1、第一章第一章食品冷冻冷藏的食品冷冻冷藏的 生物化学基础生物化学基础1-1 食品材料的基本构成食品材料的基本构成1-2 食品材料的主要化学成分食品材料的主要化学成分1-3 食品冷冻冷藏原理食品冷冻冷藏原理1-1 食品材料的基本构成食品材料的基本构成u生物由细胞构成，生物体的新陈代谢都是以细生物由细胞构成，生物体的新陈代谢都是以细胞为基础的，细胞是生物体结构与功能的基本胞为基础的，细胞是生物体结构与功能的基本单位。单位。u在冷冻冷藏过程中，食品的物理变化和生物化在冷冻冷藏过程中，食品的物理变化和生物化学变化均发生在细胞内外学变化均发生在细胞内外。一、一、植物细胞（植物细胞（Plant cell)二
2、二、动物肌纤维动物肌纤维（Muscle fibre)内质网内质网endoplasmic reticulum细胞壁cell wall细胞膜cell membranel细胞液cytosol细胞核nucleus液泡vacuoles质体plastid植物细胞1细胞溶液细胞溶液 2液泡液泡 3碳水化合物颗粒碳水化合物颗粒 4胡萝卜素胡萝卜素 5叶绿素叶绿素 6细胞核细胞核 7细胞壁细胞壁 8中胶层中胶层 9细胞间隙细胞间隙 10线粒体线粒体图图1-1 植物细胞结构植物细胞结构u细胞壁由纤维素、半纤维素、果胶质、细胞壁由纤维素、半纤维素、果胶质、木质素等组成。木质素等组成。作用：作用：(1)稳定细胞形态稳
3、定细胞形态 (2)减少水分散失减少水分散失 (3)防止微生物侵染和机械损伤防止微生物侵染和机械损伤u细胞膜由脂类、蛋白质和水组成，是细胞膜由脂类、蛋白质和水组成，是细胞生命活动的重要场所和组成成分细胞生命活动的重要场所和组成成分u细胞溶液主要由水、蛋白质、盐、糖细胞溶液主要由水、蛋白质、盐、糖类、脂类组成，水占类、脂类组成，水占80%以上。以上。u液泡内主要是水、糖、盐、氨基酸、液泡内主要是水、糖、盐、氨基酸、色素、维生素等。物质通过液泡膜进色素、维生素等。物质通过液泡膜进出液泡。出液泡。作用：作用：(1)调节胞内水溶液的化学势和调节胞内水溶液的化学势和pH值值 (2)分解大分子化合物分解大分
4、子化合物u质体：白色体，杂色体，叶绿体质体：白色体，杂色体，叶绿体(1)白色体：存在于胚细胞及根部和表 皮中(2)杂色体：存在于花瓣和果实的外表 皮内(3)叶绿体：存在于一切进行光合作用 的植物细胞中动物肌纤维动物肌纤维禽禽畜畜肉肉：肌肌肉肉组组织织（5 50 0-6 60 0%）脂脂肪肪组组织织（2 20 0-3 30 0%）结结缔缔组组织织（7 7-1 11 1%）骨骨骼骼组组织织（1 13 3-2 20 0）肌原纤维细胞核线粒体汁液横纹肌(主体，由肌纤维构成)平滑肌(构成血管壁、胃肠壁)心肌(构成心脏)肌肌肉肉组组织织图图1-2 横纹肌肌纤维细胞结构横纹肌肌纤维细胞结构1细胞膜2线粒体裁
5、3胶原纤维4糖原5肌纤维膜6细胞核7肌纤丝8肌原纤维 The background image shows the internal structure of a muscle fibre(cell).Myofibrils are the protein rods which are made to slide past each other when a muscle actively contracts Sarcoplasmic reticulum stores calcium ions and releases it to initiate contraction and pumps i
6、t in to end contraction.Terminal cisternea are specialised regions of the sarcoplasmic reticulum which make contact with the transverse tubules.Calcium ions is released from this region onto the contractile filaments.Calcium ions trigger active sliding of the filaments,which produces muscle shorteni
7、ng.Opening of the transverse tubules to the space outside of the muscle cell.Electrical signals travel from the outside surface of the muscle deep into the muscle fibre down the transverse tubules.Myoplasm is the surface membrane of the muscle cell.This membrane carries electrical signals(the action
8、 potential)along the muscle fibre.The action potential travels into the muscle fibre down tranverse tubules.The detailed structure of a muscle cell or fibre,showing the transverse tubules,sarcoplasmic reticulum,mitochondriae and sarcomeresDETAILED MUSCLE STRUCTUREMetalloprotein Program Project Overv
9、iew One-third of all proteins are metalloproteins,chemical combinations of protein atoms(carbon,nitrogen,oxygen,hydrogen,sulfur)with ions of metals such as iron,calcium,copper,and zinc.The hemoglobin,for example,that carries oxygen in the bloodstream,is an iron-containing metalloprotein.The metal io
10、ns in metalloproteins are critical to the proteins function,structure,or stability.In fact,numerous essential biological functions require metal ions,and most of these metal ion functions involve metalloproteins.Thus,metalloproteins make life on Earth possible and the ability to understand and ultim
11、ately control the binding and activity of protein metal sites is of great biological and medical importance.Over the next five years,this Program aims to overcome current problems relating metalloprotein structure and function.Our major focus is to establish a direct experimental correlation between
12、 structural design parameters and metalloprotein properties by using an accurate database of protein metal sites,explicit evaluation of possible states,projects that separate general and framework-specific effects,and efficient computational searches in the vast combinatorial landscape of the metal
13、site environment.The ultimate goal of our research is to achieve a comprehensive understanding and the successful design of metalloproteins.1-2 食品材料的主要化学成分食品材料的主要化学成分蛋白质脂肪维生素酶水分矿物质糖类食品化学成分的生理功能u蛋白质是构成一切生命体的重要物质，是生蛋白质是构成一切生命体的重要物质，是生命的物质基础。命的物质基础。构成元素：构成元素：C(50-55%)H(5-7%)O(20-25%)N(15-18%)S(0.2-0.3%
14、)P(0-6%)氨基酸是蛋白质的基本单位，参与构成的氨基酸是蛋白质的基本单位，参与构成的主要有主要有20种（种（表1-1）氨基酸在肽链中的排序和空间排布不同，氨基酸在肽链中的排序和空间排布不同，使蛋白质呈现使蛋白质呈现1-4种结构（图种结构（图1-3）清蛋白清蛋白球蛋白球蛋白谷蛋白谷蛋白醇溶谷蛋白醇溶谷蛋白组蛋白组蛋白精蛋白精蛋白硬蛋白硬蛋白单纯蛋白质单纯蛋白质核蛋白核蛋白磷蛋白磷蛋白脂蛋白脂蛋白糖蛋白糖蛋白色蛋白色蛋白结合蛋白质结合蛋白质蛋白质蛋白质u1 两性电解质两性电解质：等电点：在某等电点：在某pH值时，蛋白质所带的正、负电荷相等，蛋白质不显电性，值时，蛋白质所带的正、负电荷相等，蛋白
15、质不显电性，此时溶液的此时溶液的pH值称为该蛋白质的等电点。值称为该蛋白质的等电点。当当pHIEP时，带负电荷时，带负电荷 当当pH0.01%)：Ca、Mg、P、Na、K、Cl、Su微量元素：铁、锌、铜、碘、锰、钼、微量元素：铁、锌、铜、碘、锰、钼、钴、硒、铬、镍、锡、硅、氟、矾等。钴、硒、铬、镍、锡、硅、氟、矾等。u矿物质过多过少，均会引起人体疾病。矿物质过多过少，均会引起人体疾病。u水分是组成一切生命体的重要物质。水分是组成一切生命体的重要物质。u水分：自由水；结合水（与蛋白质、糖水分：自由水；结合水（与蛋白质、糖分子结合）分子结合）u水分对反映速度与微生物繁殖的影响水分对反映速度与微生物
16、繁殖的影响 图图1-7、1-8u水分活度（见第二章）水分活度（见第二章）1-3 食品冷冻冷藏保鲜原理食品冷冻冷藏保鲜原理引起食品变质的五个因素：引起食品变质的五个因素：微生物的作用酶的作用氧化作用呼吸作用机械损伤冷冻冷藏中，低温使氧化作用、呼吸作用和微生物的作用很小冷冻冷藏中，低温使氧化作用、呼吸作用和微生物的作用很小很小，酶的作用减弱，只有冰晶的机械损伤，使食品得到保鲜很小，酶的作用减弱，只有冰晶的机械损伤，使食品得到保鲜。微生物的作用：微生物的作用：1 分解高分子物质，引起质量下降。分解高分子物质，引起质量下降。在这一过程的起始阶段，改变色泽和风味，降低营在这一过程的起始阶段，改变色泽和风
17、味，降低营养价值，若继续，则食品不能食用。养价值，若继续，则食品不能食用。微生物生长繁殖速度极快。微生物生长繁殖速度极快。2温度对微生物的影响温度对微生物的影响 表表1-4 a 杀菌作用杀菌作用(bactericidal effect)：50-60%可被杀死可被杀死 b 抑菌作用抑菌作用(bacteriostatic effect)：图图1-93水分对微生物的影响：水分对微生物的影响：50%以上水分才能繁殖，以上水分才能繁殖，70%以下受到抑以下受到抑制。制。降低温度后，水分活度减小。降低温度后，水分活度减小。结论：冷藏食品，温度降低，水分活度减少，结论：冷藏食品，温度降低，水分活度减少，微生
18、物的影响较小微生物的影响较小。酶的作用酶的作用u酶的特异性u温度对酶催化反应速度的影响(见前面)u例：蔗糖酶、脂肪酶、催化酶等在低温下仍有一定的活性。29C,一周内产生的脂肪酸量与37 C时45分钟内产生的量相等.u基质浓度和酶浓度对催化反应速度影响也很大结论：低温下某些酶可能引起食品变质。结论：低温下某些酶可能引起食品变质。温度反应速度最适温度温度对酶促反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响呼吸作用和氧化作用呼吸作用和氧化作用u呼吸作用只能在冷藏时进行。呼吸作用只能在冷藏时进行。u呼吸速率的高低用温度系数呼吸速率的高低用温度系数Q10衡量衡量Q10=K2/K1u氧化作用：食品中的某些成分被空
19、气中的氧所氧化作用：食品中的某些成分被空气中的氧所氧化而引起的化学反应。氧化而引起的化学反应。（1）能被氧化的食品成分不很多）能被氧化的食品成分不很多 （2）低温可大大减缓反应速度）低温可大大减缓反应速度结论：呼吸作用和氧化作用不是引起低结论：呼吸作用和氧化作用不是引起低温下食品变质的主要原因。温下食品变质的主要原因。u两个含义：两个含义：（1）碰撞、挤压）碰撞、挤压 （2）a 冰晶大小：冰晶大小：四个区别四个区别b 速冻与慢冻速冻与慢冻c 温度的波动与冰晶的关系：冰晶的生长温度的波动与冰晶的关系：冰晶的生长结论：冷冻冷藏中结晶的影响最大。结论：冷冻冷藏中结晶的影响最大。表表 冻冻结结速速度度
20、与与冰冰晶晶形形状状之之间间的的关关系系通通过过 0 5冰冰 晶晶的的时时间间位位置置形形状状大大小小(直直径径 长长度度)m数数量量数数秒秒细细胞胞内内针针状状1 5 5极极多多1.5分分细细胞胞内内杆杆状状10 20 20多多数数40 分分细细胞胞内内柱柱状状50 100 100少少数数90 分分细细胞胞外外块块粒粒状状50 200 200少少数数冻结速度对冰晶大小的影响冻结速度对冰晶大小的影响冻结保存后的草莓冻结保存后的草莓冰晶的生长冰晶的生长u1、冰晶的大小不一致u2、冻结食品中存在三个相液体的水蒸汽压大于冰晶的水蒸汽压气体的水蒸汽压大于冰晶的水蒸汽压小冰晶的水蒸汽压大于大冰晶的水蒸汽压u3、贮藏温度的波动：温度上升时，结冰 率降低，小冰晶首先融化；温度降低时，又发生结晶现象。
