食品化學(xué)
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食品化學(xué)（英語：food chemistry），是在食品領(lǐng)域之中，研究食品里所有天然與非天然食材的合成或分解的化學(xué)過程和相互作用。[1][2]研究內(nèi)容的主要范圍，包括食品營養(yǎng)成份分析、食品色香味化學(xué)、食品加工化學(xué)、食品物理化學(xué)和食品有害成分化學(xué)。
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歷史
食品化學(xué)的歷史可追溯到18世紀(jì)末期時(shí)，許多著名的化學(xué)家進(jìn)行相關(guān)研究，例如：卡爾·威廉·舍勒于1785年從蘋果萃取出蘋果酸，漢弗里·戴維于1813年出版一本書《Elements of Agricultural Chemistry》（農(nóng)業(yè)化學(xué)元素）。
水
食品的主要成分是水，例如在生鮮肉類里占了50％到95％，蔬菜或水果里也富含水份。水份的多寡常與細(xì)菌的生長和食品腐敗變質(zhì)相關(guān)。 食品保鮮的關(guān)鍵之一，是減少食品中水的含量，或是經(jīng)由冷卻或冷凍來降低細(xì)菌在水中的活性，以提高食品的保存時(shí)間。
碳水化合物
碳水化合物，又稱糖類，主要分成四大類：單糖、雙糖、低聚糖和多糖。 除了少數(shù)例外（如脫氧核糖或氨基糖），單糖的化學(xué)式是：(CH2O)n。 A鏈的單糖可構(gòu)成多糖形式，例如果膠、右旋糖酐、洋菜膠、黃原膠……等。 像多糖可作為儲(chǔ)存養(yǎng)分的物質(zhì)，如淀粉和糖原；或作為動(dòng)物外骨骼和植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，如：甲殼素和纖維素；另如五碳醛糖的核糖是構(gòu)成各種輔因子的不可或缺失之物質(zhì)，如ATP、FAD和NAD）也是一些遺傳物質(zhì)分子的骨干（如RNA）。 而人類血液之中，主要提供熱量的來源是葡萄糖。
脂類
人體所需脂類[3] ，大致可以分為膽固醇、中性脂肪（三酸甘油酯）、磷脂質(zhì)、游離脂肪酸等4種。 它的主要生理功能包括儲(chǔ)存能量、做為脂溶性維生素（如維生素A、D、E和K）載體、構(gòu)成細(xì)胞膜以及膜的訊息傳導(dǎo)等[4][5]。
脂質(zhì)可以廣義定義為疏水性或雙親性小分子；某些脂質(zhì)因?yàn)槠潆p親性的特質(zhì)（兼具親水性與疏水性），能在水溶液環(huán)境中形成囊泡、脂質(zhì)體或膜等構(gòu)造。生物體內(nèi)的脂質(zhì)完全或部分源自兩種截然不同的生物次單元：酮酸基與異戊二烯[6]脂質(zhì)可以概分為八類：脂肪酸、甘油脂、甘油磷脂、鞘脂（神經(jīng)脂質(zhì)）、糖脂質(zhì)、聚酮類（由酮乙基次單元聚合而成）、固醇脂類，以及孕烯醇酮脂類（由異戊二烯次單元縮合聚合而成）[4][7]。食物中的脂肪酸，主要來自谷物如玉米、大豆等，或動(dòng)物性油脂，如牛奶、奶酪、肉類的脂肪等。
蛋白質(zhì)
蛋白質(zhì)是一種復(fù)雜的有機(jī)化合物，是由氨基酸分子呈線性排列所形成，相鄰氨基酸殘基的羧基和氨基通過肽鍵連接在一起。蛋白質(zhì)的氨基酸序列是由對應(yīng)基因所編碼。除了遺傳密碼所編碼的20種“標(biāo)準(zhǔn)”氨基酸，在蛋白質(zhì)中，某些氨基酸殘基還可以被翻譯后修飾而發(fā)生化學(xué)結(jié)構(gòu)的變化，從而對蛋白質(zhì)進(jìn)行激活或調(diào)控。多個(gè)蛋白質(zhì)可以一起，往往是通過結(jié)合在一起形成穩(wěn)定的蛋白質(zhì)復(fù)合物，發(fā)揮某一特定功能。 蛋白質(zhì)是地球上生物體中的必要組成成分，參與了細(xì)胞生命活動(dòng)的每一個(gè)進(jìn)程。 蛋白質(zhì)普遍存在于人類食物之中，例如肉類、海鮮或大豆等。此外，經(jīng)由有機(jī)合成技術(shù)，一些蛋白質(zhì)也可以透過化學(xué)方式來合成。
酶
酶，或稱酵素，指具有生物催化功能的高分子物質(zhì)。[8] 在酶的催化反應(yīng)體系中，反應(yīng)物分子被稱為底物，底物通過酶的催化轉(zhuǎn)化為另一種分子。幾乎所有的細(xì)胞活動(dòng)進(jìn)程都需要酶的參與，以提高效率。在食品工業(yè)里，具有多種用途，發(fā)酵、釀造等。
維生素
維生素，又稱維他命是一系列有機(jī)化合物的統(tǒng)稱。它們是生物體所需要的微量營養(yǎng)成分，而一般又無法由生物體自己生產(chǎn)，需要通過飲食等手段獲得。 維生素不能像糖類、蛋白質(zhì)及脂肪那樣可以產(chǎn)生能量或組成細(xì)胞，但是它們對生物體的新陳代謝起調(diào)節(jié)作用。 維生素分成水溶性與脂溶性，水溶性維生素不易積蓄于人體內(nèi)，會(huì)隨者排尿一起排出，且容易在烹調(diào)中遇熱破壞；而脂溶性維生素，易溶于非極性有機(jī)溶劑，而不易溶于水，可隨脂肪為人體吸收并在體內(nèi)儲(chǔ)積，排泄率不高。 缺乏維生素會(huì)導(dǎo)致一些病癥；適量攝取可以保持身體健康；過量攝取易導(dǎo)致中毒。[9] 人體一共需要13種維生素，其中包括4種脂溶性維生素（維生素A，D，E，K）和9種水溶性維生素（8種維生素B，維生素C）。
礦物質(zhì)
礦物質(zhì)，又稱為無機(jī)鹽或膳食礦物質(zhì)，除了碳、氫、氮和氧之外，也是生物必需的化學(xué)元素之一，也是構(gòu)成人體組織、維持正常的生理功能和生化代謝等生命活動(dòng)的主要元素，約占人體體重的4.4%。以人體的需求量區(qū)分為宏量元素與微量元素。他們可以自然地存在于食物中，或是元素或礦物形式地被加入，例如碳酸鈣或氯化鈉。有部份這些添加物來自自然來源，例如經(jīng)過加工磨成粉末的牡蠣殼。 適當(dāng)?shù)臄z取各種礦物質(zhì)，是有助于維持身體健康。然而攝取過量卻可能會(huì)直接或間接導(dǎo)致一些病癥，這歸咎于身體里礦物質(zhì)之間的競爭特性。例如，攝取大量的鋅雖不會(huì)有害于自己，但卻會(huì)導(dǎo)致銅攝取不足。
色素
食用色素，是食品添加劑的一種，用于改善物品外觀的可食用染料。 基于感官分析，色彩鮮艷的食品比較容易引發(fā)消費(fèi)者的購買欲與食欲。 常用于食物或飲料的加工品。例如在歐盟列管的E編碼里，食用色素為E100到E199，例如：
- E102，檸檬黃， FD&C黃色5號(hào)、食用黃色四號(hào)[10]、C.I. 19140（酸性黃23）、酒石黃、肼黃。
- E127，赤蘚紅， FD&C紅色3號(hào)、食用紅色七號(hào)[11]、C.I. 45430（酸紅51）
- E150a～E150d，焦糖色素
有些食用色素可能來自動(dòng)物或昆蟲的原料所制造，而被認(rèn)為不適合素食者食用。
調(diào)味料
調(diào)味料或香料是影響人類對于食物的味覺或嗅覺的關(guān)鍵因素。在常溫下能揮發(fā)出香味的物質(zhì)稱為香精，可分為天然香精和合成香精兩大類。天然香精通常指從動(dòng)植物中萃取出的香精。合成香精通常是利用化工原料，通過化學(xué)加工而生產(chǎn)的香料。風(fēng)味化學(xué)家們發(fā)明了許多合成香精，被廣泛應(yīng)用在許多大量生產(chǎn)的食品之中，使得這些食物具有其氣味卻不含其應(yīng)有的營養(yǎng)成分，例如使得大量販?zhǔn)鄣墓蚱镱^不含任何水果的成份。
食品添加劑
食品添加物被加入在食品生產(chǎn)或制造過程中，在食品中加入一些化學(xué)制品，用來改變食品的色澤、氣味、或調(diào)整食物口感及延長保存時(shí)間（防腐劑、抗氧化劑）。在20世紀(jì)50年代以前，食品添加物采用負(fù)面表列的方式，凡是不在明令禁止的名單上，就可以添加到食品中?，F(xiàn)在大多數(shù)國家都規(guī)定，只有獲得許可的添加劑才能在食品中使用。國際食品法典委員會(huì)制定食品添加物的國際編碼系統(tǒng)，作為各國政府自訂食品添加物標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的參考。歐盟亦自訂E編碼。
參考文獻(xiàn)
- ↑ John M. de Man.1999. Principles of Food Chemistry (Food Science Text Series), Springer Science, Third Edition
- ↑ John M. de Man. 2009. Food process engineering and technology, Academic Press, Elsevier: London and New York, 1st edn.
- ↑ 認(rèn)識(shí)脂質(zhì) [2013-08-25].
- ↑ 4.0 4.1 Fahy E, Subramaniam S, Murphy R, Nishijima M, Raetz C, Shimizu T, Spener F, Van Meer G, Wakelam M and Dennis E.A. [http//www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2674711/ Update of the LIPID MAPS comprehensive classification system for lipids]. Journal of Lipid Research. 2009, 50 (Supplement): S9–S14. doi:10.1194/jlr.R800095-JLR200. PMID 19098281. PMC 2674711.
- ↑ Subramaniam S, Fahy E, Gupta S, Sud M, Byrnes RW, Cotter D, Dinasarapu AR and Maurya MR. Bioinformatics and Systems Biology of the Lipidome. Chemical Reviews. 2011, 111 (10): 6452–6490. doi:10.1021/cr200295k. PMID 21939287. PMC 3383319.
- ↑ Fahy E, Subramaniam S, Brown HA, et al.. A comprehensive classification system for lipids. Journal of Lipid Research. 2005, 46 (5): 839–61. doi:10.1194/jlr.E400004-JLR200. PMID 15722563.
- ↑ 蔡潭溪、劉平生、楊福全、楊福愉. 脂質(zhì)組學(xué)研究進(jìn)展. 生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展. 2010, 37 (2): 121-128 [2013-04-11].
- ↑ Smith AD et al.. Oxford Dictionary of Biochemistry and Molecular Biology. Oxford University Press. 1997. ISBN 0-19-854768-4.
- ↑ 林曉玲. 足夠的維他命可以強(qiáng)身，過量卻不能長壽. 優(yōu)活健康網(wǎng).
- ↑ 09005食用黃色四號(hào)鋁麗基Tartrazine aluminum lake). 衛(wèi)生福利部食品藥物管理署 [2013-08-25].
- ↑ 09002食用紅色七號(hào)Erythrosine(food red No 7). 衛(wèi)生福利部食品藥物管理署 [2013-08-25].
外部連結(jié)
- 食品科技研究所相關(guān) - 臺(tái)灣機(jī)構(gòu)典藏 NTUR
- 食品化學(xué)參考講義 - 澎湖科技大學(xué)食品科學(xué)學(xué)系
- 食品化學(xué)應(yīng)用 - 蘇澳高級(jí)海事水產(chǎn)職業(yè)學(xué)校水產(chǎn)食品科
- SGS 臺(tái)灣 - 食品化學(xué)分析 - 農(nóng)業(yè) & 食品產(chǎn)業(yè)
參見
- 食品成分?jǐn)?shù)據(jù)
- 食品科學(xué)、食品物理化學(xué)、食品微生物學(xué)、食品流變學(xué)、食品工程、食品技術(shù)
- 食品衛(wèi)生、食物保存法、食品包裝、食品儲(chǔ)存
- 食品強(qiáng)化、膳食補(bǔ)充劑
- 《現(xiàn)代食品工程》、《食品與生物加工技術(shù)》、《食品化學(xué) (期刊)》
參考來源
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