绪论
　　生物化学（biochemistry）就是生命的化学，是运用化学的原理、技术和方法来研究生物体的化学组成及其化学变化规律，进而深入揭示生命活动的化学本质的一门学科。生物化学介于化学、生物学及物理学之间，其特点是在分子水平上探讨生命的化学本质，研究生物体的分子结构与功能、物质代谢与调节及其在生命活动中的化学变化规律。食物是被人体摄取的含有供给人体营养成分和能量的物料。食品是指经过加工后的食物。相对而言，食品生物化学是一门研究人与食品化学变化关系的科学，其任务是从分子水平来阐明食品成分的组成、结构、性质、功能及其在人体内代谢和储藏加工过程中的化学变化规律。食品生物化学是食品科学的一个重要分支，属于应用生物化学。食品生物化学的发展是以生物化学为基础，沿循着生物化学的演进历程不断发展完善的。
　　一、生物化学的研究进展
　　生物化学是在18世纪70年代以后，伴随着近代化学和生理学的发展逐步兴起的一门年轻的学科，尽管最早出现“biochemistry”（生物化学）一词是在1882年，但人们普遍认为“生物化学”是由德国化学家纽伯格（Carl Neuberg）于1903年正式提出并成为一门独立学科的。纵观生物化学的发展史，可将其粗略地划分为静态生物化学、动态生物化学与机能或分子生物化学三个阶段。
　　（一）静态生物化学阶段（1770～1903年）
　　静态生物化学阶段是生物化学发展的准备和酝酿阶段，其主要的工作是分析和研究生命物质的化学组成与理化性质，此阶段又称为叙述生物化学阶段。
　　生物化学发展的萌芽可以追溯到18世纪。1775年前后，瑞典化学家舍勒（Carl Wilhelm Scheele）研究生物体各种组织的化学组成，分离分析出酒石酸、尿酸、柠檬酸、苹果酸、没食子酸和甘油等，奠定了生物化学的基础。1785年，法国的拉瓦锡（Antoine Laurent Lavoisier）第一次提出动物身体的发热是由体内物质氧化所致，这种观点引发了人们对动物呼吸和生物体能量代谢的关注，是研究生物化学中生物氧化与能量代谢的开端。
　　19世纪，生物化学现象已成为有机化学、生理学、营养学的研究重点，生物化学的发展也多依附于有机化学。1828年，德国化学家维勒（Friedrich Wohler）在实验室中用化学方法将无机化合物氰酸铵合成了有机物尿素。
　　人工合成尿素的成功，彻底地推翻了有机化合物只能在生物体内合成的错误观点，也为生物化学的进一步发展开辟了广阔的道路。很多科学家把人工合成尿素作为生物化学学科诞生的标志，这比大学中开始设立第一个生物化学专业足足早了75年。
　　1840年，德国科学家李比希（Justus Von Liebig）提出了食物中主要营养物质——糖、蛋白质、脂类及其新陈代谢（metabolism）的概念。1857年和1860年，法国著名科学家巴斯德（Louis Pasteur）对乳酸和乙醇发酵进行了深入的研究，发现发酵是由微生物细胞中的活力成分“酵素”（ferment）引起的，并认为这种活力成分只有在细胞中才能发挥作用。
　　1897年，德国的化学家毕希纳（Eduard Buchner）发现磨碎的酵母细胞提取液仍能使糖发酵，否定了巴斯德等认为只有完整的微生物细胞所含的“活体酶”（vitalistic enzyme）才可以引起发酵作用的错误推断，开辟了采用离体方法进行生物化学研究的道路，他也因此获得了1907年的诺贝尔化学奖。生物催化剂概念的引进，成为酶学研究的开始，酶独立催化作用的发现打开了通向现代生物化学的大门，这是近代生物化学产生的标志和第一个里程碑。1903年德国化学家纽伯格正式提出了“生物化学”概念。所有这一切，都可以视为静态生物化学阶段。
　　（二）动态生物化学阶段（1903～1953年）
　　动态生物化学阶段是生物化学从建立到蓬勃发展的阶段，就在这一阶段，人们发现了一些重要的分子并基本上弄清了生物体内各种主要化学物质的代谢途径。
　　从20世纪初到20世纪40年代，生物化学进入迅速发展阶段，现代生物化学的基本框架已大致确立。伴随着分析鉴定技术的进步，特别是微量分析技术和放射性同位素示踪技术（radio isotope tracer technique）的应用，生化营养学、生物体的分子组成、物质代谢与能量代谢和代谢调节等均取得了显著成果，酶、人类必需氨基酸、必需脂肪酸、维生素和激素相继被发现。早在德国化学家纽伯格正式提出生物化学概念之前的1902年，美国生化学家及药学家阿贝尔（John Jacob Abel）就分离出肾上腺素并制成结晶。1905年，英国生理学家斯大林（Ernest Henry Starling）提出“hormone”（激素）一词。1911年，波兰科学家丰克（Casimir Funk）在结晶出治疗“脚气病”的抗神经炎维生素（实际上是复合维生素 B）后，首次提出了“vitamine”一词（意为生命之胺）；后来发现许多维生素并非胺类，又改为“vitamin”（维生素）。1924年，瑞典化学家斯韦德贝里（Theodor Svedberg）制成了第一台超速离心机，开创了生化物质离心分离的先河，并准确测定了血红蛋白等复杂蛋白质的分子质量，获得了1926年的诺贝尔化学奖。1926年，美国科学家萨姆纳（James Batcheller Sumner）首次制备出了脲酶（urease）结晶，1937年又制备出了过氧化氢酶（catalase）结晶，证明了酶的化学本质是蛋白质。萨姆纳因此与另外两位科学家共同获得了1946年的诺贝尔化学奖。
　　在以往研究的基础上，许多科学工作者运用多种实验方法进一步研究生物体内各种组成物质的代谢变化及相互转换。从营养的角度研究了生物对蛋白质的需要，又深入地研究出酶、维生素、激素等生物活性物质在代谢中的作用。酶促反应动力学、糖代谢的各条反应途径、脂肪酸的β氧化分解、氨基酸的分解代谢与鸟氨酸循环、三羧酸循环等均是这一时期的突出贡献。1932年，英国科学家克雷布斯（Hans Krebs）在前人工作的基础上，用组织切片实验证明了尿素合成反应，提出了鸟氨酸循环［也称尿素循环（urea cycle）］。1937年他又提出了各种化学物质的中心环节——三羧酸循环（tricarboxylic acid cycle）途径。1940年，埃姆登（Gustave Embden）、迈耶霍夫（Otto Fritz Meyerhof）和帕那斯（Jakub Karol Parnas）提出了糖酵解代谢途径［又称为埃姆登 -迈耶霍夫-帕那斯途径（Embden-Meyerhof-Parnas pathway），简称为 EMP途径］。1949年，美国生化学家肯尼迪（Eugene Kennedy）和勒宁格尔（Albert Lehninger）等发现脂肪酸β氧化过程是在线粒体中进行的，并指出氧化的产物是乙酰CoA。至此，对糖、脂肪、蛋白质及其代谢中间产物在体内代谢的变化研究及它们之间的相互联系和转换的研究，已经构成一幅较为完整的代谢图。可以看出，这一时期的生物化学主要是研究物质的代谢变化，所以被视为动态生物化学阶段。生物体内主要物质代谢途径与调控机理的阐明是生物化学的第二个里程碑。
　　（三）机能或分子生物化学阶段（1953年以后）
　　机能或分子生物化学阶段又称为现代生物化学阶段或分子生物学阶段，这一阶段的主要研究工作就是探讨各种生物大分子的结构与其功能之间的关系。
　　从20世纪50年代开始，生物化学迅猛发展，跨入了在分子水平上探讨生物分子的结构与功能之间关系的时期。在这期间，许多生物化学技术都得到了极大改进。例如，20世纪30年代在碳水化合物及类脂物质的中间代谢研究中建立起来的同位素示踪技术在20世纪50年代有了大的发展，为各种生物化学代谢过程的阐明起了决定性的作用；分离与鉴定化合物时使用的各种敏感而特异的层析（chromatography）、电泳和超速离心技术已发展成为分离生化物质的关键技术；氨基酸全自动分析仪在蛋白质测序中的使用，大大加快了蛋白质的分析工作。一些近代的物理方法，如红外光谱法、紫外光谱法、荧光光谱法、X射线（X-ray）衍射法、核磁共振光谱（NMR）法等已应用于测定生物分子的结构和功能。生物化学的分离、纯化和鉴定的方法已向微量、快速、精确、简便和自动化的方向发展。借助于这些手段，科学家将蛋白质、核酸、胆固醇、某些固醇类激素、血红素等的生物合成和分解过程研究得更加清楚，不但测出了某些有生物化学活性的重要蛋白质结构，包括一级结构和高级结构，而且测出了一些DNA和RNA的结构。
　　这一时期的主要标志是1953年沃森（James Dewey Watson）和克里克（Francis Harry Compton Crick）的DNA双螺旋结构模型的建立。这是20世纪自然科学中的重大突破之一，为进一步阐明遗传信息的贮存、传递和表达，揭开生命的奥秘奠定了结构基础。接下来1955年英国生物化学家桑格（Frederick Sanger）完成了结晶牛胰岛素一级结构的测定，从此开始了以核酸和蛋白质等生物大分子的结构与功能为研究焦点的阶段。随着生物化学在这一阶段的发展，以及物理学、微生物学、遗传学、细胞学等其他学科的渗透，分子生物学应运而生，并成为生物化学的主体，它全面地推动了生命科学的发展。克里克于1958年提出分子遗传的中心法则（central dogma），从而揭示了核酸和蛋白质之间的信息传递关系，又于1961年证明了遗传密码的通用性。1966年美国生化遗传学家尼伦伯格（Marshall Nirenberg）、分子生物学家霍利（Robert Holly）和生物化学家科拉纳（Har Gobind Khorana）合作破译了遗传密码，三人共同获得1968年诺贝尔生理学或医学奖。至此遗传信息在生物体由DNA到蛋白质的传递过程已经弄清，对基因传递与表达的调控的研究也取得了可喜的成果。1961年法国生物学家雅各布（Fran.ois Jacob）和莫诺德（Jacpues Lucien Monod）阐明了基因通过控制酶的生物合成来调节细胞代谢的模式，提出了操纵子学说（operon theory）。布伦纳（Sydney Brenner）获得信使RNA（mRNA）存在的证据，阐明其碱基序列与染色体中DNA互补，并假定 mRNA将编码在碱基序列上的遗传信息带到蛋白质的合成场所——核糖体，在此翻译成氨基酸序列。1962年，瑞士生物学家阿尔伯（Wemer Arber）提出限制性内切核酸酶存在的第一个实验证据；1967年，美国国立卫生研究院的盖勒特（Martin Gellert）从大肠杆菌中发现了DNA连接酶；1973年，美国斯坦福大学的伯格（Paul Berg）和美国加利福尼亚大学旧金山分校的博耶（Herbert Boyer）等创建了DNA重组技术（基因克隆技术），使分子遗传学与蛋白质化学紧密地结合起来，开辟了基因工程这个崭新的领域。它打破了种属的界限，使人们改造生物物种和使用微生物生产人类所需的蛋白质成为可能。在此基础上，衍化出了转基因技术、基因剔除技术及基因芯片技术等，大大地开阔了人们有关基因研究的视野。
　　近二三十年来，生物化学研究成果日新月异，几乎每年都有从事生物化学和分子生物学研究的科学家获得诺贝尔生理学或医学奖或诺贝尔化学奖。生化科学家对生物大分子的分解代谢、生物合成途径及相互之间的关系了解得更加清楚。科学家在DNA分子的双螺旋结构假说被证实的基础上完善了DNA、RNA和蛋白质三者之间关系的“中心法则”；发现了在DNA位点上能够进行切割的限制性内切核酸酶；由DNA链中的核苷酸顺序所决定的遗传密码的破译及多种酶结构的发现催生了生物工程的诞生和迅速发展。科学家还测定了许多蛋白质中氨基酸的排列顺序并且以此为基础测定数以百计的蛋白质的空间结构和一些酶活性部位的结构；测定了许多核酸分子的结构，人工合成了多种具有生物化学