食品原料的化学组成及其易发生的生物化学变化

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 主要食品原料的化学组成及其易发生的生物化学变化,动物屠宰后组织的僵直与成熟,果蔬在成熟及采收后的变化特点,1,教学要求,了解动物性和植物性食品的化学组成及特性；,理解并掌握动物死亡后代谢的一般特征，组织呼吸途径的转变及重要物质的变化；,理解并掌握掌握采收后蔬菜、水果组织呼吸的的变化及成熟过程的生物化学变化。,2,第一节主要动物性食品原料的化学,一、畜禽肉类,二、鱼贝类,三、乳类,四、蛋类,3,一、畜禽肉类化学组成,1、蛋白质,1）肌浆蛋白质：易溶于水或低离子强度的中性盐溶液中，常称为肌肉的可溶性蛋白质。,2）肌原纤维蛋白质：盐溶性蛋白质；主要包括肌球蛋白、肌动蛋白、肌动球蛋白；与肌肉收缩、动物死后僵直和肉的持水力等有关。,3）间质（基质）蛋白质：是不溶性蛋白质，主要存在于结缔组织中，是组成肌纤维坚硬组织的主要成分，主要是胶原蛋白和弹性蛋白。,4,2、脂肪,主要是由硬脂酸、软脂酸和油酸组成，约占畜体重量10%20%）,有饱和脂肪和不饱和脂肪之分。其中饱和脂肪酸居多；,对肉制品的质量、颜色和气味有重要作用。,5,3、糖类,糖原是动物体内糖的主要储存形式，含量少（约为1%） 。葡萄糖是提供肌肉收缩能量的来源，核糖是细胞核酸的组成成分。,糖原多数与肌球蛋白结合，与肌肉的生理作用有着密切关系糖类,糖原含量影响到肉的pH的高低，肉僵直和成熟的时间长短。,6,4、浸出物或呈味物质,广义上说煮肉时溶出的成分；狭义浸出物是指将无机物、蛋白质、脂类、维生素等除去，剩余的有机物。,浸出物成分中主要有机物为核苷酸类物质、肽、氨基酸、有机酸、嘌呤碱和糖原等。,浸出物的成分与肉的风味（气味、滋味）有密切关系。如浸出物中的还原糖与氨基酸之间的非酶促褐变对肉的风味具有重要的作用。,7,5、色素及维生素,1）色素,包括脂溶性的胡萝卜素、水溶性的核黄素、细胞色素及肌红血红蛋白等。,色素含量多少直接关系到肉色的浓淡，其氧化影响肉的色泽。,2）维生素,肉类中含有各种维生素，但含量很低，而且不稳定，其中以B族维生素含量较丰富。,8,化学组成,6、矿物质,主要有钙、磷、铁、钠、钾、镁和硫等。,矿物质的含量主要与肉的水分及蛋白质部分有关。,7、水分,含量与动物的年龄、脂肪含量、部分有关。,9,二、鱼贝水产类与畜禽肉类化学组成比较,1、鱼贝水产类的水分含量比畜禽肉类高；,2、鱼贝水产类蛋白质主要包括肌浆蛋白和肌纤维蛋白，缺乏间质蛋白，因此鱼肉组织比畜肉软，结构比较松散，纤维较短；,3、鱼贝水产类脂肪含有更多的高度不饱和脂肪酸，因此易氧化酸败。,4、鱼贝水产类糖原含量比畜禽肉类少，因此产生的乳酸少，肉的最低pH比畜禽肉类高，不利于贮藏和色泽的保持。,10,二、鱼贝类与畜禽肉类化学组成比较,5、鱼贝水产类钙多镁少，而畜禽肉类是镁多钙少。,6、鱼贝水产类色素主要是水溶性色素蛋白和脂溶性类胡萝卜素；,7、氧化三甲胺是鱼贝水产类的重要呈味物质之一，而三甲胺是鱼类腥臭味的主要物质。,11,第二节 主要植物性食品原料的化学组成,一、新鲜植物组织,天然植物类食物根据含水量高低可分为：,1）含水量低的种子类食物：含水量一般为12%15%，如稻谷、麦、玉米、花生等。特点是,代谢活动强度低，耐贮性强。,2）含水量较高的果蔬类食物：含水量一般在70%90%，特点是,代谢活跃，贮藏性差,。,12,果蔬基本组成,果蔬基本组成可分为两大部分,1）水分,2）干物质,干物质按其溶解性可分为水溶性物质（组成植物体的汁液部分）和非水溶性物质（组成植物体的固体部分）,13,（一）水分,1、果蔬含水量P191表8-12,2、水分存在形式：结合水和游离水,3、水的功能作用,1）为果蔬完成全部生命活动提供必要条件；,2）为微生物和酶的活动创造了有利条件；,3）是决定果蔬鲜嫩程度的重要指标。,14,（二）糖类,主在含有单糖、低聚糖、多糖（淀粉、纤维素和半纤维素、果胶等）。,糖类是果蔬生理活动的重要物质基础，如糖的代谢；,糖类也为微生物生长繁殖提供营养物质。,15,（三）有机酸,含有苹果酸、柠檬酸和酒石酸，少量的草酸、水杨酸、琥珀酸等。其中苹果酸、柠檬酸和酒石酸，一般统称为果酸。,有机酸是以游离态或结合成盐类的形式存在。,与味感关系密切的是游离的果酸。,16,（四）含氮物质,果实中一般含氮较少，以核果、柑橘类相对较多；,蔬菜中含氮则较多，以豆类含量最多。,17,（五）脂肪,存在于种子和部分果实中；植物的茎、叶和果实表面常有一层蜡质。,大多含有不饱和脂肪酸，特别是必需脂肪酸。,18,（六）单宁物质（鞣质）,单宁物质既是呈味物质也是呈色物质，与果蔬及其加工品的风味和色泽有密切关系。,1）属多酚类物质，是酶促褐变的底物；,2）具有涩味，但单宁与糖、酸比例适当时，可表现出良好的风味；,3）单宁与蛋白质结合形成不溶物质，该性质常用于果汁、果酒的澄清。,19,（七）糖苷类,大多数糖苷类表现出苦味和特殊的香味；,糖苷类物质是部分果蔬独特风味的来源；,部分苷类有剧毒（苦杏仁苷，比氰化钾毒性更大）,20,（八）色素,含有脂溶性（如叶绿素、胡萝卜素）和水溶性色素（花青素、类黄酮类色素等）；,色素与果蔬成熟度、风味、质地有关。,21,果蔬的化学组成,（九）芳香物质,主要成分为醇、酯、醛和酮、烃、萜和烯等；,构成果蔬及其制品的香气。,（十）维生素,果蔬中维生素含量多，是人体所需维生素的直接来源；,（十一）矿物质,大多以盐类存在；,铁、铜与果汁的氧化、褐变等有关。,22,果蔬的化学组成,（十二）酶,含有氧化酶类和水解酶类两大类；,与果蔬的生命活动及代谢有密切关系。,（十三）植物抗生素,姜、葱、蒜等含有抑制真菌、细菌、病毒及其它低等生物活动的能力的抗生素。,23,第六节果蔬在成熟及采收后的变化特点,一、果蔬的成熟与衰老（补充）,（一）成熟的概念,在植物学上，成熟是指植物种子的胚发育完全，具有萌发成新植株能力时的状态。,从食品的角度，是以果蔬的可食部位生长到一定时期，达到最佳可食程度时，称为成熟。,24,1、水果,1）采收成熟度：果实基本上完成了生长和物质的积累过程，果实体积停止增长，绿色减退或全退，种子已经发育成熟。,2）加工成熟或食用成熟度；果实已充分表现出本品种的特有的外形、色泽、风味和芳香，在化学成分和营养价值上也达到最高点。,3）生理成熟度（通常也称为过熟）：果实在生理上已达到充分成熟的阶段。，果肉中化学成分的水解作用加强，由于糖酸（特别是酸）的过量消耗变得淡而无味，营养价值也大大降低，不适于食用。,25,2、蔬菜（蔬菜采收成熟度难一致）,果菜类的色泽是判断成熟的重要标志。,坚实度作为蔬菜采收标准有其不同的含意。一是表示蔬菜没有过熟变软；二是表示蔬菜发育良好，充分成熟；三是硬度高表示品质下降。,糖和淀粉也是采收成熟度的指标。,其它采收成熟度标准,26,（二）果实的后熟与衰老,1、后熟,是指果实离开植株后的成熟现象，是由采收成熟度向食用成熟度过渡的过程。,果实的后熟作用是在各种酶的参与下进行的极其复杂的生理生化过程。包括淀粉分解成糖；可溶性单宁凝固；原果胶水解成果胶。同时果实色泽加深，香味增加等。,在这个过程中还由于果实呼吸作用产生了乙醇、乙醛、乙烯等产物，促进了后熟的过程。,27,2果实的衰老,衰老是指一个果实已走向生长发育的最后阶段，开始发生一系列不可逆的变化，最终导致细胞崩溃及整个器官死亡的过程。,果实进入成熟时既有生物合成性质的化学变化，也有生物降解性质的化学变化，果实的衰老就更多地发生降解性质的变化。,28,二、果蔬采收后组织呼吸的变化P200,（一）果蔬组织的呼吸,果蔬采收后，呼吸作用成为新陈代谢的主导过程。,果蔬呼吸作用的本质：在酶的参与下的一种缓慢的氧化过程。,果蔬呼吸作用分为有氧呼吸和无氧呼吸（缺氧呼吸）两大类。,29,1、有氧呼吸,方程式：C,6,H,12,O,6,+6O,2,6CO,2,+6H,2,O+Q,有氧呼吸放出大量能量（约2817KJ/mol），一部分维持果蔬正常的代谢活动；另一部分产生热量使果蔬周围温度升高，会加速果蔬腐烂变质。,有氧呼吸使糖等营养物质分解，使果实变软，风味下降。,30,2、无氧呼吸（缺氧呼吸）,方程式： C,6,H,12,O,6,2C,2,H,5,OH+2CO,2,+Q,由于缺氧呼吸产生能量少（约117KJ/mol），为维持正常生命活动，必须分解更多的营养物质，消耗远比有氧呼吸更多的贮藏营养物质 。,呼吸产生的中间产物乙醇等，对细胞有一定毒性，如果积累过多，将会引起细胞中毒甚至杀死细胞。,31,（二）呼吸强度,1、呼吸强度是以单位时间内，单位重量的组织吸收O,2,或以呼出的CO,2,的容积或重量来表示。,O,2,或CO,2,mg(mL)/kg.h,2、不同种类植物组织的呼吸强度不同，同一植物组织不同器官的呼吸强度也不同。,3、呼吸强度的大小直接影响到果蔬贮藏期限，因此控制果蔬呼吸强度是果蔬贮藏的关键。,32,（三）影响果蔬组织呼吸的因素,1、果蔬种类、品种（内因）,2、温度,3、湿度,4、大气组成（氧和二氧化碳）,5、机械损伤及微生物的感染,33,1、果蔬种类及品种,不同果蔬呼吸强度不同，同一植物不同器官的呼吸强度也不同。,呼吸强度越大的果蔬，耐藏性越差。,比较叶菜类和果菜类的贮藏性。,34,2、温度,1）一般呼吸强度随温度升高而加快，Q,10,在24之间；随温度下降而降低。,环境温度越高，呼吸强度越大；,温度接近零度时，呼吸进行缓慢，利用此性质如冷藏可减少果蔬的贮藏损失。,应用：降低贮藏温度是降低呼吸强度、延长贮藏寿命的最有效办法。,高温热烫钝化酶的活性，阻止呼吸作用的进行。,35,2、温度,2）温度与呼吸强度的关系对果蔬贮藏的指导意义,降低温度可降低呼吸强度，延长贮藏期。,降温要以不出现低温冻害为标准，即要掌握好维持正常呼吸而不引起低温伤害的下限温度。,注意贮藏温度的不稳定会增强呼吸强度。,36,3、氧和二氧化碳,1）有氧呼吸：C,6,H,12,O,6,+O,2,CO,2,+H,2,O+Q,呼吸强度随着氧的浓度增加而加强，二氧化碳浓度增加而减弱。,改变环境大气的组成（减氧与增CO,2）,可以有效地控制植物组织的呼吸强度。注意高浓度二氧化碳引起果蔬出现异味。,应用：气调贮藏法,37,3、氧和二氧化碳,2）无氧呼吸：C,6,H,12,O,6,C,2,H,5,OH+CO,2,+Q,无氧呼吸要消耗大量贮藏物质，同时积累有毒的乙醛、乙醇等产物，造成生理病害。,因此贮藏蔬菜时应控制氧浓度保持在最低水平（临界需氧量），使呼吸正常进行，避免产生无氧呼吸或缺氧呼吸；,3）贮藏最适条件：O,2,浓度控制在3%左右，CO,2,浓度控制在05%。,38,4、湿度,1）空气温度太小时，收获后的水果、蔬菜已经离开了母株，水分产生蒸发，蒸发后组织会干枯、凋萎；另由于水分蒸发，破坏了细胞原生质的正常状态，游离态的酶比例增大，细胞内的分解过程加强，呼吸作用也大大增强。,2）空气相对湿度过大以至饱和时，形成“发汗”现象，为微生物的滋生提供了有利的条件；由于微生物的呼吸很强，使贮藏环境条件恶化，引起贮藏果蔬代谢异常，导致不良的贮藏效果。,39,5、机械损伤及微生物感染,1）机械损伤刺激组织呼吸明显上升。这种呼吸的加强也叫“伤呼吸”。造成“伤呼吸”的原因：,损伤增加了氧的透性；,损伤口周围的细胞旺盛的生长和分裂。,2）伤口处流出的大量营养物质为微生物生长繁殖提供良好条件，微生物越多，呼吸作用大大增强，造成蔬菜易于发热，腐烂。,40,三、果蔬成熟过程中的生物化学变化P199,1、色素物质及鞣质的变化,随着果蔬成熟，叶绿素的降解使绿色消失，而类胡萝卜素和花青素的生成则使果蔬呈现红色和橙色。,含有多量的鞣质使果蔬具强烈的涩味，随着果蔬成熟，涩味逐渐消失。,41,2、芳香物质的形成,果蔬芳香物质是一些醛、酮、醇和酸，特别是酯类物质。,芳香物质形成机制主要是酶催化下生物化学变化的结果（第九章介绍）,42,3、抗坏血酸含量的变化,果蔬成熟期间大量积累维生素C，是已糖的氧化衍生物，形成与呼吸作用有关。,维生素C含量随着贮藏时间延长而减少。,43,4、果胶物质的变化,果蔬组织中含有果胶质，包括原果胶、果胶和果胶酸。,果蔬变软是由于原果胶在果胶酶作用于下水解生成果胶。,44,5、糖酸比的变化,未成熟果蔬因含有大量淀粉，因而缺乏甜味；此时有机酸含量较高。,随着果蔬成熟，淀粉水解产生糖，具有甜味的单糖和低聚糖含量增加；而有机酸则因作为呼吸作用的底物而减少，最终达到一个最佳比例（最佳风味）。,糖酸比是衡量水果风味的一个重要指标。,45,四、果蔬的成熟机理,（一）呼吸变化,1、呼吸跃变现象,2、高峰呼吸型和非高峰呼吸型,（二）水果成熟机理：乙烯促进了果实的成熟。,乙烯提高果肉细胞膜系统的通透性，加强了内部氧化的过程，促进了呼吸及其它代谢作用的进行。,46,四、果蔬的成熟机理,（三）果蔬的人工催熟,利用人工方法加速后熟过程，采取各种措施加强酶的活力，促进果实后熟过程中各种生化作用。,包括适宜温度、一定的氧气含量和促进酶活动的物质。,实践证明乙烯是很好的催化剂。,47,第四节 动物屠宰后组织的僵直与成熟,一、屠宰后组织的成熟与腐败,1、肉的解僵成熟,1）尸僵前期,2）尸僵期,3）尸僵后期（成熟）,2、肉的腐败,48,1、肉的解僵成熟,1）尸僵前期：肌肉组织柔软、松驰。,生物化学特征是血液循环停止，供氧停止。,肌肉糖原在酶作用下水解成单糖，单糖在无氧条件下进行无氧酵解作用产生乳酸（复习第二章糖的代谢部分）。,随着乳酸的积累，肌肉中pH值由刚宰杀时的中性或弱碱性（pH7.07.4）下降。,49,2）尸僵期,肌肉僵硬和收缩,当pH值下降到6.3附近时，肌球蛋白的ATP酶活性大大增强，ATP在ATP 酶的作用下分解产生ADP和磷酸。肌肉中肌动蛋白与肌球蛋白逐渐结合，形成没有延伸性的肌动球蛋白。,pH值继续下降至pH5.4左右时，肌肉蛋白质会产生酸性凝固（ pH值正处于溶胶状蛋白质的等电点）。,此时肉的肉质坚硬干燥，无肉香气味，且不易煮烂，也不易消化。,50,3）尸僵后期,肉软化，达到食用最佳状态。,随着乳酸和磷酸的积累，pH值继续下降（约为4.5），组织蛋白酶被激活，催化蛋白质发生水解，生成肽、胨、氨基酸等小分子物质。,ATP继续降解产生IMP（肌苷酸），呈香味和鲜味的重要成分。,肌肉再度软化，持水性增加，肉的食用质量达到最佳适口度，通常称为肉的成熟。此时的肉多汁，具有特殊的香味，易煮料和消化。,51,2、肉的腐败,经过解僵成熟的肉，含有丰富的营养成分，在适宜条件下（氧、光照、温度），侵入肉中的微生物大量繁殖，吸收和分解肉中的营养物质，产生许多有害的代谢产物，称为肉的腐败。它包括蛋白质的腐败，脂肪的酸败和糖的发酵。,52,问题,比较鱼贝类和畜禽肉类解僵成熟时间长短,影响畜禽肉类和鱼贝类腐败变质的因素有哪些？,53,二、动物宰杀后肌肉组织呼吸途径的转变,活的动物体内，主要的呼吸过程是有氧呼吸。,宰杀后的动物组织的呼吸转变为无氧的酵解途径，最终产物为乳酸。,54,三、动物屠宰后组织的生物化学变化,1、ATP显著降低,1）呼吸由有氧呼吸（产生38个ATP）转变为无氧呼吸（只产生2个ATP），因此ATP产生显著降低；,2）ATP降解：ATP（ATP酶）ADP（肌激酶 ）AMP（腺苷酸脱氨酶）IMP,ATP含量变化及对肉的风味的重要性：ATP降解产生肌苷酸，是肉类香味和鲜味的重要成分。,ATP减少与尸僵的关系：肌动蛋白与肌球蛋白形成没有弹性的肌动球蛋白，此时肌肉处于僵直状态。,55,2、pH值下降,由刚宰杀时的pH 7.27.4降至pH 5.35.5（鱼类大都比温血动物高，可达pH 6.26.6)。,pH值下降原因：糖的无氧酵解产生的乳酸和ATP降解产生磷酸的积累。,动物宰后pH变化受宰前体内糖原贮量的影响，为什么？,宰后动物肌肉保持较低的pH值有利于抑制腐败细菌的生长和保持肌肉色泽。,56,3、肌肉中蛋白质的变化,1）蛋白质变性： pH下降至蛋白质的等电点，溶胶状蛋白质产生酸性凝固变性。,2）肌肉蛋白质持水力的变化：随着僵直的发生，特别是pH降至最低点时（5.35.5），持水力也降至最低，解僵后持水力又有所回升。,3）尸僵缓解与肌肉蛋白质的自溶：蛋白质在组织蛋白酶作用分解产生氨基酸和低分子含氮化合物。自溶作用可使肌肉软化，风味提高，但处于自溶后期的动物组织的鲜度已开始下降（为什么）。,57,问题,1）为了防止畜禽肉类和鱼贝类腐败变质，延长贮藏期，应在哪个阶段开始冷藏最好？,2）延长畜禽肉类和鱼贝类贮藏期的措施有哪些？,58,动物宰杀后的贮藏,1、,动物宰杀后由于生物化学变化使pH下降，温度上升（约39,0,C）。,2、贮藏保鲜的方法是采取降低温度，使体内酶的活力下降，减缓体内的各种代谢活动，即,延长僵直期,（原因：僵直期时pH下降，肉质组织较致密，不利于微生物生长繁殖）。,59,动物宰杀后的贮藏,3、贮藏温度愈低，成熟所需时间就愈长。,库温为02,0,C时猪、羊、牛的成熟时间：,猪肉23d；小牛肉和羊肉34d；牛肉10d21d。,鱼体温度为1,0,C时，死后僵硬开始时间为55h，僵硬持续时间可达到96h；而鱼体温度为35,0,C时，死后僵硬开始时间为310min，僵硬持续时间3040min。,60,思考题与作业,思考题：,1、动物死亡后生物化学变化有哪些？,2、果蔬采摘后生物化学变化有哪些？,3、简要说明鱼贝类比畜禽肉类更易腐败变质的原因。,作业题：,1、简要说明影响果蔬呼吸的因素。,61,