食品化学简答题

食品化学简答题 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】

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和结合水。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。

2 简述食品中结合水和自由水的性质区别

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。

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

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

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。

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。

（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。

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。

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＝~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

3 论述水分活度与食品稳定性之间的联系。

⑴食品中αW与微生物生长的关系：

⑵食品中αW与化学及酶促反应关系：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。

⑷食品中αW与美拉德褐变的关系：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T g或低于T g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T g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T g或某一范围的T g。从而，可以根据Mm和T g的关系估计这类物质的限制性扩散稳定性，通常在T g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T g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

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。

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. 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。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

（2）淀粉的浓度。溶液浓度大，分子碰撞机会多，易于老化

（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。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。

（6）冷冻的速度。糊化的淀粉缓慢冷却时会加重老化，而速冻使分子间的水分迅速结晶，阻碍淀粉分子靠近，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。

8 影响淀粉糊化的因素有哪些。

（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

(2) 淀粉结构。当淀粉中直链淀粉比例较高时不易糊化。

（3）盐。高浓度的盐使淀粉糊化受到抑制；

（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

（5）pH值。

（6）淀粉酶。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。

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。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。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。

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

（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；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。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味；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着。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

（5）非酶褐变产生有害成分

3 非酶褐变反应的影响因素和控制方法。

（1）糖类与氨基酸的结构

（2）温度和时间

（3）食品体系中的pH值

（4）食品中水分活度及金属离子

（5）高压的影响

非酶褐变的控制

（1）降温，降温可减缓化学反应速度。

（2）亚硫酸处理，羰基可与亚硫酸根生成加成产物，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

（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。

第4章脂类习题

四、简答题

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。

（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。

(5) 水分随着水分活度的增加，氧化速率降低.

(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

(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。

(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。

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。

（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。

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

（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。

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

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。

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

第5章蛋白质习题

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。

3 什么叫蛋白质的胶凝作用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。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。

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。

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。

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，

（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。

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

变性蛋白质的特性：

（1）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着下降。

（2）失去了原来天然蛋白质的结晶能力。

（3）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）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。

第6章酶习题

四、简答题

1 请简述酶的化学本质及分类。

酶是具有生物催化功能的生物大分子。酶一般都是球型蛋白质，具有蛋白质所具有的一、二、三、四级结构层次，也具有两性电解质的性质。酶分子的空间结构上含有特定的具有催化功能的区域。1982年核糖酶的发现，表明RNA分子也可能像蛋白质一样，是有高度催化活性的酶。此外，在有些酶中除蛋白质外还含有碳水化合物、磷酸盐和辅酶基团。实际上，生物体内除少数几种酶为核酸分子外，大多数的酶类都是蛋白质。根据蛋白质分子的特点，可将酶分为三类：单体酶、寡聚酶、多酶体系。

3 请简述酶作为催化剂的特点。

酶与其他催化剂相比具有显着的特性：高催化效率、高专一性和酶活的可调节性。但酶比其他一般催化剂更加脆弱，容易失活，凡使蛋白质变性的因素都能使酶破坏而完全失去活性。在生命体中酶活性是受多方面调控的，如酶浓度的调节，激素的调节，共价修饰调节，抑制剂和激活剂的调节，反馈调节，异构调节，金属离子和其他小分子化合物的调节等。

4 影响酶催化反应的因素。

影响酶催化反应的因素：

①底物浓度的影响：随着底物浓度的增加，酶促反应按照一级反应、混合级反应和零级反应变化。

②pH对酶促反应的影响：每种酶都有一最适pH值范围，食品中酶的最适~。

③水分活度对酶活力的影响：水分活度较低时，酶活性被抑制，只有酶的水合作用达到一定程度时才显示出活性。

④温度对酶反应速率的影响：温度与酶反应速率的关系呈钟形曲线，每一种酶有一最适温度范围。

⑤酶浓度对反应速率的影响：在pH、温度和底物浓度一定时，每催化反应速率正比于酶的浓度。

⑥激活剂对酶反应速率的影响：无机离子对酶的构象稳定、底物与酶的结合等有影响；中等大小的有机分子使酶中二硫键还原成硫氢基；具有蛋白质性质的大分子物质起到酶原激活的作用。

⑦抑制剂对酶催化反应速率的影响：酶抑制剂与酶结合后，使酶活力下降，但并不引起酶蛋白变性。

⑧其他因素的影响：高电场脉冲及超高压-适温技术影响酶的活性。

5 pH对酶催化活性影响的主要原因。

①远离酶的最适pH的酸碱环境将影响酶的构象，甚至使酶变性或失活。

②偏离酶的最适pH的酸碱环境酶虽然不变性，但由于改变了酶的活性位点上产生的静电荷数量，从而影响酶活力。

③pH影响酶分子中其他基团的解离。

6 酶的可逆抑制作用与不可逆抑制作用的区别。

不可逆抑制剂和可逆抑制剂的作用机理不同：在不可逆抑制作用中，抑制剂与酶的活性中心发生化学反应，抑制剂共价地连接在酶分子的必需基团上，形成不解离的EI复合物，阻碍了底物的结合或破坏了酶的催化基团，不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而恢复酶活性。可逆抑制作用是指抑制剂与酶蛋白的结合是可逆的，可用透析或凝胶法除

去抑制剂而恢复酶活性。在可逆抑制剂与游离状态的酶之间仅在几毫秒内就能建立一个动态平衡，因此可逆抑制反应非常迅速。

7 请列举常见的水解酶及简述其应用(两种即可)。

水解酶类是食品工业中采用较多的酶之一，利用食品原料中原有的水解酶，或添加水解酶，是食品工业常用的有效方法。

①蛋白酶：食品工业中使用的蛋白水解酶的混合物主要是肽链内切酶，这些酶来源广泛。主要包括木瓜蛋白酶、波萝蛋白酶、无花果蛋白酶、胰蛋白酶、胃蛋白酶、凝乳酶等。在生产焙烤食品时往往向小麦面粉中加入蛋白酶以改变生面团的流变学性质，从而改变制成品的硬度。蛋白酶在生面团处理过程中，硬的面筋部分水解后成为软的面筋，蛋白酶可促进面筋的软化，增强延伸性，减少揉面时间与动力，改善发酵效果。

②淀粉酶：细菌或酵母能产生淀粉酶，在麦芽制品中也含有淀粉酶。生产啤酒时在麦芽汁中加入α-淀粉酶能加速淀粉的降解。此外，利用淀粉酶能够改善或控制面粉的处理品质和产品质量。

8 固定化酶的评价指标及性质。

固定化酶的评价指标：①固定化酶的活力回收是指固定化后的固定化酶所显示的活力占被固定的等当量游离酶总活力的百分数。②固定化酶的偶联率是指固定化后的固定化酶的蛋白质活力占加入蛋白质的活力的百分率。③固定化酶的半衰期指固定化酶活力下降为最初活力一半所经历的连续工作时间。

固定化酶的性质：①固定化酶活力大多数情况下比天然酶小，其专一性也可能发生变化；而往往固定化酶的稳定性要较天然酶强。②固定化酶的最适条件发生变化，一般要比固定以前提高。③固定化酶的米氏常数发生变化，大多数固定化酶要高于游离酶。

9 请简述淀粉酶的作用机制及在食品工业中的应用

淀粉酶包括α-淀粉酶、β-淀粉酶和葡萄糖淀粉酶三种主要类型。

（1）α-淀粉酶：水解淀粉、糖原和环状糊精分子内的α-1，4-糖苷键，水解物中异头碳的α-构型保持不变。它对食品的主要影响是降低黏度，也影响其稳定稳定性，如布丁和奶油沙司。

（2）β-淀粉酶：从淀粉的非还原末端水解α-1，4-糖苷键，生成β-麦芽糖。它能够完全水解直链淀粉为β-麦芽糖，有限水解支链淀粉，应用在酿造工业中。

（3）葡萄糖淀粉酶：从淀粉的非还原末端水解α-1，4-糖苷键生成葡萄糖。它在食品和酿造工业上应用广泛，如生产果葡糖浆。

10 举例说明酶的分类。

酶通常由几百个氨基酸组成，相对分子量一般在104~106。酶中的蛋白质有的是简单蛋白，有的是结合蛋白，后者为酶蛋白与辅助因子结合后形成的复合物。根据酶蛋白分子的特点可分为：单体酶，只有一条具有活性部位的多肽链，相对分子质量为13~35K，例如溶菌酶、胰蛋白酶等。寡聚酶，由几个甚至几十个亚基组成，这些亚基可以是相同的多肽链，也可以是不同的多肽链，相对分子量为35K至几百万，例如3-磷酸甘油醛脱氢酶等。多酶体系，是由几种酶彼此嵌合形成的复合体，相对分子量一般在几百万以上，例如脂肪酸合成酶复合体。

五、论述题

1 试述谷氨酰胺转氨酶的催化机制及在食品工业中的应用

谷氨酰胺转氨酶可以催化蛋白质分子内的交联、分子间的交联、蛋白质和氨基酸之间的连接以及蛋白质分子内谷氨酰胺基团的水解。在谷氨酰胺转氨酶的作用过程中，以γ-羧酸酰氨基作为酰基供体，而其酰基受体有伯氨基、多肽链中赖氨酸残基的ε-氨基和水。

食品工业中的应用：

（1）改善蛋白质凝胶的特性：由于引入了新的共价键，蛋白质分子内或分子间的网络结构增强，会使通常条件下不能形成凝胶的乳蛋白形成凝胶，或使蛋白质凝胶性能发生改变。如，利用盐和谷氨酰胺转氨酶可改善鱼香肠的质构。

（2）提高蛋白质的乳化稳定性：β-酪蛋白经谷氨酰胺转氨酶作用后β-酪蛋白可形成二聚物、三聚物或多聚物，所形成的乳化体系的稳定性明显提高。

（3）提高蛋白质的热稳定性：在奶粉生产中，加入谷氨酰胺转氨酶。酪蛋白经谷氨酰胺转氨酶催化形成网络结构后，其玻璃化温度可明显提高。经谷氨酰胺转氨酶催化交联的乳球蛋白也表现出较高的热稳定性。

（4）提高蛋白质的营养价值：通过谷氨酰胺转氨酶作用所形成的富赖氨酸蛋白质比直接添加的游离赖氨酸，不仅可提高赖氨酸的稳定性，还可避免游离赖氨酸更易发生的美拉德反应。

2 酶在食品加工及保鲜中的作用，并以某种酶为例详细论述。

酶对于食品的质量有着非常重要的作用，目前已有几十种酶成功地在食品工业中应用，例如，酒的生产、果蔬加工、食品保鲜及改善食品品质和风味等方面的应用。应用的酶制剂主要有：糖化酶、蛋白酶、果胶酶、葡萄糖异构酶、脂肪酶、纤维素酶等，这些酶主要来自于可食的或无毒的植物、动物，以及非致病、非产毒的微生物。

以葡萄糖氧化酶为例进行说明：

该酶催化葡萄糖通过消耗空气中的氧而氧化，因此，该酶可用来除去葡萄糖或氧气。实际应用中，用葡萄糖氧化酶去除蛋奶粉生产过程中的葡萄糖可以避免美拉德反应的发生。同样，葡萄糖氧化酶用于肉和蛋白质有助于金黄色泽的产生。另外，该酶的氧化可以防止氧化反应过程导致的香气变差，从而延长桔橘类果汁、啤酒和葡萄酒的货架期。还有，此酶的最大作用是可除去食品保鲜及包装中的氧气，如在啤酒加工过程中加入此酶可以除去啤酒中的溶解氧和瓶颈氧，阻止啤酒氧化变质。

4 论述酶与食品色泽的关系。

任何食品都具有代表自身特色和本质的色泽，多种原因乃至环境条件的改变，即可导致颜色的变化，其中酶是一个敏感的因素。食品颜色的改变往往与食品的内源酶有关：脂肪氧化酶、叶绿素酶、多酚氧化酶。

（1）脂肪氧化酶：对食品影响，有些是需宜的，有些是不需宜的。如用于小麦粉和大豆粉的漂白，制作面团时在面筋中形成二硫键等作用是需宜的。然而，脂肪氧化酶还可能破坏叶绿素和胡萝卜素，从而使色素降解而发生褪色。

（2）叶绿素酶：存在于植物和含有叶绿素的微生物中。它能催化叶绿素脱镁和叶绿素脱植醇，分别生成脱植基叶绿素和脱镁脱植基叶绿素。在蔬菜中的最适反应温度为60～℃，因此，在加工处理过程中，极易使酶活增强，发生反应，影响食品的品质。

（3）多酚氧化酶：主要存在于植物、动物和一些微生物中，它可催化两类完全不同的反应。一类是羟基化反应，即形成不稳定的邻－苯醌类化合物，再进一步通过非酶催化的氧化反应，聚合成为黑色素，导致香蕉、苹果、桃、马铃薯等非需宜的褐变。另一类是氧化反应，同样可引起食品的褐变。据统计，热带水果50％以上的损失是由于食品的酶促褐变引起的。

因此，在食品加工、包装及运输的过程中，应注意此三类酶的作用，尽量采取措施，防止由于食品色泽的变化而造成的不必要的损失。

5 论述固定化酶与游离酶的优缺点，说明固定化酶在食品工业中的应用情况。

固定化酶是指一定空间内呈闭锁状态的酶，能连续进行反应，反应后的酶可以回收重复使用。

与游离酶相比，固定化酶具有优点：①酶的稳定性得到改进。②具有专一选择性③酶可以再生利用。④连续化操作可以实现。⑤反应所需空间小。⑥反应的最优化控制成为可能。⑦可得到高纯度、高质量的产品。⑧资源方便，减少污染。

缺点：①固定化时酶的活力有损失。②增加了生产成本，工厂初始投资大。③只能用于可溶性底物，而且较适用于小分子底物。④不适于多酶反应。

由上可见，固定化酶还是具有非常独特的特点的，因此愈加应用广泛。例如将葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶固定在柱状反应器上，对淀粉进行水解和异构化催化反应，是十分有利的，可以避免淀粉颗粒由于加热而破坏等。虽然固定化酶在食品、医药、化工和生物传感器制造都有成功的应用实例，但真正投入工业化应用的固定化酶并不多，原因是使用的试剂和载体成本高、固定化效率低、稳定性差、连续使用的设备比较复杂，因此真正用于食品加工中的固定化酶很少，而在食品分析中应用较多。

第7章维生素与矿质元素习题

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