食品中的主要化学变化

食品从原料生产，经过储藏、运输、加工到产品销售，每一过程无不涉及化学变化。对这些变化的研究及控制构成了食品化学研究的核心内容。表1-1～表1-4扼要给出了发生在食品中的重要反应的类别、条件及其造成的品质变化。这些变化顺序具有很大的实用价值，因为它把导致食品品质和安全性变化的原因和结果联系起来了，便于培养人们用分析的方法来处理食品中发生变化的问题，对这些变化的研究和控制构成了食品化学研究的核心内容。

表1-1　在食品加工或储藏中发生的变化分类

表1-2　改变食品品质的一些化学反应和生物化学反应

表1-3　食品储藏或加工中变化的因果关系

表1-4　决定食品在储藏加工中稳定性的重要因素

食品在加工和储藏过程中发生的化学变化，一般包括生理成熟、后熟及衰老过程中的酶促变化和化学变化。例如植物呼吸、细胞壁软化和风味物质产生，肉的僵直、嫩化、自溶和腐败。

水分活度改变引起的变化多种多样。例如一定程度的脱水加工引起了非酶褐变、脂肪和脂溶性维生素氧化及蛋白质变性反应的加速，但在水含量减至接近单层水时，食品中常见的各种主要不利变化几乎都因受阻而极慢进行，因而食品得以长期保质。

原料进入加工过程，变化的机会增加。在加工时，原料被混合，细胞结构被破坏，这就增加了酶与底物接触的机会。酶促水解和酶促氧化是食品酶催化变化的两个主要方面，它们会引起营养物消耗、质地变软、风味和色泽改变。

热加工是食品加工的主要方法之一，在这种剧烈的加工条件下，许多食品成分发生分解、聚合、异构化和变性。

氧气氧化、光敏氧化和酶促氧化是食品加工和储藏中引起食品变质的重要原因。许多维生素（C、D、E、A和B2）、脂类、一些色素及蛋白质中的含硫氨基酸及芳香氨基酸残基等都是极易受氧化的食品成分。这些物质被氧化，不但损失了营养，还可能产生不良风味和有害成分。

光照和电离辐射在食品加工和储藏中也常常引起品质变化。例如牛奶长期日照会产生异味，腌制肉品和脱水蔬菜长期日照会变色或褪色，高剂量的电离辐射会引起脂类和蛋白质的分解变质，肉品辐射保藏过程中会出现异味。

酸、碱、金属离子和其他污染食品的成分也会引起某些变化。例如酸是多糖和苷类水解的催化剂，还是造成叶绿素脱镁的效应物。

酶活控制是食品加工和储藏的重要内容。主要是靠加热变性，但调节pH值、加入激活剂或抑制剂、改变底物浓度或改变辅基浓度也是常用方法。

食品储藏和加工过程可能发生种种变化而产生毒物。例如马铃薯储藏后期茄苷生成加快，食品在烟熏中有苯并芘产生，肉类腌制中有亚硝胺化合物产生，这类物质产生的途径彼此不同，疏于防范会引起严重后果。

加工成品如果包装良好，多数化学变化速度降低，但并未停止。根据食品的固有性质，一些反应仍在进行。储藏、运输和销售中因温度波动、包装泄漏、与化学品交叉保存及包装材料的某些成分向食品迁移等现象又会引起某些变化加速。例如残存在包装内的氧气造成的氧化反应继续使营养成分损失，光照使天然色素变色或褪色，金属罐中金属转化为离子后会与植物多酚类或肉蛋白分解产生的硫化氢结合产生黑色。

在食品的储藏、加工和运销中，微生物不论何时进入食品并在此生长都将引起多种化学变化。此时不同于微生物的工业利用，由于没有专门的调控措施，微生物在食品中引起的变化主要是不利变化。正因为如此，食品化学注重研究由不同杀菌、消毒、防腐剂应用、酸度、水分活度、氧化还原电势、低温等防止微生物生长的条件引起的食品自身成分的变化，并寻找既能防止微生物生长，又能减轻食品品质受损的最佳处理方法和条件。

食品的品质主要涉及质地、风味、颜色、营养和安全性。根据不同食品的特点，发生在食品中的变化都有有利和不利两个方面。因此，首先要研究清楚反应本身，明确反应物、反应步骤和产物各是什么，明确反应条件是如何影响反应方向、速度和程度的，并要明确一个反应和其他反应之间的联系。其次，要明确这些变化与食品品质变化的直接联系，特别要明确所研究的变化主要涉及哪种与品质有关的属性，也要弄清该变化的间接影响。最后，明确哪类反应经常在哪些原料或食品中发生。在应用食品化学知识从事食品生产时，这一切具有重要意义。

图1-2简要示意了食品中主要成分的变化及相互间的联系。从图1-2中可见，活泼的羰基化合物和过氧化物是极重要的反应中间产物，它们来自脂类、碳水化合物和蛋白质的化学变化，自身又引起色素、维生素和风味物变化，结果导致了食品品质的多种变化。

图1-2　主要食品成分的化学变化和相互联系