一、水分
1 请论述食品中水分与溶质间的相互作用。
食品中水分与溶质间的相互作用主要表现在以下几个方面：
⑴水与离子和离子基团的相互作用：在水中添加可解离的溶质，会破坏纯水的正常结构，这种作用称为离子水合作用。但在不同的稀盐溶液中，离子对水结构的影响是有差异的。某些离子如K+、Rb+、Cs+、Cl-等具有破坏水的网状结构效应，而另一类电场强度较强、离子半径小的离子或多价离子则有助于水形成网状结构，如Li+、Na+、H3O+、F-等。离子的效应不仅仅改变水的结构，而且影响水的介电常数、水对其它非水溶质和悬浮物质的相容程度。
⑵水与具有氢键键合能力的中性基团的相互作用：食品中蛋白质、淀粉、果胶等成分含有大量的具有氢键键合能力的中性基团，它们可与水分子通过氢键键合。水与这些溶质之间的氢键键合作用比水与离子之间的相互作用弱，与水分子之间的氢键相近，且各种有机成分上的极性基团不同，与水形成氢键的键合作用强弱也有区别。
⑶水与非极性物质的相互作用：向水中加入疏水性物质，如烃、稀有气体及引入脂肪酸、氨基酸、蛋白质的非极性基团，由于它们与水分子产生斥力，从而使疏水基团附近的水分子之间的氢键键合作用增强，此过程称为疏水水合作用；当水体系存在有多个分离的疏水基团，那么疏水基团之间相互聚集，此过程称为疏水相互作用。
⑷水与双亲分子的相互作用：水能作为双亲分子的分散介质，在食品体系中，水与脂肪酸盐、蛋白脂质、糖脂、极性脂类、核酸类，这些双亲分子亲水部位羧基、羟基、磷酸基或含氮基团的缔合导致双亲分子的表观“增溶”。
2 论述水分活度与温度的关系。
⑴当温度处于冰点以上时，水分活度与温度的关系可以用下式来表示： 1lnwHaRTκ∆=− 式中T为绝对温度；R为气体常数；△H为样品中水分的等量净吸着热；κ的意义表示为： ppκ−=样品的绝对温度纯水的蒸汽压为时的绝对温度纯水的蒸汽压为时的绝对温度 若以lnαW对1/T作图，可以发现其应该是一条直线，即水分含量一定时，在一定的温度范围内，αW随着温度提高而增加。
 ⑵当温度处于冰点以下时，水分活度与温度的关系应用下式来表示： iceffw0(SCW)0(SCW)ppppa== 式中Pff表示未完全冷冻的食品中水的蒸汽分压；P0(SCW)表示过冷的纯水蒸汽压；Pice表示纯冰的蒸汽压。在冰点温度以下的αW值都是相同的
3 请论述水分活度与食品稳定性之间的联系。
水分活度比水分含量能更好的反映食品的稳定性，具体说来，主要表现在以下几点：
 ⑴食品中αW与微生物生长的关系：αW对微生物生长有着密切的联系，细菌生长需要的αW较高，而霉菌需要的αW较低，当αW低于0.5后，所有的微生物几乎不能生长。
 ⑵食品中αW与化学及酶促反应关系：αW与化学及酶促反应之间的关系较为复杂，主要由于食品中水分通过多种途径参与其反应：
①水分不仅参与其反应，而且由于伴随水分的移动促使各反应的进行；
②通过与极性基团及离子基团的水合作用影响它们的反应；
③通过与生物大分子的水合作用和溶胀作用，使其暴露出新的作用位点；
④高含量的水由于稀释作用可减慢反应。
⑶食品中αW与脂质氧化反应的关系：食品水分对脂质氧化既有促进作用，又有抑制作用。当食品中水分处在单分子层水（αW＝0.35左右）时，可抑制氧化作用。当食品中αW＞0.35时，水分对脂质氧化起促进作用。
⑷食品中αW与美拉德褐变的关系：食品中αW与美拉德褐变的关系表现出一种钟形曲线形状，当食品中αW＝0.3~0.7时，多数食品会发生美拉德褐变反应，随着αW增大，有利于反应物和产物的移动，美拉德褐变增大至最高点，但αW继续增大，反应物被稀释，美拉德褐变下降。

5 论述分子流动性、状态图与食品稳定性的关系
⑴温度、分子流动性及食品稳定性的关系：在温度10～100℃范围内，对于存在无定形区的食品，温度与分子流动性和分子黏度之间显示出较好的相关性。大多数分子在Tg或低于Tg温度时呈“橡胶态”或“玻璃态”，它的流动性被抑制。也就是说，使无定形区的食品处在低于Tg温度，可提高食品的稳定性。
 ⑵食品的玻璃化转变温度与稳定性：凡是含有无定形区或在冷冻时形成无定形区的食品，都具有玻璃化转变温度Tg或某一范围的Tg。从而，可以根据Mm和Tg的关系估计这类物质的限制性扩散稳定性，通常在Tg以下，Mm和所有的限制性扩散反应（包括许多变质反应）将受到严格的限制。因此，如食品的储藏温度低于Tg时，其稳定性就较好。
⑶根据状态图判断食品的稳定性：一般说来，在估计由扩散限制的性质，如冷冻食品的理化性质，冷冻干燥的最佳条件和包括结晶作用、凝胶作用和淀粉老化等物理变化时，应用Mm的方法较为有效，但在不含冰的食品中非扩散及微生物生长方面，应用αW来判断食品的稳定性效果较好。

二、碳水化合物
2 试述非酶褐变对食品质量的影响。
（1）非酶褐变对食品色泽的影响 非酶褐变反应中产生二大类对食品色泽有影响的成分，其一是一类分子量低于1000
水可溶的小分子有色成分；其二是一类分子量达到100000水不可溶的大分子高聚物质。
（2）非酶褐变对食品风味的影响 在高温条件下，糖类脱水后，碳链裂解、异构及氧化还原可产生一些化学物质，如乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇、3-羟基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸；非酶褐变反应过程中产生的二羰基化合物，可促进很多成分的变化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脱氨脱羧，产生大量的醛类。非酶褐变反应可产生需要或不需要的风味，例如麦芽酚和异麦芽酚使焙烤的面包产生香味，2-H-4-羟基-5-甲基-呋喃-3-酮有烤肉的焦香味，可作为风味增强剂；非酶褐变反应产生的吡嗪类等是食品高火味及焦糊味的主要成分。
（3）非酶褐变产物的抗氧化作用 食品褐变反应生成醛、酮等还原性物质，它们对食品氧化有一定抗氧化能力，尤其是防止食品中油脂的氧化较为显著。它的抗氧化性能主要由于美拉德反应的终产物－类黑精具有很强的消除活性氧的能力，且中间体－还原酮化合物通过供氢原子而终止自由基的链反应和络合金属离子和还原过氧化物的特性。
（4）非酶褐变降低了食品的营养性 氨基酸的损失：当一种氨基酸或一部分蛋白质参与美拉德反应时，会造成氨基酸的损失，其中以含有游离ε－氨基的赖氨酸最为敏感。糖及Vc等损失：可溶性糖及Vc在非酶褐变反应过程中将大量损失，由此，人体对氮源和碳源的利用率及Vc的利用率也随之降低。蛋白质营养性降低：蛋白质上氨基如果参与了非酶褐变反应，其溶解度也会降低。矿质元素的生物有效性也有下降。
（5）非酶褐变产生有害成分 食物中氨基酸和蛋白质生成了能引起突变和致畸的杂环胺物质。美拉德反应产生的典型产物D－糖胺可以损伤DNA；美拉德反应对胶原蛋白的结构有负面的作用，将影响到人体的老化和糖尿病的形成
3 非酶褐变反应的影响因素和控制方法。
 影响非酶褐变反应的因素
（1）糖类与氨基酸的结构 还原糖是主要成分，其中以五碳糖的反应最强。在羰基化合物中，以α-己烯醛褐变最快，其次是α-双羰基化合物，酮的褐变最慢。至于氨基化合物，在氨基酸中碱性的氨基酸易褐变。蛋白质也能与羰基化合物发生美拉德反应，其褐变速度要比肽和氨基酸缓慢。   
（2）温度和时间 温度相差10℃，褐变速度相差3～5倍。30℃以上褐变较快，20℃以下较慢，所以置于10℃以下储藏较妥。 热作用时间对褐变反应的影响也较大，褐色的形成于热作用时间基本上呈正相关。
（3）食品体系中的pH值 当糖与氨基酸共存，pH值在3以上时，褐变随pH增加而加快；pH2.0～3.5范围时，褐变与pH值成反比；在较高pH值时，食品很不稳定，容易褐变。中性或碱性溶液中，由抗坏血酸生成脱氢抗坏血酸速度较快，不易产生可逆反应，并生成2，3-二酮古罗糖酸。碱性溶液中，食品中多酚类也易发生自动氧化，产生褐色产物。降低pH可防止食品褐变，如酸度高的食品，褐变就不易发生。也可加入亚硫酸盐来防止食品褐变，因亚硫酸盐能抑制葡萄糖变成5-羟基糠醛，从而可抑制褐变发生。
（4）食品中水分活度及金属离子 食品中水分含量在10～15％时容易发生，水分含量在3％以下时，非酶褐变反应可受到抑制。含水量较高有利于反应物和产物的流动，但是，水过多时反应物被稀释，反应速度下降。
（5）高压的影响 压力对褐变的影响，则随着体系中的pH不同而变化。在pH6.5时褐色化反应在常压下比较慢。但是，在pH8.0和10.1时，高压下褐色形成要比常压下快得多。

非酶褐变的控制 （1）降温，降温可减缓化学反应速度，因此低温冷藏的食品可延缓非酶褐变。（2）亚硫酸处理，羰基可与亚硫酸根生成加成产物，此加成产物与R-NH2反应的生成物不能进一步生成席夫碱，因此抑制羰氨反应褐变。（3）改变pH值，一般情况下，羰氨反应在碱性条件下交易进行，降低pH值是控制褐变方法之一。（4）降低成品浓度，适当降低产品浓度，也可降低褐变速率。（5）使用不易发生褐变的糖类，可用蔗糖代替还原糖。（6）发酵法和生物化学法，有的食品糖含量甚微，可加入酵母用发酵法除糖。或用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶混合酶制剂除去食品中微量葡萄糖和氧。（7）钙盐，钙可与氨基酸结合成不溶性化合物，有协同SO2防止褐变的作用
4 食品中主要的功能性低聚糖及其作用。
在一些天然的食物中存在一些不被消化吸收的并具有某些功能的低聚糖，它们又称功能性低聚糖，具有以下特点：不被人体消化吸收，提供的热量很低，能促进肠道双歧杆菌的增殖，预防牙齿龋变、结肠癌等。
（1）大豆低聚糖 大豆低聚糖广泛存在于各种植物中，主要成分是水苏糖、棉子糖和蔗糖。成人每天服用3～5g低聚糖，即可起到增殖双歧杆菌的效果。
（2）低聚果糖 低聚果糖是在蔗糖分子上结合1～3个果糖的寡糖，存在于果蔬中， 可作为高血压、糖尿病和肥胖症患者的甜味剂，它也是一种防龋齿的甜味剂。
（3）低聚木糖 是由2～7个木糖以β-1，4糖苷键结合而成的低聚糖，它在肠道内难以消化，是极好的双歧杆菌生长因子，每天仅摄入0.7g即有明显效果。
（4）甲壳低聚糖 是一类由N-乙酰-D-氨基葡萄糖和D-氨基葡萄糖通过β-1，4糖苷键连接起来的低聚合度的水溶性氨基葡聚糖。它有许多生理活性，如提高机体免疫能力、增强机体的抗病抗感染能力、抗肿瘤作用、促进双歧杆菌增殖等。
（5）其他低聚糖 低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚乳果糖以及低聚龙胆糖等都是双歧菌生长因子，可使肠内双歧杆菌增殖，保持双歧杆菌菌群优势，有保健作用。
三、脂类
1 试述脂类的氧化及对食品的影响。
油脂氧化有自动氧化、光敏氧化、酶促氧化和热氧化。
（1）脂类的自动氧化反应是典型的自由基链式反应，它具有以下特征：凡能干扰自由基反应的化学物质，都将明显地抑制氧化转化速率；光和产生自由基的物质对反应有催化作用；氢过氧化物ROOH产率高；光引发氧化反应时量子产率超过1；用纯底物时，可察觉到较长的诱导期。 脂类自动氧化的自由基历程可简化成3步，即链引发、链传递和链终止。
链引发  RH→R•＋H•         引发剂：光 氧 金属离子
链传递  R•＋O2→ROO•            
ROO•＋RH→ROOH＋R•
链终止  R•＋R•→R-R
R•＋ROO•→R-O-O-R            
ROO•＋ROO•→R-O-O-R＋O2
（2）光敏氧化是不饱和脂肪酸双键与单重态的氧发生的氧化反应。光敏氧化有两种途径，第一种是光敏剂被激发后，直接与油脂作用，生成自由基，从而引发油脂的自动氧化反应。 第二种途径是光敏剂被光照激发后，通过与基态氧(三重态3O2)反应生成激发态氧(单重态1O2)，高度活泼的单重态氧可以直接进攻不饱和脂肪酸双键部位上的任一碳原子，双键位置发生变化，生成反式构型的氢过氧化物，生成氢过氧化物的种类数为双键数的两倍。