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第一部分 专业基础知识 一、食品化学和食品生物化学 （一）水 1、熟悉水的结构特性；水在食品中的存在形式 1-1 水的结构特性：每个水分子由2个氢原子和1个氧原子组成。水分子中氧原子具有4个sp3杂化轨道，这2个氢原子各以最外层的1个电子与1个氧原子的最外层的2个电子组成2个共用电子对，使各自最外电子层都达到稳定结构——这就是所谓的氢键。 氧具有高的电负性，因此O-H共价键具有部分离子特征，水分子具有极性，水分子之间具有强烈的缔合效应。 1-2 水在食品中的存在形式：食品中含的水有二种，一种是与普通水一样能自由流动的水，称为自由水或游离水。另一种是与食品中蛋白质、碳水化合物等以氢键结合而不能自由运动的结合水。 结合水（束缚水、固定水） 1）化合水 2）邻近水 3）多层水 自由水（体相水） 1）滞化水 2）毛细管水 结合水与自由水的不同： 1）不易蒸发 2）不易冻结(-40?C) 3）不能作为溶剂 4）不能为微生物所利用 自由水则具有上述的各种能力。 2、掌握水分活度（Aw）；水分活度对食品加工的影响 2-1 水分活度定义：水分活度(water activity)即某含水体系中的水蒸汽压p和相同温度下纯水蒸汽压p0的比值。Aw = p/p0 Aw反映了水与各种非水成分缔合的强度，能够更可靠地预测食品的稳定性、安全和其他性质。它是微生物生长、酶活性和化学反应与水分之间相关性的最佳表达方式。 在冰点以上，水分活度与食品中的化学成分有关，而冰点以下与此无关。因此，用水分活度大小来预测食品的性质，只有在冰点以上有效，在结冰之后则无效。 测定水分活度可以采用冰点降低法、相对湿度传感器法和恒定相对湿度平衡室法。通常用水分活度计测定。 2-2 水分活度对食品加工的影响 水分活度与食品稳定性 水分活度与微生物活动的关系 各种微生物的活动都有一定的AW阈值（最低值）如： 细菌(0.90 酵母(0.88 霉菌(0.80 （二）碳水化合物 1、了解糖的结构与功能；单糖、低聚糖结构特性 1-1 糖的结构与功能： 单糖：不能被水解的简单碳水化合物，如葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖。 寡糖：单糖聚合度≤10的碳水化合物（以双糖最为多见）：蔗糖、麦芽糖、乳糖、纤维二糖。 多糖：单糖聚合度10的碳水化合物：淀粉、糊精、糖原、纤维素、半纤维素及果胶等。 1-2 单糖、低聚糖结构特性： 单糖是不能被水解的简单碳水化合物。单糖一般为无色晶体，且具有甜味，能溶于水。 单糖为多羟基醛或多羟基酮；含有手性碳原子；一般单糖含有5或6个碳原子；大多为D型。有开链结构，也有环状结构 根据所含糖原子的数目，单糖有可分为丙糖、丁糖、戊糖、己糖和庚糖。 单糖的结构特点是多羟基醛或多羟基酮，其醛基、羟基功能团可发生相应的反应，如氧化和还原、缩醛化反应、成酯、成醚等。 2、掌握糖的典型物理和化学性质；美拉德反应；焦糖化 2-1 糖的典型物理和化学性质： 物理性质 （1）甜度 比甜度：受到分子结构、分子量、水中结构的影响。D-葡萄糖以α型较甜，D-果糖以β型较甜。 各种常用糖的比甜度比较：果糖蔗糖=转化糖葡萄糖乳糖 （2）旋光性 戊糖和己糖都含有手性碳原子，具有旋光性。可利用此性质鉴定单糖或二糖。 葡萄糖也称为右旋糖（+52.2），果糖也称为左旋糖(-92.4)。蔗糖为+66.5，水解成果糖和葡萄糖的混合液为-19.9，因此称这种水解液为转化糖。 （3）溶解度：糖具有多个亲水的羟基，因此具有较好溶解性。温度升高则溶解度增大。 各种糖的溶解度比较：果糖转化糖蔗糖葡萄糖乳糖 溶解度与糖的保藏性有关。溶解度大则可更好地降低水分活度，从而达到防腐要求。 （4）吸湿性和保湿性 （5）结晶性 （6）粘度和质地 单糖的化学性质 单糖的结构特点是多羟基醛或多羟基酮，其醛基、羟基功能团可发生相应的反应，如氧化和还原、缩醛化反应、成酯、成醚等。 此外，还有一些和食品性质相关的重要反应：1）美拉德反应； 2）焦糖化反应 A、酸：酸性条件下，与醇反应生成糖苷 B、碱：在弱碱环境，糖会发生异构化，例：葡萄糖在弱碱性环境变为葡萄糖、果糖与甘露糖的混合物。在强碱性环境下，糖会被空气中的O2氧化生成其它复杂的混合物。 C、氧化 醛或酮糖与Tollens试剂（AgNO3-NH3）作用会产生银镜；与Benedict试剂（CuSO4、柠檬酸和Na2CO3）或Fehling试剂（CuSO4，酒石酸钾钠、NaOH）一起加热时，溶液的蓝色消失，同时生成Cu2O的砖红色沉淀。?D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶的作用下，生成D-葡萄糖酸及其内酯。 D、还原 在一定压力和催化剂镍存在下，双键加氢生成糖醇。 2-2 美