本章概要
本章详细阐述食物的化学组成及与烹饪加工相关的重要性质；食物的化学成分及其在烹饪加工和储藏过程中发生的物理化学变化，以及对食物的营养价值和感官刺激的影响；研究提高营养成分的途径，与造成营养损失的因素、条件，从而确定更合理的烹饪工艺方法。
教学目标
掌握各种营养素的概念、种类、功能、食物来源
掌握各种营养素在烹饪中的变化，影响营养素损失的因素，以及提高营养素的方法
了解各种营养素的有关性质
第一节 水分
各种食品都含有一定的水分。从性质来看，水在食品中起着分散蛋白质和淀粉等作用，使它们形成溶胶或凝胶状态。从食品化学考虑，水对食物的新鲜度、硬度、流动性、呈味性、保藏性和加工等方面都具有重要的影响。水分也是微生物繁殖的重要条件，它直接影响着原料和食品的品质。烹调加工过程中，水起着膨胀、浸透、呈味等作用。
一、水在生物体内的含量与状态
（一）水在食物中的分布
水是食物中含量最多的成分。水在动、植物体内的分布是不均匀的，蔬菜和水果的含水量约占80%～90%，肉类含水量约占50%～70%。在植物汁液及动物血液、体液中含水量特别高，约占70%～90%；在植物的种子、动物骨骼、微生物的孢子中含量则很低，约占总重量的12%～15%。
（二）水在食物中存在的状态
水分在常温下为液体，能流动，但是将肉、蒜薹切开，将黄瓜、莴笋折断，一般都看不到纯水流出来，这说明食物中的水分被不同的作用力所约束，维系水的作用力有两种：
氢键结合力和毛细管力。
由氢键结合力联系着的水，一般称为结合水（或称束缚水）；以毛细管力联系着的水，称为自由水（或称游离水）。
结合水主要是指亲水的蛋白质、淀粉、类脂等物质，通过氢键的形式与水分子牢固地相结合，一般情况下不能从食物中挤压出来。结合水有以下两个特点：
（1）不易冻结（冰点－40℃），不易分离出去，也不易蒸发；
（2）不能作为溶质的溶剂。
自由水主要是指存在于细胞间隙中能自由地移动和进出细胞的水，能被微生物所利用，具有一般水的性质。自由水有以下两个特点：
（1）易冻结，易分离，易蒸发；
（2）可以作为溶质的溶剂。
自由水在食物所含水分中占绝大部分。例如蛋清以溶胶状态存在，其中大部分水以自由水的形式存在；蔬菜中叶菜类的菜叶，绝大部分是细胞内液泡水，这部分水也是自由水；鲜肉的含水量为40%～70%。与蛋白质相结合的水只占很少部分，大部分是蛋白质凝胶中的结合水、毛细管间的水和空间组织所包含的水。这些水虽然是自由水，但由于蛋白质凝胶状态的持水力，使人们不能把这些水分挤压出来。
二、水的性质与作用
（一）水的性质
（1）水在4℃时密度最大，为1×103kg/m3，0℃时冰的密度为0.917×103kg/m3。
水冻结成冰时，体积膨胀，致使水分含量大的食品在冷冻保藏时，组织易被破坏。
（2）水的沸点相当高，在一个标准大气压下，水的沸点是100℃。水的沸点随压力的变化而变化。在减压时，水的沸点降低，所以在浓缩牛奶、肉汤、果汁等高温易变质的食品时，须采用减压低温的方法进行浓缩。水的沸点随着压力增大而升高，如果在常压下增加一个标准大气压，水的沸点就可升高到121～123℃，高压锅的加热原理就是利用水的这一特性。
（3）水的比热在所有液体和固态物质中最大，在20℃时其值达4.183kJ/（kg·K）。
由于水的比热大、热容量大，使得水温不易随气温的变化而变化，故水是维持体温的载温体。
（4）由于水的介电常数大，所以水的溶解能力强。在一定条件下，使食物呈真溶液、胶体溶液或乳浊液状，使各种呈味物质显示各自的特性。
（二）水的硬度及其对食品加工的影响
自然界没有绝对纯净的水，不论是地下水、自来水，还是井水、河水等，其中都含有一定的杂质。这些杂质中除了悬浮物和气体外，还有数量不等的无机盐，尤其是从地层中溶出的钙盐和镁盐较多，对水质影响较大，是形成水的硬度的主要原因。
水的硬度是指水中钙盐和镁盐的总含量。水的总硬度可分为暂时硬度和永久硬度。暂时硬度是碳酸氢钙和碳酸氢镁所形成的硬度。当水煮沸时，这类盐就分解形成碳酸盐沉淀，暂时硬度就大部分消失了。永久硬度是指钙和镁的硫酸盐、硝酸盐、氯化物等形成的硬度，这些盐不能用加热方法除去，所以称为永久硬度。
1.硬度的表示方法
硬度一般以水中氧化钙的含量表示。我国习惯沿用德国度来表示，即1L水中含有10mg氧化钙时称为1度，用1°表示。
天然水的硬度可由几度到几百度不等。一般地面水硬度小一些；地下水，特别是石灰石和钙镁岩石层的地区硬度大，甚至可高达几十度。可根据硬度的大小，对水作一个大致划分。
2.硬度对食品加工的影响
食品工业用水应符合卫生要求，清凉透明，无色无臭，具有一定硬度。
软水淡而无味，由于缺乏无机盐，长期饮用对人体健康不利。极硬的水会影响肠胃消化功能。使用硬水烹制豆类和肉类很难煮熟，这是因为水中的硬度成分与豆类和肉类表面的蛋白质反应，生成导热性很差的化合物的缘故。用硬水沏茶、冲咖啡，会使茶水和咖啡的口味变差。硬水易在锅、壶等加热容器中形成水垢，造成有害物质积存，同时还影响传热。
一般情况下，饮用硬水爽口，口感较好。所以，饮用水需要有一定的硬度，但不能太高。烹饪中一般使用稍硬的水即可。我国现行饮水标准规定水的总硬度不得超过25°。
3.食物用水的卫生标准
食物用水必须符合如下卫生标准：
（1）不得含有致病菌，细菌含量也应很低；
（2）不得含有有毒物质。有毒物质包括有毒金属，如铅、砷、铬及其无机盐；腐败过程和工业废水中的有害有机物，如酚和甲酚；
（3）应透明清凉，并有爽口感；
（4）须无色无臭，不得含有褐色的铁化合物、硫化氢、沥青，不得有煤气味；
（5）根据食品生产中的使用目的，食用水应符合一定的硬度要求。
（三）水在烹饪中的作用
大部分菜肴的烹制都离不开水。水具有溶解力强、介电常数大、黏度小、比热高等特点，在烹饪中不但可作为溶剂，而且还可作为传热介质，同时对食品的贮藏、加工都有着重要的影响。
1.水作为溶剂
水作为溶剂可以溶解很多呈味物质，这些呈味物质溶于水后，各自形成不同的滋味，如禽肉中含有的呈鲜物质肌苷酸、鸟苷酸和黄苷酸，都是水溶性物质。煮制时，其细胞破裂、结构松散、水溶性成分水解，构成特有的鲜汤。水的溶解力强，各种无机盐及有机盐都相对溶于水中。即使不溶的脂肪或某些蛋白质，也会散到水中成为乳浊液或胶体溶液。这一点在烹饪中应用较多，如用动物性原料制奶汤；煮制肉皮成为胶体溶液，经冷冻后制皮冻。
烹饪中很多烹调方法都离不开水，如烧、煮、烩、炖、扒等，烹制时都需要添加水。水作为反应介质，使原料和调味中的呈味物质都溶于水，然后相互反应、渗透和混合，形成菜肴的风味。
有些苦味物质和有害物质能在水中溶解，从而可以被去除，或被水解破坏。烹饪中常用水浸泡、焯水等方法将其除去。例如核桃仁中含有单宁物质，具有苦涩味，若用热水浸泡去皮，就能除去大部分单宁物质，达到预期的效果。又如四季豆中含有对人体有害的毒素蛋白——豆素和皂素，它们都能溶于水，通过焯水、漂洗，即可除去有害物质。
某些水溶性的营养素和水溶性风味物质等能被水溶解，如单糖、双糖、维生素C、维生素B、含氮水溶物等，这些有益物质在加工中容易受到损失。所以，在烹饪中要注意，水洗浸泡的时间不宜过长，蔬菜要先洗后切，肉类加工丝、片后忌用水泡、水洗，防止营养成分大量流失。
2.水作为膨胀剂
在干货制品的高分子物质中，例如蛋白质、淀粉、果胶等都可以吸水发生膨胀。被高分子物质吸收的水，贮存于它们的分子中间，使其体积变大。由于高分子体积大，不能形成水溶液，因而以凝胶状态存在。例如干黑木耳主要成分是蛋白质和多糖，用水浸泡后，蛋白质和多糖吸水膨胀，使木耳的体积增至原来的几倍。
3.水作为传热介质
水具有较大的流动性，传热比原料本身快得多，同时水的黏性小，沸点较高，易蒸发，渗透力强，又是反应介质，故是加工食物的理想传热介质。水以对流的形式进行热传导。加热时，水分子运动很剧烈。由于上下水温不同，形成了对流，通过水分子的运动、扩散、渗透和对原料的撞击传递热量。原料加入汤水后，水就开始向原料内部渗透，继续加热使温度升高，水分子的运动速度加快，随着水的上下翻滚，水向原料内外扩散渗透，使原料上、下、内、外的温度逐渐趋于一致。当原料内外的温度保持在80～100℃时，原料中各种成分的化学反应加快。由于水的渗透，质地软嫩的原料迅速成熟，质地坚硬的原料也可经过煨炖达到酥烂的程度。例如生汆丸子是将制成的肉丸置入沸水中，这时水温略有下降，当肉丸中的蛋白质变性凝固后立即捞出，避免沸水的强烈撞击将肉丸冲散。由于在制作时加入一定量的水，并采用开水汆的烹制法，水的呈味物质紧包在肉丸的蛋白质凝胶中，使成熟后的肉丸鲜嫩爽口。又如清炖鸡，将鸡全部浸没在水中，用旺火将汤烧开后改用小火煨炖，通过火的传热，加上水翻滚小，原料组织不会被完全破坏，可以使鸡肉酥烂而不变形。
制奶汤时，一般用含脂肪较丰富的母鸡、鸭、猪骨、猪肘等原料，加1.5～2倍的冷水，旺火煮开后改用中火煮。由于水翻滚较大，水分子运动速度加剧，撞击力大，渗透和扩散作用强，所以能使这些原料中的养分基本析出。其中，油脂和骨髓中的磷脂析出后起充分的乳化作用，使脂肪在水中形成乳浊液，色如牛奶，加上皮中的胶原蛋白的稳定作用，使奶汤得以稳定地保存。“无水不成汤”，制汤都是利用不同的原料，以水为传热介质，并控制水的不同沸腾程度，使原料达到酥烂，汤汁达到鲜美清亮或浓白等不同的要求。
在烹饪中，经常利用水蒸气传热，很多花色菜肴造型后用笼蒸制，可保持原汁、原味、原型。用蒸法时，水保持沸腾状态，此时的蒸汽为饱和蒸汽，使原料上下均匀地处于100℃左右的温度下加热达到成熟。在各种烹饪方法中，水的各种作用不是绝对分开的，无论是以溶剂作用为主，还是以传热为主的，总的来说，传热和综合味的作用、反应介质作用都是同时存在的。
三、水与食品的品质
（一）食品水分含量与质感的关系
食品的质地除与本身组织结构和成分有关外，水也是影响其品质最主要的因素之一。它影响食品的硬度、脆度、黏度、密度、韧度和表面光滑度等。
水果、蔬菜组织松脆，含水量充足，细胞饱满，膨压大，脆性好，食用时有脆嫩、爽口之感。一旦失去部分水分，由于果蔬细胞间水解酶活性增强，使果胶物质分解，细胞解体，结构松弛，果蔬就会枯萎，食用价值降低。
动物性原料肉质的老嫩程度和其本身所含水分的多少有直接关系。仔鸡、小牛等年幼禽畜的肉含水量高，结构较疏松，肌肉显得细嫩。老鸡、老牛等年老禽畜的肉含水量少，肌肉结构紧密，肉质硬实，结缔组织较多，肌肉显得粗老。所以，原料中水分含量的多少直接影响食品的质感。
（二）食物在烹饪中水分的变化及保持
不同的烹饪原料，在烹饪中对水分的保持或除去的要求是不同的。有些菜肴需要其原料保持原有的水分，才能鲜嫩可口；而另一些菜肴，则只有将其原料中的水分除去一部分后，才能做到色、香、形俱佳。所以，烹饪中只有善于控制食物的含水量，才能使制作的菜肴更符合人们对质感的要求。
1.烹饪中食物水分的流失
动物性原料如肉、鸡、鱼等在烹调中的水分流失，是由于热处理中蛋白质变性引起的，蛋白质变性后破坏了原来的空间结构，导致其持水能力下降，引起水分流失。如瘦肉煮熟后，体积缩小，重量减轻，这就是水分流失所造成的。
植物性原料的水分在烹调中更易流失。一般说来，植物性原料的水分大部分存在于细胞内的液泡中。液泡很大，有的占据了细胞的绝大部分。在烹调加热中，由于细胞膜被破坏，液泡内的水分便从原料中溢出。加热时间越长，溢出水分越多。
另外，原料烹调时要添加某些调味料，如炒菜加盐、炖肉加酱油和料酒等，这样在原料或细胞周围就存在着一个由调味料形成的高渗透压溶液。当外部渗透压大于原料内部水溶液的渗透压时，原料里的水分就会向外渗透，导致原料水分流失。如炒白菜、炒平菇，当火不旺时，会炒出很多汤，这往往是细胞膜被破坏而损失的水分；而凉拌蔬菜出汤，主要是盐的渗透压所致。
2.食物在烹饪中水分的变化与控制
菜肴内部水分含量的多少，不仅直接关系到菜肴的嫩度和脆度，同时对菜肴的色、香、味及营养成分的影响也是相当大的。为此，在菜肴烹制过程中，需采取以下方法以保持其中的水分。
