1、食与化学(一)俗话说：“民以食为天。 ”食品是人类赖以生存的物质基础，人体的各种生理活动和保持体温恒定所需要的能量，身体的生长发育和组织更新所需要的原料，都是由食物供给的。粮食、食油、蔬菜、水果、肉类、禽类、水产品、蛋类、乳类、糕点、糖果、罐头、饮料、豆制品、调味品等都属于食品。我国的食品不但品种繁多，食品加工、烹调技术更是独树一帜，这是几千年我国劳动人民的创造，也是我国文化遗产中辉煌成就的重要部分。随着科学技术的发展，食品跟化学的关系也日益密切。本节就食品的成分、食品添加剂、厨房里的化学、饮料等作简单介绍。一、食品中的营养成分我们吃的植物性食物和动物性食物中，都含有蛋白质、糖类、脂类（包括脂
2、肪、磷脂等）、水、无机盐和维生素等人体所必需的营养成分，每种成分对人体都有独特的作用，通常称为人体必需的六大营养素。有关六大营养素的作用，以及哪些食物富含六大营养素，可参看初中生理卫生第六章第一节及该书后面的附表 1、附表。二、食品添加剂在食品加工中，为了有助于食品的生产、加工、制造和储藏，防止食品的腐败变质，增加食品的色、香、味、形等感觉性状，提高食品的营养，常常添加一些化学药品作为食品添加剂，按其作用的不同可分成：防腐剂、杀虫剂、抗氧剂、着色剂、发色剂、漂白剂、调味剂、增稠剂、乳化剂、膨胀剂、强化剂等。常用的食品添加剂有上千种，其中大部分是人工合成的化学物质。下面简单介绍几种常见的食品添加
3、剂：1化学防腐剂：食品腐败变质除了物理、化学等方面的因素外，细菌、霉菌和酵母菌之类微生物的侵袭是食品腐败的主要原因。如蛋白质、脂肪、糖类等营养物质在微生物的侵袭下发生分解，生成一些有毒的小分子化学物质，使食品腐败变质。为了使食品不易腐败变质，使用一些防腐剂具有良好的效果。化学防腐剂包括无机防腐剂和有机防腐剂。无机防腐剂主要包括亚硫酸及其盐类、硝酸盐及亚硝酸盐类、游离氯及次氯酸等。有机防腐剂主要有苯甲酸及其盐类、对羟基苯甲酸、丙酸钠、醋酸、乙醇等。这些化学物质在食品中具有杀死微生物或抑制其增殖的作用，使食品不致腐败变质。苯甲酸（COOH）及其钠盐是一种应用很广的化学防腐剂，在 pH=2.55 的
4、酸性环境下，它能没有选择性地抑制微生物细胞呼吸酶的活性。为了达到既能抑制微生物生长又对人体无害的要求，食品防腐剂的用量一般控制在0.1%以内。2化学抗氧剂：氧化是导致食品品质变劣的重要因素之一，氧化除使食品中的油脂酸败以外，还会使食品褪色、维生素破坏而降低食品质量和营养价值，甚至产生有害物质而引起食物中毒，因此，防止食品氧化已成为食品工业中一个重要问题。由于食品的种类很多，所以抗氧剂的种类也很多，如在水果罐头、无醇饮料中常用抗坏血酸（Vc）作为抗氧剂。其抗氧机理是它作为还原剂，通过氧化还原反应消耗氧，还原高价的金属离子，从而保护食品的色素不致被氧化。3化学发色剂：在食品加工过程中，添加适量的化
5、学物质与食品中的某些成分作用而使制品呈现良好的色泽，这些化学物质称为发色剂。在肉类腌制品中，最常用的发色剂是硝酸盐和亚硝酸盐。原料肉的红色主要是肌红蛋白（Mb）及血红蛋白（Hb）的混合色。肌红蛋白是含有二价铁离子的复杂配位化合物，肌红蛋白中的二价铁离子易被空气中的氧气氧化成三价铁离子，而使肌红蛋白色泽变褐。发色剂硝酸盐在亚硝酸菌的作用下还原成亚硝酸盐，亚硝酸盐在酸性条件下转化成亚硝酸（一般的肉内含乳酸，pH 为 5.65.8，所以，不需要外加酸即可生成亚硝酸） ，亚硝酸很不稳定，即使在常温下也可分解产生亚硝基（-NO） ，亚硝基很快地与肌红蛋白反应生成鲜艳的，亮红色的亚硝基肌红蛋白（MbNO）
6、 ，亚硝基肌红蛋白遇热后放出巯基（-SH） ，变成具有鲜红色的亚硝基血色原，从而起发色效果。4调味剂：食品中加入一定的调味剂，不仅可以改善食品的感官性，使食品更加可口，增进食欲，而且有些调味剂还具有一定的营养价值。调味剂的种类很多，主要包括咸味剂（主要是食盐） 、甜味剂（主要是糖、糖精等） 、鲜味剂、酸味剂等。鲜味剂主要是指增强食品风味的物质，例如味精（谷氨酸钠）是目前应用最广的鲜味剂。现在市场上出售的味精有两种：一种呈结晶状，含谷氨酸钠盐 100%，另一种是粉状的，含谷氨酸钠盐 80%。实践证明，如果用谷氨酸钠与 5肌苷酸以 51 至 201 比例混合，谷氨酸钠的鲜味可增加 6 倍。味精有特
7、殊鲜味，但在高温下（超过 120）长时间加热会分解生成有毒的焦谷氨酸钠，所以在烹调中，不宜过早放味精，不宜长时间加热。此外，味精不是营养品，仅作调味剂，不能当滋补品使用，食之过多对身体有害。酸味剂是以赋予食品酸味为主要目的的化学添加剂。酸味给味觉以爽快的刺激，能增进食欲，另外酸还具有一定的防腐作用，又有助于钙、磷等营养的消化吸收。酸味剂主要有柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、醋酸等，其中柠檬酸在所有的有机酸中酸味最缓和而可口，它广泛应用于各种汽水、饮料、果汁、水果罐头、蔬菜罐头等。5强化剂：强化剂是以增强和补充食品的营养为目的而使用的化学食品添加剂，加入强化剂的食品称为强化食品。一般食品中含有人体
8、所需的多种营养成分，但由于加工时营养成分被破坏或因偏食等原因，使人体缺少某些营养成分，食用强化食品可以补充这些营养的不足。如食用维生素强化食品（食品中常加入 VA、VC、VD、VE 等）可补充人体内的维生素；食用氨基酸强化食品（如赖氨酸面包这类强化食品主要加入的是人体必需的 8 种氨基酸）可避免人体内氨基酸的缺乏；食用无机盐强化食品（如钙强化面包、钙或锌强化饼干等）可补充人体内某些无机盐。食品添加剂大部分是人工合成的化学物质，在人们欣然接受的情况下进入人体，在不知不觉中发生作用。食品添加剂有不少奇妙的作用，它可以使食品色、香、味更佳，保质期更长，因而广受青睐。但是，既然大部分食品添加剂是人工合
9、成的化学物质，长期或超量食用，可能给人们带来灾难。例如长期或超量使用食品着色剂（如红色 2 号、3 号、104 号、105号、106 号；黄色 4 号、5 号；蓝色 1 号、2 号；绿色 3 号等） ，经白鼠试验发现有致癌、产生遗传毒性、致使染色体异常、破坏新陈代谢等作用。另外，用硝酸盐或亚硝酸盐腌肉，硝酸盐或亚硝酸盐是作为发色剂和防腐剂使用的，用硝酸盐或亚硝酸盐处理的食物有腊肉、牛肉、各种香肠以及熏鱼和腌鱼等。人们研究发现硝酸盐经细菌作用还原为亚硝酸盐，而亚硝酸盐能和来自蛋白质的分解产物氨基化合物作用，生成致癌的亚硝胺化合物。此外，味精不是营养品，不能当作滋补品使用，过多的食用味精会破坏协调
10、骨组织代谢、甲状腺激素和甲状旁腺激素的正常比例关系，引起骨骼生长缓慢、性机能降低，出现肥胖症和视力减退等。1973 年联合国粮食与农业组织、世界卫生组织共同研制的标准规定人体每千克体重每天可食用味精 120mg。至于糖精已经应用 90 年了，对人体无营养也不提供热量，但是使用糖精是否安全的争论已持续 30 多年，至今尚无定论。1977 年世界卫生组织认为糖精的毒性必须继续深入研究，安全用量为每千克体重每天 2.5mg。综上所述，使用食品添加剂必须引起我们的高度重视，实事求是地分析其利和害，有些不宜使用，有些不宜超量使用。食与化学(二)三、厨房里的化学别看小小的厨房，从鱼、肉、蛋、水果等的保鲜，
11、到洗菜、切菜、烹饪、调味等处处有化学。食品的变质主要是食品中各种蛋白质、氨基酸、脂肪、淀粉在水、氧气、微生物等的作用下，发生氧化、分解、发酵等反应的结果。食品的保鲜主要采取低温条件，使食品的水分蒸发速度降低，减少与氧的接触，使其减慢氧化。如一时买了较多的肉类食品，除低温保存外，还可用 0.5%醋酸钠溶液浸泡 1 小时，也能保存数日。一般家庭可用 50mL 食醋、1213g 纯碱加 250mL 冷开水来代替醋酸钠。活鱼保鲜可在鱼鳃上滴上 34 滴 30 度左右的白酒，使鱼进入“酒醉”状态，可延长存活时间 68 小时。水果保鲜可用重亚硫酸钠 5g、柠檬酸少许，加冷开水 1kg，配成溶液，然后将完好
12、的新鲜水果浸入此保鲜液，可放置数十天不腐败。关于蛋品的保鲜，大家知道蛋类不易保存，尤其是夏天易腐败变质，为了防止腐败常常采用石灰水贮存法，即把鲜蛋浸没在盛有澄清石灰水的坛内即可保鲜。石灰水之所以能保鲜，一方面由于石灰水本身能杀菌，另一方面石灰水与鸡蛋呼吸时呼出的二氧化碳作用生成碳酸钙填塞蛋壳小孔，使细菌无法进入，还可减慢鸡蛋的呼吸消耗。另外，用泡花碱溶液贮存鲜蛋也起到保鲜作用，且食用时没有异味。蔬菜是食用最多的副食品，营养丰富。新鲜蔬菜含有大量维生素，摘后两、三天维生素约损失 50%，积存时间越长，维生素损失越多。蔬菜烹调前应先洗后切，如先切后洗则水溶性维生素将通过切口溶解于水中。切后要尽快下
13、锅，否则一些不稳定维生素在空气中易被氧化而破坏。炒蔬菜时不能放碱或小苏打，因为有些维生素如 VC 在碱性条件下会破坏无遗。有经验的厨师，炒菜时总是用猛火快炒，炒出的菜绿油油的，既好看又好吃，而且 VC 损失可降低到最小程度。一般蔬菜的叶片中都含有叶绿素而显示绿色，而叶绿素的组成里含有镁元素，一般的蔬菜里也含有微量的有机酸。炒菜时用文火，势必延长蔬菜的受热时间，在锅盖盖严的情况下，有机酸难于挥发，它离解出来的微量氢离子跟叶绿素发生作用，把叶绿素组成中的镁元素取代出来，生成一种黄绿色的物质，炒出来的菜呈黄绿色，无法引发人的食欲。如果猛火快炒，有机酸在高热下完全挥发，叶绿素不受破坏，炒出来的菜就绿油
14、油的。炒肉片（或炒鱼片）加芡粉的作用是：瘦猪肉或鱼肉都是动物的肌肉组织，含有丰富的蛋白质，炒肉（或鱼）片时，在烹饪前向肉（或鱼）片里加些芡粉并拌好，这样，炒出来的菜肴肉嫩味美，因为芡粉使肉（或鱼）片披上一层淀粉薄膜，它能使肉（或鱼）片受热均匀又不脱水，鲜味物质保留在肌纤维里，所以炒出的菜肴肉嫩且味道鲜美可口。如不用芡粉处理，肉（或鱼）片受热脱水收缩，肌纤维老化，吃时既老且乏味。鱼是一种蛋白质含量较高的食物，与牛肉相近。人体所需要的 8 种氨基酸在鱼体里均有，称得上营养丰富、味道鲜美。但令人讨厌的是鱼有腥味，鱼腥主要来自鱼肉蛋白质的代谢和腐败时产生出一种叫做胺类的物质，如三甲胺(CH3)3N。三
15、甲胺的含量越高，其腥味就越浓。烹饪时如何降低腥味呢？通常使用黄酒、醋和葱、姜等。黄酒中含 15%20%乙醇，乙醇渗入鱼体表面组织，使鱼表面粘液里含有的三甲胺溶解，而乙醇的沸点为 78.3，会在烹饪过程中蒸发掉，三甲胺也随之挥发掉，达到了去腥的目的。醋不仅能使鱼骨软化，还能与乙醇反应，生成微量的乙酸乙醋（黄酒中也含有酯类） ，使烧出的鱼带有香味，也抑制了鱼腥的味感。姜是醇和酮的合成体，这两种物质都是清除腥味的良好物质。葱的表皮细胞中含的大量叫蒜辣素的挥发性油，有特别的香辛味，它的浸出液中分离出来的物质，不仅能将部分三甲胺带走，还能兴奋神经，增进食欲。许多食物未烧熟时闻不到令人喜爱的气味，但一旦烧
16、熟后却发出诱人的香味，甚至还有“生臭熟香”之说。这香味从何而来？以红烧肉的香味而言，是肉的水解产物中的氨基酸、肽、核酸、脂质等物质，在加热的条件下，发生一系列的复杂变化，形成了有肉香的物质。牛肉的香气成分大约 300 种，主要有内酯、呋喃、吡嗪、含硫化合物等。蔬菜略有清香，各种蔬菜的香气主要是一些含硫化合物，也就是说蔬菜里所含的香味前体，在风味酶的作用下，转化为挥发性香味物质。如芦笋，其挥发性香味是二甲基硫醚、1，2-二噻茂烷等。真菌类蔬菜如蘑菇挥发性成分不下 20 种，其中有强烈香味感的有 1-辛烯-3-醇。蕈类的香菇经火烤或晒干后会发出香菇精的异香，这种特殊的香气，具有强烈的诱惑魅力，是酒
17、席上高级菜肴的佐料。最后简单介绍一下微波炉。随着科技进步和人们生活质量的提高，微波炉开始进入千家万户。微波炉的优点很明显：微波从四面八方穿透食物，内外同时加热，烹调时间短，节省能源及费用；烹调时不产生油烟；只要几分钟，即可将大块鱼、肉迅速解冻，且不破坏品质，有些食物还可由解冻至煮熟，一气呵成；任何已煮熟的食物再加热，不但所需时间短，且能保持原来的色、香、味；食品中的细菌本身也因快速升温被杀灭；微波加热时间短，且烹调时大多不必加水，所以，对热敏感及水溶性维生素（如 VB 群、VC 等）被破坏、流失的量较少等。微波炉加热的原理与物质结构知识关系密切。微波是一种高频率的电磁波。微波炉利用其内部的磁控
18、管，将电能转变成微波，以 2450MHz 的振荡频率穿透食物，当微波被食物吸收时，食物内的极性分子（如水、脂肪、蛋白质、糖等）即被吸引以每秒 24 亿 5 千万次的速度快速振荡，使得分子间互相碰撞而产生大量摩擦热，微波炉就是利用这种由食物分子本身产生的摩擦热，里外同时快速加热食物。四、饮料与化学暑期天气炎热，能喝上一杯清凉饮料，将使你凉爽舒服、生津、止渴、提神。饮料的种类很多，这里简略介绍几种。1矿泉水矿泉水除含有钙、镁、钠、钾等常量元素外，还含有 10 多种微量元素，其中的锌、钼、锂、硒等更为珍贵。我国医学工作者研究，适量的锌能阻止未老先衰症的发展，健康人摄取适量的锌则能防病，延年益寿。锌又
19、是一种助长元素，对青少年的骨骼发育起着明显的助长作用。钼是一种催化氧化元素，它能使致癌物质亚硝酸盐分解氧化，常饮含有钼的矿泉水可预防食道癌。锂有安定中枢神经活动的功能，能保持心血管健康。常喝含锂的矿泉水，能调整植物神经平衡，强心安神。硒是近年来新发现的一种具有多功能的人体必需的微量元素，它能减轻心脏肌肉坏死的疾病，能增强视力，减弱汞和镉等有毒元素对机体毒害，加强身体免疫功能。2汽水3啤酒啤酒含丰富的氨基酸，发热量大，所含营养成分绝大部分可被人体吸收。啤酒既是饮料，又是营养食品，有“液体面包”的美称。啤酒以大麦芽为原料，用酒花“加香” ，大麦含有丰富的蛋白质，在制作过程中，由于酶和酵母的作用，大
20、麦所含的蛋白质转化为 17 种氨基酸，保存于酒液中。同时，每生产 500g 啤酒要用大麦 100g、大米 25g，所含淀粉在制酒过程中全部转化为糖类，其中一部分进一步转化为酒精和二氧化碳气体，一部分仍以糖的形式留存于酒液中，糖和酒精都是产生热量的营养物质。啤酒中还含有多种维生素，其中一种维生素（即烟酸）有软化血管的作用，长期服用有助于降低血压。市售啤酒有 12 度和 14 度两种，但这不是酒精含量的度数，而是麦芽汁浓度。制作啤酒的大麦芽和辅助原料大米等，经过麦芽淀粉酶的作用，转化为麦芽糖类，糖的含量可用糖度表测定。如每千克麦芽汁含有 120g 糖类物质，该啤酒就是 12 度。其酒精含量一般为
21、4 度左右，即每千克啤酒含酒精约 40mL 左右。啤酒有一种特殊而又令人愉快的苦味，它来源于制酒中所加入的酒花，酒花的成分复杂，主要有芳香质树脂、苦酸、蛋白质和单宁等物质、苦酸是形成啤酒特殊苦味的主要因素。酒花所含的单宁有澄清酒液的作用，芳香质树脂使酒味醇厚。此外，酒花还有防腐作用，能抑制乳酸菌的生长。啤酒虽是胶体溶液，但稳定性较差，容易受外界影响而发生变化和沉淀等现象。好的啤酒应是酒液透明，无明显浮粒。注入杯中时有泡沫升起，泡沫保持越持久越好，有酒花的香气和爽口苦味，不应有明显的酸味和怪味。保持啤酒，一要注意防止光线照射；二要注意掌握好温度（鲜啤酒在 8时，可保存一周，熟啤酒在 1025可保
22、存 23 个月） 。4.可口可乐在当今各种饮料中，首屈一指的当数“可口可乐” 。 “可口可乐”牌子最老1886 年问世，销售量最大在 185 个国家和地区生产销售，年营业额约 130 亿美元，为保持在市场上的霸主地位，一百年来， “可口可乐”公司把配方一直视为绝密。据 1993 年第 12 期读者杂志摘自光明日报的一篇文章介绍，有一位名叫马克彭特格斯特的人在对“可口可乐”公司的档案进行研究时，偶然发现其配方，并经实验得到证实。制作方法如下：第一步，将微量的香菜籽油和桔花油、0.94g 桔油、1.79g 柠檬油、0.14g 豆蔻油、0.41g 桂皮油、9.42g 酒精与 5.5g 水混合，24 小时后混合液将分离开，取出上层透明的黄色液体“七味”秘密香液。第二步，将 4.88g 糖溶解在最少量的沸水里，冷却后放入 73g 焦糖、6.3g 咖啡因、22.4g 磷酸及少量科拉（Kola）果仁粉，搅拌成粘稠的糖浆。第三步，将 61g 酸橙汁、38.7g 甘油和 3.07g 香草精加入糖浆中，再同“七味”香液混合后搅匀，最后兑上 5.5 倍的充气凉水即可生产出 50 品脱的“可口可乐”了。
