食品化學碳水化合物.ppt

食品化學 第二章 碳水化合物 2,淀粉的結(jié)構(gòu)和淀粉粒 淀粉的物理化學性質(zhì) 淀粉的糊化和老化及其影響因素 淀粉和纖維素的改性,2 低聚糖,命名法 -D-吡喃半乳糖基-(1-4)-D-吡喃葡糖苷 褐變性：較單糖小。 粘度：比單糖高。 抗氧化性：減少溶氧而保護Vc。 發(fā)酵性：低于單糖。 吸濕性：低于單糖。,功能性低聚糖,棉子糖 水蘇糖 低聚果糖：雙歧因子，整腸，抗齲齒 低聚木糖：甜度約0.5，雙歧因子，整腸 帕拉金糖：甜度0.42，抗齲齒 環(huán)糊精：可保護芳香物質(zhì)和小分子物質(zhì)。P68圖,表：功能性低聚糖的有效攝入量,大豆低聚糖可能引起脹氣，最大用量男性為0.64g/kgBW，女性為0.96g/kgBW,單位：克/日,環(huán)狀糊精,環(huán)狀糊精是一種特殊的低聚糖，它是由6，7或8個葡萄糖以-1,4鍵首尾相連構(gòu)成的環(huán)狀低聚糖。 環(huán)內(nèi)具有疏水環(huán)境，環(huán)外伸展親水基團。環(huán)內(nèi)可以包容一些親脂性小分子，改善其在水中的分散性，并減少它們在水相體系中的損失。也可以產(chǎn)生緩釋效應。,圖：環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu),環(huán)狀糊精的內(nèi)側(cè)疏水環(huán)境,淀粉（Starch）,淀粉是植物所儲藏的主要能量物質(zhì)，除纖維素之外產(chǎn)量最大的高分子碳水化合物。 淀粉分為兩類： 直鏈淀粉，以-1，4糖苷鍵相連的直線大分子； 支鏈淀粉，以-1，4糖苷鍵相連，以-1，6糖苷鍵分支的高度分支大分子； 在谷粒當中同時含有直鏈淀粉和支鏈淀粉，其中支鏈淀粉含量高于直鏈淀粉?！跋灐薄芭础薄罢场逼贩N中幾乎100%為支鏈淀粉。,淀粉的分子結(jié)構(gòu),直鏈淀粉和支鏈淀粉的性質(zhì)區(qū)別,1 淀粉和淀粉粒,植物的淀粉粒由質(zhì)體產(chǎn)生，呈大小、形狀不同的顆粒，具有片層結(jié)構(gòu)。其中充滿淀粉分子。 加熱前，淀粉粒為生淀粉粒。其中部分區(qū)域淀粉分子整齊排列呈晶體狀態(tài)；部分區(qū)域分子松散排列為“無定形區(qū)域”。 加熱后，淀粉粒松散破裂，可放出淀粉分子。,淀粉粒的基本結(jié)構(gòu)模式,淀粉粒起源于質(zhì)粒，由臍點開始向外生長，淀粉分子向徑向分支延伸，呈現(xiàn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)。,淀粉粒結(jié)構(gòu)示意圖,圖：淀粉粒的層狀結(jié)構(gòu),右圖為一個用酶侵蝕的小麥淀粉粒，注意其層狀結(jié)構(gòu)。 大多數(shù)淀粉顆粒在臍點周圍都有生長環(huán)或?qū)哟巍?淀粉粒的偏振光性質(zhì),淀粉粒在偏振光照射下表現(xiàn)出雙折射性，稱為“偏光十字紋”。這種光學現(xiàn)象說明淀粉具有晶體性質(zhì)。 十字的亮度、位置和形狀都可表明淀粉的種屬特征。,偏振光顯微鏡（帶熱臺）,淀粉粒的偏振光十字紋(1),上圖分別為玉米淀粉的偏振光顯微照片和普通光學顯微照片。,淀粉粒的偏振光十字紋(2),上圖分別為大麥淀粉的普通光學顯微照片和偏振光顯微照片。,淀粉粒的偏振光十字紋(3),上圖分別為黑麥淀粉的偏振光顯微照片和普通光學顯微照片。,淀粉粒的偏振光十字紋(4),上圖分別為大米淀粉的偏振光顯微照片和普通光學顯微照片。,高粱淀粉粒,小麥淀粉粒,淀粉粒具有種屬特征性,不同來源淀粉的淀粉粒具有特征性，其大小、性狀、雙光十字等方面具有特征性，可以用來鑒別淀粉的種屬來源。 馬鈴薯淀粉粒最大，大米淀粉顆粒最小。 常用的商業(yè)淀粉制品主要是馬鈴薯淀粉、玉米淀粉和甘薯淀粉。,表：不同來源淀粉的性質(zhì)差異,資料來源：Chemical and functional properties of food components. Edited by zdzislaw E. Sikorski, Technomic Publication, 1997,不同植物來源的淀粉粒比較 1,上圖自左至右分別為燕麥、大麥、黑麥的淀粉粒。,不同植物來源的淀粉粒比較 2,上圖自左至右分別為玉米、高粱、小麥的淀粉粒顯微圖像。,2 淀粉的化學性質(zhì),淀粉的水解 淀粉與碘的呈色反應 淀粉與小分子有機化合物的作用 淀粉與脂類的作用,淀粉的水解,淀粉可以被酶水解生成多種淀粉糖產(chǎn)物，包括糊精、麥芽糖、葡萄糖、不同DE值的淀粉糖漿、葡萄糖漿、氫化葡萄糖漿、果葡糖漿、環(huán)狀糊精、山梨糖醇等。 DE值：dextrose equivalence，即葡萄糖當量，表示淀粉水解的程度。DE值越高，則淀粉水解程度越高。,表：不同DE的玉米糖漿之性質(zhì)差異,淀粉鏈在水中的三種狀態(tài),淀粉與碘的作用,直鏈淀粉分子的一個單螺旋鏈將淀粉自包圍，形成淀粉-碘有色復合物。 淀粉和碘反應之后的顏色與淀粉螺旋長度有關(guān)： 直鏈淀粉棕藍色 支鏈淀粉藍紫色 糊精（40個糖基以上）藍色 糊精（20-40個糖基）紫紅 糊精（8-20個糖基）橙紅,淀粉-碘復合物,淀粉與其他小分子物質(zhì)作用,直鏈淀粉和支鏈淀粉的長分枝在水中呈現(xiàn)螺旋狀結(jié)構(gòu)。在螺旋的孔隙當中具有非極性環(huán)境，可以結(jié)合小分子物質(zhì)，如低級醇等，形成“包合物”。,淀粉與脂類形成復合物,淀粉和脂肪酸、甘油單酯、甘油二酯和甘油三酯可以形成穩(wěn)定的復合物，這種復合物在100以上才能發(fā)生分解。 這種復合物可以防止淀粉螺旋在水中分散成為無規(guī)則線團狀。,3 淀粉的糊化、老化和凝膠,淀粉的糊化 淀粉糊化的影響因素 淀粉的老化 淀粉老化的影響因素 淀粉的凝膠 淀粉凝膠的影響因素,淀粉的糊化(gelatinization),淀粉在有充足水分的情況下受熱，在溫度上升到某一溫度范圍以上之后，淀粉大量吸水膨脹，晶體結(jié)構(gòu)解體，失去雙折光性，淀粉分子逸散，粘度急劇增加。這個過程稱為淀粉的糊化。 淀粉糊化的測定方法： 偏振光顯微鏡記錄5%，50%和95%淀粉粒失去雙折光性的溫度。 粘度計測定不同溫度下的粘度曲線。 差異掃描量熱計測定糊化的熱吸收。,糊化過程的微觀實質(zhì),生淀粉分子之間由于氫鍵的結(jié)合，排列成十分緊密的束狀，稱為-淀粉，水分很難進入其中。淀粉粒中的束狀結(jié)構(gòu)松散，淀粉分子逸出，與水分子充分相互作用，這種狀態(tài)的淀粉稱為-淀粉。 淀粉的糊化就是淀粉從-淀粉向-淀粉轉(zhuǎn)化的過程。這個過程需要克服氫鍵力，因此是一個吸熱過程。 每一種淀粉的糊化溫度不同。由于淀粉粒大小不同，糊化速度也不同，因此糊化溫度是一個溫度范圍。,不同植物來源的淀粉支鏈直鏈比,數(shù)據(jù)來源：常用食品數(shù)據(jù)手冊，1989以及食品化學，1986,淀粉糊化的微觀過程,淀粉粒吸水膨脹過程(1),右圖為油炸餡餅中心部分淀粉的淀粉粒顯微照片。可見淀粉粒膨脹增大，但并未扭曲崩潰。,淀粉粒吸水膨脹過程(2),右圖為因極度膨脹而扭曲的小麥淀粉粒，其中可能還沒有大量淀粉逸出。,淀粉粒吸水膨脹過程(3),右圖為安琪兒蛋糕中的小麥淀粉粒，淀粉粒高度膨脹扭曲，有的已經(jīng)破碎，淀粉部分逸出。,淀粉粒吸水膨脹過程(4),右圖為一個因長期加熱崩潰的小麥淀粉粒，淀粉已經(jīng)逸出，只留下一個破碎的外殼。,淀粉糊化與粘度變化,淀粉漿糊化之前粘度很低。溫度達到糊化溫度范圍之后，粘度急劇上升，達到峰值之后緩慢下降。各種淀粉的粘度曲線不同。 粘度峰值與淀粉粒極大膨脹而淀粉分子沒有大量逸出的時刻相當；淀粉粒破碎之后，分子摩擦力減小，因而粘度下降。,圖：淀粉的一般粘度曲線,淀粉的粘度達到最高值之后下降。其高峰與淀粉粒膨脹的最大值相對應。隨著淀粉粒破碎，粘度下降。,圖：直鏈和支鏈淀粉的粘度曲線,圖中實線為玉米淀粉，虛線為小麥淀粉，點線為蠟玉米淀粉，縱坐標為粘度，橫坐標為溫度。,淀粉糊化性質(zhì)的影響因素,水分：水分減少則糊化溫度升高。 糖：糖濃度增加則糊化溫度提高，可能是因為影響了水分活度和淀粉分子的伸展空間。糖分子越大則影響越大。蔗糖麥芽糖葡萄糖果糖 脂類和乳化劑：甘油酯和脂肪酸均可與直鏈淀粉形成復合物而推遲糊化過程，升高糊化溫度。乳化劑可與淀粉螺旋形成包合物，阻止水分子進入淀粉顆粒，因而干擾糊化。 pH值：4-7之間影響小。低pH值使淀粉水解而降低糊化高峰的粘度。,圖：淀粉糊化溫度與含水量關(guān)系,淀粉糊化溫度隨著含水量降低而升高。 橫坐標為含水量，縱坐標為絕對溫度K。,不同糖濃度對于糊化溫度的影響,糖對糊化的影響,淀粉的老化回生和凝膠,經(jīng)過糊化的淀粉冷卻至室溫之后，會失去原有的柔軟透明狀態(tài)，發(fā)生沉淀或變得干硬，或形成膠凍狀結(jié)構(gòu)。前者稱為老化回生retrogradation or staling)，后者稱為凝膠(gelatinization)。 老化回生是糊化的逆反過程，但不能完全恢復到糊化之前的狀態(tài)。 老化回生后的淀粉不易被淀粉酶分解