专业基础知识

1、熟悉水的结构特性；水在食品中的存在形式

*水，是由若干个水分子以氢键缔合形成的水分子簇(H2O)n； *水结冰时，体积增加约9%；

*冰的热扩散系数约为水的9倍，且0℃时，冰的热导值约为同一温度下水的4倍，所以在温差相等的情况下，冷冻速率比解冻速率更快； *我国的冻藏食品温度常为-18℃； *水的存在形式：

是指与非水物质结合得最牢固的并构成非水物质整体的那部分水。 是指处于在非水组分亲水性最强的基团周围的第一层位置，主要结合力是水-离子和水-偶极间的缔合作用。 是指位于以上所说的第层的剩余位置的水和在单分子层的外层形成的另外几层水，主要是以水-水和水-溶制质氢键作用。 是指被组织中的显微和亚显微结构及膜所阻留住的水。 通常是指存在于溶质或其它非水组分附近邻近水 结合水 的、与溶质分子这间通过化学键结合的那部水 多层水 分水。 化合水 是指食品中除体相水 了结合水以外毛细管水 细胞间水 的那部分水。 自由流动水 可以自由流动的水。 不移动水

*结合水与体相水区别（特点）：

（1）结合水的蒸汽压比体相水低得多，所以在一定温度（100℃）下结合水不能从食品中分离出来；

（2）结合水不易结冰（冰点约为-40℃），由于这种性质，植物的种子和微生物的孢子（几乎没有体相水）得以在很低的温度下保持其生命力； （3）结合水不能作为溶剂；

（4）体相水能为微生物利用，而绝大部分的结合水则不能。 2、掌握水分活度；水分活度对食品加工的影响

*水分活度，是指食品中水的蒸汽压与同温下纯水的饱和蒸汽压的比值，Aw=p/p0； *油脂氧化速率与水分活度的关系：水分活度在0.33处，速率最低，

（1）水分活度从0-0.33，随着水分活度的增加，氧化速率降低，这是因为十分干燥的食品中添加少量水，既能与催化氧化的金属离子水合，双能与氢过氧化物（氧化中间产物）结合并阻止其分解；

（2）水分活度从0.33-0.73，随着水分活度的增加，催化剂的流动性提高，水中溶解更多的氧，油脂分子溶胀，暴露出更多的催化点位，故氧化速率提高；

（3）当水分活度大于0.73后，水量增加，使催化剂被稀释，导致氧化速率降低。 *最好是将水分活度保持在结合水范围内。 *降低水分活度，提高食品稳定性的机理：

（1）大多数化学反应都必须在水溶液中才能进行--体相水的溶剂作用；

（2）很多反应属于离子反应，离子化或水合作用需要有足够多的体相水--体相水的溶剂作用；

（3）很多化学和生物反应都必须有水参加（如水解反应）；

（4）酶促反应中，水既作为一种反应底物，还能作为底物向酶扩散的输送介质，并使酶和底物活化；

（5）食品中微生物的生长繁殖，都需要有一定最低限度的水分活度，即如果水分活度够低，达不到微生物的要求，则微生物受到抑制或无法生长。 （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 *除丙酮糖外，单糖分子均含有手性碳原子；

*食物中只有两种天然存在的L-糖，L-阿拉伯糖和L-半乳糖，其它的为D-型； *甜度：通常定义蔗糖（非还原糖）10%或15%的水溶液在20℃时的甜度为1.0； *（1）果糖的甜度为1.5，葡萄糖的甜度为0.7；

（2）在同一温度下，单糖中果糖的溶解度最大，其次为葡萄糖； （3）所有的糖中，果糖的吸湿性最强、葡萄糖次之； （4）蔗糖与葡萄糖易结晶，果糖及果葡糖浆较难结晶；

（5）糖溶液的渗透压与其浓度和分子质量有关，即与糖的摩尔浓度成正比，单糖为双糖的2倍；

（6）低聚糖，分子质量大，溶解度小，渗透压也较小；

*蔗糖，没有还原性，水解后得到等量的葡萄糖和果糖混合物； *麦芽糖，有还原性，水解后得到2分子的葡萄糖； *乳糖，有还原性；

*低聚果糖：具有明显抑制淀粉老化的作用；

2、掌握糖的典型物理和化学性质；美拉德反应；焦糖化 *美拉德反应：指羰基与氨基的缩合，生成类黑色素的反应。 *影响美拉德反应的因素： （1）底物不同，速率不同；

（2）pH值，在酸碱环境中均可发生，但在pH=3以上时，其反应速率随pH值升高而加快； （3）水分，与底物浓度成正比；

（4）温度，温度相差10℃，速度相差3-5倍；

（5）金属离子，Fe和Cu促进作用，Ca（与氨基结合生成不溶性化合物）抑制； （6）空气。

*焦糖反应：糖类，尤其是单糖，在没有含氨基化合物的情况下，加热到熔点以上温度，发生脱水与降解，产生褐变反应。 *影响速率因素： （1）糖的熔点；

（2）pH值，越大越快，pH=8时要比5.9时快10倍； （3）高温、弱碱性可提高速率； 3、熟悉淀粉的糊化和老化 *淀粉：支链和直链；

*糊化：生淀粉分子靠大量的分子间氢键排列得很紧密，形成束状的胶束，彼此之间的间隙很小，连水分子也难以渗透进去。水中加热后，温度升高，破坏了胶束中的氢键，水分子进入内部并与淀粉分子进行氢键结合，胶束逐渐消失直至全部崩溃，淀粉形成单分子，并被水

包围（氢键结合），形成具有黏性的糊状，称为糊化；

*直链淀粉含量越高的淀粉，糊化温度越高，一般，小颗粒淀粉糊化温度高于大颗粒的； *老化：糊化的淀粉，在较低温度下，会逐渐变得透明甚至凝结而沉淀，称为老化； *影响老化因素：

（1）直链淀粉较支链易老化；

（2）淀粉含水30%-60%时易老化，小于10%或大量水中则不易老化；

（3）温度，最适宜老化温度2-4℃，大于60℃或小于-20℃都不发生老化； （4）在偏酸（pH=4以下）或偏碱的条件下，也不易发生老化；

（5）方便面等原理：糊化后迅速脱水或冷却至0℃以下脱水，这样淀粉分子已不可能移动和相互靠近。这样的淀粉在加水后，因为无胶束存在，水分子容易进入包围淀粉分子而糊化；

（6）糊化淀粉在有单糖、二糖和糖醇存在时，不易老化； （三）蛋白质

1、掌握蛋白质的结构；蛋白质的变性；蛋白质的等电点 *蛋白质结构单元：氨基酸， O || R-CH-C-OH | NH2

*蛋白质分为：单纯蛋白质、结合蛋白质、衍生蛋白质； *蛋白质结构：

（1）一级结构。指由共价键（肽键）结合在一起的氨基酸残基的排列顺序；

（2）二级结构。指多肽链借助氢键作用排列成为沿一个方向、具有周期性结构的构象，主要是螺旋结构和β-结构（以β-折叠、β-弯曲常见），另外还有一种没有规则的卷曲结构； （3）三级结构。是指多肽链借助各种作用力，进一步折叠卷曲形成紧密的复杂的球形分子的结构。作用力有氢键、离子键、二硫键和范德华力等；

（4）四级结构。是指两条或以上的肽链之间以特殊方式结合、形成有生命活性的蛋白质，其中每条肽链都有自己的一、二、三级结构。作用力以氢键、疏水相互作用为主； *蛋白质变性。

主要包括（一般不涉及一级结构的变化）：

（1）分子内部疏水性基团的暴露，蛋白质在水中的溶解性能降低； （2）某些生物蛋白质的生物活性丧失，如失去酶活性或免疫活性； （3）蛋白质肽键更多暴露出来，易被蛋白酶催化水解； （4）蛋白质结合水的能力发生改变； （5）蛋白质分散体系黏度发生改变； （6）蛋白质结晶能力丧失； *物理变性：

（1）加热。对于许多反应来说，其温度系数为3-4，即反应温度每升高10℃，反应速率增加3-4倍。蛋白质的温度系数为600左右，HTST（高温瞬时杀菌）和UHT（超高温杀菌）就是利用高温大大提升蛋白质的变性速度，短时间内破坏微生物活性蛋白质或微生物中的酶，而由于其它营养素化学反应的速度变化相对较小，确保了其它营养素的较少损失； （2）冷冻。 （3）机械处理。 （4）静高压。

（5）电磁辐射。 *化学变性：

（1）pH值。蛋白质在等电点时比在其它pH值下稳定，大多数在中性条件下比较稳定； （2）盐类。碱土金属Ca2+、Mg2+是可能是蛋白质的组成部分，Cu2+、Fe2+、Hg2+、Pb2+、Ag3+等，易与蛋白质分子中的－SH形成稳定的化合物或是将二硫键转化为－SH基，从而改变了稳定蛋白质分子结构的作用力，因而导致蛋白质的稳定性改变和蛋白质的变性； （3）有机溶剂。大多数有机溶剂，降低了溶液的介电常数，使蛋白质的分子内基团的静电作用力增加；或者是破坏、增加了蛋白质分子内的氢键……

3、掌握有效数字运算及处理的一般规则 *一、 有效数字

为了取得准确的分析结果，不仅要准确测量，而且还要正确记录与计算。所谓正确记录是指记录数字的位数。因为数字的位数不仅表示数字的大小，也反映测量的准确程度。所谓有效数字，就是实际能测得的数字。

有效数字保留的位数，应根据分析方法与仪器的准确度来决定，一般使测得的数值中只有最后一位是可疑的。例如在分析天平上称取试样0.5000g，这不仅表明试样的质量0.5000g，还表明称量的误差在±0.0002g以内。如将其质量记录成0.50g，则表明该试样是在台称上称量的，其称量误差为0.02g，故记录数据的位数不能任意增加或减少。如在上例中，在分析天平上，测得称量瓶的重量为10.4320g，这个记录说明有6位有效数字，最后一位是可疑的。因为分析天平只能称准到0.0002g,即称量瓶的实际重量应为

10.4320±0.0002g,无论计量仪器如何精密，其最后一位数总是估计出来的。因此所谓有效数字就是保留末一位不准确数字，其余数字均为准确数字。同时从上面的例子也可以看出有效数字是和仪器的准确程度有关,即有效数字不仅表明数量的大小而且也反映测量的准确度.

二、有效数字中＂0＂的意义

＂0＂在有效数字中有两种意义：一种是作为数字定值，另一种是有效数字．例如在分析天平上称量物质，得到如下质量：

H2C2O4·2H2O 0.2104 4位 物质 质量（ｇ） 有效数字位数 称量瓶 １０．１４３０ ６位 Ｎａ2ＣＯ３ ２.１０４５ 5位 称量纸 0.0120 3位

以上数据中“0”所起的作用是不同的。在10.1430中两个“0”都是有效数字，所以它有6位有效数字。在2.1045中的“0”也是有效数字，所以它有5位有效数字。在0.2104中，小数前面的“0”是定值用的，不是有效数字，而在数据中的“0”是有效数字，所以它有4位有效数字。在0.0120中，“1”前面的两个“0”都是定值用的，而在末尾的“0”是有效数字，所以它有3位有效数字。

综上所述，数字中间的“0”和末尾的“0”都是有效数字，而数字前面所有的“0”只起定值作用。以“0”结尾的正整数，有效数字的位数不确定。例如4500这个数，就不会确定是几位有效数字，可能为2位或3位，也可能是4位。遇到这种情况，应根据实际有效数字书写成：

4.5×103 2位有效数字 4.50×103 3 位有效数字4.500×103 4 位有效数字

因此很大或很小的数，常用10的乘方表示。当有效数字确定后，在书写时一般只保留一位可疑数字，多余数字按数字修约规则处理。

对于滴定管、移液管和吸量管，它们都能准确测量溶液体积到0.01mL。所以当用50mL滴定管测定溶液体积时，如测量体积大于10mL小于50mL时，应记录为4位有效数字。例如写成24.22；如测定体积小于10mL，应记录3位有效数字，例如写成8.13 mL。当用25mL移液管移取溶液时，应记录为25.00mL；当用5mL吸取关系取溶液时，应记录为5.00mL。当用250mL容量瓶配制溶液时，所配溶液体积应即为250.0mL。当用50mL容量瓶配制溶液时，应记录为50.00mL。

总而言之，测量结果所记录的数字，应与所用仪器测量的准确度相适应。 三、数字修约规则

我国科学技术委员会正式颁布的《数字修约规则》，通常称为“四舍六入五成双”法则。四舍六入五考虑，即当尾数≤4时舍去，尾数为6时进位。当尾数4舍为5时，则应是末位数是奇数还是偶数，5前为偶数应将5舍去，5前为奇数应将5进位。

这一法则的具体运用如下：

a. 将28.175和28.165处理成4位有效数字，则分别为28.18和28.16。

b. 若被舍弃的第一位数字大于5，则其前一位数字加1，例如28.25处理成3为有效数字时，其被舍去的第一位数字为6，大于5，则有效数字应为28.3。

c. 若被舍其的第一位数字等于5，而其后数字全部为零时，则是被保留末位数字为奇数或偶数（零视为偶），而定进或舍，末位数是奇数时进1，末位数为偶数时还进1，例如28.350、28.250、28.050处理成3位有效数字时，分别为28.4、28.2、28.0。

d. 若被舍弃的第一位数字为5，而其后的数字并非全部为零时，则进1，例如28.2501，只取3位有效数字时，成为28.3。

e. 若被舍弃的数字包括几位数字时，不得对该数字进行连续修约，而应根据以上各条作一次处理。如2.16 ，只取3位有效数字时，应为2.15,二不得按下法连续修约为2.16：

2.16→2.155→2.16→2.155→2.16 四、有效数字运算规则

前面曾根据仪器的准确度介绍了有效数字的意义和记录原则，在分析计算中，有效数字的保留更为重要，下面仅就加减法和乘除法的运算规则加以讨论。

a. 加减法：在加减法运算中，保留有效数字的以小数点后位数最小的为准，即以绝对误差最大的为准，例如：

0.0121+25.+1.05782=?

正确计算 不正确计算

0.01 0.0121 25. 25. + 1.06 + 1.05782

26.71 26.70992 上例相加3个数字中，25.中的“4”已是可疑数字，因此最后结果有效数字的保留应以此数为准，即保留有效数字的位数到小数点后面第二位。

b. 乘除法：乘除运算中，保留有效数字的位数以位数最少的数为准，即以相对位数最大的为准。例如：

0.012×25.×1.05782=? 以上3个数的乘积应为： 0.0121×25.6×1.01=0.328

在这个计算中3个数的相对误差分别为： E%=(±0.0001)/0.0121×100=±8 E%=(±0.01)/25.×100=±0.04

E%=（±0.00001）/1.05782×100=±0.0009

显然第一个数的相对误差最大（有效数字为3位），应以它为准，将其他数字根据有效数字修约原则，保留3位有效数字，然后相乘即可。

c. 自然数，在分析化学中，有时会遇到一些倍数和分数的关系，如： H3PO4的相对分子量/3=98.00/3=32.67 水的相对分子量=2×1.008+16.00=18.02

在这里分母“3”和“2×1.008”中的“2”都还能看作是一位有效数字。因为它们是非测量所得到的数，是自然数，其有效数字位数可视为无限的。

在常见的常量分析中，一般是保留四位有效数字。但在水质分析中，有时只要求保留2位或3位有效数字，应视具体要求而定。