目录 15.7肉类稳定的化学问题.(773) 15.8抓7肉的化学.(779》 16可食性植物组织的特征.（们90） 16.1引言. .(790 16.2化学组成.(792 16.3生物结构. (809 16.4 生理学和新陈代谢 (815) 16.5控制机制. (830 16.6加上和储藏 (834 16.7加工过程对果蔬的影响： 840 】6.8结论 (842)》 17食品化学的综合方法 ·(849 171方. (849 17.2加和贮存期间的化学变化 ·(849) 7.3应用动力学模型颅测货架寿命. ,(852) 17.4货架寿命研究的实例。 (863】 17.5配送，销售的影响：时间-温度指示器 (870
1 食品化学引信 Owen R.Fennema (威斯康星州麦迪逊威斯康星一麦迪逊大学) Steven R.Tannenbaum (马萨诸塞州创桥马萨渚塞理工学院) 1.1什么是食品 全世界都关注食品，然而所关注的方面随地区而异。在世界的不发达地区，人群的主体 参与食品生产，而且使人们的基本营养成分的数址和种类达到足够的水平仍然是一个有待 解决的问题。在世界的发达地区，食品的生产是高度机械化的，仅人群的一小部分从事食品 生产。那些地区能提供丰高的食品，其中多数是加工食品，而且化学添加剂的使用是普通 的。在这些幸运的地区，对食品的关注主要是成本、质，品种方便以及加工和使用化学物 质对卫生和营养价值的影哈。所有这些关注都落在食品科学领域一这是一门论述食品的 物理、化学和生物性质的科学，而这些性质关系到食品的稳定性、成本、质，加工，安全、营 养价值、卫生和方便。 食品科学是一门交叉学科，它主要论述徽生物学.化学，生物学和工程。食品化学是食 品科学的一个主要方面，它论述食品的成分和性质以及食品在处理加工和贮藏中经受的化 学变化。食品化学与化学、生物化学，物理化学植物学，动物学和分子生物学密切相关。食 品化学家主要依靠上述科学的知识以有效地研究和控制作为人类食品米源的生物物质。有 关生物物质固有性质和处理这些物质的方法的控制知识是食品化学家和生物科学家共同的 兴趣。生物科学家的主要兴趣包括生物物质的紧殖、生长和它们在环境条件下的变化，这些 条件与生命相容或勉强相容。与此相对照，食品化学家主要关心已经死去或正在死去（植物 的采后生理学和肌肉的宰后生理学)的生物物质和它们在很宽广范围的环境条件下经受的 变化。例如，食品化学家关注在销售新鲜水果和蔬菜期间能维持残余生命的合适条件，当企 图长期保藏食品时，主要关注的是与生命过程不相容的条件。此外，食品化学家关注破碎食 品组织（面粉、水果和蔬菜汁、分离和改性组分以及制造食品），单细胞食品（蛋和微生物）和 一种主要的生物流体乳的化学性质。总之，食品化学家除了与生物科学家具有很多共同的 兴趣外，他们还有者一些显著不同的并且对人类更重要的兴趣。 1.2食品化学的历史 食品化学的起源是不清楚的，并且有关它历史的详情还没有被认真地研究和纪录。这 是不足为奇的，因为直到20世纪食品化学还没有取得一个明确的身份，而且它的历史深深 地与农业化学卷在一起，为此可以认为有关食品化学的文件是不完整的5。于是，下面
食品化学 有关食品化学历史的讨论是不完全的和有选择的。然而，已有的信息足以指明白1800年以 来何时，何地和为什么食品化学中关键性车件发生，以及将这些事件小的某些与食品供应的 卫生安全方面的变化联系起来。 然在某种意义上食品化学的起源可以追谢至巾世：前，们是让如我们现在所判断的 最重的发现起自于I8批后期。在此期间，有关食品化学发展的最好描述是由Fby2 和Bowe5)完成的，他们所提供的资料已成为本节中许多信息的基黜。 在1780一1850年期间，许多箬名的化学家作出了重要的发现，其中许多直接或间接地 关系到食品化学。Schccle,Lavoisicr,de Samssure,(iav-Lussac,Thenard,Dav,Berzelius Txmn,Beaumont和Licbig的了作包含着现代食品化学的起源。 一些人可能会有疑问 这些科学家的最著名的发现与食品化学有什么关系，是否应该承认他们在现代食品化学起 源中的重要地位，虽然普遍认为将早期的科学家分为化学家、微生物学家或食品化学家是 闲的，但是确定某一个科学家在某-科学领域作出实质性贡献是较容易的 瑞典药物学家Carl Withelm Schecle(1742一1786)是整个时代的伟大的化学家之一。他 除了发现瓢，甘油和氧（比Pity早3年，但没有发表）较著名外，还分离和研究了乳糖的性 质(1780年)，通过乳酸的氧化制备黏酸(1780年)，发明一种用加热保藏醋的方法(1782年 领先于Appm的发现)，从柠檬汁(1784年)和醋栗(1785年)分离柠檬酸，从苹果分离苹果 酸(1785年)以及在20种背通水果中检测柠檬酸，苹果酸和酒石酸(1785年)。他从植物和 动物物质分离各种新化学物质被认为是农业和食品化学中精确分析研究的开端。 法国化学家Antoine【aurent Lavoisier(1743一1794)在最终摒弃燃素理论和形成现代化 学原埋中起着作用。在食品化学方面，他立了燃烧有机分析的基本原理，他首先用一个平 衡反应式表示发酵过程，他首次企图测定乙醇的元素成分(174年)，在首批研究各种水果 和有机酸的论文中他也提供了一筲(1786年)。 法国化学家Nicolas Thendore de Sanssure(1767-1845)做了许多工作，将1 avoisier提出 的农业和食品化学原理定形和澄清。他也研究了植物呼吸期间C和的变化(184 年)，通过灰化方法研究植物的矿物质含敏和完成了首次精确的乙醇的元素分析(1807年)。 Joseph Louis Gay-Lussnc(1778-1850)和【uis Jacques Thenard (1777-1857) 1811年发明了测定十蔬菜物质中碳氢和氨百分含量的第一个方法。 美国化学家Sir Humphrey Davy(1778-1829)在807年和1808年分离了元素K.Na Ba,Sr,Ca和Mg。他对农业和食品化学的贡献主要来自他的农业化学著作，其中的第一部 (1813年)是农业化学原理，这是为农业局开设的一门课程。他的著作使当时已有的知识 更有条理和更加清晰。在第一版中他是这样叙述的：植物的所有不同部分可枝分解成少数 元素，他们被用作食品或用于艺术取决于这些元素的组合排列，这些元素或者产自于植物的 构成部分或者产自于植物所含的汁液中：研究这些物质的性质是农业化学的一个基本部分 他任第正版中指出，植物通常仅由7种域8种元素组成，而最基本的植物物质由氢，碳 和氧按不同比例组成，它们一般单独存在，然而在某些情况下与氨相结合[9(P121)。 瑞典化学家Jons Jacob Berz2 clius(1779-1848)和苏格兰化学家Thmoas Thoms (1773一1852)的[作导致有机化学式的开端，没有有机化学式有机分析或许是一个荒无人 迹的沙漠，而食品分析或许是 -项无边无际的任务1。cr7lius测定了约2000种化合物 的元素组成，从而证实了定比定律。他也发明了一种精确地测定有机物水含茧的方法，而
1食品化学引言 ·34 Gay-Lussac和Thenard方法存在着缺陷。然而，Thumson证实确定无机物质组成的定律也 同样适用于有机物，这一点非常重要 在《有机分析及其应用的概论》6]中，法国化学家Michel Eugene Chevreul(1786一1889) 列出了当时已知存在于有机物质中的元素(O.(L.I.NS,P.C、Si,H、A,Mg、Ca,Na、K、Mn ),并引用了可用于有机分析的方法：①采用中性溶剂提取，如水、乙醇或含水乙酵；②缓 馒蒸馏或分馏：③蒸汽蒸馏：④将此物质通过1根加热至白炽的管子：⑤用氧分析。 (evreul是有机物质分析的先驱者，他在动物脂肪方面的经典研究导致硬脂酸和油酸的发 现和窃名 驻扎在Fort Mackinac,Mich的美国军队中的外科医生Willim Bea mont(1785-1853) 执行了经典的胃消化实验，该实验否定了Hippocrates时代的概念，即食品只含有一种背养 成分。在1825-1833年，他在一位加拿大人Alexis S.Martin身t执行他的实验，这位加 拿大人因受枪伤而形成了一个能直接进入胃内部的通路因此可将食物引人胃和检查随后 的消化变化4 Justus von Liebig(1803-1873)取得许多值得注意的成果，他在1837年证实在醋发酵过 程中，乙醛是乙醇和乙酸之间的中间物。1842年他将食品分类为含氮的（植物血纤维蛋白 清蛋白、酪蛋白以及动物肉和血)和不含氮的（脂肪碳水化合物和含酒精饮料）。虽然他的 分类在某些方面是不正确的，但是可以识别各种食品间的重要差别。他也优化了定量分析 有机物质的方法，尤其是采用燃烧的方法，他在1847年出版了《食品化学研究》，这显然是第 一木食品化学方面的著作。该书包括了他肌肉水溶性组分（肌酸、肌酸酐，肌氨酸、次 黄隙吟核苷酸和乳酸等)方面的研究工作： 有趣的是刚才评述的进展与严重而普遍的食品掺假的起源相平行，可以毫不夸张地说 对检测食品中杂质的需求是发展分析化学（特别是分析食品化学）的一个主要推动力、不 幸，化学的进展也确实或多或少地贡献于食品的掺假，这是囚为不讲道德的食品供应商能得 益于现成的化学文献，其中包括摻假食品的配方，他们能用那些基于科学原理的更有效的方 法取代那些陈旧而低效的经验方法搞食品掺假。于是，食品化学的历史通过几条因果关系 的线索与食品渗假的历史紧密地交织在一起，因此，从一个历史的观点来考虑食品的掺假是 适宜的21 在当前世界上，发达国家中食品掺假的历史可被分为三个不同的阶段。从古代至1820 年左右，食品掺假不是 个严重问题，也没有什么必要采用检测的方法。对这种情况最清楚 的解释如下：当时食品是从小商店或个人获得，交易涉及大量私入间的往来，第二阶段开始 于9世纪早期，当时有意的食品掺假在出现的教率和严重性两方面都显著地增加。可以将 此种发展主要归之于在食品的加工和销售日益集中的同时私入间的交往相应减少，也部分 地归结于前面已提及的现代化学的发展。直至1920年左有，有意的食品掺假仍然是一个严 重的问题，然后第二阶段结束而第三阶段开始。此时.法规的压力和有效的检测方法将有意 的食品渗假出现的频率和严重性减少至可以接受的水平，并且此种情况逐渐改进，始终没有 停止 一些人或许会主张食品楼假的第四阶段开始于1950年左右，当时含有合法化学添加六 的食品逐新占优势，在大多数工业化国家中，高度加工的食品增加到占人们膳食的一个七要 部分，食品被不期望的工业化副产品（如汞，铅和农药）污染已被公众和法规关注。有关此论
￥4▣ 食品化￥ 点的止确性被热烈地争论，而分歧依然存在。然而，在随后几年的行动进程似乎是清晰的。 公众对食品供应的安全与营养充分的关注已导致食品生产，处理和加工方式中出现了一些 自愿和不自愿的变化。由于我们愈来愈多地了解如何合适地处理食品和对不期望的组分的 最高容许摄入量的估计恋得更为精确，因出，更多的出卷行动是不可避免的 19世纪80年代的早期是公众对食品供应的质量程安全特别关注的时期。此类关注， 或者更恰当地应该是愤慨，是由美国Frederick Accum出版的一篇食品擒假论文)和一篇题 为锅中的死亡的匿名文章所激起的。ACm声称：“确实难以在一个掺假的国家中找到 一种不输假的食品，有些物质很少是以诚实的方式制造出来的”(pl4)。他进一步指出：“可 悲的是，化学被广泛地应用于生活的目的使它走入邪路，成为极坏的交易[假]的助手” (p20)e 虽然Flby[I2]断言Accnm的谴责有些过分，但是Accum和Filby所引用的下述常见的 渗假物清楚地证实了在19世纪早期风行的食品的有意参假的严重性： 胭脂树籽红：摻假物包括姜黄燕麦、黑麦、小麦面粉、硫酸钙和碳酸钙，盐和铁红（氧化 铁，它有时被红铅和铜掺假) 黑胡椒：此重要产品常被砂砾，叶子、果梗、茎，胡椒末、亚麻子肉和胡椒以外的其他植 物粉末掺假。 尖辣根：常加人银殊(。一硫化汞)、赭石（金属氧化物和黏土的天然土混合物）和姜黄 以克服因暴露在阳光下而产生的退色现象。 精油：用松节油、其他油和醇假。 醋：用硫酸掺假。 柠檬汁：用硫酸和其他酸掺假。 咖啡：用培烤谷物，偶尔用焙烤胡萝卜或烤焦刀豆和豌豆攙假：也用焙烤马肝掺假。 茶叶，用下脚料、重复干燥茶叶和许名其他植物的叶子棒假。 牛乳：水是主要的掺假物：也常加入白圣淀粉、姜黄（颜色），胶和苏打。偶尔也用明 胶、糊精、葡萄糖、防腐剂（硬砂、酸、水杨酸、水杨酸钠、硝酸钾，氟化钠和苯甲酸盐）以及着 色剂如脂树籽红、藏红花、焦糖色素和一些磺酸染料掺假 啤洒：在水中煮有毒的浆果Cocculus indicus并浓缩此液体获得“黑色提取物”，后者 是一种普通的添加剂。此提取物能影响啤酒的风味、麻醉性质、额外的令人陶醉的质量和 毒性。 葡萄酒：采用的者色剂有明矾，接骨木浆果壳、巴西木、焦糖及其他。采用的风味剂有 苦杏仁，葡萄干籽染料、甜欧石南、莒蒲根和其他。采用的熟化剂有酒石酸氧钾、庚酰和铅 盐。采用的防腐剂有水杨酸、苯甲酸、氟硼酸和铅盐。采用的抗酸剂有石灰、白垩，石膏和 铅盐。 糖：采用砂、粉剂石灰果肉和着色物质掺假。 缓冲剂：采用过的盐和水、马铃薯粉和凝结物摻假。 巧克力：采用淀粉，硬饼干粉，动物油脂、砖粉铁红（氧化铁）和马铃薯粉渗假。 面包：采用明矾和小麦以外的产品制得的粉摻假。 糖果产品：采用含铅和碑的着色剂掺假。 在19世纪早期，食品掺假的严重性已被公众所认识，纠正的力度也逐渐增加。新的法