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食品科學概論

食品科學概論. 第二章 食品化學. 食品化學. 2-1 食品 2-2 水 2-3 醣　類 2-4 油　脂 2-5 蛋白質 2-6 維生素與礦物質 2-7 酵素. 2-1 食品. 一切不含有害物質之天然物或其加工品並含一種以上營養成分。 食物：食品經過適當調味者並且添加色香味。. 食品分 ：. 2-2 水. 一、水的定義 生物體含量最多的組成份 (50 ～ 95%) ，醃乾品除外。 提供生物化學反應進行的場所，運送細胞所需之營養物、廢物，且本身也參與化學反應。 它的含量與存在位置，影響生物細胞的活力，並且決定食品的品質。. 2-2 水.

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食品科學概論

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  1. 食品科學概論

  2. 第二章 食品化學

  3. 食品化學 • 2-1 食品 • 2-2 水 • 2-3 醣　類 • 2-4 油　脂 • 2-5 蛋白質 • 2-6 維生素與礦物質 • 2-7 酵素

  4. 2-1 食品 • 一切不含有害物質之天然物或其加工品並含一種以上營養成分。食物：食品經過適當調味者並且添加色香味。 食品分：

  5. 2-2 水 一、水的定義 • 生物體含量最多的組成份(50～95%)，醃乾品除外。 • 提供生物化學反應進行的場所，運送細胞所需之營養物、廢物，且本身也參與化學反應。 • 它的含量與存在位置，影響生物細胞的活力，並且決定食品的品質。

  6. 2-2 水 二、水的功用 • 作為溶劑，使反應物流動，反應速率增加。 • 水可能是一種反應物，例如水解作用。 • 水可能是一種產物，水多可抑制梅納反應。 • 對中間物具有修飾作用，適量水可抑制油脂反應。

  7. 2-2 水 三、水的種類 • 自由水(free water) • 結合水(bound water)

  8. 2-2 水 四、水活性 • 水活性(water activity)：簡寫αw ， αw ＝P∕Po＝ERH/100食物中可用水活性自動測定儀測試。P：食品所顯示的水蒸氣壓。Po：某溫度下食品最大的水蒸氣壓。ERH：平衡時的相對溼度。

  9. 2-2 水 • αw與微生物關係

  10. 2-2 水 五、水活性與食品化學反應速率關係 （見圖2-1）

  11. ▲圖2-1 食品中反應速率與水活性的關係

  12. 2-2 水 六、等溫吸濕曲線 （見圖2-2） A：相當於單層水分子 B：多層吸著（於單層外又有另一層） C：於溶解完物質中的可溶物後，再凝結存在於 物質洞內的水分。

  13. ▲圖2-2 吸附等溫線與去吸附等溫線

  14. 2-2 水 七、食品水分與食品保存 • 脫水乾燥 • 利用糖、鹽使食品脫水，降低αw，以延長保存時間 • 降低溫度 • 其他

  15. 2-3 醣　類 一、醣類在食品加工上的功用 • 乳化性：阿拉伯膠、CMC。 • 成膠性：洋菜、果膠 • 糊化性：糊化(gelatinization) 澱粉 膨潤(swelling) • 保水性 • 褐變反應：提供香氣、顏色。

  16. 2-3 醣　類 二、多醣類的性質 • 澱粉 a.直鏈澱粉(amylose) b.支鏈澱粉(amylopectin) • 醣類的化學通式：Cm(H2O)n

  17. 2-3 醣　類 三、醣類在加工上的變化 1.非酵素性褐變 a.梅納反應(maillard reaction) 影響褐變反應的因子： Ⅰ.carbonyl： <1> 化合物如： 一般α、β-不飽和醛（2-enalα- dicarbonyl化合物易亦於褐變）。ketone的褐變速度最慢。 <2> 五碳糖反應強，褐變速度平均比六碳糖快4倍，ribose＞ arabinose＞xylose，galactose＞mannose＞glucose。 <3> ketose之fructose其褐變速度依條件而異。

  18. 2-3 醣　類 Ⅱ.amino化合物：少有單獨會產生褐變者，但與羰基化合物共存，則會促進褐變。胺基酸、胜肽、蛋白質、胺類皆可參與褐變反應。但一般胺類比胺基酸褐變速度快，就胺基酸而言，一般以鹽基胺基酸褐變速度快。 Ⅲ.pH：pH3以上，褐變速度愈快。抗壞血酸(Ascorbic acid)在pH3前後最安定，越近鹼性越不安定，pH3以下酮醣(ketose)較不安定，易起褐變。

  19. 2-3 醣　類 Ⅳ.水分：amino-carbonyl，濃度越高，反應越快，但如在乾燥情形下，反應不進行。水分10~15%最容易褐變反應。脂肪參與褐變反應與水份含量關係，水分超過5%，加速脂肪氧化而褐變亦開始進行。 Ⅴ.溫度：10℃溫度差可生成3~5倍的褐變速度之差，食品冷藏10℃以下，可防止相當程度褐變。 Ⅵ.amino-carbonyl反應時，加熱至80℃以上，O2存在與否，無關褐變，室溫貯藏時，O2可促進褐變反應。 Ⅶ.金屬離子Fe、Gu會催化還原酮(reductone)類的氧化，促進褐變。

  20. ▲圖2-2 梅納反應的基本反應機制

  21. 2-3 醣　類 • 焦糖反應(caramelization) 會影響食物的色、香、味。醣類加熱→引起糖分子內或分子間之縮合→產生黑褐色物質(caramel)，一般焦糖化需少量酸或鹼催化，glucose較fructose難脫水，形成著色物質慢。

  22. 2-4 油　脂 一、脂肪在食品中的作用及利用 • 高級的食品能源來源。 • 脂溶性維生素的攜帶者。 • 供給食品風味(flavor)。 • 增加進食後的飽足感。

  23. 2-4 油　脂 • 在生物體中作用： a.與細胞膜通透性，細胞壁構造有關。 b.能量儲藏。 c.脂肪組織有絕熱作用。 d.內臟器官的保護膜。 e.與身體造型有關。

  24. 2-4 油　脂 • 煎炒、油炸時，脂質從熱交換媒介物中產生香味及色 澤。 • 酥油(shortenings)於烘烤中，能增加食品的鬆脆與嫩度。 • 沙拉油(salad oil)加乳化劑做成的沙拉醬(mayonnaise)再添加其他添加物後，除仍能夠保持多孔狀及乳化態半固體的口感外，並能增進風味。 • 能充作乳化劑(emulsitiers) • 供給必需脂肪酸

  25. 2-4 油　脂 • 使用單甘油酯與雙甘油酯，除能使餅乾變脆外並能防止麵包硬化。 • 糖果、點心使用卵磷脂，抑制微生物生長。

  26. 2-4 油　脂 二、油脂之化學性質 • 溶解性 • 油脂的皂化(saponification) • 油脂的乳化 • 酸價 • 碘價 • 脂質氧化作用 • 氫化作用(hydrogenation) • 聚合反應(polymerization)

  27. ▲圖2-4 脂質氧化　

  28. 2-4 油　脂 三、影響自動氧化作用因子 • 脂肪酸不飽和程度 • 氧氣(O2) • 光線 • 溫度 • 水分

  29. 2-4 油　脂 四、催化氧化作用 • 產生不良風味。 • 脫色效應及維生素之破壞。 • 麵糰(dough)性質之改變：流變性、漂白作用。 • 酵素＋O2→可加速氧化。

  30. 2-4 油　脂 五、脂質水解(Lipolysis) • 酯鍵結受酵素、熱力及化學作用水解。使得自由態脂肪酸含量增加，煙點下降，煎炸食品表面易變碎，褐變加速，吸油率上升。 六、油雜味(Reversion) • 當過氧化物價仍低，油耗味未生出前所出現的臭味。

  31. 2-4 油　脂 七、油耗味(Rancidity) • 氧化型油耗味 • 水解油耗味(hydrolytic rancidity) • 酮酸型敗油耗味(ketone rancidity)

  32. 表2-1 油雜味與油耗味之比較

  33. 2-4 油　脂 八、轉戾香(Flavor reversion) • 食用油，尤其是大豆油、菜籽油等在酸敗之前，其香味易變壞，稱之轉戾香。 • 初期轉戾香，如豆一般，接著變為如乾草一般，再由油漆臭變為魚臭。 • 沙拉油與蛋黃醬(mayonnaise)多以大豆油為原料，易生轉戾香。 • 轉戾香會因光、溫度及微量金屬而生。過氧化價價為1~2之程度亦可生成（不同於自動氧化）。

  34. 2-4 油　脂 • 次亞麻油酸(linolenic acid)及製造硬化油時，所生成的isolinoleic acid易生成轉戾香。 • 主成分： 青豆臭(3-cis-hexanal)青草臭(2-trans-6-cis-nonadienal)魚臭(4-cis-heptanal)煮馬鈴薯時的味道(2，4-pentadienal)

  35. 2-4 油　脂 九、防止油脂氧化的方法 • 隔絕氧氣 • 溫度 • 光線 • 放射線 • 隔絕金屬離子 • 加抗氧化劑 • 相乘劑

  36. 2-5 蛋白質 一、蛋白質的重要性 • 所有細胞的主要成分。 • 身體內的代謝催化劑，如酵素。 • 調節代謝的物質，如激素。 • 身體的防衛武器，如抗體。 • 肌肉的收縮。

  37. 2-5 蛋白質 二、蛋白質的分類 1.單純蛋白質：加水分解後僅生成胺基酸者。 a. 白蛋白(albumin) b. 球蛋白(globulin) c. 榖蛋白(glutelin) d. 醇溶蛋白(prolamin) e. 硬蛋白或硬蛋白質(albuminoid) f. 組織蛋白(histone) g. 精蛋白(protamin)

  38. 2-5 蛋白質 2. 複合蛋白質：由單純蛋白質與糖、色素、磷等非蛋白物質所組成。 a.核蛋白質(nucleoprotein) b.醣蛋白質(carbohydrate-cotaining protein) c.磷蛋白質(phosphoprotein) d.色素蛋白質(chromoprotein) e.脂蛋白質(lecithoprotein或lipoprotein、lecithin)

  39. 2-5 蛋白質 3. 衍生蛋白質(derived protein)：天然蛋白質受物理或化學上變化處理所得者。 a. 一級衍生蛋白質 b. 二級衍生蛋白質

  40. 2-5 蛋白質 三、蛋白質的組成 蛋白質是由22種胺基酸所組成，其他必需胺基酸有8～10種。其特性包括： 1.有旋光性（4個碳所接的原子基團均不同），只有 無旋光性

  41. 2-5 蛋白質 2.具緩衝作用，可調節H+ 3.離子結合(ion binding)：例如重金屬中毒，喝牛奶把重金屬沉澱下來。

  42. 2-5 蛋白質 四、蛋白質的性質 • 等電點(Isoelectric point) • 蛋白質變性(protein denaturation) • 變性原因： a. 物理性：加熱、凍結（還可恢復）、攪拌、照射、超音波、高壓（1000~3000大氣壓會造成蛋白質變性，若恢復常壓，則可恢復原狀，為可逆變性。 b. 化學性：稀酸、稀鹼、尿素、酒精、界面活性劑、 重金屬等化合物。

  43. 2-5 蛋白質 • 變性的兩個例子： a. 蛋白質＋稀酸、稀鹼 → 解離基電荷變化 → 分子內離子結合破壞 → 變性。 b. 蛋白質＋尿素 → 胜肽鍵間的氫鍵結合被切斷 → 蛋白質立體構造發生變化 → 變性。

  44. 2-5 蛋白質 • 變性結果： a. 蛋白質胜肰鍵更易被蛋白質水解酵素分解。 b. 溶解度下降。 c. 酵素活性減少或消失。 d. 不再結晶。 e. 黏度增加。 f. 旋光度增加。 g. 分子之不對稱性增加。 h. 氫鍵被破壞。 i. 可滴定之官能基增加，造成滴定曲線改變。 j. 增加雙硫基、硫氫基及酚基之反應活性。

  45. 2-5 蛋白質 五、加工對蛋白質的影響 • 過度加熱，營養降低 • 產生褐變反應（又叫梅納反應、糖胺反應）。 • 過度加熱亦會因脫氨、脫二氧化碳、脫硫等反應而減低乾重及氮、硫含量。 • 鹼性條件下，皮蛋加工會降低其營養價值。 • 蛋白質除與糖反應外，與脂肪反應，亦會使蛋白質消化率降低。

  46. 加熱 2-5 蛋白質 • 蛋白質之2級、3級、4級結構，皆可藉-S-S-鍵，靜電力，氫鍵或疏水鍵結而不被輻射游離。 • 有利影響：植物蛋白 營養價值提高，如大豆中含胰蛋白抑制劑，經適當加熱後，可抑制或完全破壞其活性。

  47. 2-6 維生素與礦物質 食物中的維生素及礦物質會因加工而損失，如： • 切割 • 殺菁 • 化學藥品 • 儲藏變質

  48. 2-7 酵素 一、酵素的特性 • 是一種複合球蛋白，由一個或數個單體(subunit)聚合而成。 • 在溫和條件下進行作用：溫度20~50℃、pH值近於7、大氣壓力下進行反應。 • 反應速率快，在37℃下，一個酵素可與1萬個到1百萬個基質作用。 • 對基質特異性高。 • 過度加熱則變性，而失去催化活性。 • 部分酵素在凍結溫度下仍有活性。

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