一、填空题
1 6；4；SP3；近似四面体 2 增大；3.98℃；最大值；下降 3 氢键；四面体；H-桥；多变形
4 改变水的结构；影响水的介电常数；影响水对其他非水溶质和悬浮物质的相容程度 5 氢键；水桥 6 缔合；疏水相互作用；蛋白质折叠；变弱；增强
7 脂肪酸盐；蛋白脂质；糖脂；极性脂类；核酸；同一分子中同时存在亲水和疏水基团；羧基；羟基；磷酸基；羰基；含氮基团；增溶 8 自由水；结合水；化合水；邻近水；多层水；滞化水；毛细管水 9 常压下，100～105℃条件下恒重后受试食品的减少量
10 天然食品组织；加工食品中的化学成分；化学成分的物理状态；离子和离子基团的相互作用；与非极性物质的相互作用；与双亲分子的相互作用
11 S；J 12 解吸等温线；回吸等温线；试样的组成；物理结构；预处理；温度；制作方法
13 促进；抑制；0.35；抑制氧化；＞0.35；促进氧化 14 钟形曲线；0.3~0.7；增大至最高点；下降
15 低温；降低温度使反应变得非常缓慢；冷冻产生的浓缩效应加速反应速率 16 结构破坏；流失；减少；速冻；添加抗冷冻剂
17 动态机械分析（DMA）；动态机械热分析（DMTA）；差示扫描量热法（DSC）
18 较高；较小；明显降低；显著增大；增大；加快
19 非限制扩散；冰点以下；溶质饱和或过饱和；增大；限制性扩散反应 20 较好；降低 二、选择题
1 B；2 C；3 A；4 D；5 D；6 D；7 B；8 B；9 D；10 A 11 C；12 D；13 D；14 B15 C；16 C；17 B；18 C；19 C；20 D 三、名词解释 1 离子水合作用
在水中添加可解离的溶质，会使纯水通过氢键键合形成的四面体排列的正常结构遭到破坏，对于不具有氢键受体和给体的简单无机离子，它们与水的相互作用仅仅是离子-偶极的极性结合。这种作用通常被称为离子水合作用。 2 疏水水合作用
向水中加入疏水性物质，如烃、脂肪酸等，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合增强，处于这种状态的水与纯水结构相似，甚至比纯水的结构更为有序，使得熵下降，此过程被称为疏水水合作用。
3 疏水相互作用
如果在水体系中存在多个分离的疏水性基团，那么疏水基团之间相互聚集，从而使它们与水的接触面积减小，此过程被称为疏水相互作用。 4 笼形水合物
指的是水通过氢键键合形成像笼一样的结构，通过物理作用方式将非极性物质截留在笼中。通常被截留的物质称为“客体”，而水称为“宿主”。 5 结合水
通常是指存在于溶质或其它非水成分附近的、与溶质分子之间通过化学键结合的那
部分水。 6 化合水
是指那些结合最牢固的、构成非水物质组成的那些水。
7 状态图
就是描述不同含水量的食品在不同温度下所处的物理状态，它包括了平衡状态和非平衡状态的信息。
8 玻璃化转变温度
对于低水分食品，其玻璃化转变温度一般大于0℃，称为Tg；对于高水分或中等水分食品，除了极小的食品，降温速率不可能达到很高，因此一般不能实现完全玻璃化，此时玻璃化转变温度指的是最大冻结浓缩溶液发生玻璃化转变时的温度，定义为Tg´。 9 自由水
又称游离水或体相水，是指那些没有被非水物质化学结合的水，主要是通过一些物理作用而滞留的水。
10自由流动水
指的是动物的血浆、植物的导管和细胞内液泡中的水，由于它可以自由流动，所以被称为自由流动水。 11 水分活度
水分活度能反应水与各种非水成分缔合的强度，其定义可用下式表示：
awpp0ERH100
其中，P为某种食品在密闭容器中达到平衡状态时的水蒸汽分压；P0表示在同一温度下纯水的饱和蒸汽压；ERH是食品样品周围的空气平衡相对湿度。 12 水分吸着等温线
在恒温条件下，食品的含水量（用每单位干物质质量中水的质量表示）与αW的关系曲线。
13 解吸等温线
对于高水分食品，通过测定脱水过程中水分含量与αW的关系而得到的吸着等温线，称为解吸等温线。 14 回吸等温线
对于低水分食品，通过向干燥的样品中逐渐加水来测定加水过程中水分含量与αW的关系而得到的吸着等温线，称为回吸等温线。 15 滞化水
是指被组织中的显微结构和亚显微结构及膜所阻留的水，由于这部分水不能自由流动，所以称为滞化水或不移动水。 16 滞后现象
MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。
17 单分子层水
在MSI区间Ⅰ的高水分末端（区间Ⅰ和区间Ⅱ的分界线，αW=0.2~0.3）位置的这部分水，通常是在干物质可接近的强极性基团周围形成1个单分子层所需水的近似量，称为食品的“单分子层水（BET）”。 四、简答题
1 简要概括食品中的水分存在状态。
食品中的水分有着多种存在状态，一般可将食品中的水分分为自由水（或称游离水、体相水）和结合水（或称束缚水、固定水）。其中，结合水又可根据被结合的牢固程度，可细分为化合水、邻近水、多层水；自由水可根据这部分水在食品中的物理作用方式也可细分为滞化水、毛细管水、自由流动水。但强调的是上述对食品中的水分划分只是相对的。
2 简述食品中结合水和自由水的性质区别？
食品中结合水和自由水的性质区别主要在于以下几个方面：
⑴食品中结合水与非水成分缔合强度大，其蒸汽压也比自由水低得很多，随着食品中非水成分的不同，结合水的量也不同，要想将结合水从食品中除去，需要的能量比自由水高得多，且如果强行将结合水从食品中除去，食品的风味、质构等性质也将发生不可逆的改变； ⑵结合水的冰点比自由水低得多，这也是植物的种子及微生物孢子由于几乎不含自由水，可在较低温度生存的原因之一；而多汁的果蔬，由于自由水较多，冰点相对较高，且易结冰破坏其组织；
⑶结合水不能作为溶质的溶剂； ⑷自由水能被微生物所利用，结合水则不能，所以自由水较多的食品容易腐败。
3 比较冰点以上和冰点以下温度的αW差异。
在比较冰点以上和冰点以下温度的αW时，应注意以下三点：
⑴在冰点温度以上，αW是样品成分和温度的函数，成分是影响αW的主要因素。但在冰点温度以下时，αW与样品的成分无关，只取决于温度，也就是说在有冰相存在时，αW不受体系中所含溶质种类和比例的影响，因此不能根据αW值来准确地预测在冰点以下温度时的体系中溶质的种类及其含量对体系变化所产生的影响。所以，在低于冰点温度时用αW值作为食品体系中可能发生的物理化学和生理变化的指标，远不如在高于冰点温度时更有应用价值；
⑵食品冰点温度以上和冰点温度以下时的αW值的大小对食品稳定性的影响是不同的；
⑶低于食品冰点温度时的αW不能用来预测冰点温度以上的同一种食品的αW。
4 MSI在食品工业上的意义
MSI即水分吸着等温线，其含义为在恒温条件下，食品的含水量（每单位干物质质量中水的质量表示）与αW的关系曲线。它在食品工业上的意义在于：
⑴在浓缩和干燥过程中样品脱水的难易程度与αW有关； ⑵配制混合食品必须避免水分在配料之间的转移； ⑶测定包装材料的阻湿性的必要性； ⑷测定什么样的水分含量能够抑制微生物的生长； ⑸预测食品的化学和物理稳定性与水分的含量关系。
5 滞后现象产生的主要原因。
MSI的制作有两种方法，即采用回吸或解吸的方法绘制的MSI，同一食品按这两种方法制作的MSI图形并不一致，不互相重叠，这种现象称为滞后现象。产生滞后现象的原因主要有：
⑴解吸过程中一些水分与非水溶液成分作用而无法放出水分；
⑵不规则形状产生毛细管现象的部位，欲填满或抽空水分需不同的蒸汽压； ⑶解吸作用时，因组织改变，当再吸水时无法紧密结合水，由此可导致回吸相同水分含量时处于较高的αW；
⑷温度、解吸的速度和程度及食品类型等都影响滞后环的形状。 6 简要说明αW比水分含量能更好的反映食品的稳定性的原因。
αW比用水分含量能更好地反映食品的稳定性，究其原因与下列因素有关： （1）αW对微生物生长有更为密切的关系；
（2）αW与引起食品品质下降的诸多化学反应、酶促反应及质构变化有高度的相关性；
（3）用αW比用水分含量更清楚地表示水分在不同区域移动情况；
（4）从MSI图中所示的单分子层水的αW（0.20~0.30）所对应的水分含量是干燥食品的最佳要求；
（5）αW比水分含量易测，且又不破坏试样。
7 简述食品中αW与化学及酶促反应之间的关系。
αW与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：
⑴水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行； ⑵通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；
⑶通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点； ⑷高含量的水由于稀释作用可减慢反应。
8 简述食品中αW与脂质氧化反应的关系。
食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（αW＝0.35左右）时，可抑制氧化作用，其原因可能在于：
⑴覆盖了可氧化的部位，阻止它与氧的接触；
⑵与金属离子的水合作用，消除了由金属离子引发的氧化作用； ⑶与氢过氧化合物的氢键结合，抑制了由此引发的氧化作用；
⑷促进了游离基间相互结合，由此抑制了游离基在脂质氧化中链式反应。 当食品中αW＞0.35时，水分对脂质氧化起促进作用，其原因可能在于： ⑴水分的溶剂化作用，使反应物和产物便于移动，有利于氧化作用的进行； ⑵水分对生物大分子的溶胀作用，暴露出新的氧化部位，有利于氧化的进行。
9 简述食品中αW与美拉德褐变的关系。
食品中αW与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中αW＝0.3~0.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，造成食品中αW与美拉德褐变的钟形曲线形状的主要原因在于：虽然高于BHT单分子层αW以后美拉德褐变就可进行，但αW较低时，水多呈水-水和水-溶质的氢键键合作用与邻近的分子缔合作用不利于反应物和反应产物的移动，限制了美拉德褐变的进行。随着αW增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但αW继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。 10 分子流动性的影响因素。
分子流动性指的是与食品储藏期间的稳定性和加工性能有关的分子运动形式，它涵盖了以下分子运动形式：由分子的液态移动或机械拉伸作用导致其分子的移动或变型；由化学电位势或电场的差异所造成的液剂或溶质的移动；由分子扩散所产生的布朗运动
或原子基团的转动；在某一容器或管道中反应物之间相互移动性，还促进了分子的交联、化学的或酶促的反应的进行。
分子流动性主要受水合作用大小及温度高低的影响，水分含量的多少和水与非水成分之间作用，决定了所有的处在液相状态成分的流动特性，温度越高分子流动越快；另外相态的转变也可提高分子流动性。 五、论述题
1 论述食品中水分与溶质间的相互作用。
食品中水分与溶质间的相互作用主要表现在以下几个方面： ⑴水与离子和离子基团的相互作用：在水中添加可解离的溶质，会破坏纯水的正常结构，这种作用称为离子水合作用。但在不同的稀盐溶液中，离子对水结构的影响是有差异的。某些离子如K+、Rb+、Cs+、Cl-等具有破坏水的网状结构效应，而另一类电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子则有助于水形成网状结构，如Li+、Na+、H3O+、F-等。离子的效应不仅仅改变水的结构，而且影响水的介电常数、水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度。
⑵水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：食品中蛋白质、淀粉、果胶等成分含有大量的具有氢键键合能力的中性基团，它们可与水分子通过氢键键合。水与这些溶质之间的氢键键合作用比水与离子之间的相互作用弱，与水分子之间的氢键相近，且各种有机成分上的极性基团不同，与水形成氢键的键合作用强弱也有区别。
⑶水与非极性物质的相互作用：向水中加入疏水性物质，如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合作用增强，此过程称为疏水水合作用；当水体系存在有多个分离的疏水基团，那么疏水基团之间相互聚集，此过程称为疏水相互作用。
⑷水与双亲分子的相互作用：水能作为双亲分子的分散介质，在食品体系中，水与脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂类、核酸类，这些双亲分子亲水部位羧基、羟基、磷酸基或含氮基团的缔合导致双亲分子的表观“增溶”。 2 论述水分活度与温度的关系。
⑴当温度处于冰点以上时，水分活度与温度的关系可以用下式来表示：
lnawH1RT
式中T为绝对温度；R为气体常数；△H为样品中水分的等量净吸着热；κ的意义表示为：
样品的绝对温度纯水的蒸汽压为p时的绝对温度纯水的蒸汽压为p时的绝对温度
若以lnαW对1/T作图，可以发现其应该是一条直线，即水分含量一定时，在一定的温度范围内，αW随着温度提高而增加。
⑵当温度处于冰点以下时，水分活度与温度的关系应用下式来表示：
awpffp0(SCW)picep0(SCW)
式中Pff表示未完全冷冻的食品中水的蒸汽分压；P0(SCW)表示过冷的纯水蒸汽压；Pice
表示纯冰的蒸汽压。在冰点温度以下的αW值都是相同的。
3 论述水分活度与食品稳定性之间的联系。
水分活度比水分含量能更好的反映食品的稳定性，具体说来，主要表现在以下几点： ⑴食品中αW与微生物生长的关系：αW对微生物生长有着密切的联系，细菌生长需要的αW较高，而霉菌需要的αW较低，当αW低于0.5后，所有的微生物几乎不能生长。 ⑵食品中αW与化学及酶促反应关系：αW与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：①水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行；②通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；③通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点；④高含量的水由于稀释作用可减慢反应。 ⑶食品中αW与脂质氧化反应的关系：食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（αW＝0.35左右）时，可抑制氧化作用。当食品中αW＞0.35时，水分对脂质氧化起促进作用。
⑷食品中αW与美拉德褐变的关系：食品中αW与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中αW＝0.3~0.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，随着αW增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但αW继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。
4 论述冰在食品稳定性中的作用。
冷冻是保藏大多数食品最理想的方法，其作用主要在于低温，而是因为形成冰。食品冻结后会伴随浓缩效应，这将引起非结冰相的pH、可滴定酸、离子强度、黏度、冰点等发生明显的变化。此外，还将形成低共熔混合物，溶液中有氧和二氧化碳逸出，水的结构和水与溶质间的相互作用也剧烈改变，同时大分子更加紧密地聚集在一起，使之相互作用的可能性增大。冷冻对反应速率有两个相反的影响，即降低温度使反应变得缓慢，而冷冻所产生的浓缩效应有时候会导致反应速率的增大。随着食品原料的冻结、细胞内冰晶的形成，将破坏细胞的结构，细胞壁发生机械损伤，解冻时细胞内的物质会移至细胞外，致使食品汁液流失，结合水减少，使一些食物冻结后失去饱满性、膨胀性和脆性，会对食品质量造成不利影响。采取速冻、添加抗冷冻剂等方法可降低食品在冻结中的不利影响，更有利于冻结食品保持原有的色、香、味和品质。 5 论述分子流动性、状态图与食品稳定性的关系。
⑴温度、分子流动性及食品稳定性的关系：在温度10～100℃范围内，对于存在无定形区的食品，温度与分子流动性和分子黏度之间显示出较好的相关性。大多数分子在Tg或低于Tg温度时呈„橡胶态‟或„玻璃态‟，它的流动性被抑制。也就是说，使无定形区的食品处在低于Tg温度，可提高食品的稳定性。
⑵食品的玻璃化转变温度与稳定性：凡是含有无定形区或在冷冻时形成无定形区的食品，都具有玻璃化转变温度Tg或某一范围的Tg。从而，可以根据Mm和Tg的关系估计这类物质的限制性扩散稳定性，通常在Tg以下，Mm和所有的限制性扩散反应（包括许多变质反应）将受到严格的限制。因此，如食品的储藏温度低于Tg时，其稳定性就较好。
⑶根据状态图判断食品的稳定性：一般说来，在估计由扩散限制的性质，如冷冻食品的理化性质，冷冻干燥的最佳条件和包括结晶作用、凝胶作用和淀粉老化等物理变化时，应用Mm的方法较为有效，但在不含冰的食品中非扩散及微生物生长方面，应用αW
来判断食品的稳定性效果较好。
第3章 碳水化合物 习题答案
一、填空题
1 单糖；寡糖；多糖 2 醛糖；酮醣；2～10；10；均多糖；杂多糖
3 植物多糖；动物多糖；微生物多糖；结构性多糖；贮藏性多糖；功能性多糖；多糖复合物
4 葡聚糖；肌肉；肝脏；低聚糖；葡萄糖 5 多元醇；单糖醇；双糖醇 6 九；肌－肌醇；游离形式；磷酸肌醇；肌醇六磷酸
7 羟基；非糖物质；配基；非糖体；苷键；含氧糖苷；含氮糖苷；含硫糖苷 8 直链；支链；均多糖；杂多糖 9 大小；形状；所带净电荷；构象
10 转化；葡萄糖；果糖 11 还原糖；醛糖酸；醛糖二酸
12 固体；液体；流动性；刚性；形状；半固体 13 吡喃酮；呋喃；呋喃酮；内酯；羰基化合物
14 美拉德反应；焦糖化褐变；抗坏血酸褐变；酚类物质褐变 15 50％；50％；不太高；低甲氧基；果胶酸
16 低；高；1；58；3.5 17 水溶性；水不溶性；植物类；动物类；合成类
18 超氧离子；羟；氢过氧；黄酮；多糖 19 微生态调节剂；甜味剂；防腐剂；保鲜；钙
20 海藻；凝固剂；稳定剂；增稠剂；载体；低热量
二、选择题
1 B；2B； 3C；4B； 5A； 6A； 7D； 8C；9B；10A；11B；12A；13D；14C；15B；16C；17D；18A；19C； 20A 三、名词解释 1 多糖复合物
多糖上有许多羟基，这些羟基可与肽链结合，形成糖蛋白或蛋白多糖，与脂类结合可形成脂多糖，与硫酸结合而含有硫酸基，形成硫酸酯化多糖；多糖上的羟基还能与一些过渡金属元素结合，形成金属元素结合多糖，一般把上述这些多糖衍生物称为多糖复合物。
2 环状糊精
环状糊精是由6～8个D－吡喃葡萄糖通过α－1，4糖苷键连接而成的低聚物。由6个糖单位组成的称为α－环状糊精，由7个糖单位组成的称为β－环状糊精，由8个糖单位组成的称为γ－环状糊精。 3 多糖结合水
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，也称为塑化水。
4 果葡糖浆
工业上采用α－淀粉酶和葡萄糖糖化酶水解玉米淀粉得到近乎纯的D－葡萄糖。然后用异构酶使D－葡萄糖异构化，形成由54％D－葡萄糖和42％D－果糖组成的平衡混合物，称为果葡糖浆。 5 黏度
黏度是表征流体流动时所受内摩擦阻力大小的物理量，是流体在受剪切应力作用时表现的特性。黏度常用毛细管黏度计、旋转黏度计、落球式黏度计和振动式黏度计等来测定。
6 多糖胶凝作用
在食品加工中，多糖或蛋白质等大分子，可通过氢键、疏水相互作用、范德华引力、离子桥接、缠结或共价键等相互作用，形成海绵状的三维网状凝胶结构。网孔中充满着液相，液相是由较小分子质量的溶质和部分高聚物组成的水溶液。
7 非酶褐变
非酶褐变反应主要是碳水化合物在热的作用下发生的一系列化学反应，产生了大量的有色成分和无色的成分，或挥发性和非挥发性成分。由于非酶褐变反应的结果使食品产生了褐色，故将这类反应统称为非酶褐变反应。就碳水化合物而言，非酶褐变反应包括美拉德反应、胶糖化褐变、抗坏血酸褐变和酚类成分的褐变。
8 美拉德反应
主要是指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应，反应过程中形成的醛类、醇类可发生缩和作用产生醛醇类及脱氮聚合物类，最终形成含氮的棕色聚合物或共聚物类黑素，以及一些需宜和非需宜的风味物质。 9 焦糖化褐变
糖类在没有含氨基化合物存在时，加热到熔点以上也会变为黑褐的色素物质，这种作用称为焦糖化作用。温和加热或初期热分解能引起糖异头移位、环的大小改变和糖苷键断裂以及生成新的糖苷键。但是，热分解由于脱水引起左旋葡聚糖的形成或者在糖环中形成双键，后者可产生不饱和的环状中间体，如呋喃环。
10 淀粉的糊化
淀粉分子结构上羟基之间通过氢键缔合形成完整的淀粉粒不溶于冷水，能可逆地吸水并略微溶胀。如果给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分子之间的氢键断裂，因而淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水渗入淀粉粒。使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结晶区的数目和大小均减小，继续加热，淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。 11 淀粉的老化
热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。淀粉的老化实质上是一个再结晶的过程。 12 海藻硒多糖
是硒同海藻多糖分子结合形成的新型有机硒化物。目前研究的海藻硒多糖主要有：硒化卡拉胶、微藻硒多糖和单细胞绿藻硒多糖等几种，其中硒可能以－SeH和硒酸酯两种形式存在。
13 交联淀粉
是由淀粉与含有双或多官能团的试剂反应生成的衍生物。两条相邻的淀粉链各有一个羟基被酯化，因此，在毗邻的淀粉链之间可形成一个化学桥键，这类淀粉称为交联淀粉。这种由淀粉链之间形成的共价键能阻止淀粉粒溶胀，对热和振动的稳定性更大。 14 低黏度变性淀粉
低于糊化温度时的酸水解，在淀粉粒的无定形区发生，剩下较完整的结晶区。淀粉经酸处理后，生成在冷水中不易溶解而易溶于沸水的产品。这种称为低黏度变性淀粉或酸变性淀粉。 15 预糊化淀粉
淀粉悬浮液在高于糊化温度下加热，快速干燥脱水后，即得到可溶于冷水和能发生胶凝的淀粉产品。预糊化淀粉冷水可溶，省去了食品蒸煮的步骤，且原料丰富，价格低，比其他食品添加剂经济，故常用于方便食品中。 16 氧化淀粉
淀粉水悬浮液与次氯酸钠在低于糊化温度下反应发生水解和氧化，生成的氧化产物
平均每25～50个葡萄糖残基有一个羧基，氧化淀粉用于色拉调味料和蛋黄酱等较低黏度的填充料，但它不同于低黏度变性淀粉，既不易老化也不能凝结成不透明的凝胶。 17 膳食纤维
凡是不能被人体内源酶消化吸收的可食用植物细胞、多糖、木质素以及相关物质的总和。 18 糖原
糖原又称动物淀粉，是肌肉和肝脏组织中的主要储存的碳水化合物，是同聚糖，与支链淀粉的结构相似，含α-D-1，4和α-D-1，6糖苷键。 19 纤维素
纤维素是植物细胞壁的主要结构成分，通常与半纤维素、果胶和木质素结合在一起，是由D－吡喃葡萄糖通过β-D-1，4糖苷键连接构成的线形同聚糖。 20 微晶纤维素
纤维素有无定形区和结晶区之分，无定形区容易受溶剂和化学试剂的作用，在此过程中无定形区被酸水解，剩下很小的耐酸结晶区，这种（产物分子量一般在30～50k）商业上叫做微晶纤维素，常用在低热量食品加工中作填充剂和流变控制剂。 四、简答题
1 简述碳水化合物与食品质量的关系。
碳水化合物是食品中主要组成分子，碳水化合物对食品的营养、色泽、口感、质构及某些食品功能等都有密切关系。 （1）碳水化合物是人类营养的基本物质之一。人体所需要的能量中有70%左右是由糖提供的。
（2）具有游离醛基或酮基的还原糖在热作用下可与食品中其它成分，如氨基化合物反应而形成一定色泽；在水分较少情况下加热，糖类在无氨基化合物存在情况也可产生有色产物，从而对食品的色泽产生一定的影响。
（3）游离糖本身有甜度，对食品口感有重要作用。
（4）食品的黏弹性也是与碳水化合物有很大关系，如果胶、卡拉胶等。
（5）食品中纤维素、果胶等不易被人体吸收，除对食品的质构有重要作用外，还有促进肠道蠕动，使粪便通过肠道的时间缩短，减少细菌及其毒素对肠壁的刺激，可降低某些疾病的发生。
（6）某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，如香菇多糖、茶叶多糖等，这些功能性多糖是保健食品的主要活性成分。
2 碳水化合物吸湿性和保湿性在食品中的作用。
碳水化合物的亲水能力大小是最重要的食品功能性质之一，碳水化合物结合水的能力通常称为保湿性。
根据这些性质可以确定不同种类食品是需要限制从外界吸入水分或是控制食品中水分的损失。例如糖霜粉可作为前一种情况的例子，糖霜粉在包装后不应发生黏结，添加不易吸收水分的糖如乳糖或麦芽糖能满足这一要求。另一种情况是控制水的活性。特别重要的是防止水分损失，如糖果饯和焙烤食品，必须添加吸湿性较强的糖，即玉米糖浆、高果糖玉米糖浆或转化糖、糖醇等。
3 膳食纤维的安全性。
（1）大量摄入膳食纤维，因肠道细菌对纤维素的酵解作用而产生挥发性脂肪酸、二氧化碳及甲烷等，可引起人体腹胀、胀气等不适反应。
（2）影响人体对蛋白质、脂肪、碳水化合物的吸收，膳食纤维的食物充盈作用引起膳食脂肪和能量摄入量的减少，还可直接吸附或结合脂质，增加其排出；具有凝胶特性
的纤维在肠道内形成凝胶，可以分隔、阻留脂质，影响蛋白质、碳水化合物和脂质与消化酶及黏膜的接触，从而影响人体对这些能量物质的生物利用率。
（3）对于一些结构中含有羟基或羰基基团的膳食纤维，可与人体内的一些有益矿物元素，发生交换或形成复合物，最终随粪便一起排出体外，进而影响肠道内矿物元素的生理吸收。
（4）一些研究表明，膳食纤维可束缚一些维生素，对脂溶性维生素有效性产生影响。
4 蔗糖形成焦糖素的反应历程。
蔗糖是用于生产焦糖色素和食用色素香料的物质，在酸或酸性铵盐存在的溶液中加热可制备出焦糖色素，其反应历程如下。
第一阶段：由蔗糖熔化开始，经一段时间起泡，蔗糖脱去一水分子水，生成无甜味而具温和苦味的异蔗糖酐。这是这是焦糖化的开始反应，起泡暂时停止。
第二阶段：是持续较长时间的失水阶段，在此阶段异蔗糖酐脱去一水分子缩合为焦糖酐。焦糖酐是一种平均分子式为C24H36O18的浅褐色色素，焦糖酐的熔点为138℃，可溶于水及乙醇，味苦。
第三阶段：是焦糖酐进一步脱水形成焦糖烯，焦糖烯继续加热失水，生成高分子量的难溶性焦糖素。焦糖烯的熔点为154℃，可溶于水，味苦，分子式C36H50O25。焦糖素的分子式为C125H188O80，难溶于水，外观为深褐色。 5 抗坏血酸褐变的反应历程。
抗坏血酸不仅具有酸性还具有还原性，因此，常作为天然抗氧化剂。抗坏血酸在对其它成分抗氧化的同时它自身也极易氧化，其氧化有两种途径：
（1）有氧时抗坏血酸被氧化形成脱氢抗坏血酸，再脱水形成DKG（2，3-二酮古洛糖酸）后，脱羧产生酮木糖，最终产生还原酮。还原酮极易参与美拉德反应德中间及最终阶段。此时抗坏血酸主要是受溶液氧及上部气体的影响，分解反应相当迅速。
（2）当食品中存在有比抗坏血酸氧化还原电位高的成分时，无氧时抗坏血酸因脱氢而被氧化，生成脱氢抗坏血酸或抗坏血酸酮式环状结构，在水参与下抗坏血酸酮式环状结构开环成2，3-二酮古洛糖酸；2，3-二酮古洛糖酸进一步脱羧、脱水生成呋喃醛或脱羧生成还原酮。呋喃醛、还原酮等都会参与美拉德反应，生成含氮的褐色聚合物或共聚物类。抗坏血酸在pH<5.0的酸性溶液中氧化生成脱氢抗坏血酸，速度缓慢，其反应是可逆的。
6 淀粉糊化及其阶段。
给水中淀粉粒加热，则随着温度上升淀粉分子之间的氢键断裂，淀粉分子有更多的位点可以和水分子发生氢键缔合。水渗入淀粉粒，使更多和更长的淀粉分子链分离，导致结构的混乱度增大，同时结晶区的数目和大小均减小，继续加热，淀粉发生不可逆溶胀。此时支链淀粉由于水合作用而出现无规卷曲，淀粉分子的有序结构受到破坏，最后完全成为无序状态，双折射和结晶结构也完全消失，淀粉的这个过程称为糊化。淀粉糊化分为三个阶段：
第一阶段：水温未达到糊化温度时，水分是由淀粉粒的孔隙进入粒内，与许多无定形部分的极性基相结合，或简单的吸附，此时若取出脱水，淀粉粒仍可以恢复。
第二阶段：加热至糊化温度，这时大量的水渗入到淀粉粒内，黏度发生变化。此阶段水分子进入微晶束结构，淀粉原有的排列取向被破坏，并随着温度的升高，黏度增加。
第三阶段：使膨胀的淀粉粒继续分离支解。当在95℃恒定一段时间后，则黏度急剧下降。淀粉糊冷却时，一些淀粉分子重新缔合形成不可逆凝胶。
7 淀粉老化及影响因素。
热的淀粉糊冷却时，通常形成黏弹性的凝胶，凝胶中联结区的形成表明淀粉分子开
始结晶，并失去溶解性。通常将淀粉糊冷却或储藏时，淀粉分子通过氢键相互作用产生沉淀或不溶解的现象，称作淀粉的老化。影响淀粉老化因素包括以下几点。
（1）淀粉的种类。直链淀粉分子呈直链状结构，在溶液中空间障碍小，易于取向，所以容易老化，分子量大的直链淀粉由于取向困难，比分子量小的老化慢；而支链淀粉分子呈树枝状结构，不易老化。
（2）淀粉的浓度。溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于老化，但水分在10％以下时，淀粉难以老化，水分含量在30％～60％，尤其是在40％左右，淀粉最易老化。
（3）无机盐的种类。无机盐离子有阻碍淀粉分子定向取向的作用。
（4）食品的pH值。pH值在5～7时，老化速度最快。而在偏酸或偏碱性时，因带有同种电荷，老化减缓。
（5）温度的高低。淀粉老化的最适温度是2～4℃，60℃以上或－20℃以下就不易老化。
（6）冷冻的速度。糊化的淀粉缓慢冷却时会加重老化，而速冻使淀粉分子间的水分迅速结晶，阻碍淀粉分子靠近，可降低老化程度。
（7）共存物的影响。脂类、乳化剂、多糖、蛋白质等亲水大分子可抗老化。表面活性剂或具有表面活性的极性脂添加到面包和其他食品中，可延长货架期。
8 影响淀粉糊化的因素有哪些。
影响淀粉糊化的因素很多，首先是淀粉粒中直链淀粉与支链淀粉的含量和结构有关，其他包括以下一些因素。 （1）水分活度。食品中存在盐类、低分子量的碳水化合物和其他成分将会降低水活度，进而抑制淀粉的糊化，或仅产生有限的糊化。
(2) 淀粉结构。当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化，甚至有的在温度100℃以上才能糊化；否则反之。
（3）盐。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；低浓度的盐存在，对糊化几乎无影响。 （4）脂类。脂类可与淀粉形成包合物，即脂类被包含在淀粉螺旋环内，不易从螺旋环中浸出，并阻止水渗透入淀粉粒。因此，凡能直接与淀粉配位的脂肪都将阻止淀粉粒溶胀，从而影响淀粉的糊化。
（5）pH值。当食品的pH<4时，淀粉将被水解为糊精，黏度降低。当食品的pH＝4～7时，对淀粉糊化几乎无影响。pH≥10时，糊化速度迅速加快。
（6）淀粉酶。在糊化初期，淀粉粒吸水膨胀已经开始，而淀粉酶尚未被钝化前，可使淀粉降解，淀粉酶的这种作用将使淀粉糊化加速。 9 壳聚糖在食品工业中的应用。
壳聚糖的化学名为β-（1，4）-2-氨基-2-脱氧-D-葡聚糖，具有诸多的生理作用。 （1）作为食品的天然抗菌剂。壳聚糖分子的正电荷和细菌细胞膜上的负电荷相互作用，使细胞内的蛋白酶和其它成分泄漏，从而达到抗菌、杀菌作用。 （2）作为水果的天然保鲜剂。壳聚糖膜可阻碍大气中氧气的渗入和水果呼吸产生二氧化碳的逸出，但可使诱使水果熟化的乙烯气体逸出，从而抑制真菌的繁殖和延迟水果的成熟。
（3）作为食品的天然抗氧化剂。当肉在热处理过程中，游离铁离子从肉的血红蛋白中释放出来，并与壳聚糖螯合形成螯合物，从而抑制铁离子的催化活性，起到抗氧化作用。
（4）保健食品添加剂。壳聚糖被人体胃肠道消化吸收后，可与相当于自身质量许多倍的甘油三酯、脂肪酸、胆汁酸和胆固醇等脂类化合物生成不被胃酸水解的配合物，不被消化吸收而排出体外。与此同时，由于胆酸被壳聚糖结合，致使胆囊中胆酸量减少，
从而刺激肝脏增加胆酸的分泌，而胆酸是由肝脏中胆固醇转化而来的，这一过程又消耗了肝脏和血液中的胆固醇，最终产生减肥的功效。
（5）果汁的澄清剂。壳聚糖的正电荷与果汁中的果胶、纤维素、鞣质和多聚戊糖等的负电荷物质吸附絮凝，该体系是一个稳定的热力学体系，所以能长期存放，不再产生浑浊。
（6）水的净化剂。壳聚糖比活性炭能更有效地除去水中地聚氯化联苯，与膨润土复合处理饮用水时，可除去饮用水地颗粒物质、颜色和气味，和聚硅酸、聚铝硅酸及氯化铁复合使用，可明显降低水的COD值和浊度。 10美拉德反应的历程。
美拉德反应主要是指还原糖与氨基酸、蛋白质之间的复杂反应。它的反应历程如下。 开始阶段：还原糖如葡萄糖和氨基酸或蛋白质中的自由氨基失水缩合生成N－葡萄糖基胺，葡萄糖基胺经Amadori重排反应生成1-氨基-1-脱氧-2-酮糖。
中间阶段：1-氨基-1-脱氧-2-酮糖根据pH值的不同发生降解，当pH值等于或小于7时，Amadori产物主要发生1，2-烯醇化而形成糠醛（当糖是戊糖时）或羟甲基糠醛（当糖为己糖时）。当pH值大于7、温度较低时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易发生2，3-烯醇化而形成还原酮类，还原酮较不稳定，既有较强的还原作用，也可异构成脱氢还原酮（二羰基化合物类）。当pH值大于7、温度较高时，1-氨基-1-脱氧-2-酮糖较易裂解，产生1-羟基-2-丙酮、丙酮醛、二乙酰基等很多高活性的中间体。这些中间体还可继续参与反应，如脱氢还原酮易使氨基酸发生脱羧、脱氨反应形成醛类和α-氨基酮类，这个反应又称为Strecker降解反应。
终期阶段：反应过程中形成的醛类、酮类都不稳定，它们可发生缩合作用产生醛醇类脱氮聚合物类。 五、论述题
1 膳食纤维的理化特性。
（1）溶解性与黏性
膳食纤维分子结构越规则有序，支链越少，成键键合力越强，分子越稳定，其溶解性就越差，反之，溶解性就越好。膳食纤维的黏性和胶凝性也是膳食纤维在胃肠道发挥生理作用的重要原因。
（2）具有很高的持水性
膳食纤维的化学结构中含有许多亲水基团，具有良好的持水性，使其具有吸水功能与预防肠道疾病的作用，而且水溶性膳食纤维持水性高于水不溶性膳食纤维的持水性。 （3）对有机化合物的吸附作用 膳食纤维表面带有很多活性基团而具有吸附肠道中胆汁酸、胆固醇、变异原等有机化合物的功能，从而影响体内胆固醇和胆汁酸类物质的代谢，抑制人体对它们的吸收，并促进它们迅速排出体外。
（4）对阳离子的结合和交换作用
膳食纤维的一部分糖单位具有糖醛酸羧基、羟基和氨基等侧链活性基团。通过氢键作用结合了大量的水，呈现弱酸性阳离子交换树脂的作用和溶解亲水性物质的作用。 （5）改变肠道系统中微生物群系组成 膳食纤维中非淀粉多糖经过食道到达小肠后，由于它不被人体消化酶分解吸收而直接进入大肠，膳食纤在肠内发酵，会繁殖相当多的有益菌，并诱导产生大量的好氧菌群，代替了肠道内存在的厌氧菌群，从而减少厌氧菌群的致癌性和致癌概率。
（6）容积作用
膳食纤维吸水后产生膨胀，体积增大，食用后膳食纤维会对肠胃道产生容积作用而易
引起饱腹感。
2 试述非酶褐变对食品质量的影响。
（1）非酶褐变对食品色泽的影响
非酶褐变反应中产生二大类对食品色泽有影响的成分，其一是一类分子量低于1000水可溶的小分子有色成分；其二是一类分子量达到100000水不可溶的大分子高聚物质。
（2）非酶褐变对食品风味的影响
在高温条件下，糖类脱水后，碳链裂解、异构及氧化还原可产生一些化学物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇、3-羟基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸；非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，可促进很多成分的变化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的醛类。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味，例如麦芽酚和异麦芽酚使焙烤的面包产生香味，2-H-4-羟基-5-甲基-呋喃-3-酮有烤肉的焦香味，可作为风味增强剂；非酶褐变反应产生的吡嗪类等是食品高火味及焦糊味的主要成分。
（3）非酶褐变产物的抗氧化作用
食品褐变反应生成醛、酮等还原性物质，它们对食品氧化有一定抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化较为显著。它的抗氧化性能主要由于美拉德反应的终产物－类黑精具有很强的消除活性氧的能力，且中间体－还原酮化合物通过供氢原子而终止自由基的链反应和络合金属离子和还原过氧化物的特性。
（4）非酶褐变降低了食品的营养性
氨基酸的损失：当一种氨基酸或一部分蛋白质参与美拉德反应时，会造成氨基酸的损失，其中以含有游离ε－氨基的赖氨酸最为敏感。糖及Vc等损失：可溶性糖及Vc在非酶褐变反应过程中将大量损失，由此，人体对氮源和碳源的利用率及Vc的利用率也随之降低。蛋白质营养性降低：蛋白质上氨基如果参与了非酶褐变反应，其溶解度也会降低。矿质元素的生物有效性也有下降。
（5）非酶褐变产生有害成分
食物中氨基酸和蛋白质生成了能引起突变和致畸的杂环胺物质。美拉德反应产生的典型产物D－糖胺可以损伤DNA；美拉德反应对胶原蛋白的结构有负面的作用，将影响到人体的老化和糖尿病的形成。
3 非酶褐变反应的影响因素和控制方法。
影响非酶褐变反应的因素 （1）糖类与氨基酸的结构
还原糖是主要成分，其中以五碳糖的反应最强。在羰基化合物中，以α-己烯醛褐变最快，其次是α-双羰基化合物，酮的褐变最慢。至于氨基化合物，在氨基酸中碱性的氨基酸易褐变。蛋白质也能与羰基化合物发生美拉德反应，其褐变速度要比肽和氨基酸缓慢。
（2）温度和时间 温度相差10℃，褐变速度相差3～5倍。30℃以上褐变较快，20℃以下较慢，所以置于10℃以下储藏较妥。
（3）食品体系中的pH值 当糖与氨基酸共存，pH值在3以上时，褐变随pH增加而加快；pH2.0～3.5范围时，褐变与pH值成反比；在较高pH值时，食品很不稳定，容易褐变。中性或碱性溶液中，由抗坏血酸生成脱氢抗坏血酸速度较快，不易产生可逆反应，并生成2，3-二酮古罗糖酸。碱性溶液中，食品中多酚类也易发生自动氧化，产生褐色产物。降低pH可防止食品褐变，如酸度高的食品，褐变就不易发生。也可加入亚硫酸盐来防止食品褐变，因亚硫酸盐能抑制葡萄糖变成5-羟基糠醛，从而可抑制褐变发生。
（4）食品中水分活度及金属离子
食品中水分含量在10～15％时容易发生，水分含量在3％以下时，非酶褐变反应可受到抑制。含水量较高有利于反应物和产物的流动，但是，水过多时反应物被稀释，反应速度下降。
（5）高压的影响 压力对褐变的影响，则随着体系中的pH不同而变化。在pH6.5时褐色化反应在常压下比较慢。但是，在pH8.0和10.1时，高压下褐色形成要比常压下快得多。
非酶褐变的控制
（1）降温，降温可减缓化学反应速度，因此低温冷藏的食品可延缓非酶褐变。（2）亚硫酸处理，羰基可与亚硫酸根生成加成产物，此加成产物与R-NH2反应的生成物不能进一步生成席夫碱，因此抑制羰氨反应褐变。（3）改变pH值，降低pH值是控制褐变方法之一。（4）降低成品浓度，适当降低产品浓度，也可降低褐变速率。（5）使用不易发生褐变的糖类，可用蔗糖代替还原糖。（6）发酵法和生物化学法，有的食品糖含量甚微，可加入酵母用发酵法除糖。或用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶混合酶制剂除去食品中微量葡萄糖和氧。（7）钙盐，钙可与氨基酸结合成不溶性化合物，有协同SO2防止褐变的作用。
4 食品中主要的功能性低聚糖及其作用。
在一些天然的食物中存在一些不被消化吸收的并具有某些功能的低聚糖，它们又称功能性低聚糖，具有以下特点：不被人体消化吸收，提供的热量很低，能促进肠道双歧杆菌的增殖，预防牙齿龋变、结肠癌等。
（1）大豆低聚糖
大豆低聚糖广泛存在于各种植物中，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。成人每天服用3～5g低聚糖，即可起到增殖双歧杆菌的效果。
（2）低聚果糖
低聚果糖是在蔗糖分子上结合1～3个果糖的寡糖，存在于果蔬中， 可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者的甜味剂，它也是一种防龋齿的甜味剂。 （3）低聚木糖
是由2～7个木糖以β-1，4糖苷键结合而成的低聚糖，它在肠道内难以消化，是极好的双歧杆菌生长因子，每天仅摄入0.7g即有明显效果。
（4）甲壳低聚糖 是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖。它有许多生理活性，如提高机体免疫能力、增强机体的抗病抗感染能力、抗肿瘤作用、促进双歧杆菌增殖等。
（5）其他低聚糖
低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖以及低聚龙胆糖等都是双歧菌生长因子，可使肠内双歧杆菌增殖，保持双歧杆菌菌群优势，有保健作用。 5 膳食纤维的生理功能。
（1）营养功能
可溶性膳食纤维可增加食物在肠道中的滞留时间，延缓胃排空，减少血液胆固醇水平，减少心脏病、结肠癌发生。不溶性膳食纤维可促进肠道产生机械蠕动，降低食物在肠道中的滞留时间，增加粪便的体积和含水量、防止便秘。
（2）预防肥胖症和肠道疾病
富含膳食纤维的食物易于产生饱腹感而抑制进食量，对肥胖症有较好的调节功能。此外，可降低肠道中消化酶的浓度而降低对过量能量物质的消化吸收；与肠道内致癌物
结合后随粪便排出；加快肠腔内毒物的通过，减少致癌物与组织接触的时间。
（3）预防心血管疾病
膳食纤维通过降低胆酸及其盐类的合成与吸收，加速了胆固醇的分解代谢，从而阻碍中性脂肪和胆固醇的胆道再吸收，限制了胆酸的肝肠循环，进而加快了脂肪物的排泄。
（4）降低血压 膳食纤维促使尿液和粪便中大量排出钠、钾离子，从而降低血液中的钠/钾比，直接产生降低血压的作用。
（5）降血糖
膳食纤维可吸附葡萄糖，减少糖类物质在体内的吸收和数量，延缓吸收速度。 (6) 抗乳腺癌
膳食纤维减少血液中诱导乳腺癌雌激素的比率。 (7) 抗氧化性和清除自由基作用
膳食纤维中的黄酮、多糖类物质具有清除超氧离子自由基和羟自由基的能力。 （8）提高人体免疫能力
食用真菌类提取的膳食纤维具有通过巨噬细胞和刺激抗体的产生，达到提高人体免疫力的生理功能。
（9）改善和增进口腔、牙齿的功能
增加膳食中的纤维素，则可增加使用口腔肌肉、牙齿咀嚼的机会，使口腔保健功能得到改善。
（10）其它作用
膳食纤维的缺乏还与阑尾炎、间歇性疝、肾结石和膀胱结石、十二指肠溃疡和溃疡性结肠炎等疾病的发病率与发病程度有很大的关系。
第4章 脂类 习题答案
一、填空题
1 脂肪；磷脂；糖脂；固醇 2 脂溶性；合成前体；必需脂肪酸 3 氢；软脂酸；双键；四 4 简单；复合；衍生 5 无色；无味；黄绿 6 比体积；热；熔化
7 O/W；W/O 8 微生物；乳脂酶
9 压榨；有机溶剂；熬炼 10 游离脂肪酸；磷脂；色素
11 叶绿素；叶黄素；胡萝卜素；叶绿素 12 一种三酰基甘油分子内；不同分子间；随机；定向
13 有机溶剂；水 14 顺式(cis-)；反式(trans-)；同侧；异侧 15 磷酸甘油酯；脂肪酸；磷酸 16 氨基醇；肌醇；胆碱；乙醇胺；丝氨酸；肌醇
17 鞘氨醇；酰胺；长链脂肪酸；神经酰胺 18 羟基；磷酸；胆碱；乙醇胺 19 脂肪酸；高级一元醇 20 烟点；闪点；着火点 二、选择题
1A；2C；3B；4D；5C； 6B； 7A； 8D； 9A； 10 B；11A；12C；13D；14A；15C；16D；17C；18B；19B； 20A 三、名词解释 1 中性脂肪
人体内储存的脂类，三酰基甘油占到99%，根据三酰基甘油在室温下的存在状态，习惯上将液体状态的称为油，固体状态的称为脂肪，它们统称为油脂或中性脂肪。 2 磷脂
磷脂是含磷酸的复合脂类，由于所含醇的不同，可以分为甘油磷脂类和鞘氨醇磷脂
类，它们的醇分别是甘油和鞘氨醇。 3 衍生脂类
是具有脂类一般性质的简单脂类或复合脂类的衍生物，包括脂肪酸、固醇类、碳氢化合物、类胡萝卜素、脂溶性维生素等。 4 甘油磷脂
甘油磷脂即磷酸甘油酯，所含甘油的1位和2位的两个羟基被脂肪酸酯化，3位羟基被磷酸酯化，称为磷脂酸。 5 烟点
是指在不通风的条件下加热，观察到样品发烟时的温度。 6 闪点
是在严格规定的条件下加热油脂，油脂挥发能被点燃、但不能维持燃烧的温度。 7 着火点
是在严格规定的条件下加热油脂，直到油脂被点燃后能够维持燃烧5s以上时的温度。
8 固体脂肪指数
油脂中固液两相比例又称为固体脂肪指数。油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性交联，油脂过硬，塑性不好；液体油过多则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。
9 同质多晶
同质多晶是指具有相同化学组成但晶体结构不同的一类化合物，这类化合物熔化时可生成相同的液相。不同形态的固体晶体称为同质多晶体。 10 塑性脂肪
室温下呈固态的油脂如猪油、牛油实际是由液体油和固体脂两部分组成的混合物，通常只有在很低的温度下才能完全转化为固体。这种由液体油和固体脂均匀融合并经一定加工而成的脂肪称为塑性脂肪。 11 乳化剂
乳化剂是表面活性物质，分子中同时具有亲水基和亲油基，它聚集在油/水界面上，可以降低界面张力和减少形成乳状液所需要的能量，从而提高乳状液的稳定性。 12 乳状液
乳状液是由两种不互溶的液相组成的分散体系，其中一相是以直径0．1～50μm的液滴分散在另一相中，以液滴或液晶的形式存在的液相称为“内”相或分散相，使液滴或液晶分散的相称为“外”相或连续相。在乳状液中，液滴和(或)液晶分散在液体中，形成水包油（O/W）或油包水（W/O）的乳状液。
13 酸败
脂类氧化是含脂食品品质劣化的主要原因之一，它使食用油脂及含脂肪食品产生各种异味和臭味，统称为酸败。
14 油脂氢化
油脂氢化是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过程。
15 酯交换
酯交换是改变脂肪酸在三酰基甘油中的分布，使脂肪酸与甘油分子自由连接或定向重排，改善其性能，它包括在一种三酰基甘油分子内的酯交换和不同分子间的酯交换反应。
16脂类的酶促氧化
脂肪在酶参与下发生的氧化反应，称为脂类的酶促氧化，主要是脂肪氧化酶催化这
个反应。 17 脂类水解
脂类化合物在有水条件下，在酸、碱、加热或酶作用下会发生水解，释放出游离脂肪酸。三酰基甘油的水解分步进行，经二酰基甘油、一酰基甘油最后生成甘油。 18 简单脂类
由脂肪酸和醇类形成的酯的总称，主要有脂肪及蜡类。
19 复合脂类
由脂肪酸、醇及其他基团所组成的酯，主要有甘油磷脂、鞘磷脂、脑苷脂和神经节苷脂。 20 抗氧化剂
抗氧化剂可以抑制或延缓油脂的氧化，按抗氧化机理分为自由基清除剂、单重态氧
猝灭剂、氢过氧化物分解剂、酶抑制剂、抗氧化增效剂等。 四、简答题
1 脂类的功能特性有哪些？
脂类化合物是生物体内重要的能量储存形式，体内每克脂肪可产生大约39.7kJ的热量。机体内的脂肪组织具有防止机械损伤和防止热量散发的作用。磷脂、糖脂、固醇等是构成生物膜的重要物质。脂类化合物是脂溶性维生素的载体和许多活性物质（前列腺素、性激素、肾上腺素等）的合成前体物质，并提供必需脂肪酸。在食品中脂类化合物可以为食品提供滑润的口感，光洁的外观，赋予加工食品特殊的风味。脂类化合物在食品的加工或储存过程中所发生的氧化、水解等反应，还会给食品的品质带来需宜的和不需宜的影响。此外，过高的脂肪摄入量也会带来一系列健康问题，例如增加了患肥胖症、心血管疾病、癌症的风险。
2 油脂的同质多晶现象在食品加工中的应用。
（1）用棉子油生产色拉油时，要进行冬化以除去高熔点的固体脂这个工艺要求冷却
速度要缓慢，以便有足够的晶体形成时间，产生粗大的β型结晶，以利于过滤。
（2）人造奶油要有良好的涂布性和口感，这就要求人造奶油的晶型为细腻的β´型。在生产上可以使油脂先经过急冷形成ɑ型晶体，然后再保持在略高的温度继续冷却，使之转化为熔点较高β´型结晶。
（3）巧克力要求熔点在35℃左右，能够在口腔中融化而且不产生油腻感，同时表面要光滑，晶体颗粒不能太粗大。在生产上通过精确的控制可可脂的结晶温度和速度来得到稳定的复合要求的β型结晶。具体做法是，把可可脂加热到55℃以上使它熔化，再缓慢冷却，在29℃停止冷却，然后加热到32℃，使β型以外的晶体熔化。多次进行29℃冷却和33℃加热，最终使可可脂完全转化成β型结晶。
3 油脂的塑性主要取决于哪些因素？
（1）油脂的晶型：油脂为β´型时，塑性最好，因为β´型在结晶时会包含大量小气泡，
从而赋予产品较好的塑性；β型结晶所包含的气泡大而少，塑性较差。
（2）熔化温度范围：从开始熔化到熔化结束的温度范围越大，油脂的塑性也越好。 （3）固液两相比：油脂中固液两相比适当时，塑性最好。固体脂过多，则形成刚性
交联，油脂过硬，塑性不好；液体油过多则流动性大，油脂过软，易变形，塑性也不好。 4 脂肪酸在三酰基甘油分子中分布的理论。
（1）均匀或最广分布：天然脂肪的脂肪酸倾向于可能广泛地分布在全部三酰基甘油分子中。
（2）随机分布：脂肪酸在每个三酰基甘油分子内和全部三酰基甘油分子间都是随机
分布的。
（3）有限随机分布：动物脂肪中饱和与不饱和脂肪酸是随机分布的，而全饱和三酰基甘油的量只能达到使脂肪在体内保持流动的程度。
（4）1，3-随机-2-随机分布：脂肪酸在Sn-1,3位和Sn-2位的分布是独立的，互相没有联系，而且脂肪酸是不同的；Sn-1,3位和Sn-2位的脂肪酸的分布式随机的。
（5）1-随机-2-随机-3-随机分布：天然油脂中脂肪酸在甘油分子的3个位置上的分布是相互独立的。
5 食品中常用的乳化剂有哪些？
根据乳化剂结构和性质分为阴离子型、阳离子型和非离子型；根据其来源分为天然乳化剂和合成乳化剂；按照作用类型分为表面活性剂、黏度增强剂和固体吸附剂；按其亲水亲油性分为亲油型和亲水型。
食品中常用的乳化剂有以下几类： （1）脂肪酸甘油单酯及其衍生物。 （2）蔗糖脂肪酸酯。
（3）山梨醇酐脂肪酸酯及其衍生物。 （4）磷脂。
6 影响食品中脂类自动氧化的因素。
（1）脂肪酸组成
脂类自动氧化与组成脂类的脂肪酸的双键数目、位置和几何形状都有关系。双键数目越多，氧化速度越快，顺式酸比反式异构体更容易氧化；含共轭双键的比没有共轭双键的易氧化；饱和脂肪酸自动氧化远远低于不饱和脂肪酸；游离脂肪酸比甘油酯氧化速率略高，油脂中脂肪酸的无序分布有利于降低脂肪的自动氧化速度。
（2）温度
一般说来，脂类的氧化速率随着温度升高而增加，因为高温既可以促进游离基的产生，又可以加快氢过氧化物的分解。
（3）氧浓度
体系中供氧充分时，氧分压对氧化速率没有影响，而当氧分压很低时，氧化速率与氧分压近似成正比。
(4) 表面积
脂类的自动氧化速率与它和空气接触的表面积成正比关系。所以当表面积与体积之比较大时，降低氧分压对降低氧化速率的效果不大。
(5) 水分
在含水量很低(aw低于0.1)的干燥食品中，脂类氧化反应很迅速。随着水分活度的增加，氧化速率降低，当水分含量增加到相当于水分活度0.3时，可阻止脂类氧化，使氧化速率变得最小，随着水分活度的继续增加（aw=0.3-0.7），氧化速率又加快进行，过高的水分活度(如aw大于0.8)时，由于催化剂、反应物被稀释，脂肪的氧化反应速度降低。
(6) 助氧化剂
一些具有合适氧化-还原电位的二价或多价过渡金属元素，是有效的助氧化剂，如Co、Cu、Fe、Mn和Ni等。
(7) 光和射线
可见光、紫外线和高能射线都能促进脂类自动氧化，这是因为它们能引发自由基、促使氢过氧化物分解，特别是紫外线和γ射线。
(8) 抗氧化剂
抗氧化剂能延缓和减慢脂类的自动氧化速率。
7 油炸过程中油脂的化学变化。
油炸基本过程：温度150℃以上，接触油的有O2和食品，食品吸收油，在这一复杂的体系中，脂类发生氧化、分解、聚合、缩合等反应。
（1）不饱和脂肪酸酯氧化热分解生成过氧化物、挥发性物质，并形成二聚体等。 （2）不饱和脂肪酸酯非氧化热反应生成二聚物和多聚物。 （3）饱和脂肪酸酯在高温及有氧时，它的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物，进一步裂解生成长链烃、醛、酮和内酯。
（4）饱和脂肪酸酯非氧化热分解生成烃、酸、酮、丙烯醛等。
油炸的结果：色泽加深、黏度增大、碘值降低、烟点降低、酸价升高和产生刺激性气味。
8 油脂可以经过哪些精炼过程？
（1）脱胶
脱胶主要是除掉油脂中的磷脂。在脱胶预处理时，向油中加入2％～3％的水或通水蒸气，加热油脂并搅拌，然后静置或机械分离水相。脱胶也除掉部分蛋白质。
（2）碱炼
碱炼主要除去油脂中的游离脂肪酸，同时去除部分磷脂、色素等杂质。碱炼时向油脂中加入适宜浓度的氢氧化钠溶液，然后混合加热，游离脂肪酸被碱中和生成脂肪酸钠盐（皂脚）而溶于水。分离水相后，用热水洗涤油脂以除去参与的皂脚。
（3）脱色 脱色除了脱除油脂中的色素物质外，还同时除去了残留的磷脂、皂脚以及油脂氧化产物，提高了油脂的品质和稳定性。经脱色处理后的油脂呈淡黄色甚至无色。脱色主要通过活性白土、酸性白土、活性炭等吸附剂处理，最后过滤除去吸附剂。
（4）脱臭
用减压蒸馏的方法，也就是在高温、减压的条件下向油脂中通入过热蒸汽来除去。这种处理方法不仅除去挥发性的异味化合物，也可以使非挥发性异味物质通过热分解转变成挥发性物质，并被水蒸气蒸馏除去。 9 酯交换及其意义。
酯交换是改变脂肪酸在三酰基甘油中的分布，使脂肪酸与甘油分子自由连接或定向重排，改善其性能。它包括在一种三酰基甘油分子内的酯交换和不同分子间的酯交换反应。
酯交换反应广泛应用在起酥油的生产中，猪油中二饱和酸三酰基甘油分子的碳2位置上大部分是棕榈酸，形成的晶粒粗大，外观差，温度高时太软，温度低时又太硬，塑性差。随机酯交换能够改善低温时的晶粒，但塑性仍不理想。定向酯交换则扩大了塑性范围。
10 破乳有哪些类型？
小分散液滴的形成使两种液体之间的界面面积增大，并随着液滴的直径变小，界面面积成指数关系增加。由于液滴分散增加了两种液体的界面面积，需要较高的能量，使界面具有大的正自由能，所以乳状液是热力学不稳定体系，在一定条件下会发生破乳现象，破乳主要有以下几种类型：
（1）分层或沉降：由于重力作用，使密度不相同的相产生分层或沉降。当液滴半径越大，两相密度差越大，分层或沉降就越快。
（2）絮凝或群集：分散相液滴表面的静电荷量不足，斥力减少，液滴与液滴互相靠近而发生絮凝，发生絮凝的液滴的界面膜没有破裂。
（3）聚结：液滴的界面膜破裂，分散相液滴相互结合，界面面积减小，严重时会在
两相之间产生平面界面。
五、论述题
1 试述脂类的氧化及对食品的影响。
油脂氧化有自动氧化、光敏氧化、酶促氧化和热氧化。
（1）脂类的自动氧化反应是典型的自由基链式反应，它具有以下特征：凡能干扰自由基反应的化学物质，都将明显地抑制氧化转化速率；光和产生自由基的物质对反应有催化作用；氢过氧化物ROOH产率高；光引发氧化反应时量子产率超过1；用纯底物时，可察觉到较长的诱导期。
脂类自动氧化的自由基历程可简化成3步，即链引发、链传递和链终止。
链引发 RH→R•＋H• 链传递 R•＋O2→ROO•
ROO•＋RH→ROOH＋R• 链终止 R•＋R•→R-R
R•＋ROO•→R-O-O-R
ROO•＋ROO•→R-O-O-R＋O2
（2）光敏氧化是不饱和脂肪酸双键与单重态的氧发生的氧化反应。光敏氧化有两种途径，第一种是光敏剂被激发后，直接与油脂作用，生成自由基，从而引发油脂的自动氧化反应。 第二种途径是光敏剂被光照激发后，通过与基态氧(三重态3O2)反应生成激发态氧(单重态1O2)，高度活泼的单重态氧可以直接进攻不饱和脂肪酸双键部位上的任一碳原子，双键位置发生变化，生成反式构型的氢过氧化物，生成氢过氧化物的种类数为双键数的两倍。
（3）脂肪在酶参与下发生的氧化反应，称为脂类的酶促氧化。催化这个反应的主要是脂肪氧化酶，脂肪氧化酶专一性作用于具有1,4-顺、顺-戊二烯结构，并且其中心亚甲基处于ω-8位的多不饱和脂肪酸。在动物体内脂肪氧化酶选择性的氧化花生四烯酸，产生前列腺素、凝血素等活性物质。大豆加工中产生的豆腥味与脂肪氧化酶对亚麻酸的氧化有密切关系。
（4）脂类的氧化热聚合是在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。
脂类氧化对食品的影响： 脂类氧化是食品品质劣化的主要原因之一，它使食用油脂及含脂肪食品产生各种异味和臭味，统称为酸败。另外，氧化反应能降低食品的营养价值，某些氧化产物可能具有毒性。
2 试述抗氧化剂及抗氧化机理。
抗氧化剂可以抑制或延缓油脂的氧化，按抗氧化机理分为自由基清除剂、单重态氧猝灭剂、氢过氧化物分解剂、酶抑制剂、抗氧化增效剂等。
抗氧化剂分天然抗氧化剂和合成抗氧化剂，我国常用的主要有生育酚、茶多酚、竹叶黄酮、没食子酸丙酯、抗坏血酸、丁基羟基茴香醚（BHA）、2，6-二叔丁基羟基甲苯（BHT）、叔丁基对苯二酚（TBHQ）等。
抗氧化机理：
自由基清除剂分为氢供体和电子供体。氢供体如酚类抗氧化剂可以与自由基反应，脱去一个H•给自由基，原来的自由基被清除，抗氧化剂自身转变为比较稳定的自由基，不能引发新的自由基链式反应，从而使链反应终止。电子供体抗氧化剂也可以与自由基反应生成稳定的产物，来阻断自由基链式反应。
单重态氧猝灭剂如维生素E，与单重态氧作用，使单重态氧转变成基态氧，而单重态氧猝灭剂本身变为激发态，可直接释放出能量回到基态。
氢过氧化物分解剂可以将链式反应生成的氢过氧化物转变为非活性物质，从而抑制油脂氧化。
超氧化物歧化酶可以将超氧化物自由基转变为基态氧和过氧化氢，过氧化氢在过氧化氢酶作用下生成水和基态氧，从而起到抗氧化的作用。
抗氧化剂增效剂与抗氧化剂同时使用可增强抗氧化效果，增效剂可以与金属离子螯合，使金属离子的催化性能降低或失活，另外它能与抗氧化剂自由基反应，使抗氧化剂还原。
3 简述脂类经过高温加热时的变化及对食品的影响。
油脂在150℃以上高温下会发生氧化、分解、聚合、缩合等反应，生成低级脂肪酸、羟基酸、酯、醛以及产生二聚体、三聚体，使脂类的品质下降，如色泽加深，黏度增大，碘值降低，烟点降低，酸价升高，还会产生刺激性气味。 （1）热分解
在高温下，饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸都会发生热分解反应。热分解反应可以分为氧化热分解反应和非氧化热分解反应。饱和脂肪酸酯在高温及有氧时会发生热氧化反应，脂肪酸的全部亚甲基都可能受到氧的攻击，但一般优先在脂肪酸的α-碳、β-碳和γ-碳上形成氢过氧化物。形成的氢过氧化物裂解生成醛、酮、烃等低分子化合物。不饱和脂肪酸酯的非氧化热反应主要生成各种二聚化合物，此外还生成一些低分子量的物质。
（2）热聚合
脂类的热聚合反应分非氧化热聚合和氧化热聚合。非氧化热聚合是Diels-Alder反应，即共轭二烯烃与双键加成反应，生成环己烯类化合物。这个反应可以发生在不同脂肪分子间，也可以发生在同一个脂肪分子的两个不饱和脂肪酸酰基之间。脂类的氧化热聚合是在高温下，甘油酯分子在双键的α-碳上均裂产生自由基，通过自由基互相结合形成非环二聚物，或者自由基对一个双键加成反应，形成环状或非环状化合物。
对食品的影响：油脂在加热时的热分解会引起油脂的品质下降，并对食品的营养和安全方面的带来不利影响。但这些反应也不一定都是负面的，油炸食品香气的形成与油脂在高温条件下的某些产物有关，如羰基化合物（烯醛类）。 4 试述油脂氢化及意义。
油脂氢化定义：油脂氢化是三酰基甘油的不饱和脂肪酸双键与氢发生加成反应的过
程。
油脂氢化分类：油脂氢化分为全氢化和部分氢化，当油脂中所有双键都被氢化后，得到全氢化脂肪，用于制肥皂工业。部分氢化产品可用于食品工业中，部分氢化的油脂中减少了油脂中含有的多不饱和脂肪酸的含量，稍微减少亚油酸的含量，增加油酸的含量，不生成太多的饱和脂肪酸，碘值控制在60～80的范围内，使油脂具有适当的熔点和稠度、良好的热稳定性和氧化稳定性。
油脂氢化过程：油脂的氢化是不饱和液体油脂和被吸附在金属催化剂表面的原子氢之间的反应。反应包括3个步骤：首先，在双键两端任何一端形成碳—金属复合物；接着这种中间体复合物与催化剂所吸附的氢原子反应，形成不稳定的半氢化态，此时只有—个烯键与催化剂连接，因此可以自由旋转；最后这种半氢化合物与另一个氢原子反应，同时和催化剂分离,形成饱和的产物。
油脂氢化意义：油脂经氢化后其稳定性增加，颜色变浅，风味改变，便于运输和贮运，可以制造起酥油、人造奶油等。它的不利一面是：多不饱和脂肪酸含量降低，脂溶性维生素被破坏，双键的位移和产生反式异构体，因为人体的必需脂肪酸都是顺式构型，
而且对于反式脂肪酸的安全性，目前也存在着争议。
5 试述反式脂肪及其食品安全性。
（1）反式脂肪简介：
植物油经氢化后会产生反式异构体，即所谓“反式脂肪”，它是植物油经过氢化技术处理后形成的人造脂肪。与一般植物油成分相比，反式脂肪具有耐高温、不易变质、延长食品保质期等作用。自从20世纪初被发明之后，反式脂肪在日常生活中的使用范围极为广泛，例如使用于涂抹面包、增加口感及润滑度所用的油脂；而用于油炸的油脂、起酥油、人造奶油、奶精、代可可脂（大量用于生产巧克力）等，这些也都是前述经过氢化过程后所制造出来的反式油脂。所涉及的食品包括烘焙糕饼类的点心、饼干、面包、蛋糕、派、甜甜圈，或油炸食物的炸薯条、炸鸡、炸咸酥鸡、炸油条、炸洋芋片、经油炸处理的速食面等食品。
（2）反式脂肪的危害：
这些经过氢化后的油脂，会产生反式脂肪酸。据许多研究指出，反式脂肪酸会降低人体有益的高密度脂蛋白的含量，增加有害的低密度脂蛋白，从而引发各种健康问题。经常食用反式脂肪含量高的食品，不但会引发肥胖，增加罹患心血管疾病的风险，还会破坏人体激素平衡，诱发心脑血管疾病、动脉粥样硬化，以及糖尿病、乳腺癌和老年痴呆症等疾病，因此要格外引起世人重视。
（3）反式脂肪的安全性问题：
尽管至今尚未有可用的科学数据，无法建立食品中反式脂肪酸的安全含量，但可以肯定的是，越少摄入反式脂肪酸，越有利健康。因此，孕妇、需要哺乳的新妈妈和儿童等特殊人群，有必要做到每天摄入反式脂肪酸含量不超过2克，或者更少。
第5章 蛋白质 习题答案
一、填空题
1 20种；α-氨基酸；一个羧基；一个氨基；一个氢原子；一个侧链R基团 2 两性；正；负
3 氨基酰化；苄氧甲酰氯；氨基的羟基化；与亚硝酸反应；与茚三酮反应；氨基酸羧基的
反应 4 一级结构；二级结构；三级结构；四级结构 5 微区；结构域
6 氢键；盐键；疏水键；范德华力；二硫键 7 负电荷；正电荷；净电荷为零；最小
8 α-螺旋结构；β-片层结构 9 纤维状；球状 10 完全蛋白质；半完全蛋白质；不完全蛋白质
11 油滴大小和分布；乳化活力；乳化能力；乳化稳定性；乳化活力；乳化活力指数 12 溶解度；溶液的pH；蛋白质分子量大小 13 胶凝作用；热处理
14 分散的蛋白质分子；颗粒的表观直径 15 清蛋白；球蛋白；麦醇溶蛋白；麦谷蛋白
16 小麦蛋白 17 剪切稀释 18 蛋白质的消化率 19 必须氨基酸；消化率 20 乳化容量；乳化能力 二、选择题
1B；2B；3A； 4A； 5D； 6C； 7D； 8D； 9D； 10B；11C；12B；13B；14A；15A；16C；17B；18A；19 A； 20A
三、名词解释 1 氨基酸等电点
当一个特定的氨基酸在电场的影响下不发生迁移时，这个氨基酸所在溶液的氢离子
浓度叫氨基酸的等电点，通常用pI表示。氨基酸的等电点是由羧基和氨基的电离常数来决定的。
2 蛋白质一级结构
就是指蛋白质多肽链中氨基酸残基的排列顺序，也即蛋白质的基本结构。
3 蛋白质二级结构
是指多肽链中主链原子的局部空间排布构象，不涉及侧链部分的构象，主要有α-螺旋结构和β-片层结构。
4 蛋白质三级结构
蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘旋或折叠形成一定规律的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构。 5 蛋白质四级结构
具有两条或两条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键
相互组合而形成的空间结构成为蛋白质的四级结构。 6 蛋白质变性作用
蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。
7 蛋白质的功能性质
是指食品体系在加工、储藏、制备和消费过程中蛋白质对食品产生需要特征的那些物理、化学性质。
8 乳化活力
主要指乳状液的总界面面积。
9 乳化活力指数
即单位质量蛋白质所产生的界面面积，可根据乳状液的浊度与界面面积的关系，测得透光率后计算得到。 10 乳化容量
指乳状液发生相转变之前，每克蛋白质能够乳化油的体积。
11 乳化稳定性
通常以乳化后，其乳状液在一定温度下放置一定时间前后的体积变化值表示。
12 亚基
每个独立三级结构的多肽链单位称为亚基。
13 蛋白质可逆变性
蛋白质在除去变性因素之后，在适当的条件下蛋白质的构象可以由变性状态恢复到天然状态。
14 半完全蛋白质
蛋白质所含氨基酸虽然种类齐全，但其中某些氨基酸的数量不能满足人体的需要，
它们可以维持生命，但不能促进生长发育。
15 不完全蛋白质
蛋白质不能提供人体所需的全部必需氨基酸，单纯靠它们既不能促进生长发育，也不能维持生命。 16 蛋白质界面性质
是指蛋白质能自发的迁移到空气－水界面或油－水界面，在界面上形成高黏弹性薄膜，其界面体系比由低分子量德表面活性剂形成的界面更稳定的性质。 17 食品泡沫
气泡在连续的液相或含可溶性表面活性剂的半固相中形成的分散体系。
18 胶凝作用
是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。
19 完全蛋白质
蛋白质所含的必需氨基酸种类齐全，不但可以维持人体健康，还可以促进生长发育。 20 结构域
蛋白质分子主链折叠盘曲形成构象的基础上，分子中的各个侧链形成一定的构象，侧链构象主要是形成微区，或称结构域。 四、简答题
1 扼要叙述蛋白质的一、二、三和四级结构。
蛋白质的一级结构为多肽链中氨基酸残基的排列顺序，氨基酸残基的排列顺序是决定蛋白质空间结构的基础，而蛋白质的空间结构则是实现其生物学功能的基础。蛋白质的二级结构是指蛋白质多肽链中主链原子的局部空间排布即构象，不涉及测链部分的构象。蛋白质二级结构的基本形式：α-螺旋结构和β-片层结构。蛋白质的多肽链在各种二级结构的基础上再进一步盘曲或折叠形成一定规律的三维空间结构，称为蛋白质的三级结构。除疏水作用外，维系蛋白质的三级结构的动力还有氢键、盐键、范德华力和二硫键等。具有两条或两条以上独立三级结构的多肽链组成的蛋白质，其多肽链间通过次级键相互组合而形成的空间结构称为蛋白质的四级结构。
2 试述蛋白质变性及其影响因素，举出几个食品加工过程中利用蛋白质变性的例子。 蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。变性的实质是蛋白质分子次级键的破坏引起二级、三级、四级结构的变化。蛋白质变性的影响因素有：热、辐射、超声波、剧烈震荡等物理因素，还有酸、碱、化学试剂、金属盐等化学因素。例如， 压力和热结合处理使牛肉中蛋白质变性可提高牛肉的嫩度和强化灭菌效果的同时，可以使肌肉的构成发生变化，从而影响制品的功能性质，如颜色、组织结构、脂肪氧化和风味等。
3 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？ 蛋白质的胶凝作用是指变性的蛋白质分子聚集并形成有序的蛋白质网络结构的过程。蛋白质的胶凝作用的本质是蛋白质的变性。大多数情况下，热处理是蛋白质凝胶必不可少的条件，但随后需要冷却，略微酸化有助于凝胶的形成。添加盐类，特别是钙离子可以提高凝胶速率和凝胶的强度。 4 使蛋白质的发泡的方式有哪些？
食品泡沫通常是气泡在连续的液相或含可溶性表面活性剂的半固体相中形成的分散体系。产生泡沫主要有三种方法：最简单的是让鼓泡的气体通过多孔分配器，然后通入低浓度蛋白质水溶液中，最初的气体乳胶体因气泡上升和排出而被破坏，使泡沫产生一个大的分散相体积。如果通入大量气体，液体可完全转变为泡沫。第二种起泡方法是有大量气相存在时搅打或振摇蛋白质溶液产生泡沫，与鼓泡法相比，搅打产生更强的机械应力和剪切作用，使气体分散更均匀。第三种产生泡沫的方法是突然解除预先加压溶液的压力，例如在分装气溶胶容器中加工成的掼奶油。
5 维持蛋白质的空间结构的作用力有哪几种？各级结构的作用力主要有哪几种？
维持蛋白质空间结构的作用力主要是氢键、盐键、疏水键和范德华力等非共价键，又称次级键。此外，在某些蛋白质中还有二硫键，二硫键在维持蛋白质构象方面也起着重要作用。
蛋白质一级结构的主要是通过肽键连接；维系二级结构的化学键主要是氢键；三级
结构的形成和稳定主要靠疏水键、盐键、二硫键、氢键和范德华力。其中疏水键是最主要的稳定力量。疏水键是蛋白质分子中疏水基团之间的结合力，酸性和碱性氨基酸的R基团可以带电荷，正负电荷互相吸引形成盐键，与氢原子共用电子对形成的键为氢键；在四级结构中，各亚基之间的结合力主要是疏水作用，氢键和离子键也参与维持四级结构。
6 简述氨基酸的呈味性质。
（1）甜味和苦味：
一般说来，除了小环亚胺氨基酸以外，D-型氨基酸大多以甜味为主。在L-型氨基酸中，当侧基很小时，一般以甜感占优势，如甘氨酸。当侧基较大并带碱基时，通常以苦味为主，如亮氨酸。当氨基酸的侧基不大不小时，呈甜兼苦味，如缬氨酸。若侧基属酸性基团时，则以酸味为主，如天冬氨酸。
（2）鲜味：
谷氨酸型鲜味剂：属脂肪族化合物，它们的定味基是两端带负电的功能团，助味基
是具有一定亲水性的基团。肌苷酸型鲜味剂：属芳香杂环化合物，其定味基是亲水的核糖磷酸，助味基是芳香杂环上的疏水取代基。 7 简述蛋白质的变性机理
天然蛋白质分子因环境的种种影响，从有秩序而紧密的结构变为无秩序的散漫构造，这就是变性。而天然蛋白质的紧密结构是由分子中的次级键维持的。这些次级键容易被物理和化学因素破坏，从而导致蛋白质空间结构破坏或改变。因此蛋白质变性的本质就是蛋白质分子次级键的破坏引起二级、三级、四级结构的变化。由于蛋白质特殊的空间构象改变，从而导致溶解度降低、发生凝结、形成不可逆凝胶、-SH等基团暴露、对酶水解的敏感性提高、失去生理活性等性质的改变。 8 哪些因素影响食品蛋白质的消化率？
（1）蛋白质的构象：蛋白质的结构状态影响着它们酶催化水解，天然蛋白质通常比部分变性蛋白质较难水解完全。
（2）抗营养因子：大多数植物分离蛋白和浓缩蛋白含有胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶抑制剂以及外源凝集素。
（3）结合：蛋白质与多糖及食用纤维相互作用也会降低它们的水解速度和彻底性。 （4）加工：蛋白质经受高温和碱处理会导致化学变化包括赖氨酸残基产生，此类变
化也会降低蛋白质的消化率。
9 为什么蛋白质可作为较为理想的表面活性剂？
蛋白质可作为较为理想的表面活性剂主要是以下原因：一、蛋白质具有快速的吸附到界面的能力；二、蛋白质在达到界面后可迅速伸展和取向；三、达到界面后，即与邻近分子相互作用形成具有强内聚力和黏弹性的膜，能耐受热和机械作用。
10 蛋白质的界面性质包括那些，举例说明。
蛋白质的界面性质包括：乳化性：蛋白质在稳定乳胶体食品中起着非常重要的作用，并且存在着诸多因素影响着蛋白质的乳化性质，如仪器设备的类型、输入能量的强度、加油速率、温度、离子强度、糖类和低分子量表面活性剂与氧接触的程度、油的种类等等。起泡性：食品泡沫通常是气泡在连续的液相或含有可溶性表面活性剂的半固相中形成的分散体系。种类繁多的泡沫其质地大小不同，例如蛋白质酥皮、蛋糕、棉花糖和某些其他糖果产品、冰淇淋、啤酒泡沫和面包等。 五、论述题
1 蛋白质结构与功能的关系
(1)蛋白质一级结构与其构象及功能的关系
蛋白质一级结构是空间结构的基础，特定的空间构象主要是由蛋白质分子中肽链和测链R基团形成的次级键来维持，在生物体内，蛋白质的多肽链一旦被合成后，即可根据一级结构的特点自然折叠和盘曲，形成一定的空间构象。
一级结构相似的蛋白质，其基本构象及功能也相似，例如，不同种属的生物体分离出来的同一功能的蛋白质，其一级结构只有极少的差别，而且进化位置相距愈近的差异愈小。
（2）蛋白质空间结构与功能活性的关系
蛋白质多种多样的功能与各种蛋白质特定的空间构象密切相关，蛋白质的空间构象是其功能活性的基础，构象发生变化，其功能活性也随之改变。蛋白质变性时，由于其空间构象被破坏，故引起功能活性丧失，变性蛋白质在复性喉，构象复原，活性即能恢复。
从以上分析可以看出，只有当蛋白质以特定的适当空间构象存在时才具有生物活性。
2 氨基酸对食品可呈现出不同的风味，其往往能提供令人愉快地鲜香味，论述不同氨基酸所呈现的不同风味，并举例说明。
氨基酸的苦味：
氨基酸是多官能团分子，能与多种味受体结合，味感丰富。一般说来，除了小环亚胺氨基酸以外，D-型氨基酸大多以甜味为主。在L-型氨基酸中，当侧基很小时，一般以甜感占优势，如甘氨酸。当侧基较大并带碱基时，通常以苦味为主，如亮氨酸。当氨基酸的侧基不大不小时，呈甜兼苦味，如缬氨酸。若侧基属酸性基团时，则以酸味为主，如天冬氨酸。所有氨基酸的肽都含有数目相当的AH极性基团，但各种肽分子量的大小及其含有疏水基团的本质差别很大，因而这些疏水基与苦味受体相作用的能力也很不一样。因此肽的苦味可通过计算平均疏水值来预测。因为多肽参与疏水结合的能力与非极性氨基酸侧链疏水性的总和有关，这些相互作用对多肽展开的自由能有重要影响。
氨基酸的鲜味：
有人认为，鲜味分子需要有一条相当于3~9个碳原子长的脂链，而且两端都带有负电荷，当n=4~6时鲜味最强。脂链不限于直链，也可为脂环的一部分。保持分子两端的负电荷对鲜味至关重要，若将羧基经过酯化、酰胺化，或加热脱水形成内酯、内酰胺后，均将降低鲜味。例如，谷氨酸型鲜味剂属于脂肪族化合物，在结构上有空间专一性要求，若超出其专一性范围，将会改变或失去味感。它们的定位基是两端带负电的功能团；助味基是具有一定亲水性的基团。
3 试论述变性蛋白质的特性以及高压、热及冷冻对蛋白质变性的影响？
蛋白质分子受到某些物理、化学因素的影响时，发生生物活性丧失，溶解度降低等性质改变，但是不涉及一级结构改变，而是蛋白质分子空间结构改变，这类变化称为变性作用。变性后的蛋白质称为变性蛋白质。
变性蛋白质的特性：
（1）蛋白质变性后，原来包埋在分子内部的疏水基暴露在分子表面，空间结构遭到破坏同时破坏了水化层，导致蛋白质溶解度显著下降。
（2）蛋白质变性后失去了原来天然蛋白质的结晶能力。
（3）蛋白质变性后，空间结构变为无规则的散漫状态，使分子间摩擦力增大、流动性下降，从而增大了蛋白质黏度，使扩散系数下降。
（4）变性的蛋白质旋光性发生变化，等电点也有所提高。
高压和热结合处理对蛋白质的影响：
通过蛋白质的解链和聚合，改善制品的组织结构，嫩化肉质；钝化酶、微生物和毒素的活性，延长制品保藏期，提高安全性；增加蛋白质对酶的敏感性；提高肉制品的可
消化性；通过蛋白质的解链作用，增加分子表面的疏水性以及蛋白质对特种配合基的结合能力，提高保持风味物质、色素、维生素的能力，改善制品风味和总体可接受性等。
冷冻对水产品蛋白质的影响：
冷冻后的贝肉风味降低、外观不够饱满、持水性下降等。储藏温度比冻结终温重要，在相同的储藏时间下，储藏温度低的贝肉蛋白质变小。 4 论述新型蛋白质的开发与利用及其应用前景。
（1）油料蛋白：
油料种子制取油脂后，其饼粕常含有大量的蛋白质。目前，油料蛋白的利用主要是大豆蛋白。它对面粉有增白作用，取代现有的化学增白剂；添加在面条、饺子中可以提高其韧劲，水煮过程中减少淀粉溶出率，不浑汤；添加烘焙食品中，可以提高饼干的酥脆度，强化面包的韧劲，改善蛋糕的松软度；添加在馒头、包子等蒸制食品中，使其表面光滑；添加在方便面、油条等油炸食品中，可减少油耗，减少食用时的油腻感。
（2）单细胞蛋白
单细胞蛋白质是指以工业方式培养的微生物，这些菌体含丰富的蛋白质，可用作人类食物或动物饲料。它是一种浓缩的蛋白类产品，含粗蛋白、维生素、无机盐、脂肪和糖类等，其营养价值优于鱼粉和大豆粉。开发上的优势：原料资源丰富、生产投资少、生产速率高、不需占用大量的耕地、不受生产地区、季节和气候条件的限制。
（3）昆虫蛋白：
昆虫具有食物转化率高、繁殖速度快和蛋白质含量高的特点，被认为是目前最大且最具开发潜力的动物蛋白源。它的蛋白质中氨基酸组分分布的比例与联合国粮食与农业组织制定的蛋白质中必需氨基酸的比例模式非常接近。因此，它是一类高品质的动物蛋白质资源。目前国内外已大规模工厂化生产昆虫蛋白系列食品。
（4）叶蛋白
叶蛋白是以新鲜的青绿植物茎叶为原料，经压榨取汁、汁液中蛋白质分离和浓缩干燥而制备的蛋白质浓缩物。它没有动物蛋白所含的胆固醇，具有防病治病，防衰抗老，强身健体等多种生理功能，是具有高开发价值的新型蛋白质资源。 5 论述蛋白质对食品色香味的影响。
在食品加工工业中加入蛋白质，可能会产生不同的风味物质。 （1）蛋白质的苦味：
水解蛋白质和发酵成熟的干酪有时具有明显的苦味；牛奶变质呈苦味均是由于蛋白质水解产生了苦味的短链多肽和氨基酸的缘故。
（2）蛋白质的异味：
醛、酮、醇、酚和氧化脂肪酸可以产生豆腥味、哈味、苦味或涩味，当它们与蛋白结合时，在烧煮和咀嚼后会释出而令人反感。
（3）天然蛋白质衍生物的甜味：
氨基酸及其二肽衍生物和二氨查耳酮衍生物两类甜味剂已经投入工业化生产。它们是由本来不甜的非糖天然物质经过改性加工成为高天度的安全甜味剂。
（4）风味结合：
油料种子蛋白和乳清浓缩蛋白由于一些异味成分的存在，例如醛、酮、醇、酚和脂肪酸氧化物，能够与蛋白质结合，使之在烹煮时不易挥发完全，在咀嚼时能感觉出豆腥味、哈味、苦味和涩味。
第6章 维生素与矿质元素 习题答案
一、填空题
1 81；生命必需元素；有益元素；污染元素；有毒元素
2 金属离子；有机分子；配位化合物；螯合物；配体；中心原子
3 化学平衡法；生物测定法；体外试验法；同位素示踪法；同位素示踪法
4 自身含量；微量元素之间的协同效应或拮抗作用；微量元素的价态；微量元素的化学形态
5 元素自身性质；食品的pH值；食品的构成；低 6 体积大小；正负电荷高低；极化状态；小
7 能量；各种组织；生理代谢 8 原料中含量；收获；储藏；加工；运输 9 酶；内源酶 10就会引起代谢紊乱
11 脂溶性维生素；水溶性维生素；维生素A；维生素D；维生素E；维生素K；维生素B；维生素C
12 烟酸 13 抗不育维生素；生育酚；α-生育酚；β-生育酚；γ-生育酚；δ-生育酚；α-生育酚
14 抗软骨病维生素；抗佝偻病维生素；维生素D2；维生素D3；维生素D4；维生素D5；维生素D6；维生素D7；维生素D2；维生素D3； 15 凝血维生素；K1；K2 16 硫胺素；酵母；瘦肉；维持正常糖代谢；促进年幼动物发育
17 维生素PP；抗癞皮病维生素；烟酸；烟酰胺 18 生物素；α-生物素；β-生物素；蛋黄；肝脏
19 抗干眼病维生素；维生素A1；维生素A2；动物组织；类胡萝卜素 20 水蒸气；较多的汤汁 二、选择题
1B；2D； 3C； 4C； 5D； 6D； 7C； 8A； 9 C；10C；11B；12C；13D；14C；15A；16B；17C；18A；19C； 20D 三、名词解释
1 维生素
维持人体和动物正常生理功能所必需的一类天然有机化合物，一般不能在人体内合成，通常由食物来供给。 2 维生素A
维生素A又称抗干眼病维生素，包括维生素A1及维生素A2两种，存在于动物组织、植物体及真菌中，以具有维生素A活性的类胡萝卜素形式存在，经动物摄取吸收后，类胡萝卜素经过代谢转变为维生素A。
3 水溶性维生素
主要有维生素B和C类，这类维生素特点是溶于水和稀酒精。 4 脂溶性维生素
脂溶性维生素包括A、D、E、K四类，其特点是常与脂肪混存。 5 有益元素
是指那些不存在时不会引起再生性生理症状，但在极少量存在时有益于生命健康。
6 必需元素
存在于健康的生物组织中，并和一定的生物和化学功能有关，在各种一属生物中都有其恒定的浓度范围，缺乏时会引起再生性生理症状，症状早期获取后又可恢复的这类元素称为必需元素。 7 污染元素和有毒元素
是指那些在极少量存在时对生命体影响不大，它们在生命体中的浓度变化较大，如
果其浓度达到可以觉察到的生理或形态症状时，就为有害元素或污染元素。
8 RDA
Recommended dietary allowance的英文缩写，指的是每日膳食中营养素供给量。 9 脚气病
人类食物中缺乏维生素B1时，最初神经系统失常，脑力体力容易疲乏，消化不良，食欲不振，继续发展则成多发性神经炎，即脚气病，这时身体衰弱，下肢浮肿，神经麻痹，肌肉失去收缩能力，严重者可引起死亡。
10 泛酸
广泛存在于生物界，又名遍多酸，它是水溶性维生素B族的一种，人体肠道细菌及
植物都能合成泛酸。 11 矿质元素
食品科学中常将出氧、碳、氢、氮以外的元素称为矿质元素。
12 癞皮病
人体缺乏烟酸时会引起癞皮病，最先是皮肤发痒发炎，常常在两手、两颊、左右额及其他裸露部位出现对称性皮炎，同时还伴有胃肠功能失常、口舌发炎、消化不良和腹泻等，严重时则引起神经错乱，甚至死亡。
13 维生素H
即生物素，在自然界存在的有α-和β-生物素两种，分布于动植物组织中，一部分以游离状态存在，大部分同蛋白质结合。 14 叶酸
维生素B11即叶酸，分布较广，绿叶、肝、肾、菜花、酵母中含量都较多，其次为牛肉、麦粒等。 15 坏血病
由于人体内不能合成自身所需的VC，当人体缺乏VC时，可能会引起多种症状，其中最显著的是坏血病，表现最初是皮肤局部发炎、食欲不振、呼吸困难和全身疲倦，后来则是内脏、皮下组织、骨端或齿龈等处的微血管破裂出血，严重的可导致死亡。 16 Lewis酸和碱
酸碱的电子论定义为，酸是指任何分子、基团或离子，只要含有电子结构未饱和的质子，可以接受外来的电子对的物质；碱的定义则是凡含有可以给予电子对的分子、基团或离子。为了划清不同理论的酸碱，一般将电子论定义的酸和碱称为路易斯酸或路易斯碱。
17 螯合物
如果一个配体以自己两个或两个以上的配位原子和同一中心原子配位而形成一种环状结构的配合物，又称为螯合物。
18 DRIs
Dietary Reference Intakes的英文缩写，表示膳食营养素参考摄入量，包括平均需要
量、推荐摄入量、适当摄入量和可耐受最高摄入量。
19 同位素示踪法
同位素示踪法是指用标记的矿质元素饲喂受试动物，通过仪器测定来追踪标记矿质元素的吸收代谢等情况。 20 视黄醇当量
食物中的维生素A的含量多以视黄醇当量表示，1μg视黄醇等于6μg β-胡萝卜素，也可用国际单位（IU）表示，1 IU维生素A等于0.3μg视黄醇。 四、简答题
1 简要概括维生素及矿物质的主要功能
维生素主要有以下几种功能：⑴作为辅酶或辅酶前体，参与物质代谢和能量代谢；⑵抗氧化剂；⑶遗传调节因子；⑷具有某些特殊功能，如促进骨骼的生长发育，促进红细胞生成，参与血液凝固，参与激素的合成等；(5)对食品质量的影响。
矿物质的主要功能有：（1）是人体诸多组织的构成成分；（2）是机体内许多酶的组成成分或激活剂；（3）人体内某些成分只有矿质元素存在时才有其功能性；（4）维持细胞的渗透压、细胞膜的通透性、体内的酸碱平衡及神经传导等与矿质元素有密切关系。 2 从分子水平看，食品中有害金属元素对生物体的毒性主要表现在哪些方面？
主要表现在以下几个方面：
⑴有害金属元素取代了生物体中某些活性大分子中的必需元素；
⑵有害金属元素影响并改变生物大分子活性部位所具有的特定空间构象，使生物大分子失去原有的生物学活性； ⑶有害金属元素能影响生物大分子的重要功能基团的生物学功能。 3 简述VB1的性质。
VB1又称硫胺素，其盐酸盐为白色结晶体，具有潮解性，能溶于水、甘油及酒精中，不溶于乙醚、丙酮、氯仿或苯。硫胺素在pH＜3.5中比较稳定，，当溶液的pH＞3.7时不稳定。其主要功能是：参与糖代谢，促进年幼动物的发育，抗神经炎，预防脚气病。 4 VC的主要性质及其稳定性的影响因素。
又称抗坏血酸，主要来源于新鲜水果和蔬菜中，有D-型和L-型两种异构体，但只有L-型的才具有生理活性。具有高度的水溶性、酸性和强的抗氧化作用。
影响其稳定性的主要因素有：VC极易受温度、pH、氧、酶、盐和糖的浓度、金属催化剂特别是Cu2+、Fe3+、ɑw、VC的初始浓度以及VC与脱氢VC的比例等因素的影响而发生降解。
5 影响食品中维生素含量的因素有哪些？
（1）维生素的稳定性：原料中维生素在收获、储藏、运输和加工过程中损失多少与食品中维生素含量密切相关。
（2）原料成熟度：如西红柿中VC的含量在其未成熟的某一个时期最高。 （3）采后及储藏过程中维生素的变化：许多维生素易受酶，尤其是动物、植物死后释放出的内源酶所降解。
（4）谷类食物在研磨过程中维生素的损失：研磨产生的热作用，研磨后所得食物中各种维生素含量的保留比例不同。
（5）浸提和热烫过程中维生素的损失：在相同的条件下，蒸比煮会保留更多的水溶性维生素。
（6）化学药剂处理过程中维生素的损失：向食品中添加一些化学物质，有的能引起维生素损失。
6 影响维生素的生物利用率的因素有哪些？
（1）食品在消费时维生素的含量，而不仅考虑原料中原有的含量。
（2）食品在消费时维生素的存在状态和特性。
（3）食品中维生素的生物利用率，会因不同的人群及个体的代谢有一定的差异。 （4）膳食的组成对维生素的生物利用率也会有较大影响。
7 食品中微量元素的定义及分类。
按其营养性人体内存在的元素可大致分为如下几类： ⑴生命必需元素：机体必须通过饮食摄入这种元素，缺乏这种元素就会表现出某种生理性缺乏症，在缺乏早期补充这种元素该症状消失；这种元素都有特定的生理功能，其他元素不能完全代替；在同一物种中这种元素有较为相似的含量范围。
⑵潜在的有益元素或辅助元素：它们在含量很少时对生命体的生理活动是有益的，但摄入量稍大时表现出有害性。
⑶有毒元素：它们在含量很少时对生命体的生理活动无益，但在体积蓄量稍大时就表现出有害性。
若根据其在食品中含量的多少又可分为常量元素、微量元素和超微量元素。 8 食品中的矿质元素的含量及影响因素有哪些？
（1）食品原料生产对食品中的矿质元素的含量的影响：植物源食品中的矿质元素的含量受到品种、土壤类型、水肥管理、元素之间的拮抗作用和空气状态等因素影响。动物源食品中的矿质元素的含量受到品种、饲料、动物的健康状况和环境等因素影响。
（2）加工对食品中矿质元素含量的影响因素包括加工方式、加工用水、加工设备、加工辅料及添加剂等。
（3）储藏对食品中矿质元素含量的影响因素有食品与包装材料的接触等。
9 食品中微量元素的营养性或有害性与哪些因素有关？
（1）与微量元素在食品中的含量有关。 （2）微量元素之间的协同效应或拮抗作用：两种或几种金属制浆可以表现其毒性的增强或抑制作用。
（3）微量元素的价态：有害金属元素的毒性与元素的赋存状态有密切关系。 （4）微量元素的化学形态：有害金属元素的毒性高低同样与其化学形态有关。 10 简要说明食品中矿质元素的营养性。
矿质元素对食品的影响具有重要的作用，归纳起来，矿质元素对人体的重要性如下：⑴人体诸多组织的构成部分； ⑵机体内许多酶的组成成分或激活剂；
⑶人体内某些成分只要矿物质存在时才具有其功能性；
⑷维持细胞的渗透压、细胞膜的通透性、体内的酸碱平衡及神经传导等。
五、论述题
1 从脂溶性维生素中，举一例来详细说明该类维生素的结构特点、生理功能和缺乏病。
维生素K又称为凝血维生素，包括两种：维生素K1，从苜蓿中提出的油状物；，从腐败的鱼肉中获得结晶体。维生素K1和维生素K2都是2-甲基-1，4-萘醌的衍生物。 维生素K的主要功能是促进血液凝固，因为它是促进肝脏合成凝血酶原的必需因素。如果缺乏维生素K，则血浆内凝血酶原含量降低，便会使血液凝固时间加长。肝脏功能失常时，维生素K即失去其促进肝脏凝血酶原合成的功效。此外，维生素K还有增强肠道蠕动和分泌的功能。
2 举例说明矿物质元素的生物利用率评判方法及其影响因素。
评判食品中矿质元素的生物利用率的方法主要有：化学平衡法，生物测定法，体外试验法及同位素示踪法。其中同位素示踪法是一种理想的方法，该法灵敏度高、样品制备简单、测定方便，能区分被追踪的矿质元素来源。
影响食品中矿质元素的生物利用率的因素主要有：食品中矿质元素的存在状态及其它影响因素，如抗营养因子等。
现以铁元素为例，介绍矿质元素的利用率及其影响因素： ⑴铁主要在小肠上被吸收，食物中的铁有血红素铁和非血红素铁两种，分别来源于动物源食品、植物源食品，其价态分别为二价铁和三价铁，三价铁会受到多种因素如磷酸盐、草酸等影响而形成不溶性铁盐，从而降低铁的吸收率，且人体容易吸收二价铁，因此不同来源食物中铁的吸收利用率有显著差异，一般来说，动物源食品中铁的吸收利用率高于植物源食品；
⑵饮食结构也会影响铁的吸收利用率；
⑶铁的吸收还与个体或生理因素相关。
3 什么是微量元素的螯合效应？并说明食品中配合物或螯合物稳定性的影响因素及其营养功能。
微量元素的螯合效应是指食品中的金属离子与食品中的有机分子呈配位结合，形成配位化合物或称螯合物。
食品中配合物或螯合物稳定性的影响因素主要有两方面：
⑴从配体的角度：环的大小，一般五元环和六元环螯合物比其它更大或更小的环稳定，带电的配位体较不带电的配位体形成更稳定的配合物；配体呈Lewis碱性的强弱，呈Lewis碱性强的或弱的配体与呈Lewis酸性强的或弱的微量元素形成的配合物稳定性较好。
⑵从中心原子的角度：一般来说，半径大、电荷少的阳离子生成的配合物稳定性弱。 食品中配合物或螯合物对其营养与功能有着重要的影响：它们具有携氧功能、参与光合作用等功能，在食品中加入某些有机成分作为螯合剂以螯合铁、铜可以防止它们引起的氧化作用，同样，一些必需的微量元素以某种配合物形式加入食品中可以有效提高其生物有效性。
4 试述维生素C的生物功能及在食品中的应用？
维生素C又名抗坏血酸，为酸性己糖衍生物，是烯醇式己糖酸内酯。
生理功能：维生素C可促进各种支持组织及细胞间黏合物的形成；能在细胞呼吸链中作为细胞呼吸酶的辅助物质，促进体内氧化作用，它既可作供氢体，又可作受氢体，在体内重要的氧化还原反应中发挥作用，此外，它还有增强机体抗病能力及解毒作用。
它是一种强烈的还原剂，能在生物氧化作用中，构成一种氧化还原体系，在食品工业中广泛用作抗氧化剂，而在面团改良剂中又可用作氧化剂。因为它能被抗坏血酸氧化酶氧化为脱氢抗坏血酸，后者可使面团中-SH氧化为二硫基，从而使面筋强化。在食品储藏过程中常用于指示食品储藏的质量变化大小。 5 矿质元素的溶解性及影响因素？
（1）食品中各种矿质元素的溶解性与它们本身的性质有关。如镁、钙、钡是同族元素，仅以+2价氧化态存在，这一族的卤化物都是可溶性的。
（2）食品中各种矿质元素的溶解性受pH值的影响，食品的pH值愈低，矿质元素的溶解性就愈高。
（3）食品中的蛋白质、氨基酸、有机酸、核酸、核苷酸、肽和糖等可与矿质元素形成不同类型的配合物，从而有利于矿质元素的溶解性。
（4）利用一些配体与有害金属元素形成难溶性配合物，以消除其有害性。
第8章 食品色素和着色剂 习题答案
一、 1 2 3 4
填空题
水溶性；油溶性
叶绿素；血红素；胆红素 珠蛋白
血红素；球状蛋白
5 亚硝酰基肌红蛋白；亚硝酰血色原 6 发色；抑菌；产生风味 7 脂；3：1 8 水；脂
9 胡萝卜素类；叶黄素类；胡萝卜素类；叶黄素类 10 热降解反应；氧化反应；异构化反应 11 低水分含量；有水和高水分活度 12 全反式；异构化反应 13 降低；增加；糖基化
14 红；蓝紫色；蓝；红色
15 水；甜菜红色素；甜菜黄色素 16 酸；碱
17 氧；金属螯合剂EDTA；柠檬酸 18 金属离子；抗氧化性；氯 19 着色剂；抑菌剂；产生风味 20 抗氧化；遇光不分解
二、选择题
1A；2C； 3B；4D；5B； 6C； 7D； 8A； 9A； 10D；11B；12B；13D；14B；15A；16A；17B；18B；19C； 20C 三、名词解释
1 叶绿素
是高等植物和其他能进行光合作用的生物体含有的一类绿色色素。属于四吡咯衍生物类色素。结构中四个吡咯环与金属元素以共价键和配位键结合。 2 肌红蛋白
肌红蛋白是球状蛋白，由1分子的血红素和1分子多肽链结合而成，是动物肌肉中最重要的色素。 3 氧合作用
肌红蛋白和分子氧之间形成共价键结合为氧合肌红蛋白的过程称为氧合作用。
4 氧化作用
肌红蛋白氧化（Fe2+ 转变为Fe3+）形成高铁肌红蛋白的过程称为氧化作用.
5 类胡萝卜素：
是一类使动植物食品呈现黄色和红色的脂溶性色素。其结构是四萜类化合物，由8
个异戊二烯单位组成，其中的共轭双键是发色基团。 6 花色苷
是自然界中分布最广泛的水溶性色素。花色苷是花青素与糖结合成的苷类化合物。花色苷色素主要呈红色，其色泽与自身分子结构、温度、pH、金属离子、氧化剂、还原剂、糖等因素有关。 7 原花青素
是无色的，结构与花色苷相似。在食品加工过程中可以转变成有色物质。原花青素
是花色苷色素的前体，在酸催化作用下，加热可以转化为花色苷呈现颜色。
8 焦糖色素
是糖类化合物，如蔗糖、糖浆等加热脱水生成的复杂的红褐色或黑褐色混合物，易溶于水，有特殊的甜香气和焦苦味，是我国传统使用的色素之一，又名焦糖酱色。 9 红曲色素
将红曲霉接种到米饭上后，可以得到红曲米，以红曲米为原料，经萃取、浓缩、精制可得到红曲色素。是我国传统的食品着色用品。
10 食品着色剂
在食品加工过程中为了更好地保持或改善食品的色泽，常要向食品中添加一些食品色素，这些色素称为食品着色剂。按照其来源可分为天然的和人工合成的食品着色剂。 11 叶绿素酶
叶绿素酶是目前已知的唯一能使叶绿素降解的酶，能催化叶绿素和脱镁叶绿素脱植
醇，分别生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。在水、醇和丙酮溶液中有活性。 12 焦脱镁叶绿素
叶绿素在酶的作用下，可发生脱镁反应生成脱镁叶绿素，进一步降解，10位上的甲酯基被H取代，就会生成橄榄褐色的焦脱镁叶绿素。
13 血红蛋白
血红蛋白是球状蛋白，由4分子的血红素和4分子多肽链结合而成，在动物屠宰时被放出，所以它对肉色的重要性不如肌红蛋白，是血液中最重要的色素。 14 血红素
是高等动物血液和肌肉的红色色素。与球状蛋白结合生成肌红蛋白和血红蛋白。其分子中铁的价态变化，导致血红素化合物呈现不同的色泽。 15 氧合肌红蛋白
肌红蛋白经过氧合作用，和分子氧之间以共价键结合，形成氧合肌红蛋白，颜色由红紫色变为鲜红色。 16 高铁肌红蛋白
肌红蛋白经过氧化作用， Fe2+ 转变为Fe3+，形成高铁肌红蛋白。颜色由红紫色转变为褐色。 17 类黄酮
类黄酮是一类水溶性的天然色素，呈浅黄色或无色。最重要的类黄酮化合物是黄酮和黄酮醇的衍生物。 18 甜菜色素
是一类水溶性色素，包括红色的甜菜红色素和黄色的甜菜黄素。颜色上与花色苷和类黄酮色素相似，但它的颜色不受pH影响。
19 姜黄色素
是一种天然色素。黄色色素主要包括姜黄素、脱双甲氧基姜黄素，具有亲脂性，不溶与水。姜黄素与过渡金属元素络合产生沉淀，与铁离子结合会变色。
20 胭脂虫色素
在胭脂虫雌性虫体中含有大量的胭脂红酸，属于蒽醌类色素，是理想的天然食品着色剂。其优点是抗氧化，遇光不分解。 四、简答题
1 请简要说明食品中色素的来源。
食品中色素主要有三方面来源：
（1）食品中原有的色素成分。如蔬菜中的叶绿素、虾中的虾青素等都是食品中的原
有的色素，一般又把食品中原有的色素成分称为天然色素；
（2）食品加工中添加的色素成分。在食品加工中为了更好地保持或改善食品的色泽，常要向食品中添加一些色素。这些色素称为食品着色剂。按其来源可分为天然的和人工合成的两种。
（3）食品加工过程中产生的色素成分。在食品加工过程中由于天然酶及湿热作用的结果，常会发生酶促的氧化、水解及异构等作用，会使某些化学成分产生变化从而引起色泽的变化。
2 简要说明人工合成色素和天然色素优缺点。
人工合成色素用于食品加工有很多优点，如色彩鲜艳、着色力强、性质较稳定，结合牢固等。但人工合成色素存在安全性问题。天然食品着色剂安全性高，在赋予食品色泽的同时，有些天然色素还有营养性和某些功能性。但天然色素一般对光、热、酸、碱和某些酶较敏感，着色性差，成本也较高。
3 肌红蛋白的氧合和氧化作用及对肉色的影响。
在新鲜肉中存在的三种血红素化合物，即肌红蛋白、氧合肌红蛋白、高铁肌红蛋白。肌红蛋白颜色为红紫色。三种色素之间可以相互转化，从而影响肉色。肌红蛋白和分子氧之间形成共价键结合为氧合肌红蛋白使肉色为鲜红色，此过程称为氧合作用；肌红蛋白氧化（Fe 转变为Fe）形成高铁肌红蛋白，使肉色转变为棕褐色，此过程称为氧化反应。
4 简述食品中色素的分类。
（1）根据来源分为动物色素，如血红素，植物色素，微生物色素 （2）根据色泽分为红紫色系列、黄橙色系列、蓝绿色系列；
（3）根据化学结构分为四吡咯衍生物类色素、异戊二烯衍生物类色素、多酚类色素、酮类衍生物类色素、醌类衍生物色素及其他色素。
（4）根据溶解性质分为水溶性和油溶性两类。
5 在腌肉生产中会产生绿色，请简述腌肉变色的原因。
在腌肉加工过程中，肌红蛋白和亚硝酸盐在加热后会产生稳定的亚硝酰血色原，这是加热腌肉中的主要色素。但是过量的亚硝酸盐可以导致产生绿色的硝基氯化血红素。亚硝酸由于具有氧化性，可将肌红蛋白氧化为高铁肌红蛋白。此外，在腌肉制品加热至66℃或更高温度时还会发生珠蛋白的热变性，产物为变性珠蛋白亚硝酰血色原。 6. 试简述五种人工合成色素的名称、性质以及在食品加工中的应用。
（1）胭脂红
即食用红色1号，又名丽春红4R，为红色至暗红色颗粒或粉末状物质，易溶于水，水溶液为红色，难溶于乙醇，不溶于油脂，对光和酸较稳定，对高温和还原剂的耐受性很差，遇碱变成褐色。主要用于饮料、配置酒、糖果等。
（2）赤藓红
即食用红色3号，又名樱桃红。为红褐色，易溶于水，水溶液为红色，对碱、热、氧化还原剂的耐受性好，染着力强、但耐酸及耐光性差，吸湿性差。主要用于饮料、糖果、焙烤食品中。在消化道中不易吸收，即使吸收也不参加代谢，是安全性较高的合成色素。
（3）新红
易溶于水，水溶液为红色，微溶于乙醇，不溶于油脂。可用于饮料、糖果等。 (4) 柠檬黄
即食用黄色5号，又称酒石黄。易溶于水，不溶于油脂。对热、酸、光及盐均稳定，遇碱变红，还原时褪色。主要用于果汁糖果等。
2+
3+
（5）日落黄
易溶于水，水溶液为橘黄色，耐光、耐酸、耐热，遇碱变红褐色，还原时褪色。用于饮料、糖果、糕点等。
7 红曲色素的使用及注意问题。
红曲色素对蛋白有较好的着色能力。与亚硝酸盐相比，其产品色泽红润均一，口味独特。在使用红曲色素的时候应注意：因为在使用过程中会逐渐变成红棕色，溶解度、色价也会下降，在pH值4.0以下或盐溶液中可能产生沉淀，pH9.0以上可能会出现絮状物，也不宜用于新鲜蔬菜、水果、鲜鱼等。它的耐光性和水溶性较差。 8 黄酮苷元上取代基是如何影响黄酮类化合物的颜色。
类黄酮分子中的苯环、苯并吡喃环以及羰基，构成了生色团的基本结构。其酚氧基取代数目和结合的位置对色素颜色有很大的影响，在3‟或4‟碳位上的羟基多呈深黄色，而3碳位上的羟基显灰黄色，并且3碳位上的羟基还能使3‟或4‟碳位上的羟基化合物颜色加深。类黄酮的羟基呈酸性，类黄酮在碱性溶液中易开环而成黄色。 9 试简要分析氧分压与各种血红素的关系。
氧分压与各种血红素的百分比之间有着密切的关系。氧分压高有利于形成氧合肌红蛋白，低氧分压有利于形成肌红蛋白，但低氧分压时，肌红蛋白易被氧化变成高铁肌红蛋白。因此为了保证氧合肌红蛋白的形成，使肉呈红色，通常使用饱和氧分压。如果在体系中完全排除氧，则有利于降低肌红蛋白氧化为高铁肌红蛋白的速度。 10 试述肉类加工和储藏过程中产生不良色素的原因。
细菌繁殖产生的硫化氢在有氧存在下，肌红蛋白会生成绿色的硫肌红蛋白，当有还原剂如抗坏血酸存在时，可以生成胆肌红蛋白，并很快氧化成球蛋白、铁和四吡咯环；氧化剂过氧化氢存在时，与血红素中的铁反应生成绿色的胆绿蛋白。这些不利色素化合物严重影响了肉的色泽和品质。 五、论述题
1 论述类胡萝卜素在加工、贮藏中的变化。
类胡萝卜素在未损伤的食品原料中是比较稳定的，但在加工过程中由于受到高温、氧、氧化剂等的影响下，其稳定性会下降。主要发生的反应有：
（1）热降解反应
类胡萝卜素在高温下发生降解反应生成芳香族化合物。将胡萝卜经115℃处理30min后，全反式ß-胡萝卜素含量下降35％。
（2）自动氧化反应
类胡萝卜素中含有共轭不饱和双键，能形成游离基发生自动氧化发应。类胡萝卜素的结构、氧、温度、光、水分活度、金属离子和抗氧化剂等影响自动氧化的速度。在低水分活度时，有利于类胡萝卜素的自动氧化反应，在有水和高水分活度的情况下抑制自动氧化反应。高温有利于类胡萝卜素的自动氧化反应；抗氧化剂抑制自动氧化反应。
（3）光氧化反应
在光敏剂，分子氧及光存在时，易发生光氧化反应。光强度增加时反应加速，抗氧化剂存在，稳定性提高。
（4）偶合氧化
在油脂存在时，类胡萝卜素会发生偶合氧化反应，失去颜色。一般在高度不饱和脂肪酸中类胡萝卜素更稳定。
（5）异构化反应
在通常情况下，天然的类胡萝卜素是以全反式构型存在，在热加工过程以及光照和酸性条件下，都能导致异构化反应。
2 结合自身知识，列举一种天然色素的性质及提取工艺。
胡萝卜其中所含的ß-胡萝卜素是一种普遍在食品中应用的天然色素。除此之外，目前医学界公认的重要的抗氧化剂、防癌抗癌效果已被诸多科研机构证实。
ß-胡萝卜素的提取工艺是：
胡萝卜清洗之后在10% NaOH溶液中，温度保持95℃，浸烫2min ；将浸烫后的原料粉碎榨汁，滤去胡萝卜渣所得汁液用溶剂提取1h，后过滤；将滤得的滤液真空浓缩，并且结晶。将结晶物进行纯化。纯化工艺是将产物过层析柱，再经过浓缩重结晶等工序，使其进一步纯化。最后将纯化后的产品，真空充氮包装。 3 结合实际生产列举目前果蔬加工和贮藏中的护绿技术。
在绿色果蔬加工和贮藏中叶绿素会有不同程度的变化，目前通常采用的护绿技术主要有：
（1）酸中和
在罐装绿色蔬菜加工中，加入碱性物质可提高叶绿素的保留率。例如，添加碱性钙盐或氢氧化镁可以使叶绿素分子中的镁离子不被氢原子置换，产品加工后可以保持绿色，但贮藏两个月后仍然会变成褐色。
（2）高温瞬时处理
高温短时灭菌技术不仅能杀灭微生物，而且比普通加工方法使蔬菜受到的化学破坏少。但是在贮藏过程中pH降低会导致叶绿素降解。
（3）利用金属离子衍生物
用含锌或铜盐的热烫液处理蔬菜，可以得到比传统方法更绿的产品。 （4）将叶绿素转化为脱植叶绿素
叶绿素酶将叶绿素转化为脱植叶绿素，脱植叶绿素更稳定。在实际生产中罐装菠菜在54℃-76℃下，热烫20min具有较好的颜色保存率。
（5）多种技术联合使用
目前保持叶绿素稳定的最好方法是，挑选品质良好的原料，尽快加工，采用高温瞬时灭菌技术，并辅以碱式盐、脱植醇的方法，并在低温下保存。 4 试论述影响叶绿素稳定的影响因素。
（1）叶绿素酶的影响
叶绿素酶在水、醇和丙酮溶液中具有活性，在蔬菜中的最佳反应温度下，将叶绿素降解生成脱植基叶绿素。
（2）热处理和pH影响
在受热时，叶绿素中的镁离子易被氢取代，形成脱镁叶绿素，其极性小于母体化合物，该反应在水溶液中是可逆的。pH对叶绿素的热稳定性有较大影响，在碱性介质中，叶绿素对热非常稳定，然而在酸性介质中易降解。植物组织受热后，细胞膜被破坏，增加了氢离子的通透性和扩散速率，于是由于组织中的有机酸释放导致pH降低，从而加速了叶绿素的降解。
（3）光影响
叶绿素受光照射时会发生光敏反应，从而降解。正常的植物细胞进行光合作用时，叶绿素受到类胡萝卜素和其他脂类的保护，而避免了光的破坏。但是在提取过程中丧失了这种保护，叶绿素则会发生降解。
（4）金属离子的影响
叶绿素脱镁衍生物的四吡咯核的氢离子容易被锌或铜离子置换形成绿色稳定性强的配合物。锌和铜的配合物在酸性溶液中较稳定，在酸性条件下，叶绿素中的镁易被脱除。 5. 影响花色苷的稳定性的因素？
（1）结构变化和pH
分子中的羟基数目增加则稳定性降低，而甲基化程度提高则稳定性增加。同样糖基化也有利于色素的稳定。花色苷的结构、色泽，随pH变化而发生变化。最大吸收波长随pH增加而向长波长方向移动。
（2）氧化剂与还原剂 花色苷对氧极为敏感。黄酮类化合物能抑制抗坏血酸的降解反应，有利于花色苷的稳定。在储藏和加工时添加亚硫酸盐或二氧化硫可导致花色苷迅速褪色。
（3）温度
花色苷的稳定性与温度有着较大的关系。温度越高，其降解速度越快。pH对花色苷的热稳定性有很大影响，低pH时，稳定性较好。
（4）光
光通常会加速花色苷的降解，同时花色苷的结构影响其对光的稳定性。酰化和甲基化的二糖苷比未酰化的稳定。双糖苷比单糖苷更稳定。
（5）有机化合物
在抗坏血酸、氨基酸、酚类、糖衍生物等存在时，由于这些化合物与花色苷发生缩合反应可使褪色加快。
（6）金属离子
花色苷分子中有邻位羟基，能和金属离子形成复合物i，色泽一般为蓝色。
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容