇式中间体转化得到D-葡萄糖、D-甘露糖和D-果糖三种物质的平衡混合物，
②糖精酸的生成：单糖与碱作用时，随碱浓度的增加、加热温度的提高或加热时间的延长，单糖还会发生分子内氧化还原反应与重排作用，生成羧酸类化合物，成为糖精酸类化合物。
③分解反应：在浓碱的作用下，单糖分解产生较小分子的糖、酸、醇和醛等化合物。 （3）与酸的作用
酸对于糖的作用，因酸的种类、浓度和温度的不同而不同。很微弱的酸度能促进单糖α和β异构体的转化；在稀酸和加热条件下，也能使单糖发生分子间脱水反应而缩合生成糖苷，产物包括二糖和其他的低聚糖，这种反应成为复合反应。
糖和强酸共热则脱水生成糠醛。 （4）糖的氧化反应