圖解食品化學

1.1食品化學的概述
食物是指能被食用並經消化吸收後提供營養成分、供給活動所需能量或調節生理機能的無毒物質，也就是維持生存和健康的物質。通常把經過加工的食物稱為食品。在一般情況下，「食物」和「食品」兩者的概念並不是很明確，常常泛指一切的食物為食品。
食品：經特定方式加工後供人類食用的食物。
食物：可供人類食用的物質原料統稱為食物。
營養素
能維持人體正常生長發育和新陳代謝所必需的物質。目前已知的有40～50種人體必需的營養素，依化學性質分為六大類，即蛋白質、脂肪、醣類、礦物質、維生素和水，也有人將膳食纖維列為第七類營養素。
食品的化學組成
食品中大部分的成分來自於天然的原材料，屬於自然組成，但在加工儲藏和運輸的過程中也有一些非天然成分的介入，也就是食品添加物。
食品化學
利用化學的理論和方法研究食品本質的科學，它經由食品營養價值、安全性和風味特徵等的研究，闡明食品的組成、性質、結構和功能及食品成分，在儲藏、加工和運輸過程中可能發生的化學、物理和生物化學變化的科學。
食品化學、微生物學、生物學和食品加工學是食品科學的四大支柱學科。
食品從原料生產，經過儲藏、運輸、加工到銷售，每一個過程都涉及到一系列的化學和生物化學變化。食品中的各種成分的穩定性會隨著環境條件的改變而變化；儲藏及加工過程中食品成分會相互作用而引起變化。這些變化以及造成變化的原因和機轉，都是食品化學研究的課題。
食品化學主要從分子的角度介紹食品中天然和人工添加成分的結構、理化性質、食品功能性及與食品安全性、營養性和享受性的關係，以及在食品加工及儲藏過程變化及對安全性、營養性和享受性的影響。
食品化學為新資源食品的開發、食品加工、食品營養、食品安全、食品分析及包裝等提供基礎知識。
由於大多數食品的成分十分複雜，食品化學家首先注重食品中大而廣的代表性成分和它們的物性，注重對物性影響重大和代表性強的成分結構，注重普遍發生、影響重大和代表性強的變化。
在考慮食品儲藏和加工的實際條件的前提下，經過化簡、模擬、分析、綜合等實驗研究和理論探討，找出結構和物性的關係、變化的途徑或反應的機制和影響物性及變化速度的主要因素或條件。
目前食品中大多數成分與其結構、功能性質、物理和化學變化、相互作用，以及儲藏加工和環境條件對其影響業已初步探明。
食品化學正朝著探索調控機制、提高預測食品品質變化能力、利用生物及化學工程新技術改造和創造食品成分的方向發展。

1.2食品中主要的化學變化
食品從原料生產，經過儲藏、運輸、加工到銷售，每一過程都可能產生化學變化。對這些變化的研究及控制，構成了食品化學研究的核心內容。
植物組織或器官在儲藏過程中發生的化學變化，一般包括生理成熟、後熟和衰老過程中的酶促變化和化學變化。如呼吸、細胞壁軟化和風味物產生。動物組織或器官在儲藏過程中發生的化學變化，包括生理和化學變化，如肉的僵直、嫩化、自溶和腐敗。
加工
加工時，多種原料被混合，細胞結構被破壞，增加了酶與基質接觸的機會。食品酶催化變化引起營養物消耗、質地變軟、風味和色澤改變。有些變化幅度頗大，如維生素B1、B6和C的降解、水果的酶促褐變、蔥屬植物強烈風味的產生等。
熱加工是食品加工的主要方法之一，在這種激烈的加工條件下，許多食品成分發生分解、聚合、異構化和變性。一些熱變化可能有利，如熟肉風味的產生、抗營養因子的失活和麵包表面顏色的形成。有一些熱變化可能不利，如油脂的熱解變質、蛋白質的不可逆變性及異肽鍵的生成、維生素熱分解和許多果蔬色澤和風味的加熱劣化。
水活性變化引起的變化很多。如一定程度的脫水加工引起了非酶褐變、脂肪和脂溶性維生素氧化、蛋白質變性反應的加速，但在水含量減至接近單層值時，幾乎食品中常見的各種主要不利變化都受阻而極慢速進行，因而，使食品得以長期保質。
氧化
氧化是食品加工和儲藏中引起食品變質的重要原因之一。許多維生素（C、D、E、A和B2）、脂類、某些色素及蛋白質中的含硫胺基酸（如半胱胺酸）及芳香胺基酸（如色胺酸）殘基等，都是極易受氧化的食品成分。這些物質被氧化，不但損失了營養，還可能形成不良風味和有害成分等。例如油脂自動氧化和熱氧化。
光照和游離輻射
如牛奶長期日照會產生異味，醃製肉品和脫水蔬菜長期日照會變色或褪色，高劑量的游離輻射會引起脂類和蛋白質的分解變質，肉品輻射保藏中會出現異味。
酸、鹼、金屬離子
酸、鹼、金屬離子及其他污染到食品中的成分也會引起某些變化發生。如酸是多醣和苷類水解的催化劑，也是造成葉綠素脫鎂的物質。鹼可引起脂肪皂化，也是引起蛋白質殘基變化的重要物質。金屬離子是脂肪自動氧化的重要催化劑，還能與多酚化合物錯合（complexation）而引起水果汁顏色轉為深暗。
食品的品質主要涉及質地、風味、顏色、營養和安全性。根據不同食品的特點，發生在食品中的變化都有有利和不利兩面。因此，首先要研究反應本身，確定反應物、反應步驟和產物為何，確認反應條件是如何影響反應方向、速度和程度，並要確定一個反應和其他反應之間的關聯。

1.3食品化學的研究內容
食品化學的主要研究內容
1. 認識各類食品成分
主要包括：
(1) 營養成分：水分、礦物質、醣類、蛋白質、油脂、維生素。
(2) 微量及添加成分：調味料、香料、色素、食品添加物。
(3) 保健成分：多醣、食用纖維、蛋白質、黃酮類。
(4) 其他成分：主要是以上各類成分在食品加工、儲藏過程中產生的成分。
生產食品的原料，除了極少數以外(如食鹽)，幾乎都是來自動植物及食用菌。此外，加工儲運過程中勢必會增加一些非生物、非天然的成分，所以，食品的化學組成主要包括天然成分和非天然成分兩大類。
2. 研究各類成分的學組成、性質、結構和功能的關係，各類食物在加工、儲藏、運輸過程中的化學變化和化學規律。
食品化學研究的主要領域
食品化學研究的主要領域包括：食品碳水化合物化學、食品油脂化學、食品蛋白質化學、食品酶學、食品添加物化學、維生素化學、食品礦物質化學、食品風味化學、食品色素化學、食品毒物化學、食品保健成分化學。
食品化學研究的內容概括為以下幾點：
1. 確定食品的組成、營養價值、安全性和品質。
2. 確定食品儲藏加工過程中各類化學和生物化學反應的步驟和機轉。
3. 確定食品營養和衛生安全的主要因素。
4. 研究食品化學反應的動力學及其對環境因素的影響。
食品化學在食品工業中的作用
1. 食品配方：依據原料組成、性質分析和設計理論。
2. 技術：依據原料及同類產品組成、特性的分析，進行最佳化理論設計。
3. 開發食品：依據科學研究資料，開發機能性食品。
4. 控制加工和儲藏變化：依據變化機制，以科學的方法控制食品成分的變化。
5. 開發食品資源：以科學研究，綜合地開發新資源食品。
6. 深度加工：提高加工規模、範圍，減少浪費、提升效益。
食品化學的應用
1. 研究了解動植物食品之各種化學成分及其理化性質與在各種處理與儲存過程中的變化途徑。
2. 分析這些成分的含量，及其在加工處理與儲存過程中的變化，提供給營養學家及加工技術專家，作為研究了解與技術改進的參考或依據。
3. 研究動植物食品材料所含重要的化學組成分，例如纖維質、澱粉及其他多醣類膠質、醣類、油脂、蛋白質、色素等地分離及提煉方法，了解這些分離物之理化及功能性質，並研究其適當的修飾方法，作為各種食品配料的開發與應用的基礎。
4. 配合生物技術的快速發展，將食品原料所含有益與有害的化學成分有關資訊，提供給動植物育種學者或生物技術專家，作為品種改良的目標，以促成品質優良、儲存性或加工適性更佳的動植物食品原料新品種的培育。

1.1食品化學的概述
食物是指能被食用並經消化吸收後提供營養成分、供給活動所需能量或調節生理機能的無毒物質，也就是維持生存和健康的物質。通常把經過加工的食物稱為食品。在一般情況下，「食物」和「食品」兩者的概念並不是很明確，常常泛指一切的食物為食品。
食品：經特定方式加工後供人類食用的食物。
食物：可供人類食用的物質原料統稱為食物。
營養素
能維持人體正常生長發育和新陳代謝所必需的物質。目前已知的有40～50種人體必需的營養素，依化學性質分為六大類，即蛋白質、脂肪、醣類、礦物質、維生素和水，也有人將膳食纖...

食品產業是重要的民生產業，反映國家發展程度和人民生活品質的關鍵指標。2017年臺灣食品工廠逾6,000家，2017年從業員工13.5萬人。食品工業( 不含菸草業) 的年產值高達6千億元。食品化學利用化學的理論和方法研究食品的本質，闡明食品的組成、性質、結構和功能及食品成分在儲藏、加工和運輸過程中可能發生的變化，對食品產業和食品工業的發展至關重要。
食品化學是一個綜合性的科學，本書內容包括食品6大營養成分和風味成分的結構、性質、在食品加工和儲藏中的變化及其對食品品質和安全性的影響、酶和食品添加物在食品工業中的應用、食品中的有害物質、常食用的肌肉與植物組織等。
本書將食品化學的內容，拆解成一百多個小單元，藉由插圖與附表，加深學習印象與學習樂趣，適合食品科學、食品營養、食品加工、烘焙、經營、水產、生物科技等相關科系學生及從事食品製造、食品檢驗、餐飲工作者或對食品化學有興趣者閱讀。
本書共四大部分，內容細分14章，共計152小節。第一部分是食品主要結構和營養功能組分，包括水、醣類、脂質、蛋白質、維生素、礦物質的組成、結構、性質，在食品加工過程中主要反應及相關應用。第二部分是影響食品品質的重要物質，包括酶、色素、風味物質及食品中的有害物質。第三部分是食品添加物，介紹我國食品添加物共計16類的性能、功效、應用、使用要求。第四部分介紹常食用的肌肉和植物組織。

食品產業是重要的民生產業，反映國家發展程度和人民生活品質的關鍵指標。2017年臺灣食品工廠逾6,000家，2017年從業員工13.5萬人。食品工業( 不含菸草業) 的年產值高達6千億元。食品化學利用化學的理論和方法研究食品的本質，闡明食品的組成、性質、結構和功能及食品成分在儲藏、加工和運輸過程中可能發生的變化，對食品產業和食品工業的發展至關重要。
食品化學是一個綜合性的科學，本書內容包括食品6大營養成分和風味成分的結構、性質、在食品加工和儲藏中的變化及其對食品品質和安全性的影響、酶和食品添加物在食品工業中的應用、食品...

第1章　緒論
1.1 食品化學的概述
1.2 食品中主要的化學變化
1.3 食品化學的研究內容
1.4 食品化學的研究方法
1.5 食品安全衛生管理
第2章　水
2.1 水的概述
2.2 水的結構和性質
2.3 水與溶質的相互作用
2.4 食品中水的存在狀態
2.5 水活性
2.6 食品水分含量與水活性
2.7 水與食品穩定性的關係
2.8 食品中水分的轉移
2.9 分子流動性與食品安定性
2.10 冷凍對食品的作用
第3章　醣類
3.1 醣類概述
3.2 單醣
3.3 常見的單醣
3.4 寡醣
3.5 功能性寡醣
3.6 多醣
3.7 澱粉
3.8 果膠
3.9 海洋多醣
3.10 植物多醣
3.11 微生物多醣
3.12 纖維素
3.13 食品多醣加工化學
3.14 醣類在食品加工和儲藏中的變化
第4章　脂質
4.1 脂質概述
4.2 油脂的結構與組成
4.3 脂類的理化性質
4.4 油脂的品質
4.5 油脂加工化學
4.6 脂肪替代物
4.7 油脂的乳化和乳化劑
4.8 油脂在加工和儲藏過程中的變化
第5章　蛋白質
5.1 蛋白質概述
5.2 胺基酸結構和分類
5.3 胺基酸的理化學性質
5.4 胜肽
5.5 蛋白質的結構和分類
5.6 蛋白質的功能性質（水合性質）
5.7 蛋白質的功能性質（界面性質）
5.8 蛋白質的功能性質（結構性質）
5.9 蛋白質的變性
5.10 蛋白質變性因素
5.11 植物性蛋白質
5.12 動物性蛋白質
5.13 蛋白質在食品加工和儲藏中的變化
5.14 蛋白質的修飾
5.15 食品蛋白質資源
第6章　維生素
6.1 維生素概述
6.2 脂溶性維生素
6.3 水溶性維生素
6.4 維生素類似物
6.5 維生素在食品加工和儲藏中的變化
第7章　礦物質
7.1 礦物質概述
7.2 食品中礦物質的基本性質
7.3 常量礦物質元素
7.4 微量礦物質元素
7.5 礦物質在食品加工和儲藏中的作用及變化
第8章　酶
8.1 酶概述
8.2 酶的性質和結構
8.3 酶的重要性
8.4 酶催化反應動力學
8.5 酶的抑制作用和抑制劑
8.6 酶的固定化
8.7 酶對食品品質的影響
8.8 酶促褐變
8.9 酶在食品工業中的應用
第9章　色素
9.1 色素概述
9.2 食品中的天然色素
9.3 天然食品著色劑
9.4 人工合成色素
9.5 類黃酮
9.6 葉綠素
9.7 血紅素與肌紅素
9.8 胡蘿蔔素
9.9 葉黃素
9.10 花青素
第10章　風味物質
10.1 風味物質概述
10.2 味覺
10.3 食品的基本滋味
10.4 呈味物質
10.5 嗅覺
10.6 呈香物質
10.7 食品香氣
10.8 感官品評
10.9 微生物發酵的風味成分
10.10 脂肪和油的風味成分
10.11 肉品的風味成分
10.12 加工過程中風味揮發物的產生
10.13 魚貝類的風味成分
10.14 乳品及蛋的風味成分
10.15 焙烤食品的風味成分
10.16 蔬菜和水果的風味成分
10.17 調味料的風味成分
10.18 風味物質的控制與增強
第11章　食品添加物
11.1 食品添加物概述
11.2 食品添加物在食品中的應用
11.3 防腐劑
11.4 著色劑
11.5 保色劑
11.6 漂白劑
11.7 調味劑
11.8 黏稠劑
11.9 乳化劑
11.10 殺菌劑
11.11 抗氧化劑
11.12 膨脹劑
11.13 品質改良用、釀造用及食品製造用劑
11.14 營養添加劑
11.15 香料
11.16 甜味劑
11.17 結著劑
11.18 載體
11.19 食品添加物安全管理
11.20 食品添加物的使用原則
11.21 違法食品添加物
第12章　食品中的有害物質
12.1 有害物質概述
12.2 黴菌毒素
12.3 蕈類毒素
12.4 細菌毒素
12.5 植物性毒素
12.6 動物性毒素
12.7 食品中的抗營養素
12.8 魚類中的毒素
12.9 貝類中的毒素
12.10 加工產生的有害物質
12.11 環境污染產生的有害物質
12.12 植物性食品中的有害物質
12.13 農藥及動物用藥殘留
12.14 容器和包裝材料中的有害物質
第13章　肌肉組織
13.1 肌肉組織概述
13.2 營養價值
13.3 肌肉構造
13.4 肌肉類型
13.5 結締組織
13.6 屠後肌肉的生化變化
13.7 屠後肌肉的品質變化
13.8 食品加工對肉成分安定性的影響
第14章　植物組織
14.1 植物組織概述
14.2 植物化學組成
14.3 植物生理及代謝
14.4 植物控制機制
14.5 採收、儲存及運輸
14.6 豆類概述
14.7 穀類概述
14.8 咖啡
14.9 茶葉
14.10 可可
參考資料

第1章　緒論
1.1 食品化學的概述
1.2 食品中主要的化學變化
1.3 食品化學的研究內容
1.4 食品化學的研究方法
1.5 食品安全衛生管理
第2章　水
2.1 水的概述
2.2 水的結構和性質
2.3 水與溶質的相互作用
2.4 食品中水的存在狀態
2.5 水活性
2.6 食品水分含量與水活性
2.7 水與食品穩定性的關係
2.8 食品中水分的轉移
2.9 分子流動性與食品安定性
2.10 冷凍對食品的作用
第3章　醣類
3.1 醣類概述
3.2 單醣
3.3 常見的單醣
3.4 寡醣
3.5 功能性寡醣
3.6 多醣
3.7 澱粉
3.8 果膠
3.9 海洋多醣
3.10 植物多醣
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