2025年大學《分子科學與工程》專業(yè)題庫——生物分子在食品科學與工程中的應用考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.下列哪種蛋白質(zhì)變性方式是不可逆的？A.鹽析B.紫外線照射C.酶解D.乙醇沉淀2.淀粉的老化過程中，其糊化度通常表現(xiàn)為？A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低3.乳液型食品（如奶油）的穩(wěn)定性主要依賴于？A.沉降B.轉(zhuǎn)相C.絮凝D.膠束形成4.構(gòu)成蛋白質(zhì)一級結(jié)構(gòu)的基本化學鍵是？A.肽鍵B.二硫鍵C.氫鍵D.離子鍵5.下列哪種相互作用在蛋白質(zhì)折疊和維持其天然構(gòu)象中起著關(guān)鍵作用？A.離子-偶極相互作用B.范德華力C.鹽橋D.以上都是6.糖原與淀粉的主要區(qū)別在于？A.分子量大小B.結(jié)晶度C.結(jié)合方式D.單糖組成7.油脂在食品中具有抗氧化作用，其主要機理是？A.阻止氧氣進入B.自身被氧化消耗氧氣C.吸收光線D.形成保護層8.以下哪種方法不屬于物理改性，旨在改變生物分子的功能？A.超濾B.脈沖電場處理C.蛋白質(zhì)酶解D.化學接枝9.生物分子印跡技術(shù)主要用于？A.制備高分子材料B.分離和檢測特定分子C.改善食品風味D.促進營養(yǎng)吸收10.溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變是描述哪種過程的關(guān)鍵概念？A.蛋白質(zhì)變性B.淀粉糊化C.油脂結(jié)晶D.金屬氧化物形成二、填空題（每空1分，共15分）1.蛋白質(zhì)的三級結(jié)構(gòu)是指其polypeptidechain在空間中的折疊方式，主要由疏水相互作用、______、氫鍵和范德華力等維持。2.糖的______是指糖分子與水分子形成締合作用的現(xiàn)象，對糖溶液的粘度和freezingpoint有重要影響。3.脂類在食品中主要的膠體狀態(tài)包括乳濁液、______和氣溶膠。4.蛋白質(zhì)的等電點是指該蛋白質(zhì)分子所帶凈電荷為零時的______。5.多糖的構(gòu)象對其溶解度、粘度和______等功能有顯著影響。6.分子模擬技術(shù)是研究生物分子在食品體系中的行為的重要工具，它可以從原子水平上揭示______和相互作用機制。7.食品中常見的生物分子交聯(lián)方法包括化學交聯(lián)和______交聯(lián)。8.某些蛋白質(zhì)（如酪蛋白）在酸性條件下會自發(fā)性地形成______結(jié)構(gòu)，賦予食品特定的質(zhì)構(gòu)。9.生物活性肽是指從食物蛋白質(zhì)水解得到的具有特定生物活性的______片段。10.粘度是流體內(nèi)部摩擦力的量度，食品的粘度與其質(zhì)構(gòu)、流變特性和______密切相關(guān)。三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.分子識別2.糊化3.膠體穩(wěn)定性4.生物相容性5.結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系四、簡答題（每題5分，共20分）1.簡述蛋白質(zhì)變性對食品質(zhì)構(gòu)和功能的影響。2.比較淀粉和糖原在結(jié)構(gòu)上的異同點及其在食品中的應用差異。3.簡述食品加工（如加熱、冷凍、微波）對蛋白質(zhì)和多糖結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系的影響機制。4.簡述生物分子相互作用在食品風味形成和質(zhì)構(gòu)構(gòu)建中的作用。五、論述題（每題10分，共20分）1.論述生物分子（蛋白質(zhì)、多糖、脂類）之間的相互作用如何影響食品的質(zhì)構(gòu)形成和穩(wěn)定性，并舉例說明。2.結(jié)合分子科學的視角，論述開發(fā)新型食品功能因子（如生物活性肽、修飾多糖）的應用前景和面臨的挑戰(zhàn)。試卷答案一、選擇題（每題2分，共20分。請將正確選項的字母填在括號內(nèi)）1.B(紫外線照射屬于物理誘變因素，通常引起蛋白質(zhì)共價結(jié)構(gòu)改變，導致變性不可逆；鹽析、酶解、乙醇沉淀均為可逆的物理或化學變性)2.B(淀粉老化過程中，分子間氫鍵和結(jié)晶度增加，直鏈淀粉分子趨向有序排列，糊化度降低)3.D(乳液stability主要依賴于乳化劑在油水界面形成的膠束結(jié)構(gòu)，以及界面膜的機械強度和穩(wěn)定性，防止液滴聚集和分離)4.A(蛋白質(zhì)的一級結(jié)構(gòu)是氨基酸按一定順序通過肽鍵連接形成的鏈狀結(jié)構(gòu))5.D(蛋白質(zhì)折疊和維持天然構(gòu)象需要多種非共價相互作用，包括疏水作用、鹽橋、氫鍵、范德華力等)6.C(糖原和淀粉都是由葡萄糖單元構(gòu)成，分子量大小和結(jié)晶度可能相似，但結(jié)合方式不同，糖原為α-1,4和α-1,6糖苷鍵，支鏈更多；淀粉為α-1,4和α-1,6糖苷鍵，支鏈相對較少)7.B(油脂中的不飽和脂肪酸容易發(fā)生氧化，自身被氧化消耗氧氣，從而保護食品中的其他成分)8.A(超濾是利用膜分離技術(shù)，根據(jù)分子大小進行物理分離，不改變分子結(jié)構(gòu)；脈沖電場處理是物理處理方法；蛋白質(zhì)酶解是化學方法；化學接枝是化學改性)9.B(生物分子印跡技術(shù)通過模板分子制備具有特定識別位點的分子識別材料，主要用于分離和檢測目標分子)10.D(溶膠-凝膠轉(zhuǎn)變是指液體（溶膠）轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w凝膠（凝膠）的過程，常見于金屬氧化物、無機非金屬材料以及某些生物大分子的凝膠化過程，如明膠凝固)二、填空題（每空1分，共15分）1.鹽橋2.締合作用3.膠束4.pH值5.功能6.行為7.物理化學8.膠束9.生物10.口感三、名詞解釋（每題3分，共15分）1.分子識別：指生物分子（如酶、抗體、受體）與其特異性的配體（如底物、抗原、激素）之間通過非共價相互作用，選擇性地結(jié)合并發(fā)生特異性相互作用的分子識別過程。2.糊化：淀粉在加熱過程中，由于吸水膨脹，結(jié)晶結(jié)構(gòu)被破壞，有序區(qū)轉(zhuǎn)變成無序區(qū)，分子鏈段變得高度伸展和溶解的過程。3.膠體穩(wěn)定性：指膠體顆粒（如乳滴、氣泡、固體顆粒）在分散介質(zhì)中能夠保持均勻分散、防止聚集和沉降的性質(zhì)。穩(wěn)定性取決于顆粒表面電荷、溶劑化層、布朗運動等因素。4.生物相容性：指生物材料與生物體（組織、細胞）相互作用時，能夠表現(xiàn)出良好的耐受性、無毒性、無致敏性、無致癌性，并能與周圍組織和諧共存的能力。5.結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系：指生物分子的特定結(jié)構(gòu)（如一級、二級、三級、四級結(jié)構(gòu)）與其所承擔的生物學功能（如催化、運輸、識別、信號傳導等）之間的內(nèi)在聯(lián)系和決定性關(guān)系。四、簡答題（每題5分，共20分）1.蛋白質(zhì)變性會導致其二級、三級和四級結(jié)構(gòu)發(fā)生改變甚至破壞，但一級結(jié)構(gòu)（氨基酸序列）通常保持不變。結(jié)構(gòu)改變會引起蛋白質(zhì)理化性質(zhì)（如溶解度、粘度、電泳行為）的變化，并直接影響其生物學功能。例如，變性可能導致蛋白質(zhì)失去酶活性，改變食品質(zhì)構(gòu)（如從柔軟變?yōu)轫g硬），影響風味物質(zhì)的釋放和吸收，降低營養(yǎng)吸收率，或?qū)е率称烦霈F(xiàn)不良質(zhì)構(gòu)（如絮凝、沉淀）。某些情況下，可控的變性（如熱處理）也能改善食品的質(zhì)構(gòu)和風味（如肉類熟化）。2.淀粉和糖原都是由葡萄糖單元通過α-1,4糖苷鍵連接形成直鏈，并通過α-1,6糖苷鍵分支（支鏈淀粉分支點大約每24-30個葡萄糖單元一個，糖原分支點更頻繁，約每8-12個葡萄糖單元一個）。主要區(qū)別在于支鏈的頻率和分支點位置：糖原的分支更密集，支鏈更長，使其結(jié)構(gòu)更緊湊；淀粉分為直鏈淀粉和支鏈淀粉，直鏈淀粉分子呈線性，支鏈淀粉分支較少。應用上，淀粉是植物儲存形式，廣泛存在于谷物、根莖中，直鏈淀粉含量影響食品質(zhì)構(gòu)（高則脆，低則軟）；糖原是動物儲存形式，主要存在于肝臟和肌肉中，提供能量。兩者都是重要的碳水化合物來源和質(zhì)構(gòu)形成劑。3.加熱（如烘烤、油炸、蒸煮）會導致蛋白質(zhì)變性（結(jié)構(gòu)松散，分子伸展），改變其溶解度、粘度、凝膠能力。高溫長時間處理可能導致蛋白質(zhì)焦化或降解。冷凍（如速凍）可能引起蛋白質(zhì)冷凍變性（形成冰晶損傷細胞結(jié)構(gòu)，導致蛋白質(zhì)析出），影響質(zhì)構(gòu)和營養(yǎng)價值。微波處理具有選擇性加熱和熱效應與非熱效應，可能加速蛋白質(zhì)變性或引發(fā)美拉德反應，影響食品風味和色澤。這些加工過程改變了蛋白質(zhì)的構(gòu)象、聚集狀態(tài)和相互作用，進而影響其功能特性和最終食品的質(zhì)構(gòu)、風味、色澤和營養(yǎng)價值。4.生物分子間的相互作用（如蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)、蛋白質(zhì)-多糖、蛋白質(zhì)-脂類、多糖-多糖）是構(gòu)建食品膠體體系（如凝膠、乳液、懸浮液）和決定其質(zhì)構(gòu)的關(guān)鍵因素。例如，蛋白質(zhì)分子間的疏水相互作用和氫鍵導致蛋白質(zhì)凝聚形成凝膠（如豆腐、果凍）；蛋白質(zhì)與多糖（如卡拉膠、瓜爾膠）相互作用可以增強凝膠強度或形成網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；蛋白質(zhì)與脂類（如脂肪球膜蛋白與脂肪）相互作用影響乳液的穩(wěn)定性；多糖分子間的氫鍵和締合作用影響凝膠的粘度和彈性。這些相互作用也影響風味物質(zhì)的釋放、擴散和感知，以及食品的保藏穩(wěn)定性。正確調(diào)控這些相互作用是設(shè)計和改良食品質(zhì)構(gòu)的重要途徑。五、論述題（每題10分，共20分）1.生物分子（蛋白質(zhì)、多糖、脂類）之間的相互作用在食品體系中起著至關(guān)重要的作用，深刻影響著食品的質(zhì)構(gòu)形成、穩(wěn)定性、流變特性和感官品質(zhì)。蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)：蛋白質(zhì)分子間通過疏水效應、氫鍵、范德華力、鹽橋等非共價相互作用以及二硫鍵等共價交聯(lián)，自組裝形成聚集體，如膠束、微絲、網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，這是形成凝膠、彈性、粘性等質(zhì)構(gòu)的基礎(chǔ)（例如，酪蛋白在酸性條件下形成膠束凝膠，明膠形成三股螺旋凝膠）。蛋白質(zhì)與多糖：蛋白質(zhì)與多糖（如殼聚糖、卡拉膠）的相互作用可以顯著增強凝膠強度、影響凝膠的透明度、粘度和流變行為。例如，卡拉膠與乳清蛋白形成的復合凝膠具有優(yōu)異的穩(wěn)定性和持水能力。蛋白質(zhì)與脂類：蛋白質(zhì)（如乳清蛋白、酪蛋白）可以包裹在脂肪球表面形成保護膜（脂肪球膜），穩(wěn)定乳液；蛋白質(zhì)也可以與脂類形成水包油或油包水型乳液。多糖與多糖：多糖分子間通過氫鍵和締合作用形成鏈纏結(jié)和交聯(lián)，賦予食品粘度、彈性、膠凝性（如淀粉糊化、果膠凝膠）。脂類與脂類：脂類分子（主要是甘油三酯）可以結(jié)晶形成晶區(qū)，影響食品的質(zhì)構(gòu)和熔融特性（如黃油、起酥油）。這些相互作用共同構(gòu)建了復雜的食品基質(zhì)結(jié)構(gòu)，決定了食品的入口感受（如粘、彈、脆、沙）、穩(wěn)定性（如防止水分離、油析）和保藏期。例如，奶油的穩(wěn)定性依賴于酪蛋白膠束與脂肪球的相互作用；果醬的質(zhì)構(gòu)依賴于果膠與果肉的相互作用及糖水的調(diào)節(jié)。理解并調(diào)控這些相互作用是食品科學的核心內(nèi)容之一。2.從分子科學的視角看，開發(fā)新型食品功能因子（如生物活性肽、修飾多糖）具有廣闊的應用前景，但也面臨諸多挑戰(zhàn)。生物活性肽：這些從食物蛋白質(zhì)（如乳清蛋白、大豆蛋白、肉蛋白）水解得到的具有特定生物活性的短鏈氨基酸片段，因其潛在的保健功能（如抗氧化、降血壓、抗炎、免疫調(diào)節(jié)）而備受關(guān)注。開發(fā)前景在于：1）來源廣泛、安全；2）功能多樣、可設(shè)計性強；3）可利用現(xiàn)有蛋白質(zhì)資源進行開發(fā)。面臨的挑戰(zhàn)包括：1）活性肽的穩(wěn)定性（易被消化酶降解）；2）生物利用度低（需要特定運輸系統(tǒng)）；3）味道問題（可能帶有苦味）；4）規(guī)模化生產(chǎn)成本較高；5）確切的劑量-效應關(guān)系和長期安全性研究尚需深入。修飾多糖：通過化學或生物方法對天然多糖（如淀粉、纖維素、殼聚糖）進行結(jié)構(gòu)修飾（如醚化、酯化、交聯(lián)、開環(huán)聚合），可以改變其