2025年食品科學(xué)與工程專業(yè)考研試卷及答案一、名詞解釋（每題4分，共20分）1.美拉德反應(yīng)：指食品加工或儲存過程中，還原糖（如葡萄糖、果糖）的羰基與氨基酸、蛋白質(zhì)的氨基之間發(fā)生的非酶促褐變反應(yīng)。反應(yīng)分為初期（Schiff堿形成與Amadori重排）、中期（糖脫水生成羥甲基糠醛或裂解產(chǎn)生醛酮類物質(zhì)）和末期（醛酮類與氨基化合物縮合形成類黑精色素），最終生成棕褐色的類黑精并伴隨風(fēng)味物質(zhì)的產(chǎn)生，對食品色澤、風(fēng)味及營養(yǎng)（如氨基酸損失）有顯著影響。2.柵欄技術(shù)：通過設(shè)計食品加工中多個“柵欄因子”（如溫度、水分活度Aw、pH、氧化還原電位Eh、防腐劑、輻照等），利用各因子間的協(xié)同作用抑制微生物生長，延長食品貨架期的技術(shù)。各柵欄因子需滿足“有效強(qiáng)度”和“合理組合”，例如罐頭食品通過高溫殺菌（熱力柵欄）、低Aw（干燥或糖鹽腌制）、密封（隔絕氧氣）等多因子聯(lián)合控制微生物。3.非熱殺菌：指不依賴高溫（通?！?00℃）實現(xiàn)殺菌目的的技術(shù)，包括超高壓殺菌（HPP）、脈沖電場（PEF）、輻照殺菌、超聲波殺菌等。其核心優(yōu)勢是在殺滅微生物的同時，最大限度保留食品的營養(yǎng)成分（如維生素、熱敏性蛋白質(zhì)）和天然風(fēng)味，適用于果汁、肉制品、即食海鮮等對熱敏感的食品。4.生物被膜：微生物（細(xì)菌、真菌等）在食品接觸表面（如設(shè)備、包裝材料）或食品基質(zhì)中分泌胞外多糖、蛋白質(zhì)等物質(zhì)形成的復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)聚集體。生物被膜具有抗清洗、抗消毒劑的特性，是食品加工中交叉污染的主要來源（如李斯特菌在冷藏設(shè)備表面形成的被膜可導(dǎo)致即食食品污染），需通過機(jī)械清洗結(jié)合化學(xué)消毒劑（如過氧乙酸）或酶處理（如DNase降解被膜DNA支架）控制。5.玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）：無定形食品（如糖果、冷凍干燥食品）從玻璃態(tài)（剛性、低分子流動性）轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)（粘性、高分子流動性）的臨界溫度。當(dāng)食品儲存溫度低于Tg時，分子運動受限，化學(xué)反應(yīng)（如氧化、酶促反應(yīng)）和微生物代謝速率顯著降低，有利于保持食品品質(zhì)；高于Tg時，分子流動性增加，可能導(dǎo)致結(jié)塊、塌陷或風(fēng)味流失（如奶粉吸潮后Tg降低，易結(jié)塊）。二、簡答題（每題10分，共40分）1.簡述水分活度（Aw）對食品穩(wěn)定性的影響機(jī)制，并舉例說明其在食品加工中的應(yīng)用。答：水分活度（Aw）是食品中可被微生物利用的水分量（Aw=溶液蒸汽壓/純水蒸汽壓），對食品穩(wěn)定性的影響主要體現(xiàn)在三方面：（1）微生物生長：多數(shù)細(xì)菌需Aw＞0.90（如沙門氏菌Aw≥0.94），酵母需Aw＞0.85，霉菌需Aw＞0.70（如黃曲霉Aw≥0.80）。降低Aw至0.60以下可完全抑制微生物生長（如奶粉Aw≈0.20-0.30）。（2）酶促反應(yīng)：酶活性依賴自由水，Aw＜0.80時水解酶（如脂肪酶、蛋白酶）活性顯著降低（如冷凍干燥蔬菜Aw≈0.20，酶失活）；但Aw=0.30-0.50時，部分氧化酶（如多酚氧化酶）可能因分子流動性增加而活性短暫升高（如低水分果蔬干褐變）。（3）非酶化學(xué)反應(yīng)：美拉德反應(yīng)在Aw=0.60-0.70時最劇烈（如面包皮Aw≈0.70，褐變明顯）；脂類氧化在Aw=0.10-0.30時速率最快（因水膜減少，氧氣易接觸脂類），Aw＞0.30時水可溶解金屬離子（促氧化）或稀釋自由基（抑氧化），速率下降。應(yīng)用實例：果脯通過糖漬降低Aw至0.60以下抑制微生物；速溶咖啡通過噴霧干燥將Aw降至0.20-0.30，延長保質(zhì)期；冷凍食品中，冰晶形成使未凍結(jié)水Aw降低（如-18℃時Aw≈0.85），抑制多數(shù)微生物生長。2.超高壓處理（HPP）與傳統(tǒng)熱殺菌相比，在食品加工中有哪些獨特優(yōu)勢？簡述其作用機(jī)制。答：超高壓處理（HPP）是將食品密封后置于高壓（100-1000MPa）容器中，維持一定時間（數(shù)秒至數(shù)分鐘）的非熱殺菌技術(shù)，與傳統(tǒng)熱殺菌（如巴氏殺菌、高壓蒸汽滅菌）相比，優(yōu)勢如下：（1）保留營養(yǎng)與風(fēng)味：熱殺菌通過破壞微生物蛋白質(zhì)和核酸殺菌，但會導(dǎo)致熱敏性物質(zhì)（如維生素C、類胡蘿卜素）降解及風(fēng)味物質(zhì)揮發(fā)（如果汁熱殺菌后“煮熟味”）；HPP利用靜壓破壞微生物細(xì)胞膜（導(dǎo)致內(nèi)容物泄漏）和蛋白質(zhì)高級結(jié)構(gòu)（但一級結(jié)構(gòu)完整），對小分子營養(yǎng)物質(zhì)（如維生素、氨基酸）無破壞，可保留90%以上的維生素C（如HPP鮮榨橙汁）。（2）均勻殺菌：熱殺菌依賴熱量傳導(dǎo)，厚大食品中心易殺菌不徹底；HPP壓力瞬間均勻傳遞至食品各部位，適合處理帶包裝的大塊食品（如整雞、牛排）。（3）改善質(zhì)構(gòu)：部分食品經(jīng)HPP處理后質(zhì)構(gòu)更優(yōu)（如HPP處理的芒果果泥更細(xì)膩，因高壓破壞細(xì)胞結(jié)構(gòu)但保留果膠完整性）；而熱殺菌可能導(dǎo)致軟爛（如蔬菜熱燙后組織軟化）。作用機(jī)制：高壓（＞200MPa）主要通過三方面殺菌：①破壞微生物細(xì)胞膜的磷脂雙分子層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致離子（如K+）和小分子物質(zhì)泄漏，細(xì)胞滲透壓失衡；②使蛋白質(zhì)（如酶、結(jié)構(gòu)蛋白）的非共價鍵（氫鍵、疏水相互作用）斷裂，空間構(gòu)象改變（變性），失去功能（如微生物代謝酶失活）；③抑制DNA復(fù)制與轉(zhuǎn)錄（高壓影響堿基配對穩(wěn)定性）。3.簡述食品中蛋白質(zhì)的主要功能性質(zhì)及其影響因素。答：食品蛋白質(zhì)的功能性質(zhì)指其在加工、儲存中影響食品品質(zhì)（如口感、質(zhì)地、穩(wěn)定性）的物理化學(xué)特性，主要包括：（1）溶解性：蛋白質(zhì)溶解于水或鹽溶液的能力（常用溶解度指數(shù)NSI表示），影響飲料（如植物蛋白飲料）的穩(wěn)定性。影響因素：pH（等電點時溶解度最低）、離子強(qiáng)度（低鹽促進(jìn)溶解，高鹽鹽析）、溫度（適度加熱可能破壞結(jié)構(gòu)提高溶解性，過度加熱導(dǎo)致聚集沉淀）。（2）乳化性：蛋白質(zhì)在油-水界面吸附，降低表面張力，形成穩(wěn)定乳狀液的能力（如乳清蛋白用于冰淇淋）。影響因素：蛋白質(zhì)分子量（中等分子量更易吸附）、疏水性（疏水區(qū)域與油相作用）、pH（偏離等電點時電荷多，乳滴間排斥強(qiáng)）。（3）凝膠性：蛋白質(zhì)在加熱、酶解或pH調(diào)節(jié)下形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（持水、持油）的能力（如豆腐、魚糜制品）。影響因素：蛋白質(zhì)濃度（濃度越高越易凝膠）、加熱溫度（如肌動球蛋白在40-60℃開始變性，80℃形成強(qiáng)凝膠）、離子（Ca2+可橋接蛋白質(zhì)羧基，增強(qiáng)凝膠強(qiáng)度）。（4）持水性：蛋白質(zhì)通過氫鍵、離子鍵結(jié)合水的能力（影響肉制品多汁性）。影響因素：pH（偏離等電點時電荷多，水合能力強(qiáng)）、鹽（NaCl提高肌原纖維蛋白持水性，KCl可能降低）、加工方式（斬拌使蛋白質(zhì)充分吸水）。（5）起泡性：蛋白質(zhì)在氣-水界面形成穩(wěn)定泡沫的能力（如蛋清用于蛋糕）。影響因素：蛋白質(zhì)柔韌性（易展開吸附界面）、表面疏水性（穩(wěn)定氣泡膜）、溫度（低溫（5-10℃）蛋清起泡性更好，高溫導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性過快）。4.簡述食品中真菌毒素的主要種類、污染食品及控制措施。答：真菌毒素是真菌（主要為曲霉屬、青霉屬、鐮刀菌屬）在適宜條件（溫度20-30℃、Aw＞0.70）下產(chǎn)生的有毒次級代謝產(chǎn)物，主要種類及污染食品：（1）黃曲霉毒素（AFT）：由黃曲霉、寄生曲霉產(chǎn)生，主要污染花生、玉米、堅果（如核桃）。B1毒性最強(qiáng)（急性肝損傷，致癌），歐盟規(guī)定花生中AFTB1≤2μg/kg。（2）脫氧雪腐鐮刀菌烯醇（DON，嘔吐毒素）：由禾谷鐮刀菌產(chǎn)生，污染小麥、大麥、玉米（尤其潮濕年份），導(dǎo)致動物嘔吐、免疫抑制。（3）赭曲霉毒素A（OTA）：由赭曲霉、純綠青霉產(chǎn)生，污染谷物（如燕麥）、葡萄酒、咖啡豆，具有腎毒性和致癌性。（4）伏馬菌素（FB）：由串珠鐮刀菌產(chǎn)生，污染玉米（如非洲玉米粥），與人類食管癌相關(guān)?？刂拼胧海?）預(yù)防污染：種植期防蟲（如玉米螟損傷易感染真菌）、合理灌溉（降低田間濕度）；收獲后快速干燥（玉米水分≤14%，Aw＜0.70）；儲存時控制溫度（＜10℃）、濕度（通風(fēng)降濕），可添加脫氧劑（如鐵粉）抑制真菌生長。（2）去毒處理：物理法（篩選去除霉變顆粒、輻照（γ射線）破壞毒素結(jié)構(gòu)）；化學(xué)法（堿處理（如NaOH）降解AFTB1生成無毒的香豆素）；生物法（利用乳酸菌、枯草芽孢桿菌分泌的酶（如AFT降解酶）分解毒素）。（3）檢測與標(biāo)準(zhǔn)：采用高效液相色譜（HPLC）、酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）快速檢測，嚴(yán)格執(zhí)行國家標(biāo)準(zhǔn)（如我國GB2761-2021規(guī)定玉米中AFTB1≤20μg/kg）。三、論述題（每題15分，共30分）1.結(jié)合食品工業(yè)實際，論述如何通過加工技術(shù)控制食品中的有害成分。答：食品加工中可能產(chǎn)生或殘留的有害成分包括：熱加工產(chǎn)生的丙烯酰胺、雜環(huán)胺；發(fā)酵食品中的生物胺；原料污染的農(nóng)藥殘留、重金屬；加工助劑帶入的亞硝酸鹽等。通過加工技術(shù)控制需針對不同有害成分的生成機(jī)制，采取針對性措施：（1）控制熱加工有害物（如丙烯酰胺、雜環(huán)胺）：丙烯酰胺由天冬酰胺與還原糖（葡萄糖、果糖）在高溫（＞120℃）下通過美拉德反應(yīng)生成，常見于油炸薯條、烘焙咖啡。控制措施：①原料預(yù)處理：浸泡（土豆切片后水浸15分鐘，減少還原糖和天冬酰胺）；②調(diào)整工藝參數(shù)：降低油炸溫度（160℃以下）、縮短時間（如薯條油炸時間從5分鐘減至3分鐘，丙烯酰胺減少70%）；③添加抑制劑：檸檬酸（降低pH抑制美拉德反應(yīng)）、半胱氨酸（與天冬酰胺競爭結(jié)合還原糖）。雜環(huán)胺（HCAs）由肉類中的肌酸、氨基酸與還原糖在高溫（＞200℃）下反應(yīng)生成，常見于烤肉、煎牛排?？刂拼胧孩俚蜏嘏腼儯ㄋ?、燉制替代燒烤）；②預(yù)處理：用香辛料（如姜黃素、迷迭香提取物）抑制自由基反應(yīng)；③去除表面焦糊部分（雜環(huán)胺主要集中在焦黑層）。（2）控制發(fā)酵食品生物胺：生物胺（如組胺、酪胺）由微生物（如腸桿菌、乳酸菌）的氨基酸脫羧酶催化產(chǎn)生，常見于發(fā)酵香腸、奶酪、醬油?？刂拼胧孩倬N篩選：使用低脫羧酶活性的發(fā)酵劑（如植物乳桿菌LP-10）；②原料控制：降低原料中游離氨基酸（如醬油發(fā)酵前通過熱處理滅活原料中的蛋白酶，減少游離氨基酸生成）；③環(huán)境調(diào)控：控制發(fā)酵pH（＜5.0抑制脫羧酶活性）、溫度（＜25℃減緩反應(yīng)）；④吸附去除：添加殼聚糖（吸附生物胺）或使用酵母（如釀酒酵母吸附組胺）。（3）控制重金屬與農(nóng)藥殘留：重金屬（如鉛、鎘）主要來自土壤污染（如水稻吸收鎘），農(nóng)藥殘留（如有機(jī)磷）來自種植期施用?？刂拼胧孩偌庸で昂Y選：通過色選機(jī)、比重分選去除受污染顆粒（如大米去石機(jī)分離重金屬超標(biāo)的“鎘米”）；②物理去除：水洗（葉菜類農(nóng)藥殘留可通過流水沖洗去除30%-50%）、浸泡（弱堿水（小蘇打）浸泡可分解有機(jī)磷農(nóng)藥）；③生物降解：利用微生物（如假單胞菌降解有機(jī)氯農(nóng)藥）或酶（如有機(jī)磷水解酶）處理；④加工過程阻斷：高溫（如茶葉炒制時部分農(nóng)藥揮發(fā)）、吸附（活性炭吸附重金屬離子）。（4）控制亞硝酸鹽殘留：亞硝酸鹽用于肉制品護(hù)色（形成穩(wěn)定的亞硝基肌紅蛋白）和抑制肉毒梭菌，但過量（＞30mg/kg）可生成致癌的亞硝胺。控制措施：①替代物使用：用抗壞血酸（VC）替代部分亞硝酸鹽（VC促進(jìn)亞硝基肌紅蛋白形成，減少亞硝酸鹽用量）；②精確添加：通過自動計量系統(tǒng)控制亞硝酸鹽添加量（我國規(guī)定西式火腿中殘留量≤70mg/kg）；③加工優(yōu)化：采用低溫腌制（4℃抑制微生物繁殖，減少亞硝酸鹽消耗）、真空包裝（減少氧氣，降低亞硝酸鹽氧化）。綜上，通過原料預(yù)處理、工藝參數(shù)優(yōu)化、添加劑合理使用及新型技術(shù)（如超高壓、輻照）的應(yīng)用，可有效控制食品中的有害成分，保障食品安全。2.近年來植物基肉成為食品領(lǐng)域研究熱點，試述其開發(fā)的核心難點及解決方案。答：植物基肉以植物蛋白（大豆、豌豆、小麥）為主要原料，通過加工模擬動物肉的質(zhì)構(gòu)（纖維感）、風(fēng)味（肉香）、營養(yǎng)（必需氨基酸、鐵）及多汁性，其開發(fā)難點及解決方案如下：（1）質(zhì)構(gòu)模擬：動物肉的纖維狀結(jié)構(gòu)（肌原纖維排列）是核心特征，植物蛋白（如分離大豆蛋白）傳統(tǒng)加工（extrusion擠壓）形成的是層狀或顆粒狀結(jié)構(gòu)，纖維感不足。解決方案：①雙螺桿擠壓技術(shù)優(yōu)化：通過調(diào)整螺桿轉(zhuǎn)速（300-500rpm）、溫度（120-160℃）和水分含量（40%-60%），使蛋白質(zhì)在剪切力下定向排列，形成類似肌纖維的線性結(jié)構(gòu)；②3D打印技術(shù)：將植物蛋白漿料按動物肌肉纖維走向分層打印，構(gòu)建多級纖維結(jié)構(gòu)；③復(fù)合原料：添加小麥谷蛋白（增強(qiáng)彈性）、菌菇菌絲體（天然纖維結(jié)構(gòu)）提升質(zhì)構(gòu)真實性。（2）風(fēng)味調(diào)控：動物肉的特征風(fēng)味來自美拉德反應(yīng)（肌苷酸、半胱氨酸與還原糖反應(yīng)）和脂肪氧化（如油酸氧化產(chǎn)生的醛類），植物基肉缺乏動物源前體物質(zhì)，易出現(xiàn)“豆腥味”“青草味”。解決方案：①風(fēng)味前體物添加：加入肌苷酸（IMP）、鳥苷酸（GMP）（增鮮）、半胱氨酸（促進(jìn)美拉德反應(yīng)生成肉香物質(zhì)）；②發(fā)酵增香：用乳酸菌發(fā)酵植物蛋白（如發(fā)酵大豆蛋白），降解豆腥味物質(zhì)（如正己醛）并生成風(fēng)味物質(zhì)（如雙乙酰）；③脂肪替代：使用微生物油脂（如裂殖壺菌油，富含DHA）或植物脂（椰子油、棕櫚油）模擬動物脂肪的熔點（30-40℃）和風(fēng)味（添加動物脂提取物微膠囊，如牛脂風(fēng)味微膠囊在加熱時釋放）。（3）營養(yǎng)強(qiáng)化：動物肉是優(yōu)質(zhì)蛋白（必需氨基酸平衡）、血紅素鐵（易吸收）、維生素B12的重要來源，植物蛋白（如豌豆蛋白）缺乏蛋氨酸，且非血紅素鐵吸收率低（＜5%）。解決方案：①蛋白互補(bǔ)：復(fù)配大豆蛋白（富含賴氨酸）與小麥蛋白（富含蛋氨酸），使必需氨基酸評分（PDCAAS）接近1.0（動物蛋白標(biāo)準(zhǔn)）；②血紅素模擬：通過基因工程酵母表達(dá)大豆血紅蛋白（LegHb），或添加氯化血紅素（來自植物源，如大豆），提升鐵的吸收率（可達(dá)15%）；③營養(yǎng)素添加：強(qiáng)化維生素B12（微生物發(fā)酵生產(chǎn)）、鋅（硫酸鋅）、維生素D（輻照麥角固醇），彌補(bǔ)植物基肉的營養(yǎng)缺口。（4）多汁性保持：動物肉的多汁性源于肌纖維持水（結(jié)合水）和脂肪融化（游離水釋放），植物基肉因缺乏肌纖維結(jié)構(gòu)和動物脂肪，加熱時易脫水變硬。解決方案：①持水體系構(gòu)建：添加親水膠體（如黃原膠、卡拉膠）與植物蛋白形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，鎖住水分（如每克蛋白結(jié)合3-5g水）；②脂肪微膠囊：將植物脂包裹于蛋白質(zhì)-多糖復(fù)合壁材中，加熱時壁材融化釋放脂肪，模擬動物脂肪融化的“潤口感”；③細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)輔助：少量添加培養(yǎng)的動物脂肪細(xì)胞（＜5%），利用其天然持水特性提升多汁性（目前處于實驗室階段）。綜上，植物基肉的開發(fā)需跨學(xué)科技術(shù)整合（食品加工、微生物發(fā)酵、營養(yǎng)科學(xué)），通過質(zhì)構(gòu)調(diào)控、風(fēng)味設(shè)計、營養(yǎng)強(qiáng)化及多汁性保持的協(xié)同優(yōu)化，逐步實現(xiàn)與動物肉在感官、營養(yǎng)上的高度相似，推動可持續(xù)食品體系發(fā)展。四、實驗設(shè)計題（30分）某食品企業(yè)計劃開發(fā)一款新型谷物飲料（原料：燕麥30%、糙米20%、小米10%、水40%），但產(chǎn)品在儲存（4℃，30天）過程中出現(xiàn)分層、沉淀問題。請設(shè)計實驗優(yōu)化其穩(wěn)定工藝，要求包含實驗?zāi)康?、材料與方法、檢測指標(biāo)及預(yù)期結(jié)果。實驗?zāi)康模和ㄟ^優(yōu)化加工工藝（如均質(zhì)條件、穩(wěn)定劑種類及添加量），降低谷物飲料的分層率和沉淀量，提高4℃儲存30天的穩(wěn)定性。材料與方法：1.實驗材料：燕麥（去殼）、糙米（精米）、小米（去殼）、水（蒸餾水）、穩(wěn)定劑（羧甲基纖維素鈉（CMC）、黃原膠（XG）、結(jié)冷膠（GG）、海藻酸鈉（SA））、α-淀粉酶（2000U/g）、NaOH（調(diào)節(jié)pH）。2.基礎(chǔ)工藝：原料預(yù)處理：燕麥、糙米、小米按比例混合，加水浸泡（料水比1:4，40℃，2h）→打漿（膠體磨，100目篩）→液化（加α-淀粉酶0.1%，90℃，30min，DE值10-15）→滅酶（100℃，5min）→冷卻至60℃→添加穩(wěn)定劑→均質(zhì)→灌裝→殺菌（121℃，15min）→4℃儲存。3.單因素實驗：（1）均質(zhì)條件優(yōu)化：固定穩(wěn)定劑為CMC0.15%，設(shè)置均質(zhì)壓力（20、30、40、50MPa）和均質(zhì)次數(shù)（1次、2次），考察對穩(wěn)定性的影響。（2）穩(wěn)定劑種類篩選：固定均質(zhì)條件（40MPa，2次），分別添加0.15%的CMC、XG、GG、SA，對比穩(wěn)定性。（3）穩(wěn)定劑復(fù)配優(yōu)化：選擇單