主题：【资料】食品安全之食品化学

3 凝胶形成：

蛋白质形成凝胶的机制和相互作用至今还没有完全研究清楚，但有研究表明蛋白质形成凝胶有两个过程，首先是蛋白质变性而伸展，而后是伸展的蛋白质之间相互作用而积聚形成有序的蛋白质网络结构。

影响蛋白质凝胶形成的因素有：

（1）蛋白质的浓度：蛋白质溶液的浓度越大越有利于蛋白质凝胶的形成，高浓度蛋白质可在不加热、与等电点相差很大的pH 条件下形成凝胶。

（2）蛋白质的结构：蛋白质中二硫键含量越高，形成的凝胶的强度也越高，甚至可以形成不可逆凝胶，如卵清蛋白，β-乳球蛋白。相反含二硫键少的蛋白质可形成可逆凝胶，如白明胶等。

（3）添加物：不同的蛋白质相互混合，可促进凝胶的形成，将这种现象称为蛋白质的共凝胶作用。在蛋白质溶液中添加多糖，如在带正电荷的明胶与带负电荷的褐藻酸盐或果胶酸盐之间通过离子相互作用形成高熔点凝胶。

（4）pH：pH 在pI 附近时易形成凝胶。

4 面团形成

小麦胚乳中的面筋蛋白质在当有水分存在时在室温下混合和揉搓能够形成强内聚力和粘弹性糊状物的过程。水合的面粉在混合揉搓时，面筋蛋白质开始取向，排列成行或部分伸展，这样将增强蛋白质的疏水相互作用并通过二硫交换反应形成二硫键。最初的面筋颗粒形成薄膜，形成三维空间上具有粘弹性的蛋白质网络。

影响蛋白质面团形成的因素有很多：

（1）氧化还原剂：还原剂可引起二硫键的断裂，不利于面团的形成，如半胱氨酸；相反氧化剂可增强面团的韧性和弹性，如溴酸盐；

（2）面筋含量：面筋含量高的面粉需要长时间揉搓才能形成性能良好的面团，对低面筋含量的面粉揉搓时间不能太长，否则会破坏形成的面团的网络结构而不利于面团的形成；

（3）面筋蛋白质的种类：利用不同比例的麦醇溶蛋白和麦谷蛋白进行实验，发现麦谷蛋白决定面团的弹性、粘结性、混合耐受性等，而麦醇溶蛋白决定面团的延伸性和膨胀性。

5 乳化性质

蛋白质在许多乳胶体食品体系中起着重要的作用，如牛奶、冰淇淋、肉馅等。蛋白质对水/油体系的稳定性差，而对油/水体系的稳定性好。

影响蛋白质乳化的因素：

（1）盐：0.5-1.0mol/L 的氯化钠有利于肉馅中蛋白质的乳化；

（2）蛋白质的溶解性：蛋白质的溶解性越好，其乳化性也越好，但蛋白质的乳化性主要与蛋白质的亲水-亲油平衡性有关；

（3）pH：有些蛋白质在pI 时乳化性最好，而有些蛋白质在pI 乳化性最差；

（4）热作用：热不利于蛋白质乳化性的发挥。

6 起泡性质

在食品体系中蛋白质起泡的现象非常常见，如蛋糕、棉花糖、蛋奶酥、啤酒泡沫、面包等。蛋白质泡沫其实质蛋白质在一定条件下与水分、空气形成的一种特殊形态的混合物。

影响蛋白质起泡的因素有：

（1）盐类：氯化钠一般能提高蛋白质的发泡性能，但会使泡沫的稳定性降低，Ca2+则能提高蛋白质泡沫的稳定性。

（2）糖类：糖类会抑制蛋白质起泡，但可以提高蛋白质泡沫的稳定性。

（3）脂类：脂类对蛋白质的起泡和泡沫的稳定性都不利。

（4）其他：蛋白质浓度为2-8%时，起泡效果最好，除此之外还与搅拌时间，强度、方向等有关。

有时由于蛋白质的起泡而影响加工工艺的操作，要对蛋白质泡沫进行消除，常用的方法就是加入消泡剂——硅油。

7 风味结合作用

蛋白质可以使食品中的挥发性风味化合物在贮藏及加工过程中不发生变化，并在进入口腔时完全不失真的释放出来。

影响蛋白质风味结合作用的因素有：

（1）水：水可以提高蛋白质对极性风味化合物的结合作用，但对非极性风味化合物的结合没有影响；

（2）盐：凡能使蛋白质解离或二硫键断裂的盐类，都能提高蛋白质的风味结合能力；

（3）水解作用：蛋白质水解后其风味结合作用严重被破坏；

（4）热变性：热变性一般会使蛋白质的风味结合作用有所加强；

（5）其他：脱水，脂类存在。

味觉
1、味觉的概念与分类

味觉是指食物在人的口腔内对味觉器官化学感受系统的刺激并产生的一种感觉。不同地域的人对味觉的分类不一样。

日本：酸、甜、苦、辣、咸

欧美：酸、甜、苦、辣、咸、金属味

印度：酸、甜、苦、辣、咸、涩味、淡味、不正常味

中国：酸、甜、苦、辣、咸、鲜、涩。

从味觉的生理角度分类，只有四种基本味觉：酸、甜、苦、咸，他们是食物直接刺激味蕾产生的。

辣味：食物成分刺激口腔黏膜、鼻腔黏膜、皮肤、和三叉神经而引起的一种痛觉。

涩味：食物成分刺激口腔，使蛋白质凝固时而产生的一种收敛感觉。

2、味觉的生理基础

A 味觉产生的过程

呈味物质刺激口腔内的味觉感受体，然后通过一个收集和传递信息的神经感觉系统传导到大脑的味觉中枢，最后通过大脑的综合神经中枢系统的分析，从而产生味觉。不同的味觉产生有不同的味觉感受体，味觉感受体与呈味物质之间的作用力也不相同。

B 味蕾

口腔内感受味觉的主要是味蕾，其次是自由神经末梢，婴儿有10000 个味蕾，成人几千个，味蕾数量随年龄的增大而减少，对成为物质的敏感性也降低。

味蕾大部分分布在舌头表面的乳状突起中，尤其是舌黏膜皱褶处的乳状突起中做密集。味蕾一般有40-150 个味觉细胞构成，大约10-14 天更换依次，味觉细胞表面有许多味觉感受分子，不同物质能与不同的味觉感受分子结合而呈现不同的味道。

一般人的舌尖和边缘对咸味比较敏感，舌的前部对甜味比较敏感，舌靠腮的两侧对酸味比较敏感，而舌根对苦、辣味比较敏感。人的味觉从呈味物质刺激到感受到滋味仅需1.5-4.0s，比视觉13-45s,听觉1.27-21.5s,触觉2.4-8.9s 都

快。

3 味的阈值

在四种基本味觉中，人对咸味的感觉最快，对苦味的感觉最慢，但就人对味觉的敏感性来讲，苦味比其他味觉都敏感，更容易被觉察。

阈值：感受到某中成为物质的味觉所需要的该物质的最低浓度。常温下蔗糖（甜）为0.1%，氯化钠（咸）0.05%，柠檬酸（酸）0.0025%，硫酸奎宁（苦）0.0001%。

根据阈值的测定方法的不同，又可将阈值分为：

绝对阈值：指人从感觉某中物质的味觉从无到有的刺激量。

差别阈值：指人感觉某中物质的味觉有显著差别的 刺激量的差值。

最终阈值：指人感觉某中物质的刺激不随刺激量的增加而增加的刺激量。

4 影响味觉产生的因素

①物质的结构：

糖类—甜味，酸类—酸味，盐类—咸味，生物碱—苦味。

②物质的水溶性：

成为物质必须有一定的水溶性才可能有一定的味感，完全不溶于水的物质是无味的，溶解度小于阈值的物质也是无味的。水溶性越高，味觉产生的越快，消失的也越快，一般呈现酸味、甜味、咸味的物质有较大的水溶性，而呈现苦味的物质的水溶性一般。

③温度：

一般随温度的升高，味觉加强，最适宜的味觉产生的温度是10-40℃，尤其是30℃最敏感，大于或小于此温度都将边得迟钝。温度对成为物质的阈值也有明显的影响。

25℃：蔗糖0.1%，食盐0.05%，柠檬酸0.0025%，硫酸奎宁0.0001%

0℃：蔗糖0.4%，食盐0.25%，柠檬酸0.003%，硫酸奎宁0.0003%。

⑤味的相互作用

两种相同或不同的成为物质进入口腔时，会使二者上午呈味味觉都有所改变的现象，称为味觉的相互作用。

A 味的对比现象：

指两种或两种以上的呈味物质，适当调配，可使某中呈味物质的味觉更加突出的现象。如在10%的蔗糖中添加0.15%氯化钠，会使蔗糖的甜味更加突出，在醋酸心中添加一定量的氯化钠可以使酸味更加突出，在味精中添加氯化钠会使鲜味更加突出。

B 味的相乘作用：

指两种具有相同味感的物质进入口腔时，其味觉强度超过两者单独使用的味觉强度之和，又称为味的协同效应。甘草铵本身的甜度是蔗糖的50 倍，但与蔗糖共同使用时末期甜度可达到蔗糖的100 倍。味精与核苷酸（I+G）。

C 味的消杀作用：

指一种呈味物质能够减弱另外一种呈味物质味觉强度的现象，又称为味的拮抗作用。如蔗糖与硫酸奎宁之间的相互作用。

D 味的变调作用：

指两种呈味物质相互影响而 2 导致其味感发生改变的现象。刚吃过苦味的东西，喝一口水就觉得水是甜的。刷过牙后吃酸的东西就有苦味产生。

E 味的疲劳作用：

当长期受到某中呈味物质的刺激后，就感觉刺激量或刺激强度减小的现象。连续的吃糖。

水的功能
1 水在食品工艺学方面的功能

a 从食品理化性质上讲，水在食品中起着溶解、分散蛋白质、淀粉等说溶性成分的作用，使它们形成溶液或凝胶。

b 从食品质地方面讲，水对食品的鲜度、硬度、流动性、呈味、耐贮性和加工适应性都具有重要的影响。

c 从食品安全性讲，水是微生物繁殖的必需条件。

d 从食品工艺的角度讲，水起着膨润、浸透、均匀化等功能。

2 水在食品生物学方面的功能

a 水是体内化学作用的介质，亦是化学反应的反应物和产物，是组织或细胞所需养分和代谢物质以及排泄物质转运的载体。

b 水的比热大，是体温良好的稳定剂。

c 水是构成集体的重要成分。

d 水可对体内的机械摩擦产生润滑，减少损伤。

油脂的物理性质
1 油脂的晶体特性

①油脂的晶型：同质多晶现象：同一种物质具有不同固体形态的现象。固态油脂属于同质多晶现象。天然油脂一般都存在3-4 种晶型，按熔点增加的顺序依次为：玻璃质固体（亚α型或γ型），α型，β’型和β型，其中α型，β’型和β型为真正的晶体。α型：熔点最低，密度最小，不稳定，为六方堆切型；β’和β型熔点高，密度大，稳定性好，β’型为正交排列，β型为三斜型排列。X 衍射发现α型的脂肪酸侧链无序排列，β’型和β型脂肪酸侧链有序排列，特别是β型油脂的脂肪酸侧链均朝一个方向倾斜，有两种方式排列：DCL-

二位碳链长，β-2 型，TCL-三位碳链长，β-3 型。

②影响油脂晶型的因素

（1）油脂分子的结构：一般说来单纯性酰基甘油酯容易形成稳定的β型结晶，而且为β-2 型，而混合酰基甘油酯由于侧链长度不同，容易形成β’型，并以TCL 排列。

（2）油脂的来源：不同来源的油脂形成晶型的倾向不同，椰子油、可可脂、菜籽油、牛脂、改性猪油易于形成β’型；豆油、花生油、玉米油、橄榄油、等易于形成β型。

（3）油脂的加工工艺：熔融状态的油脂冷却时的温度和速度将对油脂的晶型产生显著的影响，油脂从熔融状态逐渐冷却时首先形成α型，当将α型缓慢加热融化后在逐渐冷却后就会形成β型，再将β型缓慢加热融化后逐渐冷却后则形成β’型。实际应用的例子：用棉

籽油加工色拉油时进行冬化处理，这一过程要求缓慢进行，使优质尽量形成粗大的β型，如果冷却过快，则形成亚α型，不利于过滤。

2 油脂的热性质

（1）熔点：对一般的化合物而言，熔点=凝固点。但对具有粘滞性的和同质多晶现象的物质，凝固点小于熔点。油脂的凝固点比其熔点低1-5℃。油脂中熔点甘油三酯<甘油二酯<甘油一酯。对于油脂来说，组成脂肪酸的饱和程度越高，熔点越高。天然油脂的熔点一般为

一范围，因为油脂一般为混合物，并有同质多晶现象。

（2）沸点和蒸汽压：油脂和脂肪酸的沸点有以下顺序：甘油三酯>甘油二酯>甘油一酯>脂肪酸>脂肪酸的低级醇酯。他们的蒸汽压则按相反的顺序变化。

（3）烟点，闪点，着火点：

烟点，闪点，着火点是油脂在接触空气时加热时的稳定性指标。

烟点：在不通风的情况下加热油脂观察到油脂发烟时的温度，一般为240℃。

闪点：油脂在加热时油脂的挥发物能被点燃但不能维持燃烧的温度，一般为340℃。

着火点：油脂在加热时油脂的挥发物能被点燃且能持续燃烧的时间不少于5 秒的温度，一般为370℃。

3 油脂的油性和粘性

油性是指液态油脂能形成润滑薄膜的能力。人的口舌对食品颗粒形状的感受程度有一定的阈值，当颗粒直径大于5 微米时，人的口感粗糙，但颗粒本身的形状和软硬程度对口感也有一定的影响作用。在食品加工中油脂可以均匀地分布在食品得表面形成一层薄膜，使人口感愉快。液态油有一定的粘性，这是由酰基甘油分子侧链之间的引力引起的。蓖麻油之所以粘性较其他油高，是因为含有蓖麻酸醇。

4 塑性

在室温下表现为固态的油脂并非严格的固体，而是固-液混合体脂肪中固液两相的比例可用膨胀计来测量，常用固体脂肪指数来表示。测定若干温度时25 克油脂固态和液态时体积的差异，除以25 即为固体脂肪指数。美国油脂化学协会规定的测定温度为10℃、21.1℃、

26.7℃和33.3℃；国际理论与应用化学联合会规定为10℃、15℃、20℃和25℃。油脂的塑性是指在一定压力下表观固体脂肪具有的抗应变能力。

油脂在贮藏加工过程中的变化
1 水解

在油脂水解形成甘油和脂肪酸的过程。甘油三酯不溶于水，在高温、高压和有大量水存在的条件下可加速反应，常用的催化剂有无机酸（浓硫酸）、碱（氢氧化钠）、酶、Twitchell类磺酸，金属氧化物（氧化锌、氧化镁）。工业上一般用Twitchell 类磺酸和少量浓硫酸作为催化剂。

2 异构化

天然油脂中所含不饱和脂肪酸的双键一般为顺式，且双键的位置一般在9。12。15 位上。

油脂在受光、热、酸碱或催化剂及氧化剂的作用下，双键的位置和构型会发生变化，构型的变化称为几何异构，位置的变化称为位置异构。

3 热反应

①热聚合：油脂在真空、二氧化碳或氮气的无氧条件下加热至200-300℃时发生的聚合反应称为热聚合。热聚合的机理为Diels-Alder 加成反应；

②热氧化聚合：油脂在空气中加热至200-300℃时引发的聚合反应。热氧化聚合的反应速度：干性油>半干性油>不干性油；

③油脂的缩合：指在高温下油脂先发生部分水解后又缩合脱水而形成的分子质量较大的化合物的过程；

④热分解：油脂在高温作用下分解而产生烃类、酸类、酮类的反应温度低于260℃不严重，290-300℃时开始剧烈发生；

⑤热氧化分解：在有氧条件下发生的热分解。饱和和不饱和的釉质的热氧化分解速度都很快。

4 油脂的辐照裂解

高剂量10kGy-50kGy：肉、肉制品灭菌；中等剂量1kGy-10kGy：冷藏鲜鱼、鸡、水果、蔬菜的保藏；低剂量低于1kGy：防止马铃薯、洋葱发芽，延迟水果蔬菜的成熟，粮食杀虫。

含油食品在辐照时其中的油脂会在临近羰基的位置发生分解，形成辐照味。

5 油脂的氧化

油脂在空气中氧气的作用下首先产生氢过氧化物，根据油脂氧化过程中氢过氧化物产生的途径不同可将油脂的氧化分为：自动氧化、光氧化和酶促氧化。

①自动氧化：自动氧化是一种自由基链式反应。

（1）引发期：油脂分子在光、热、金属催化剂的作用下产生自由基，如RH + Mx+→R·+H++M(x-1)+；

（2）传播期：

（3）终止期：


②光氧化：光氧化是不饱和脂肪酸与单线态氧直接发生氧化反应。

单线态氧：指不含未成对电子的氧，有一个未成对电子的称为双线态，有两个未成对电子的成为三线态。所以基态氧为三线态。

食品体系中的三线态氧是在食品体系中的光敏剂在吸收光能后形成激发态光敏素，激发态光敏素与基态氧发生作用，能量转移使基态氧转变为单线态氧。

单线态氧具有极强的亲电性，能以极快的速度与脂类分子中具有高电子密度的部位（双键）发生结合，从而引发常规的自由基链式反应，进一步形成氢过氧化物。

光敏素（基态）+hυ→光敏素*（激发态）

光敏素*（激发态）+3O2→光敏素（基态）+1O2

不饱和脂肪酸+1O2→氢过氧化物