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食品化学是指用化学的理论和方法研究食品本质的科学，它通过食品营养价值、安全性和风味特征的研究，阐明食品的组成，性质、结构和功能，以及食品成分在贮藏加工过程中的化学和生物化学变化。
食品化学是20世纪初随着化学、生物化学的发展以及食品工业的兴起而形成的一门独立学科。它与人类生活和食物生产实践密切相关。我国劳动人民早在4千年前就已经掌握酿酒技术，1200年前便会制酱，在食品保藏加工、烹调等方面也积累了许多宝贵的经验。公元4世纪晋朝的葛洪已经采用含碘丰富的海藻治疗瘦病，公元7世纪已用含维生素丰富的猪肝治疗夜盲症。我国人民在世界早期食品科学的发展中做出了重要贡献。
食品化学作为一门学科出现可追溯到18～19世纪。当时，食品的化学本质成为化学家研究的一个方面，如研究食品的组成，已认识到糖类、蛋白质和脂肪是人体必需的三大营养素。这为食品化学的发展奠定了基础。著名的瑞典化学家的Schecle(1742～1786)分离出乳酸并研究了其性质，还用乳糖制成粘酸；从柠檬酸和醋粟中分离出柠檬酸；从苹果中分离出苹果酸；对12种水果中的柠檬酸和酒石酸进行了检验。他还对动、植物中新发现的一些成分作了定量分析。因此，被认为是食品化学定量研究的先驱。法国化学家(1743～1794)对食品化学的贡献，是确定了燃烧有机分析的原理，首先提出用化学方程式表达发酵过程，发表了第一篇有关水果中有机酸的研究论文。此后，法国化学家Nicolas在Lavoisier工作的基础上，进一步将干灰化方法用于植物中矿物质含量的测定，用燃烧分析法定量测定了乙醇的元素组成。法国化学家 Gay-Lussac和Thenarde提出植物材料中碳、氢、氧、氮四种元素的定量测定方法。此外，英国化学家Davy(1 778～1829)撰写的《农业化学原理》也论述了有关食品化学的内容。
在18世纪，食品掺假事件在欧洲时有发生，迫切要求有关部门建立可靠的食品检验方法，这无疑对普通分析化学和食品检验方法的发展起了很大的促进作用。直到1920年，世界各国相继颁布了关于禁止食品掺假的法规，并建立了相应的检验机构和制定出严格的检验方法，从而使食品掺假逐渐得到控制。
到20世纪50年代末，食品工业有了较快的发展，特别是在欧美等工业发达国家。为了改善食品的感官质量和品质，或有利于改进食品加工处理以及延长货架期，在食品贮藏加工过程中，逐渐使用天然的或人工合成的化学物质，作为食品添加剂，并得到政府法律的认可，另一方面，由于农业生产中广泛应用农药，给食物带来不同程度的污染。因此，食品安全性问题，自20世纪代60年代以来，特别是近10年，已成为食品化学、临床医学、毒理学、预防医学等学科普遍关心的重要问题。
色谱和色质联用等现代分析技术的出现，分子生物学研究的快速发展，以及结构化学理论的结合，使食品化学在理论和应用研究方面都获得显著的进展。如研究食品在贮藏加工过程中各种化学或生物化学的反应历程和反应机制，食品各组分的性质、结构和功能，以及食品贮藏加工新技术、新产品的开发，食品资源的利用，这些都为食品科学技术和食品工业的发展创造了有利条件。
为了适应人类宇航事业的需要，科学家们开始研究如何在太空飞船的有限空间实现食品元素和食品物质的小规模循环，做到主要食物的自给供应。随着仿生学和分子生物学的发展，人们将可以简化这些复杂物质分子，或模拟代谢中间产物的结构，通过人工合成食品的方法，开辟出一条新的途径。
食品化学从化学角度和分子水平研究食品的组成、结构、理化性质、生理和生化性质、营养与功能性质以及它们在食品储藏、加工和运销中的变化，是为改善食品品质、开发食品新资源、革新食品加工工艺和储运技术、科学调整膳食结构、改进食品包装、加强食品质量控制及提高食品原材料深加工和综合利用水平奠定理论基础的发展性学科。
根据研究内容的主要范围，食品化学主要包括食品营养化学、食品色家化学、食品风味化学、食品工艺化学、食品物理化学和食品有害成分化学。根据研究对象的物质分类，食品化学主要包括：食品碳水化合物化学、食品油脂化学、食品蛋白质化学、食品酶学、食品添加剂、维生素化学、食品矿质元素化学、调味品化学、食品香味化学、食品色素化学、食品毒物化学、食品保健成分化学。另外，在食用水质处理、食品生产环境保护、食用天然产物的提取分离、农产品资源的深加工和综合利用、生物技术在食品原料生产和食品工业中的应用、绿色食品和功能食品的开发、食品加工、包装和储藏、食品工程等领域中还包含着丰富的其他化学内容。
作为一种横跨诸多种学科的发展性新兴学科，食品化学依托、吸收、融汇、应用和发展着化学、生物化学和食品储藏加工学等学科，从特有的角度、深度和广度研究食品物质的化学组成；探索食品物质的组织结构、显微结构和分子结构；研究食品化学成分的物理性质、化学性质、功能性质和食用安全性质，认识从原料经过储藏加工直到食品的过程中物质发生的种种物理和化学变化(如形态变化、组织变化、分子结构变化、组成变化、生理生化变化、色香味变化、质地变化及营养成分变化等)；揭示食品质量受原料类别、原料固有特性、产前产后处理、原料储藏技术、食品配方、加工工艺和设备、产品包装和种种环境因素影响的本质，从而形成了食品科学的三大支柱学科之一。
由于绝大多数食品的物质体系十分复杂，食品化学家首先注重食品中且大而广的代表性物质和它们的物性，注重对物性影响重大和代表性强的物质结构，注重普遍发生、影响重大和代表性强的变化。针对这一系列代表，在考虑食品储藏和加工的实际条件的前提下，经过化简、模拟、分析、综合等实验研究和理论探讨，找出结构和物性的关系、变化的途径或反应的机理和影响物性发挥及变化速度的主要因素或条件。然后依据这类研究中形成的思路、学说、理论和方法，结合食品中更实际的情况，更全面、更综合和更具体地研究真实食品的化学。经过多年的努力，食品中大多数物质、它们的结构、它们的功能性质、它们的物理和化学变化、它们的相互作用及储藏加工和环境条件对它们的影响业已初步探明。食品化学正朝着深化认识、加强理论、探索调控机制、提高预测食品质量变化能力、利用生物工程和化学工程新技术改造和创造食品物质的更广阔的领域进军。