绪 论 “食品化学(food chemistry)”是一门研究食品中的化学变化与食品质量相 关性的科学。食品质量包括食品的色、香、味、质构、营养、安全等几个主要特 征指标，其中每一个指标的优劣都与食品中的化学成分和化学变化相关。该课程 以食物中重要成分：水、碳水化合物、油脂、蛋白质、维生素、矿物质、色素、 酶等为主要线索，系统地讨论各主要成分的化学特性、功能特性及各类反应对食 品质量的影响。 食品化学是食品类学科的核心课程之一。在各国的高等教育体系中，食品学 科设有不少的专业，如食品科学与工程专业、农产品贮藏与加工专业、食品质量 与安全专业等。尽管各个专业都有不同的知识侧重面，但由于食品化学的基本理 论在食品学科的多门课程中得到广泛应用，因此，这类专业都开设了“食品化 学”课程。食品化学与工艺学、营养学、贮运学、食品分析、食品质量控制等课 程密切相关。食品加工的每一个食品工艺步骤的设计，都要建立在对加工原料化 学组成的了解，以及对加工条件下可能发生的反应的预测基础之上；食品营养的 评价，也应对食物成分及其稳定性有充分的了解；食品分析中对食品成分的分离、 处理则要掌握更多的食品化学知识。 食品化学是基础理论与专业技术的桥梁。要学好食品化学，首先要学好无机 化学、分析化学、有机化学及生物化学，另一方面，学好了食品化学又会加深对 多门化学类基础课的理解。食品化学对专业技术课程的作用，如同进入大门的钥 匙一般，学好了食品化学的原理，就很容易深入到各个技术领域中去。 从章节编排的形式来看，食品化学与生物化学的内容有很多相同之处，其实 不然。尽管是完全相同的章节名，如在“蛋白质”一章中，两门课程介绍的内容 是不一样的。食品化学侧重于研究蛋白质在与生命活动不相容的条件下的理化反 应，如，食物成分在高热、冷冻、浓缩、脱水、辐照等处理时可能发生的物理和 化学变化，以及这些变化对食品质量的影响。而生物化学则着重研究蛋白质在与 生命活动相适应的环境条件下，各种生理生化反应，及对生物生命活动的影响。 当然食品化学对某些生理生化反应也有描述，但只是局限在植物的采后生理和动 物的宰后生理，其研究范围是行将衰败或死亡的生物体内的生理现象，因为这些 现象与食品质量密切相关。 1.食品化学的发展过程 食品科学源于远古，盛于当今，食品科学的发展，促进了“食品化学”的发 展，如今该门课程已成为一门相对独立的学科。纵观它的发展史，可分为四个阶 段。 其一，天然动植物特征成分的分离与分析阶段。该时期食品化学知识的积累 完全是依赖于基础化学学科的发展，当化学家们有了分离与分析食物的理论与手
绪 论 “食品化学(food chemistry)”是一门研究食品中的化学变化与食品质量相 关性的科学。食品质量包括食品的色、香、味、质构、营养、安全等几个主要特 征指标，其中每一个指标的优劣都与食品中的化学成分和化学变化相关。该课程 以食物中重要成分：水、碳水化合物、油脂、蛋白质、维生素、矿物质、色素、 酶等为主要线索，系统地讨论各主要成分的化学特性、功能特性及各类反应对食 品质量的影响。 食品化学是食品类学科的核心课程之一。在各国的高等教育体系中，食品学 科设有不少的专业，如食品科学与工程专业、农产品贮藏与加工专业、食品质量 与安全专业等。尽管各个专业都有不同的知识侧重面，但由于食品化学的基本理 论在食品学科的多门课程中得到广泛应用，因此，这类专业都开设了“食品化 学”课程。食品化学与工艺学、营养学、贮运学、食品分析、食品质量控制等课 程密切相关。食品加工的每一个食品工艺步骤的设计，都要建立在对加工原料化 学组成的了解，以及对加工条件下可能发生的反应的预测基础之上；食品营养的 评价，也应对食物成分及其稳定性有充分的了解；食品分析中对食品成分的分离、 处理则要掌握更多的食品化学知识。 食品化学是基础理论与专业技术的桥梁。要学好食品化学，首先要学好无机 化学、分析化学、有机化学及生物化学，另一方面，学好了食品化学又会加深对 多门化学类基础课的理解。食品化学对专业技术课程的作用，如同进入大门的钥 匙一般，学好了食品化学的原理，就很容易深入到各个技术领域中去。 从章节编排的形式来看，食品化学与生物化学的内容有很多相同之处，其实 不然。尽管是完全相同的章节名，如在“蛋白质”一章中，两门课程介绍的内容 是不一样的。食品化学侧重于研究蛋白质在与生命活动不相容的条件下的理化反 应，如，食物成分在高热、冷冻、浓缩、脱水、辐照等处理时可能发生的物理和 化学变化，以及这些变化对食品质量的影响。而生物化学则着重研究蛋白质在与 生命活动相适应的环境条件下，各种生理生化反应，及对生物生命活动的影响。 当然食品化学对某些生理生化反应也有描述，但只是局限在植物的采后生理和动 物的宰后生理，其研究范围是行将衰败或死亡的生物体内的生理现象，因为这些 现象与食品质量密切相关。 1.食品化学的发展过程 食品科学源于远古，盛于当今，食品科学的发展，促进了“食品化学”的发 展，如今该门课程已成为一门相对独立的学科。纵观它的发展史，可分为四个阶 段。 其一，天然动植物特征成分的分离与分析阶段。该时期食品化学知识的积累 完全是依赖于基础化学学科的发展，当化学家们有了分离与分析食物的理论与手
段后，便开始了对一些食物及食品的特征成分进行研究，当时对食品的研究是分 散的，不系统的，有的重大发现甚至是在其它研究中偶尔得到的。在这一阶段内， 比较突出的发现如下： 瑞典药学家 Carl Wilhelm Scheeie（1742-1786）从事了大量的食物成分的分 离和测定工作。1780 年分离和研究了乳酸的性质以及把乳酸氧化制成了粘酸； 1784 年到 1785 年从柠檬汁和醋栗酒中分离出了柠檬酸；1785 年从苹果中分离出 苹果酸。他一共分析了 20 余种普通水果中的柠檬酸、苹果酸、酒石酸。他从植 物和动物原料中分离各种新的化合物的工作，被认为是在农业和食品化学方面精 密分析研究的开端。 法国化学家 Antoine Laurent Lavoisier（1743-1794 年）是利用燃烧方法分 析有机物的理论奠基人，他首次把发酵过程用配平的化学方程式表达；并首次测 定了乙醇的元素组成（1784）；他发表了第一篇关于水果中有机酸的论文（1786）。 法国化学家(Nicolas)Theodore de Saussure(1767—1845 年)为阐明和规范农 业和食品化学的基本理论做了大量工作。他还研究了植物呼吸时 CO2和 O2的变化； 用灰化的方法测定了植物中矿物质的含量；并首次对乙醇进行了精确的元素分析 （1807）。 Joseph Louis Gay-Lussac（1778-1850）和 Louis-Jacques Thenard（1777-1857） 于 1811 年设计了定量测定干燥植物中碳、氢、氮的百分数的第一个方法。 其二，在“农业化学”发展的过程中不断充实。农业化学是介绍有关土壤、 肥料、农作物等化学知识的一门学科，其中涵盖了大量“食品化学”的内容。英 国化学家 Sir Humphry Davy（1778-1829）在 1813 年出版了第一本《农业化学 元素》。他在该书中指出：“植物的所有不同部位都有可能分解为少数几种元素， 它们能否用于食品或其它目的，取决于植物不同部位或汁液中化学元素的排列方 式”。19 世纪早期，随着农业化学的发展，食品掺假的现象发生较多，这种现 象也促进了化学家们花费更多的精力来了解食品的天然特性，研究掺杂物及食品 的特点，建立检测掺假食品的方法。因此，在 1820-1850 年期间，化学和食品化 学开始在欧洲占据重要地位。在许多大学中建立了化学研究实验室和创立了新的 化学研究杂志，推动了化学和食品化学的发展。从此，食品化学发展的步伐更快。 其三，生物化学的发展推动食品化学的发展。1871 年 Jean Baptiste Dumas 提出一种观点:仅由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类的生 命。1906年英国生物化学家Frederick Gowland Hopkins开展了一系列动物实验， 证明牛奶中含有数量微少的能促进大鼠生长的物质，他当时称之为“辅因子”； 此后，他还从食品中分离出了色氨酸并确定了其结构。1911 年英国化学家 Casimir Funk 从米糠和酵母中提取了抗脚气病的物质，并鉴别为胺类物质，命 名为“Vitamine”，从此开始了维生素的研究。到 20 世纪前半期，化学家们己
段后，便开始了对一些食物及食品的特征成分进行研究，当时对食品的研究是分 散的，不系统的，有的重大发现甚至是在其它研究中偶尔得到的。在这一阶段内， 比较突出的发现如下： 瑞典药学家 Carl Wilhelm Scheeie（1742-1786）从事了大量的食物成分的分 离和测定工作。1780 年分离和研究了乳酸的性质以及把乳酸氧化制成了粘酸； 1784 年到 1785 年从柠檬汁和醋栗酒中分离出了柠檬酸；1785 年从苹果中分离出 苹果酸。他一共分析了 20 余种普通水果中的柠檬酸、苹果酸、酒石酸。他从植 物和动物原料中分离各种新的化合物的工作，被认为是在农业和食品化学方面精 密分析研究的开端。 法国化学家 Antoine Laurent Lavoisier（1743-1794 年）是利用燃烧方法分 析有机物的理论奠基人，他首次把发酵过程用配平的化学方程式表达；并首次测 定了乙醇的元素组成（1784）；他发表了第一篇关于水果中有机酸的论文（1786）。 法国化学家(Nicolas)Theodore de Saussure(1767—1845 年)为阐明和规范农 业和食品化学的基本理论做了大量工作。他还研究了植物呼吸时 CO2和 O2的变化； 用灰化的方法测定了植物中矿物质的含量；并首次对乙醇进行了精确的元素分析 （1807）。 Joseph Louis Gay-Lussac（1778-1850）和 Louis-Jacques Thenard（1777-1857） 于 1811 年设计了定量测定干燥植物中碳、氢、氮的百分数的第一个方法。 其二，在“农业化学”发展的过程中不断充实。农业化学是介绍有关土壤、 肥料、农作物等化学知识的一门学科，其中涵盖了大量“食品化学”的内容。英 国化学家 Sir Humphry Davy（1778-1829）在 1813 年出版了第一本《农业化学 元素》。他在该书中指出：“植物的所有不同部位都有可能分解为少数几种元素， 它们能否用于食品或其它目的，取决于植物不同部位或汁液中化学元素的排列方 式”。19 世纪早期，随着农业化学的发展，食品掺假的现象发生较多，这种现 象也促进了化学家们花费更多的精力来了解食品的天然特性，研究掺杂物及食品 的特点，建立检测掺假食品的方法。因此，在 1820-1850 年期间，化学和食品化 学开始在欧洲占据重要地位。在许多大学中建立了化学研究实验室和创立了新的 化学研究杂志，推动了化学和食品化学的发展。从此，食品化学发展的步伐更快。 其三，生物化学的发展推动食品化学的发展。1871 年 Jean Baptiste Dumas 提出一种观点:仅由蛋白质、碳水化合物和脂肪组成的膳食不足以维持人类的生 命。1906年英国生物化学家Frederick Gowland Hopkins开展了一系列动物实验， 证明牛奶中含有数量微少的能促进大鼠生长的物质，他当时称之为“辅因子”； 此后，他还从食品中分离出了色氨酸并确定了其结构。1911 年英国化学家 Casimir Funk 从米糠和酵母中提取了抗脚气病的物质，并鉴别为胺类物质，命 名为“Vitamine”，从此开始了维生素的研究。到 20 世纪前半期，化学家们己
发现了各种对人体有益的维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸，并对它们的性 质和作用作了深入的分析。 美国学者 Owen R.Fennema 先生对当今食品化学的发展做出了极大的贡献， 他三次编写“食品化学”一书，把该书的内容充实和系统化，其内容体系已被各 国学者接受，特别是 1985、1996 年版本，被世界各国的高等院校作为教材广泛 使用。 其四，关注人类自身营养，强调食品的功能作用，食品化学将更系统，更深 入的发展。20 世纪末期，随着科学技术的快速发展，各国人民的生活水平明显 提高，更多的人关注健康问题，想通过饮食来改善身体状况，通过饮食来预防与 治疗疾病。但是食物成分与人体健康的关系，还远远未能了解清楚，因此在实践 上，提出了膳食补充剂(Dietary Supplements)的概念。膳食补充剂是一种旨在补 充膳食的产品(而非烟草)，它可能含有一种或多种如下膳食成分：一种维生素、 一种矿物质、一种草本(草药)或其他植物、一种氨基酸、一种用以增加每日总摄 入量来补充膳食的食物成分，或以上成分的一种浓缩品、代谢物、成分、提取物 或组合产品等。由于膳食补充剂应用对减少保健费用和疾病预防等确实存在某种 联系，1994 年美国膳食补充剂健康与教育法获得通过。该法案指出：还需要进 一步研究证实，完善的膳食与健康之间可能存在的促进关系。因而，可以预见今 后若干年在“食品化学”学科中，有关功能性成分的研究将进一步充实。 2.食品化学理论体系的特点 “食品化学”理论体系的核心就是探讨在食品的生产、贮藏和加工过程中如 何提高和保证食品的质量。现代食品化学是以食物中的主要成分和重要成分为主 线，以这些物质在食品加工与贮藏条件下的理化特性和化学反应为基础，以食品 质量的变化为标准来建立理论体系的，是近百年来食品科学和其它相关科学研究 的基本材料的归纳与分析。因此，本书对一类食品或一种食品成分的基本介绍， 一般都着眼三个层面的问题：① 明确食品的品质特性。② 分析影响食品质量的 化学成分和化学反应。③ 找出影响食品质量的主要反应的控制条件。尽管在各 章中讨论更多的是第二个问题，但是第一、第三个问题贯穿始终。 2.1 食品的品质特性 食品的品质特性通俗地说就食品的质量问题，前已述及食品的质量包括:色、 香、味、质构、营养、安全等六个方面。不同的食品对其品质特性有不同的要求， 在此介绍一些基本的概念。 （1）食品的安全性问题
发现了各种对人体有益的维生素、矿物质、脂肪酸和一些氨基酸，并对它们的性 质和作用作了深入的分析。 美国学者 Owen R.Fennema 先生对当今食品化学的发展做出了极大的贡献， 他三次编写“食品化学”一书，把该书的内容充实和系统化，其内容体系已被各 国学者接受，特别是 1985、1996 年版本，被世界各国的高等院校作为教材广泛 使用。 其四，关注人类自身营养，强调食品的功能作用，食品化学将更系统，更深 入的发展。20 世纪末期，随着科学技术的快速发展，各国人民的生活水平明显 提高，更多的人关注健康问题，想通过饮食来改善身体状况，通过饮食来预防与 治疗疾病。但是食物成分与人体健康的关系，还远远未能了解清楚，因此在实践 上，提出了膳食补充剂(Dietary Supplements)的概念。膳食补充剂是一种旨在补 充膳食的产品(而非烟草)，它可能含有一种或多种如下膳食成分：一种维生素、 一种矿物质、一种草本(草药)或其他植物、一种氨基酸、一种用以增加每日总摄 入量来补充膳食的食物成分，或以上成分的一种浓缩品、代谢物、成分、提取物 或组合产品等。由于膳食补充剂应用对减少保健费用和疾病预防等确实存在某种 联系，1994 年美国膳食补充剂健康与教育法获得通过。该法案指出：还需要进 一步研究证实，完善的膳食与健康之间可能存在的促进关系。因而，可以预见今 后若干年在“食品化学”学科中，有关功能性成分的研究将进一步充实。 2.食品化学理论体系的特点 “食品化学”理论体系的核心就是探讨在食品的生产、贮藏和加工过程中如 何提高和保证食品的质量。现代食品化学是以食物中的主要成分和重要成分为主 线，以这些物质在食品加工与贮藏条件下的理化特性和化学反应为基础，以食品 质量的变化为标准来建立理论体系的，是近百年来食品科学和其它相关科学研究 的基本材料的归纳与分析。因此，本书对一类食品或一种食品成分的基本介绍， 一般都着眼三个层面的问题：① 明确食品的品质特性。② 分析影响食品质量的 化学成分和化学反应。③ 找出影响食品质量的主要反应的控制条件。尽管在各 章中讨论更多的是第二个问题，但是第一、第三个问题贯穿始终。 2.1 食品的品质特性 食品的品质特性通俗地说就食品的质量问题，前已述及食品的质量包括:色、 香、味、质构、营养、安全等六个方面。不同的食品对其品质特性有不同的要求， 在此介绍一些基本的概念。 （1）食品的安全性问题
不管是什么食品，安全性（safety）是首要的，安全的食品严格地来说是指 “食品在食用时完全无有害物质和无微生物的污染”，但是实践上无法按照这一 定义来执行，主要原因是：第一，物质的有害性不是绝对的，食品中有些物质低 剂量时无害，浓度超过一定值后才产生危害；第二，不同的人群对食品的敏感性 不一样，如不同的人对乙醇的反应就相差极大，同样道理，有一些物质只对某些 人有害，而对另外一些人则是安全的；第三，有害食品对人的毒害作用有急性的 和慢性的，有短时间内可感觉到的和不易感觉到的。正因为食品与人的作用关系 如此复杂，因此，现代科学还很难一一甄别每一种有害的物质。那么，食品安全 性的控制就必须实际一点。食品安全的可操作性定义是：“食品被食用后，在一 定时间内对人体不产生可观察到的毒害”。该定义在使用时对不同食品有不同的 要求，对敏感的人群也要予以标示。如对低酸性的肉类罐头，除有基本的食品安 全要求外，如对致病菌、重金属和食品添加剂的要求，还要重点检查肉毒梭菌是 否存在；对花生类制品则要强调有无霉变；对添加阿斯巴甜的食品，则应标明“对 苯丙酸酮尿症”者不宜。目前，世界各国执行的食品卫生标准，实际上都是执行 的食品安全的可操作性定义。 不安全食品及食品成分主要在以下几种情况下出现：第一，天然存在于食物 中的有害物质，如大豆中的有害物，牛奶中的有害物，蘑姑中的毒素；第二，食 品生产与加工时有意或无意添加到食品中的有害物，如过量的添加剂，兽药与农 药残留等；第三，食品在贮运过程中产生的微生物毒素及不良化学反应形成的有 害物质。现代食品工业要求每一种食品必需有明确的安全性指标，而且上市之前 应经过充分的安全性评价。讨论食品的安全性是本课程重点，该部分内容也是建 立 HACCP 质量控制体系以及其它质量管理体系的理论基础。 （2）食品的直观性品质特性 消费者容易知晓的食品的质量特性称为直观性品质特性，也叫感官质量特 性，这些特性用技术术语讲有：色泽、风味、质构，用俗语来讲是：色、香、味、 形，它们是衡量食品质量的重要指标。 质构(texture)：对初学者来说一个较生僻的技术名词,它包含了食品的质地 （软、脆、硬、绵）、形状（大、小、粗、细）、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。 不同的食品，其质构方面的要求差异很大，口香糖需要有韧性，饼干需要有脆性， 肉制品需要软嫩等。质构的化学本质一般是食品中的大分子自身的作用，以及它 们与金属离子、水之间的相互作用。最常见的导致食品质构劣变的原因有：食物 成分失去溶解性、失去持水力及各种引起硬化与软化的反应。 色（color）：是指食品中各类有色物质赋予食品的外在特征，是消费者评价 食品新鲜与否，正常与否的重要的感官指标。一种食品应具有人们习惯接受的色
不管是什么食品，安全性（safety）是首要的，安全的食品严格地来说是指 “食品在食用时完全无有害物质和无微生物的污染”，但是实践上无法按照这一 定义来执行，主要原因是：第一，物质的有害性不是绝对的，食品中有些物质低 剂量时无害，浓度超过一定值后才产生危害；第二，不同的人群对食品的敏感性 不一样，如不同的人对乙醇的反应就相差极大，同样道理，有一些物质只对某些 人有害，而对另外一些人则是安全的；第三，有害食品对人的毒害作用有急性的 和慢性的，有短时间内可感觉到的和不易感觉到的。正因为食品与人的作用关系 如此复杂，因此，现代科学还很难一一甄别每一种有害的物质。那么，食品安全 性的控制就必须实际一点。食品安全的可操作性定义是：“食品被食用后，在一 定时间内对人体不产生可观察到的毒害”。该定义在使用时对不同食品有不同的 要求，对敏感的人群也要予以标示。如对低酸性的肉类罐头，除有基本的食品安 全要求外，如对致病菌、重金属和食品添加剂的要求，还要重点检查肉毒梭菌是 否存在；对花生类制品则要强调有无霉变；对添加阿斯巴甜的食品，则应标明“对 苯丙酸酮尿症”者不宜。目前，世界各国执行的食品卫生标准，实际上都是执行 的食品安全的可操作性定义。 不安全食品及食品成分主要在以下几种情况下出现：第一，天然存在于食物 中的有害物质，如大豆中的有害物，牛奶中的有害物，蘑姑中的毒素；第二，食 品生产与加工时有意或无意添加到食品中的有害物，如过量的添加剂，兽药与农 药残留等；第三，食品在贮运过程中产生的微生物毒素及不良化学反应形成的有 害物质。现代食品工业要求每一种食品必需有明确的安全性指标，而且上市之前 应经过充分的安全性评价。讨论食品的安全性是本课程重点，该部分内容也是建 立 HACCP 质量控制体系以及其它质量管理体系的理论基础。 （2）食品的直观性品质特性 消费者容易知晓的食品的质量特性称为直观性品质特性，也叫感官质量特 性，这些特性用技术术语讲有：色泽、风味、质构，用俗语来讲是：色、香、味、 形，它们是衡量食品质量的重要指标。 质构(texture)：对初学者来说一个较生僻的技术名词,它包含了食品的质地 （软、脆、硬、绵）、形状（大、小、粗、细）、形态（新鲜、衰竭、枯萎）。 不同的食品，其质构方面的要求差异很大，口香糖需要有韧性，饼干需要有脆性， 肉制品需要软嫩等。质构的化学本质一般是食品中的大分子自身的作用，以及它 们与金属离子、水之间的相互作用。最常见的导致食品质构劣变的原因有：食物 成分失去溶解性、失去持水力及各种引起硬化与软化的反应。 色（color）：是指食品中各类有色物质赋予食品的外在特征，是消费者评价 食品新鲜与否，正常与否的重要的感官指标。一种食品应具有人们习惯接受的色
泽，天然未加工食品应呈现其新鲜状态的色泽，加工食品应呈现加工反应中正常 生成的色素，如新鲜瘦猪肉应为红色，酱油应为黑色。引起食品色泽变化的主要 反应为褐变、褪色或产生其它不正常颜色。保持色泽和生成正常色素常常是食品 工艺研究中十分重要的问题之一。 香（aroma）：多指食品中宜人的挥发性成分刺激人的嗅觉器官产生的效果， 加工的食品一般具有特征香气。“香”有时也泛指食品的气味，正常的食品应有 特征的气味，如羊肉具有一定的膻味，麻油有很好的香气；不正常食品会产生使 人恶心的气味，如食用油的氧化性气味。由于气味能影响人的食欲，因此，食品 加工十分注重调整工艺，使之产生好的气味。贮藏的食品质量的降低，首先是消 失应有的香气。 味（palate）：俗称味道，是指食品中非挥发性成分作用于人的味觉器官所 产生的效果。在对多种食品的市场调查中发现，消费者选择食品时，大多数首选 味道好的产品。味的劣变也可归纳为三个方面，一为食物成分的水解及氧化酸败， 二为蒸煮产生的或焦糖化反应形成的非正常化合物，三为其它反应中产生的不正 常味。 香气和味道有时统称“风味”（flavor），其内涵就是上述两方面的内容。 消费者十分关注食品的直观性品质，只有品质特性符合消费心理的食品，才 是好的食品。由于食物原料的不同，习惯与文化传统的不同，消费者对不同的食 品有不同的要求，食品科技人员应多作社会调查，利用食物成分间的反应，使食 品满足不同的市场需求。 （3） 食品的非直观性品质特性 消费者难于知晓的食品的质量特性称为非直观性品质特性，如食品的营养和 功能特性，即便是专家也不能直接看出产品该项指标的优劣。现在泛指的食品营 养是指食品中含有人体必需的几大类营养素，主要是蛋白质、必需氨基酸、必需 脂肪酸、矿质元素、维生素。但人的膳食营养与食品营养是不完全一致的，人的 吸收功能不同，基本膳食不同，对营养需求不一样，因此每一个人都应选择适合 自己的营养食品。另外，除开已经发现的重要营养素外，还有很多已经发现的和 未知的对调节人体功能起重要作用的物质，如低聚果糖，有助于人体对钙的吸收； 大豆异黄酮，具类雌激素活性，有利于缓解妇女的更年期综合症。食品的营养与 功能是人们身体健康的基础，可以吃出健康来，也可以吃出疾病来，因而每一个 食品企业应对社会负责，应确保生产营养好的食品。在食品加工与贮藏中常遇到 的营养成分损失主要指维生素、蛋白质、矿物质的损失，其中前两者又显得十分 重要
泽，天然未加工食品应呈现其新鲜状态的色泽，加工食品应呈现加工反应中正常 生成的色素，如新鲜瘦猪肉应为红色，酱油应为黑色。引起食品色泽变化的主要 反应为褐变、褪色或产生其它不正常颜色。保持色泽和生成正常色素常常是食品 工艺研究中十分重要的问题之一。 香（aroma）：多指食品中宜人的挥发性成分刺激人的嗅觉器官产生的效果， 加工的食品一般具有特征香气。“香”有时也泛指食品的气味，正常的食品应有 特征的气味，如羊肉具有一定的膻味，麻油有很好的香气；不正常食品会产生使 人恶心的气味，如食用油的氧化性气味。由于气味能影响人的食欲，因此，食品 加工十分注重调整工艺，使之产生好的气味。贮藏的食品质量的降低，首先是消 失应有的香气。 味（palate）：俗称味道，是指食品中非挥发性成分作用于人的味觉器官所 产生的效果。在对多种食品的市场调查中发现，消费者选择食品时，大多数首选 味道好的产品。味的劣变也可归纳为三个方面，一为食物成分的水解及氧化酸败， 二为蒸煮产生的或焦糖化反应形成的非正常化合物，三为其它反应中产生的不正 常味。 香气和味道有时统称“风味”（flavor），其内涵就是上述两方面的内容。 消费者十分关注食品的直观性品质，只有品质特性符合消费心理的食品，才 是好的食品。由于食物原料的不同，习惯与文化传统的不同，消费者对不同的食 品有不同的要求，食品科技人员应多作社会调查，利用食物成分间的反应，使食 品满足不同的市场需求。 （3） 食品的非直观性品质特性 消费者难于知晓的食品的质量特性称为非直观性品质特性，如食品的营养和 功能特性，即便是专家也不能直接看出产品该项指标的优劣。现在泛指的食品营 养是指食品中含有人体必需的几大类营养素，主要是蛋白质、必需氨基酸、必需 脂肪酸、矿质元素、维生素。但人的膳食营养与食品营养是不完全一致的，人的 吸收功能不同，基本膳食不同，对营养需求不一样，因此每一个人都应选择适合 自己的营养食品。另外，除开已经发现的重要营养素外，还有很多已经发现的和 未知的对调节人体功能起重要作用的物质，如低聚果糖，有助于人体对钙的吸收； 大豆异黄酮，具类雌激素活性，有利于缓解妇女的更年期综合症。食品的营养与 功能是人们身体健康的基础，可以吃出健康来，也可以吃出疾病来，因而每一个 食品企业应对社会负责，应确保生产营养好的食品。在食品加工与贮藏中常遇到 的营养成分损失主要指维生素、蛋白质、矿物质的损失，其中前两者又显得十分 重要
2.2 影响食品品质特性的化学反应 学习食品化学的重点之一,就是要熟知在食品的贮藏与加工过程中常见的化 学反应。尽管各类物质之间的反应太多太多，但是已知的明显影响食品质量的反 应还是不多，仅十余种反应类型，它们是：非酶促褐变、酶促褐变、脂类水解、 脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖 的合成、糖酵解和天然色素的降解。以上反应可分为食品主要成分的反应和食品 活性成分的反应。 （1）食品主要成分的反应 食品中的主要成分是指食品中的脂类、碳水化合物及蛋白质三大类物质， 它们一般共占天然食品的 90%（干基）以上，食品加工与贮藏中，它们自身 与相互之间有各类反应。 图中 L、C、P 分别代表脂肪、碳水化合物、蛋白质。图中列出的反应主要是 食品劣变的反应，最终都导致食品质量下降。该图显示了以下一些基本反应规律： ①从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序为：脂肪蛋白质碳水化合物。 脂肪与蛋白质都能在常温下反应，但脂肪的反应具有自身催化作用，因此食物主 要成分中脂肪是最不稳定的，很多食品通常是先由脂肪变化而导致食品变质。从 图中可知，碳水化合物一般条件下是比较稳定的，它只有在加热、酸或碱性较强 的情况下才反应，但是决不能小看该类反应对食品质量的影响，因为使用酸、碱 和加热是食品加工的常用手段。②食品主要成分之间存在各种反应。脂肪是通过 氧化的中间产物与蛋白质和碳水化合物反应；在加热、酸或碱性条件下蛋白质和 碳水化合物互相反应。③反应体系中过氧化物与活性羰基化合物是参与反应的最 主要的活性基团。④色素、风味物质、维生素在各种反应中最易发生变化。以上 各种典型的反应分别在各章节中介绍。 （2）食品活性成分的反应 食品的活性成分主要指：食品中各种酶类，及催化活性高的一些离子，食品 中只要以上物质存在，就很容易发生各类反应。酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、 蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解等都是与酶相关的反应。 酶的反应是双刃剑，既可损害食品质量又可用于食品工业。在食品加工中杀灭酶 是为了稳定食品质量，如蔬菜加工中的热烫工艺就是为了控制酶的活性，不致使 产品变色、变味；另一方面，食品工业中应用酶是食品加工技术发展的方向，如 淀粉酶广泛用于淀粉糖工业。食品中一些高活性的离子一般在食物原料中较少， 往往是在加工过程中由加工试剂和加工设备引入的，由于它们的存在，酶参与的 反应和非酶反应都会加速，这也是食品加工中需要高度关注的反应。 综上所述，食品中常见的化学反应并不多，但是对于一种天然食品来说，常 常有多种能够相互反应的物质同时存在，也同时会发生几种类型的反应，因而就
2.2 影响食品品质特性的化学反应 学习食品化学的重点之一,就是要熟知在食品的贮藏与加工过程中常见的化 学反应。尽管各类物质之间的反应太多太多，但是已知的明显影响食品质量的反 应还是不多，仅十余种反应类型，它们是：非酶促褐变、酶促褐变、脂类水解、 脂类氧化、蛋白质变性、蛋白质交联、蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖 的合成、糖酵解和天然色素的降解。以上反应可分为食品主要成分的反应和食品 活性成分的反应。 （1）食品主要成分的反应 食品中的主要成分是指食品中的脂类、碳水化合物及蛋白质三大类物质， 它们一般共占天然食品的 90%（干基）以上，食品加工与贮藏中，它们自身 与相互之间有各类反应。 图中 L、C、P 分别代表脂肪、碳水化合物、蛋白质。图中列出的反应主要是 食品劣变的反应，最终都导致食品质量下降。该图显示了以下一些基本反应规律： ①从单一成分自身的反应来看，其反应的活性顺序为：脂肪蛋白质碳水化合物。 脂肪与蛋白质都能在常温下反应，但脂肪的反应具有自身催化作用，因此食物主 要成分中脂肪是最不稳定的，很多食品通常是先由脂肪变化而导致食品变质。从 图中可知，碳水化合物一般条件下是比较稳定的，它只有在加热、酸或碱性较强 的情况下才反应，但是决不能小看该类反应对食品质量的影响，因为使用酸、碱 和加热是食品加工的常用手段。②食品主要成分之间存在各种反应。脂肪是通过 氧化的中间产物与蛋白质和碳水化合物反应；在加热、酸或碱性条件下蛋白质和 碳水化合物互相反应。③反应体系中过氧化物与活性羰基化合物是参与反应的最 主要的活性基团。④色素、风味物质、维生素在各种反应中最易发生变化。以上 各种典型的反应分别在各章节中介绍。 （2）食品活性成分的反应 食品的活性成分主要指：食品中各种酶类，及催化活性高的一些离子，食品 中只要以上物质存在，就很容易发生各类反应。酶促褐变、脂类水解、脂类氧化、 蛋白质水解、低聚糖和多糖的水解、多糖的合成、糖酵解等都是与酶相关的反应。 酶的反应是双刃剑，既可损害食品质量又可用于食品工业。在食品加工中杀灭酶 是为了稳定食品质量，如蔬菜加工中的热烫工艺就是为了控制酶的活性，不致使 产品变色、变味；另一方面，食品工业中应用酶是食品加工技术发展的方向，如 淀粉酶广泛用于淀粉糖工业。食品中一些高活性的离子一般在食物原料中较少， 往往是在加工过程中由加工试剂和加工设备引入的，由于它们的存在，酶参与的 反应和非酶反应都会加速，这也是食品加工中需要高度关注的反应。 综上所述，食品中常见的化学反应并不多，但是对于一种天然食品来说，常 常有多种能够相互反应的物质同时存在，也同时会发生几种类型的反应，因而就
组成了一个十分复杂的反应体系。学习食品化学就是要学会甄别不同的反应，了 解反应对食品质量的影响，从中找出影响食品质量的主要反应，并实施控制方案。 2.3 食品化学反应的控制条件 任一种化学反应都有反应发生的条件，掌握了这些条件就能调控反应速度。 食品贮藏与加工过程中主要关注以下几个关键条件：温度(T)、时间(t)、温变率 (dT/dt)、pH、产品的成分、气相的成分和水分活度(Aw)。 温度，对食品加工和贮藏过程中可能发生的所有类型的反应都有影响。温度 对单个反应的影响可用 Arrhenius 关系式表示，k=Ae-E/RT，当绘制 logk 一 l/T 图时，符合 Arrhenius 关系式的数据产生一条直线。在某个中间温度范围内，反 应一般符合 Arrhenius 关系式，但是在温度过高或过低时，会偏离该关系式。因 此，只有在经过实验测试的温度范围内，才能将 Arrhenius 关系式应用于食品体 系。下列一些变化可以导致食品体系偏离 Arrhenius 关系式，其中的大多数是由 温度过高或过低引起的：① 酶失去活性；② 存在的竞争性反应使反应路线改变 或受影响；③ 体系的物理状态可能发生变化；④ 一个或几个反应物可能短缺。 时间，这里指参与反应的物质其反应时间的先后、反应时间的长短，以及指 反应时温度随时间变化的速度。其中的每一个参数都十分重要。如，脂类氧化和 非酶促褐变都能引起某一种食品的变质，而褐变反应的产物恰恰是抗氧化剂，如 果褐变反应在氧化反应之前或同时发生，那么这两个反应对食品质量的影响就有 所减少；又如，设计食品贮藏方案时，常常需要根据反应速度预测食品在某一质 量水平上食品能保存多久。因此，在一个指定的食品体系中各种化学反应发生的 时间与程度，决定了产品的具体贮藏寿命；温变率的控制，在多种食品反应体系 中应用，特别是在食品的杀菌工艺与速冻工艺中，可以说是决定产品质量的第一 因素。 pH，影响食品中许多化学反应和酶催化反应的速度。如酸性条件可抑制碳水 化合物与蛋白质的褐变反应；蛋白质对 pH 的变化很敏感，通过调节 pH 到蛋白质 的等电点可使蛋白质沉淀，有利于分离与纯化蛋白质；用缓冲液调节反应体系的 pH 到酶最适宜的 pH 范围，有利于发挥酶的作用。调节 pH 来加速和控制反应速 度，提高加工食品的质量，几乎成为一种常规手段。从化学原理来讲，调节反应 体系的 pH 很容易，但对食品来说，有时也很难，当加入的酸和碱要影响最终产 品的 pH 时，pH 太高和太低都不行，因为人的味觉对食品的 pH 也有一个最适范 围。 食品组成，指食品中含有多少种物质，各类物质含量多少。这在天然食品中 称为组成，在加工食品中可看成是食品的配方。食品的成分不同，不光决定了食 品的风味，也决定了食品体系的稳定性。如，无脂肪的体系不可能发生脂肪的氧
组成了一个十分复杂的反应体系。学习食品化学就是要学会甄别不同的反应，了 解反应对食品质量的影响，从中找出影响食品质量的主要反应，并实施控制方案。 2.3 食品化学反应的控制条件 任一种化学反应都有反应发生的条件，掌握了这些条件就能调控反应速度。 食品贮藏与加工过程中主要关注以下几个关键条件：温度(T)、时间(t)、温变率 (dT/dt)、pH、产品的成分、气相的成分和水分活度(Aw)。 温度，对食品加工和贮藏过程中可能发生的所有类型的反应都有影响。温度 对单个反应的影响可用 Arrhenius 关系式表示，k=Ae-E/RT，当绘制 logk 一 l/T 图时，符合 Arrhenius 关系式的数据产生一条直线。在某个中间温度范围内，反 应一般符合 Arrhenius 关系式，但是在温度过高或过低时，会偏离该关系式。因 此，只有在经过实验测试的温度范围内，才能将 Arrhenius 关系式应用于食品体 系。下列一些变化可以导致食品体系偏离 Arrhenius 关系式，其中的大多数是由 温度过高或过低引起的：① 酶失去活性；② 存在的竞争性反应使反应路线改变 或受影响；③ 体系的物理状态可能发生变化；④ 一个或几个反应物可能短缺。 时间，这里指参与反应的物质其反应时间的先后、反应时间的长短，以及指 反应时温度随时间变化的速度。其中的每一个参数都十分重要。如，脂类氧化和 非酶促褐变都能引起某一种食品的变质，而褐变反应的产物恰恰是抗氧化剂，如 果褐变反应在氧化反应之前或同时发生，那么这两个反应对食品质量的影响就有 所减少；又如，设计食品贮藏方案时，常常需要根据反应速度预测食品在某一质 量水平上食品能保存多久。因此，在一个指定的食品体系中各种化学反应发生的 时间与程度，决定了产品的具体贮藏寿命；温变率的控制，在多种食品反应体系 中应用，特别是在食品的杀菌工艺与速冻工艺中，可以说是决定产品质量的第一 因素。 pH，影响食品中许多化学反应和酶催化反应的速度。如酸性条件可抑制碳水 化合物与蛋白质的褐变反应；蛋白质对 pH 的变化很敏感，通过调节 pH 到蛋白质 的等电点可使蛋白质沉淀，有利于分离与纯化蛋白质；用缓冲液调节反应体系的 pH 到酶最适宜的 pH 范围，有利于发挥酶的作用。调节 pH 来加速和控制反应速 度，提高加工食品的质量，几乎成为一种常规手段。从化学原理来讲，调节反应 体系的 pH 很容易，但对食品来说，有时也很难，当加入的酸和碱要影响最终产 品的 pH 时，pH 太高和太低都不行，因为人的味觉对食品的 pH 也有一个最适范 围。 食品组成，指食品中含有多少种物质，各类物质含量多少。这在天然食品中 称为组成，在加工食品中可看成是食品的配方。食品的成分不同，不光决定了食 品的风味，也决定了食品体系的稳定性。如，无脂肪的体系不可能发生脂肪的氧
化，相对保质期就可延长；有糖和蛋白质的体系就容易颜色变暗。食品的贮存寿 命、保水性、坚韧度、风味和色泽都与食品组成密切相关，故往往通过增加（添 加剂）或减少某些物质，以确保食品的质量。通过加入酸化剂、风味增强剂来改 善产品的风味；加鳌合剂或氧化剂来防止有关成分的氧化；从蛋清蛋白中除去葡 萄糖，用以防止在蛋粉加工时形成的褐变。对于动物源性和植物源性食品，化学 组成的控制则是另外的一种思路，主要是控制与利用各种残存的生理生化反应， 来调节产品的组成。如，为了控制鲜肉的品质，对欲屠宰动物实施科学管理，可 保证动物体内相应的糖朊的含量，从而达到控制宰后动物胴体的 pH，以保持鲜 肉最好的理化品质。 水分活度（activity of water Aw）通俗地讲是指食品中化学反应和微生物生 长能够利用的水的多少。许多报道指出，水分活度在酶反应、脂类氧化、非酶褐 变、蔗糖水解、叶绿素降解、花色素降解和许多其他反应中是决定反应速度的重 要因素。对大多数反应而言，体系中水分多，有稀释作用，反应速度减少；水分 太少，有阻碍分子移动作用，降低反应速度；不符合此规则的反应也有，固—气、 液—气反应体系，反应物的接触不依赖于水分，会出现水越少，反应速度越快。 如类胡萝卜素脱色和油脂的氧化，是取决于这类成分与氧气的接触，因此，水少 时，氧化反应速度更快。 气相的组成，主要是指食品包装中气体的组成。水果、疏菜的保鲜可通过适 当的包装材料和充气处理，降低气相中的氧含量，提高二氧化碳气体的含量，来 降低呼吸强度，延长货架期。对一些特别不好贮藏的食品，如高级茶叶，可在包 装中充入惰性气体，以维持其特有的色泽和香气。罐头和瓶装食品如果排除罐顶 和瓶口的氧气，有利于延长产品的保质期； 探索一种食品加工工艺，以上的所有条件都是要确定的，但在实际工作中， 要从方案的可行性、经济性来平衡这些条件，在不同的反应中，各种条件的重要 性是不一样的，有的工艺可能仅仅是选择不同的加工温度，有的可能只是调整配 方。因此，找出关键反应，确定关键的控制条件，是工艺设计的第一步。 3.食品化学的学习方法 尽管食品化学的研究工作可追溯到 100 多年前,但是食品化学作为一门大学 课程,还不过 40 年,因此本门课程知识体系的系统性与规范性还有些欠缺。另一 方面，食品化学是一门应用化学，由于食品种类很多，食品化学的涉及面也很广。 对于完全无食品加工实践的学生来说，如果不注意学习方法，则难于收到好的学 习效果。编者建议在学习该课程时注意以下几点：
化，相对保质期就可延长；有糖和蛋白质的体系就容易颜色变暗。食品的贮存寿 命、保水性、坚韧度、风味和色泽都与食品组成密切相关，故往往通过增加（添 加剂）或减少某些物质，以确保食品的质量。通过加入酸化剂、风味增强剂来改 善产品的风味；加鳌合剂或氧化剂来防止有关成分的氧化；从蛋清蛋白中除去葡 萄糖，用以防止在蛋粉加工时形成的褐变。对于动物源性和植物源性食品，化学 组成的控制则是另外的一种思路，主要是控制与利用各种残存的生理生化反应， 来调节产品的组成。如，为了控制鲜肉的品质，对欲屠宰动物实施科学管理，可 保证动物体内相应的糖朊的含量，从而达到控制宰后动物胴体的 pH，以保持鲜 肉最好的理化品质。 水分活度（activity of water Aw）通俗地讲是指食品中化学反应和微生物生 长能够利用的水的多少。许多报道指出，水分活度在酶反应、脂类氧化、非酶褐 变、蔗糖水解、叶绿素降解、花色素降解和许多其他反应中是决定反应速度的重 要因素。对大多数反应而言，体系中水分多，有稀释作用，反应速度减少；水分 太少，有阻碍分子移动作用，降低反应速度；不符合此规则的反应也有，固—气、 液—气反应体系，反应物的接触不依赖于水分，会出现水越少，反应速度越快。 如类胡萝卜素脱色和油脂的氧化，是取决于这类成分与氧气的接触，因此，水少 时，氧化反应速度更快。 气相的组成，主要是指食品包装中气体的组成。水果、疏菜的保鲜可通过适 当的包装材料和充气处理，降低气相中的氧含量，提高二氧化碳气体的含量，来 降低呼吸强度，延长货架期。对一些特别不好贮藏的食品，如高级茶叶，可在包 装中充入惰性气体，以维持其特有的色泽和香气。罐头和瓶装食品如果排除罐顶 和瓶口的氧气，有利于延长产品的保质期； 探索一种食品加工工艺，以上的所有条件都是要确定的，但在实际工作中， 要从方案的可行性、经济性来平衡这些条件，在不同的反应中，各种条件的重要 性是不一样的，有的工艺可能仅仅是选择不同的加工温度，有的可能只是调整配 方。因此，找出关键反应，确定关键的控制条件，是工艺设计的第一步。 3.食品化学的学习方法 尽管食品化学的研究工作可追溯到 100 多年前,但是食品化学作为一门大学 课程,还不过 40 年,因此本门课程知识体系的系统性与规范性还有些欠缺。另一 方面，食品化学是一门应用化学，由于食品种类很多，食品化学的涉及面也很广。 对于完全无食品加工实践的学生来说，如果不注意学习方法，则难于收到好的学 习效果。编者建议在学习该课程时注意以下几点：
① 要记住食品中主要化学成分的食用特点和基本化学特点，如结构特点、 特征基团、味感和呈味浓度、加工与贮藏条件下的典型反应等，这些都是本课程 的基本知识元素，不了解这些，无法从事产品开发和科学研究。 ② 学习过程中，应注意了解常见食品的特点，特别是它们的化学组成和突 出的营养素，这是预测食品在贮藏和加工条件下可能发生的化学反应的基础，具 备了这些知识有利于理解教学材料中的实例。 ③ 教材中有关工艺技术的举例，最好能查阅有关工艺资料，以加深对有关 理论问题的理解。 ④ 在学习过程中会遇到很多不明确的基础性问题，如一些典型的有机反应， 一些普遍的生物学现象，要及时查阅相关的书籍把这些问题弄懂。 ⑤ 食品化学知识与你的日常生活密切相关，多与自己遇到的实际情况联系，培养对本门课 程的学习兴趣
① 要记住食品中主要化学成分的食用特点和基本化学特点，如结构特点、 特征基团、味感和呈味浓度、加工与贮藏条件下的典型反应等，这些都是本课程 的基本知识元素，不了解这些，无法从事产品开发和科学研究。 ② 学习过程中，应注意了解常见食品的特点，特别是它们的化学组成和突 出的营养素，这是预测食品在贮藏和加工条件下可能发生的化学反应的基础，具 备了这些知识有利于理解教学材料中的实例。 ③ 教材中有关工艺技术的举例，最好能查阅有关工艺资料，以加深对有关 理论问题的理解。 ④ 在学习过程中会遇到很多不明确的基础性问题，如一些典型的有机反应， 一些普遍的生物学现象，要及时查阅相关的书籍把这些问题弄懂。 ⑤ 食品化学知识与你的日常生活密切相关，多与自己遇到的实际情况联系，培养对本门课 程的学习兴趣