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1、食品生物化学,绪论,食物和食品 食物是被人体摄取的含有供给人体营养成分和能量的物料。食品是指经过加工后的食物。食品生物化学 研究食物的化学组成、性质及其化学变化规律的应用性科学。,营养素的化学组成 静态 营养素的理化性质 营养素的生理功能 动植物组织代谢变化 动态 营养素在加工中的变化 体内的新陈代谢,第一章 食品成分化学,核酸 糖类 蛋白质 食品中的 脂类 天然成分 维生素 矿物质 水分,有机成分,无机成分,营养成分,第一节 糖类,糖：多羟基的醛、酮及其缩合物、衍生物。糖的分类（按能否水解）：单糖：不能水解 寡糖：水解210个单糖分子 多糖：水解10个以上单糖分子,一、单糖,单糖的结构 按羰
2、基的位置：醛糖、酮糖 按碳原子个数：丙、丁、戊、己、庚糖,物理性质化学性质 1、与酸作用（生成原料）单糖（-O-H）+酸（-OH）糖酯 单糖+浓酸 糠醛,2、与碱作用（生成原料）单糖 甘露糖+果糖 3、与醇、酚作用（生成原料）单糖（-OH）+醇（-H）糖苷,稀碱,4、与氧化剂作用（定性、定量）单糖+费林试剂 糖酸+Cu2O 醛糖+HNO3 糖二酸 酮糖+HNO3 草酸+酒石酸 醛糖+Br2 糖酸 酮糖+Br2 X,5、与还原剂反应（生成原料）单糖 糖醇 6、与苯肼反应（定性、定量）单糖+2苯肼 糖脎（黄色结晶）7、羰氨反应（加工存储）与含氨基化合物反应发生褐变,还原剂,二、寡糖,寡糖的结构 单
3、糖分子间依靠糖苷键连接。按单糖分子数目分为：双、三、十糖,单糖、双糖与加工有关的性质 1、糖的甜度 果糖最甜 2、溶解度 果糖最高 3、结晶性 蔗糖、葡萄糖易结晶 4、吸湿性和保湿型 果糖最强，蔗糖最小,5、渗透压 单糖高于双糖 6、黏度 葡萄糖随温度升高而增加 7、冰点降低 8、抗氧化性 9、褐变反应 10、持味护色,三、多糖,多糖的结构 单糖分子及其衍生物间通过糖苷键连接。按单糖的均一性分为均一多糖和混合多糖。按产物的种类分为单纯多糖和复合多糖。,淀粉结构：单糖分子-D-葡萄糖-1,4糖苷键（直链）-1,6糖苷键（支链分支处）形状 螺旋状（直链）树枝状（支链）,糖苷键,物理性质：不溶于冷水
4、，在热水中形成胶体化学性质无还原性易发生水解遇碘显蓝色：直链深蓝色，支链蓝紫色糊化和老化：氢键的断裂和生成,纤维素结构：单糖分子-D-葡萄糖 糖苷键-1,4糖苷键 形状 直线束状物理性质：不溶于水化学性质：可水解,糖原结构：单糖分子-D-葡萄糖 糖苷键-1,4和-1,6糖苷键 形状 树枝状性质：可溶于水 遇碘显色,果胶结构：单糖分子-D-吡喃半乳糖醛酸 糖苷键-1,4糖苷键性质：原果胶，全甲酯化，不溶于水，无黏性 果胶，半甲酯化，溶于水，有黏性 果胶酸，去甲酯化，溶于水，无黏性 形成凝胶,作业,68页第2题请写出构成蔗糖、麦芽糖、乳糖、淀粉、纤维素、果胶的单糖分子和糖苷键。,第二节 脂类,脂：
5、脂肪酸和醇所生成的酯类及其衍生物。是一大类溶于有机溶剂而不溶于水的化合物，元素组成主要为C、H、O。脂的分类（按照化学组成）简单脂类：脂肪酸+醇复合脂类：脂肪酸+醇+其他化合物衍生脂类,脂肪的结构和种类单纯甘油酯：R1R2R3混合甘油酯：R1R2R3油：液态；脂：固态,脂肪酸脂肪酸的种类 按照结构：饱和脂肪酸（没有双键）不饱和脂肪酸（含有双键或三键）按照功能：必需脂肪酸（亚油酸）非必需脂肪酸各类生物脂肪中脂肪酸组成的特点 植物、水产动物中不饱和脂肪酸含量高 陆生动物中饱和脂肪酸含量高,脂肪的物理性质无色无味熔点随碳链增长及饱和度增高而增高 沸点随碳链增长而增高黏度折射率相对密度与溶解度,脂肪的
6、化学性质水解与皂化 脂肪 甘油+3 脂肪酸 脂肪 甘油+3 皂 脂肪水解产生大量游离脂肪酸，油脂容易氧化，降低了营养价值。,酸、酶,碱,脂肪的酸败 氧化型：脂肪 过氧化物 低级醛、酮、羧酸（高温、氧气、金属、脂肪酸不饱和度高、游离脂肪酸含量高会加速氧化酸败）水解型：脂肪 C10以下游离脂肪酸 酮型：脂肪-酮酸 低级酮（含水、蛋白质较多且未精制的脂肪易发生）,O2,酶,微生物,脂肪的热变化（300）高温 分解 高温无氧 热聚合 高温有氧 热氧化聚合 高温有水 水解与缩合 风味变差，营养价值下降 产生有害物质,黏度增高碘值下降酸价增大颜色变暗泡沫增多气味刺激,第三节 蛋白质,蛋白质的元素：C、H、
7、O、N蛋白质含氮量为16%，即1g相当于6.25g蛋白质，6.25称为蛋白质系数蛋白质的基本结构单位为氨基酸,氨基酸的结构 天然氨基酸（20种）除脯氨酸外，均为L-型的-氨基酸 结构通式：,侧链基团,氨基酸的分类 中性氨基酸 按照酸碱性 碱性氨基酸（赖、精、组）酸性氨基酸（天、谷）必需氨基酸 非必须氨基酸,按照营养学,氨基酸的物理性质一般都溶于水，溶于酸碱溶液，不溶于有机溶剂熔点高除甘氨酸外都具有旋光性色、酪、苯丙氨酸在280nm处具有紫外吸收具有甜、苦、鲜、酸等味感,氨基酸的化学性质两性解离和等电点（分离提取氨基酸）两性解离：氨基酸既能解离形成带正电荷的阳离子又能解离形成带负电荷的阴离子，取
8、决于所处溶液的pH值。等电点：当溶液的pH为某一值时，氨基酸酸式和碱式解离的程度相等，即氨基酸所带净电荷为零，此时溶液pH称为该氨基酸的等电点pI。,H3NCHCOOH,R,H3NCHCOO,R,（pH=pI）不移动溶解度最小 易沉淀,H2NCHCOO,R,（pHpI）正极,与甲醛作用（测定氨基酸含量）氨基酸 H+（用碱滴定）（一个H+相当于一个氨基氮）与水合茚三酮反应（氨基酸定性）-氨基酸 蓝紫色 脯氨酸 黄色与金属离子作用形成螯合物（分离、鉴定氨基酸）,甲醛,肽氨基酸彼此以酰胺键连接在一起的化合物为肽该酰胺键称为肽键，为共价键2个氨基酸分子构成的肽称为二肽，3个氨基酸分子构成的肽称为三肽
9、10个以下的称为寡肽 10个以上的称为多肽,蛋白质的分类 简单蛋白质：只由氨基酸组成 结合蛋白质：含有非蛋白部分 球蛋白 纤维蛋白 生物活性蛋白质 结构蛋白质 食品蛋白质,按组成分,按形状分,按功能分,非活性蛋白质,蛋白质的结构一级结构（平面）氨基酸的连接方式（肽键）和排列顺序,二级结构（空间）在一级结构基础上，肽链按照一定规律卷曲、折叠或盘绕所形成的结构。包括-螺旋、-片层（-折叠）、-转角和无规则卷曲。三级结构（空间）在二级结构基础上，肽链进一步卷曲、盘绕而形成的致密的空间结构。外表亲水，内部疏水。,-螺旋,四级结构（空间）几条多肽链在三级结构的基础上缔合在一起形成的结构。每条多肽链称为亚
10、基。,蛋白质 结构,一级结构：依靠肽键维持,高级结构（空间结构）,二级结构,三级结构,四级结构,依靠氢键、疏水键、二硫键、盐键和范德华力维持,一级结构决定高级结构高级结构形成后才具有生理活性,蛋白质的性质两性解离和等电点（分离、提纯）净电荷为零 溶解度最小，易沉淀胶体性质 胶体是分散质粒子在1100nm之间的分散系 蛋白质有水化膜和同种电荷，胶体稳定性高 胶体形态分凝胶和溶胶两种,沉淀作用 蛋白质的水化膜或电荷遭到破坏，发生凝聚而从溶液中沉淀 分为可逆性沉淀和不可逆性沉淀 可逆性沉淀对蛋白质的性质和活性没有影响，如盐溶液、等电点 不可逆性沉淀对蛋白质的性质和活性有影响，如重金属、生物碱、强酸碱
11、、有机溶剂,变性和复性 蛋白质受某些物理和化学因素影响，空间结构被破坏，使其理化性质改变，生物活性丧失，但一级结构并未发生变化的现象称为变性。蛋白质的变性作用如果不过于剧烈，变性蛋 白质通常在除去变性因素后，可缓慢地重新自 发折叠成原来的空间结构，恢复原有的理化性 质和生物活性，这种现象称为复性。,变性,复性,引起变性的因素：酸、碱、有机溶剂、重金属；温度、辐射、高压、振荡等,水解 最终产物为氨基酸氧化还原反应 R-SH+SH-R R-S-S-R+H2O 颜色反应（定性、定量）黄色反应：蛋白质+浓硝酸，黄色 双缩脲反应：蛋白质+NaOH+CuSO4,紫红色 茚三酮反应：蛋白质+茚三酮，紫蓝色,
12、第四节 核酸,核酸的发现1952年噬菌体标记实验1953年提出DNA双螺旋结构1973年克隆的出现1990年人类基因组计划的实施,核酸的功能核酸是生物遗传的物质基础核酸的种类脱氧核糖核酸（DNA）位于细胞核内，是遗传信息的携带者核糖核酸（RNA）位于细胞质内，参与遗传信息的传递和表达,核酸的化学组成元素组成：C、H、O、N、P基本单位：核苷酸,DNA的戊糖为脱氧核糖，RNA的戊糖为核糖DNA的碱基为A、G、C、T RNA的碱基为A、G、C、U,OH,H,腺嘌呤核苷酸（AMP）,脱氧腺嘌呤核苷酸（dAMP）,DNA的结构一级结构：由四种脱氧核糖核苷酸通过3,5-磷酸二酯键彼此连接起来形成的链状分
13、子。二级结构：两条核苷酸链通过氢键折叠卷曲而成的双螺旋结构，绝大多数为右手螺旋。,RNA的结构一级结构：由四种核糖核苷酸通过3,5-磷酸二酯键彼此连接起来形成的链状分子。二级结构：核苷酸 单链通过氢键自身 回折而成的双螺旋 结构（AU，CG）。,核酸的理化性质DNA黏度较大，RNA黏度较小核酸都溶于水，不溶于有机溶剂核酸为两性电解质，但酸性较强在260nm处有较强的紫外吸收,变性 在某些理化因素作用下，碱基对间的氢键断裂，双螺旋结构散开变成单链，但核苷酸间共价键并为断裂的过程。变性后紫外吸收急剧增加，黏度下降，生物活性丧失。复性 氢键重新形成，单链合成双螺旋结构的过程。,第五节 维生素,定义维
14、生素是维持机体正常生命活动必不可少的一类微量小分子有机化合物人体无法合成调节物质代谢和能量代谢在机体内可由维生素原转化,分类（根据溶解性）脂溶性维生素 包括维生素A、D、E、K 与脂类共存，不溶于水溶于有机溶剂水溶性维生素 包括维生素B族、维生素C 构成辅酶，溶于水不溶于有机溶剂,脂溶性维生素维生素A 包括A1（视黄醇）和A2（脱氢视黄醇）A2 的生理活性是A1的一半 性质：易发生氧化 耐热、耐碱、耐酸 在加工中较为稳定,维生素D 包括D2（麦角钙化醇）和D3（胆钙化醇）性质：耐热，不易氧化，不耐光 在加工中稳定性高维生素E-三烯生育酚活性最高 性质：耐热，耐酸 不耐碱，不耐光，易氧化 在加工
15、中常用作抗氧化剂,维生素K 性质：耐酸、耐热 不耐碱，不耐光 在加工中稳定性高,水溶性维生素维生素B1 以焦磷酸硫胺素（TPP）形式存在 参与糖代谢 性质：酸性条件下较稳定 中、碱性中不稳定 不耐热、易氧化、易还原 在加工中稳定性差,维生素B2 以黄素单核苷酸（FMN）和黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）形式存在 参与糖、脂肪和蛋白质代谢 性质：耐热，耐酸，不耐光，不耐碱 在紫外光下呈黄绿色荧光 在加工中稳定性较高,维生素B3 合成辅酶A（CoA）参与糖、脂的代谢 性质：具有酸性 在中性条件下稳定 在碱性条件下不稳定 在加工中稳定性较高,维生素PP（B5）以烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）和烟酰胺腺嘌
16、呤二核苷酸磷酸（NADP）形式存在 参与糖、脂肪、蛋白质的代谢 性质：耐热、耐酸、耐碱、耐光，不易氧化 在加工中稳定性最高,维生素B6 包括吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺三种 参与蛋白质代谢 性质：耐酸，不耐光，不耐碱 吡哆醇耐热，吡哆醛、吡哆胺不耐热 在加工中稳定性较差,维生素H（B7）耐酸，不耐碱，不耐热，易氧化叶酸（B11）在酸性条件下对热不稳定，在中、碱性中对热稳定，不耐光，不耐贮存维生素B12 耐热，不耐酸，不耐碱，不耐光，,维生素C 包括L-抗坏血酸、D-抗坏血酸、L-异抗坏血酸、D-异抗坏血酸四种，只有L-抗坏血酸有活性 以氧化型和还原型两种形式存在 性质：固体Vc较稳定，耐热 Vc水溶
17、液在酸性条件下较稳定，在中、碱性中不稳定，不耐热，不耐光，易氧化 在加工中稳定性最差,（还原型）（氧化型）,第六节 水,概述水是大多数生物的主要成分水在生物体内的分布不均水具有重要生理功能水对食品具有极重要的作用,食品中水的分类自由水（游离水）以物理吸附力（毛细管力）与食品结合结合水 以化学力（氢键）与食品结合结合水与自由水性质上的差别,水分活度Aw=p/p0（同一温度下）食品的Aw总是小于1Aw用于判断食品的稳定性，指导食品的保存 1、Aw越低，微生物越不能生长繁殖 2、Aw越低，生化反应越缓慢 3、Aw越低，食品越利于保持干燥,第七节 矿物质,定义食品中除C、H、O、N以外的其他元素的统称
18、，又称灰分在食品中以无机盐和螯合物的形式存在具有重要的生理功能,分类根据含量 常量元素：含量0.01%，日需要量100mg 微量元素：含量0.01%，日需要量100mg根据功能 必需元素：对人体健康有利 非必需元素：作用尚未确定 有毒元素：对人体健康有害,矿物质对食品酸碱性的影响食品酸碱性指的是食品被灰化后呈的酸性或碱性，与食品本身的酸碱性无关成酸食品形成带阴离子的酸根 成碱食品形成带阳离子的碱性氧化物成酸食品多含非金属元素 成碱食品多含金属元素成酸食品包括动物性食品、谷物等 成碱食品包括果蔬、豆类、薯类、奶制品等,常见成碱食品和成酸食品的碱度或酸度,影响矿物质营养吸收的因素食物的可消化性 动优于植矿物质的化学与物理形态 溶解状态矿物质与其他营养素的相互作用螯合作用加工方法,
