碳水化合物 2-2012課件

碳水化合物3.3低聚糖（Oligosaccharides）一般由2~10個糖單位構(gòu)成通過糖苷鍵連接可溶于水天然存在的低聚糖很少（自然存在的低聚糖的聚合度一般不超過6個糖單位，主要是二糖和三糖），大多數(shù)的低聚糖是由多糖水解而成的食品中最重要的有蔗糖、麥芽糖、乳糖如果組成低聚糖的糖基是相同種的為均低聚糖（麥芽糖），不同為雜低聚糖（蔗糖）還原糖和非還原糖還原性糖：一個單糖分子的半縮醛羥基與另外一個單糖分子的醇羥基構(gòu)成糖苷鍵非還原性糖：2個單糖分子的半縮醛羥基之間形成糖苷鍵低聚糖的糖基單位幾乎全部都是己糖，除果糖為呋喃環(huán)結(jié)構(gòu)外，葡萄糖、甘露糖和半乳糖等均是吡喃環(huán)結(jié)構(gòu)低聚糖也存在分支，一個單糖分子同兩個糖殘基單位結(jié)合可形成三分子結(jié)構(gòu),它主要存在于糖類支鏈淀粉和糖原的結(jié)構(gòu)中低聚糖的構(gòu)象主要靠氫鍵維持穩(wěn)定，纖維二糖、麥芽糖、蔗糖、乳糖的構(gòu)象如下：低聚糖的性質(zhì)低聚糖如同其他糖苷一樣易被酸水解，但對堿較穩(wěn)定蔗糖水解叫做轉(zhuǎn)化，生成等摩爾的葡萄糖和果糖的混合物叫做轉(zhuǎn)化糖還原型和非還原性：還原性低聚糖，由于含有半縮醛羥基，可以被氧化劑氧化為糖酸，也可以被還原劑還原為醇非還原性低聚糖，如：蔗糖，則不具有氧化還原性3.3.1食品中重要的低聚糖1麥芽糖（maltose）主要來源于淀粉水解（β淀粉酶水解制得）在環(huán)的末端具有潛在的游離醛基，有還原性----還原糖具有α和β六元環(huán)兩種構(gòu)型并達到平衡食品的溫和甜味劑發(fā)酵乳制品如大多數(shù)酸奶和干酪中乳糖含量很少，一些乳糖發(fā)酵過程中被轉(zhuǎn)化為乳酸

乳糖在水解為單糖D葡萄糖和D半乳糖之后才能作為能量利用乳糖到達小腸后才被消化，小腸內(nèi)存在水解乳糖的乳糖酶乳糖促進腸道吸收和鈣的保留3蔗糖由α-D-呋喃葡萄糖和β-D-呋喃果糖基頭與頭相連構(gòu)成沒有還原端，非還原糖能提供人類能量的三種碳水化合物之一，其他兩種為：乳糖、淀粉親水性極強、溶解度極大，能形成具有高滲透壓的高濃度溶液，可以做保濕劑冷凍保護劑，可以防止脫水和由冷凍引起的結(jié)構(gòu)和質(zhì)構(gòu)的破壞3.3.2具有特殊功能的低聚糖功能性食品功能性低聚糖低聚果糖、低聚異麥芽糖、低聚木糖，低聚氨基葡萄糖等功能性低聚糖主要功能：增殖雙歧桿菌維護腸道健康低聚果糖低聚木糖主要成分為木糖、木二糖、木三糖等。木二糖為主（越多，低聚木糖質(zhì)量越高）代謝不依賴胰島素抗齲齒不消化但可發(fā)酵---雙歧桿菌的有效增殖因子低聚氨基葡萄糖由N-乙酰-D-氨基葡萄糖或者D-氨基葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接起來的低聚合度水溶性氨基葡萄糖在酸性條件下易成鹽，呈陽離子性質(zhì)隨著游離氨基的數(shù)量增加，氨基特性越顯著-----功能性質(zhì)和生理學(xué)特性都與此密切相關(guān)3.3.3環(huán)狀低聚糖人工合成的低聚糖---環(huán)狀糊精（cyclodextrin,CD)又名沙丁格糊精α-，β-，γ-環(huán)狀糊精分別由6,7,8個D-1,4葡萄糖吡喃單位以α-1,4糖苷鍵連接而成環(huán)狀糊精是軟化芽孢桿菌（Bacitlusmacerans)作用于淀粉所形成的產(chǎn)物，為白色粉末狀結(jié)晶，熔點300~350℃。上世紀(jì)70年代中期已經(jīng)開始出品生產(chǎn)，并得到廣泛應(yīng)用。環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)如圖所示，圓桶上部的廣口排列著12個C2、C3羥基，底部狹窄處有6個C6羥基。環(huán)形和中間具有空穴的圓柱形，C6上的伯醇羥基都排列在外側(cè)，外親水；空穴內(nèi)壁由疏水性的C-H鍵和環(huán)氧組成，內(nèi)疏水因而從整體上看環(huán)狀糊精是親水的，但是，由于環(huán)的內(nèi)側(cè)被C-H所覆蓋，與外側(cè)羥基相比有較強的疏水性α環(huán)狀糊精為例物理性質(zhì)B除去食品的腥味和異味魚腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包可除去去苦味和異味：如對柑橘罐頭中橙皮苷的抑制等等C作為固體果汁的載體D保持食品香味的穩(wěn)定食品香精和調(diào)味劑用CD包裝，用于烘焙食品，速溶食品，速食食品，肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風(fēng)味穩(wěn)定。如：使用香精玫瑰油，茴香腦等易揮發(fā)和氧化，用CD包接后香味的保持得到改善E保持天然色素的穩(wěn)定如：蝦黃素經(jīng)過CD的包裝，提高對光和氧的穩(wěn)定性3.4多糖的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)超過20個單糖的聚合物為多糖單糖的個數(shù)：聚合度—DP大多數(shù)單糖的DP在200~3000，纖維素的DP最大，達到7000~15000均一多糖非均一多糖（雜多糖）常見的有：淀粉、纖維素、果膠等多糖與單糖、低聚糖在性質(zhì)上有較大差別，它們一般無甜味，不具有還原性很多多糖具有特殊生理活性如真菌多糖。許多研究表明，存在于香菇、銀耳、金針菇、靈芝、茯苓、冬蟲夏草等大型食用或藥用真菌種的某些多糖組分，具有通過活化巨噬細(xì)胞來刺激抗體產(chǎn)生等而達到提高人體免疫能力的生理功能。這些多糖由于具備比動物血液中提取的免疫球蛋白更大的適用性而日益受到人們的重視。此外，其中大部分還有很強的抗腫瘤活性，對癌細(xì)胞有很強的抑制力一些多糖還具有抗衰老、促進核糖與蛋白質(zhì)合成、降血糖和血脂、保肝等作用真菌多糖是一種很重要的功能性食品基料3.4.1多糖的溶解性多糖具有較強親水性和易于水合多元醇，每個羥基均可以和一個或者幾個水分子形成氫鍵。環(huán)氧原子以及連接糖環(huán)的糖苷氧原子也可與水形成氫鍵具有改變和控制水分移動的能力食品的許多功能性質(zhì)包括質(zhì)構(gòu)都同多糖和水分子有關(guān)高度有序并有結(jié)晶的多糖不溶于水3.4.2多糖溶液的粘度與穩(wěn)定性多糖（親水性膠體或膠）主要具有增稠和膠凝功能，此外，還控制流體食品與飲料的流動性質(zhì)與質(zhì)構(gòu)以及改變半固體食品的變形性等。在食品生產(chǎn)中，一般使用0.25%~0.5%濃度的膠即能產(chǎn)生粘度和形成凝膠粘度（viscosity）是表征流體流動時所受內(nèi)摩擦阻力大小的物理量多糖溶液的粘度同分子大小、分子鏈形狀、所帶凈電荷及在溶劑中的構(gòu)象有關(guān)。在溶液中的形狀是圍繞糖基連接鍵振動的結(jié)果，呈無序的無規(guī)則線團狀態(tài)。線團的性質(zhì)同多糖的組成和連接方式有關(guān)。有的緊密，有的伸展。粘度產(chǎn)生的原因：溶液中線性高聚物分子旋轉(zhuǎn)和伸屈時占有很大的空間，分子間彼此碰撞的頻率高，產(chǎn)生摩擦，消耗能量，因而產(chǎn)生粘度粘度與相應(yīng)食品的增稠性及膠凝性都有重要關(guān)系線性多糖甚至在濃度很低時形成粘度很高的溶液。鏈長增加，高聚物占有的體積增加，溶液的粘度增加pH值對粘度大小有較顯著的影響，其原因與多糖在溶液中的狀態(tài)有密切關(guān)系。如：含羧基的多糖在pH2.8時電荷效應(yīng)最小，這時羧基電離受到了抑制，這種聚合物的行為如同不帶電荷的分子帶電多糖，粘度增高僅帶一種類型電荷（一般帶負(fù)電荷，它由羧基或者硫酸一酯基電離而得）的直鏈多糖由于相同電荷的斥力呈伸展構(gòu)型，增加了從一端到另一端的鏈長，高聚物占有體積增大，因而溶液的粘度大大提高高度支化的多糖比同等DP的直鏈多糖占有的“有效體積”的回轉(zhuǎn)空間要小得多，分子之間相互碰撞的頻率也較低，溶液的粘度也就遠(yuǎn)低于相同DP的線性多糖溶液線性分子，高粘度支鏈分子，體積小，粘度低不帶電的、無支鏈的聚糖通過加熱溶于水中，形成不穩(wěn)定的分子分散體系，很快出現(xiàn)沉淀或膠凝：長分子的鏈端相互碰撞并在幾個糖基之間形成分子間氫鍵，因而分子間產(chǎn)生締合，在重力作用下產(chǎn)生沉淀或形成部分結(jié)晶例如：直鏈淀粉通過加熱溶于水，接著將溶液冷卻，分子經(jīng)過聚集而沉淀，此過程稱為老化穩(wěn)定性具有帶電基團的直鏈多糖由于庫倫斥力阻止鏈端相互靠近也能形成穩(wěn)定的溶液海藻酸鈉，每個糖基單位是一個醛酸基，含有一個以鹽形式存在的羧酸基黃原膠中每5個糖基單位有一個羧酸基存在但是如果海藻酸鈉溶液pH降到3，羧酸的電離受到一些抑制,最終分子帶電較少，能締合，沉淀或者形成凝膠卡拉膠在直鏈上存在許多帶電的硫酸一酯基。這類分子在低pH下不會沉淀，在所有的實用的pH范圍內(nèi)硫酸鹽基團都保持電離狀態(tài)3.4.3凝膠食品產(chǎn)品中，高聚物分子（多糖或蛋白質(zhì)）或原纖維能形成凝膠網(wǎng)絡(luò)三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（threedemensionalnetwork）三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)是由高聚物分子通過氫鍵、疏水相互作用、范德華引力、離子橋聯(lián)、纏結(jié)或共價鍵在分子之間形成連接區(qū)（三維網(wǎng)），網(wǎng)中充滿了大量的連續(xù)液相，液相是由相對分子質(zhì)量低的溶質(zhì)和部分高聚物組成的水溶液凝膠機理當(dāng)多糖分子溶于水時，由于多糖分子之間的氫鍵作用，需經(jīng)過劇烈攪拌或加熱處理，破壞多糖分子間氫鍵，使多糖分子上的羥基能與水分子作用，形成水層，從而達到溶解或分散的目的。當(dāng)這種水合多糖分子在溶液中盤旋時，水層發(fā)生重新組合或被取代，結(jié)果多糖分子會形成環(huán)形、螺旋形甚至雙螺旋形；若數(shù)個多糖分子鏈間部分形成氫鍵而成膠束，若許多糖分子在不同地方生成膠束，則成了包有水分的多糖三維構(gòu)造，稱為凝膠。這種典型的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)類型稱為穗狀膠束，肩并肩平行鍵代表結(jié)合區(qū)的定向結(jié)晶結(jié)構(gòu)，結(jié)合區(qū)之間空洞充滿可溶性高聚物鏈段和其他溶質(zhì)的水溶液多糖分子與水之間這種作用，使其在食品加工中可作為增稠劑或凝膠凝結(jié)劑，如海藻酸鹽、淀粉便屬于這一類多糖支鏈分子或雜多糖分子之間不能很好的結(jié)合，因此不能形成足夠大的連接區(qū)和一定強度的凝膠。這類多糖分子只形成粘稠、穩(wěn)定的溶膠同樣，帶負(fù)電荷基團的分子，例如含羥基的多糖，鏈段之間的負(fù)電荷可以產(chǎn)生庫倫斥力，因而阻止連結(jié)區(qū)的形成凝膠具有兩重性既具有固體性質(zhì)，也具有液體性質(zhì)海綿狀三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)對外界應(yīng)力具有顯著的抵抗作用，是具有粘彈性的半固體，顯示部分彈性和粘性連續(xù)液相中的分子是完全可以移動的，使凝膠的硬度比正常固體小，因此在某些方面呈現(xiàn)粘性液體性質(zhì)多糖凝膠一般僅含有1%高聚物，水分可以高達99%，但能形成很強的凝膠。例如：甜食凝膠、肉凍、水果塊以及糖霜等凝膠的制備聚合物分子或分子聚合體必須首先存在于水溶液中，然后部分從結(jié)合區(qū)溶液中出來形成三維凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)一般來說，凝膠形成后如果結(jié)合區(qū)變大，那么網(wǎng)就變得較緊密，結(jié)構(gòu)收縮，產(chǎn)生脫水收縮（在凝膠表面出現(xiàn)液滴稱為脫水收縮）不同的凝膠具有不同的用途，選擇標(biāo)準(zhǔn)取決于所期望的粘度凝膠強度流變性質(zhì)體系的pH加工溫度與其它配料的相互作用質(zhì)構(gòu)價格期望的功能特性親水膠體的功能和用途可以作為：粘結(jié)劑、增稠劑、膨松劑、緩釋劑、懸浮穩(wěn)定劑、脫水收縮抑制劑、成膜劑、乳化劑、乳濁液穩(wěn)定劑以及膠囊劑等3.4.4多糖水解在酸或者酶的催化下，低聚糖或多糖的糖苷鍵水解，伴隨著粘度下降水解程度取決于酸強度、時間、溫度以及多糖的結(jié)構(gòu)影響水解反應(yīng)的因素A結(jié)構(gòu)α-D糖苷水解速率＞β-糖苷呋喃糖苷水解速度＞吡喃糖苷聚合度（DP）大小水解速度隨著DP增大而明顯減小B環(huán)境溫度溫度提高，水解速度急劇加快酸度：單糖在pH3~7范圍內(nèi)穩(wěn)定糖苷在堿性介質(zhì)中相當(dāng)穩(wěn)定，但在酸性介質(zhì)中容易降解在食品加工和貯藏過程中，多糖比蛋白質(zhì)更容易水解往往添加相對高濃度的食用膠，以免由于水解導(dǎo)致食品體系粘度下降

被氧化劑和堿分解時，反應(yīng)一般是復(fù)雜的，但不能生成其結(jié)構(gòu)單糖，而是生成各種衍生物和分解產(chǎn)物3.5淀粉植物中主要的能量儲存物是淀粉，為人類提供70%~~80%的能量淀粉和改性淀粉在食品中有廣泛的應(yīng)用：粘著劑、膠凝劑、上光劑、持水劑、增稠劑等3.5.1淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)1直鏈淀粉由α-D-吡喃葡萄糖基通過1→4連接而成的直鏈分子，在水溶液中為線型分子由分子內(nèi)的氫鍵作用成右手螺旋結(jié)構(gòu)，每個環(huán)含有6個葡萄糖殘基螺旋內(nèi)部僅含有氫原子，親油，羥基位于螺旋外部。許多直鏈淀粉分子含有少量的α-D-（1→6）支鏈平均每180~320個糖單位有一個支鏈，分支點的α-D-1→6糖苷鍵占總糖苷鍵的0.3~0.5%。含支鏈的直鏈分子中的支鏈有短有長，但是支鏈點隔開很遠(yuǎn)直鏈淀粉的相對分子質(zhì)量約為106。聚合度為100~6000之間，一般為幾百直鏈淀粉2支鏈淀粉高度分支的大分子，分支點的糖苷鍵占總糖苷鍵的4%~5%含有還原端的鏈稱為C鏈，C鏈具有很多側(cè)鏈，稱為B鏈，B鏈上接有一個或幾個第三層A鏈A鏈沒有側(cè)鏈；B鏈與其它的B鏈或A鏈相連支鏈淀粉分子的分支是成簇和以雙螺旋形式存在支鏈淀粉分子的相對分子質(zhì)量為107~5×108。DP6000以上大多數(shù)淀粉中含有75%的支鏈淀粉支鏈淀粉分子如球狀支鏈淀粉淀粉復(fù)合物直鏈淀粉呈螺旋形，其內(nèi)側(cè)具有疏水性質(zhì)，能與直鏈?zhǔn)杷肿有纬蓮?fù)合物碘能同直鏈淀粉和支鏈淀粉分子形成復(fù)合物，而且復(fù)合物在螺旋段的疏水內(nèi)側(cè)形成具有長螺旋段的直鏈淀粉可與長鏈的聚I3-形成復(fù)合物并產(chǎn)生藍(lán)色。直鏈淀粉----碘復(fù)合物含有19%的碘支鏈淀粉與碘復(fù)合生成微紅---紫紅色，這是因為支鏈淀粉的支鏈對于形成長鏈的聚I3-而言是太短了淀粉在植物細(xì)胞內(nèi)以顆粒狀存在，故稱淀粉粒形狀：圓形、橢圓形、多角形等大?。?.001~0.15毫米之間，馬鈴薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒最小晶體結(jié)構(gòu)：用偏振光顯微鏡及X-射線研究，能產(chǎn)生雙折射現(xiàn)象及X衍射現(xiàn)象淀粉顆粒淀粉顆粒是由直鏈淀粉和/或支鏈淀粉分子徑向有序排列而成。用偏光顯微鏡可以觀察到偏光十字，十字中心是淀粉顆粒臍點，它是顆粒長大的起始點淀粉顆粒具有結(jié)晶區(qū)與非結(jié)晶區(qū)交替層的結(jié)構(gòu)。與洋蔥的層狀結(jié)構(gòu)相似結(jié)晶區(qū)構(gòu)成了淀粉顆粒的緊密層無定形區(qū)構(gòu)成了淀粉顆粒的稀疏層淀粉顆粒具有多種形狀小麥淀粉顆粒呈扁豆?fàn)睿浯笮〕识壔蛉壏植迹ǎ?4μm，5~14μm，1~5μm）米淀粉顆粒最小約為1.5~9μm塊根淀粉如馬鈴薯和木薯淀粉中大部分淀粉顆粒比種子淀粉顆粒大得多，結(jié)構(gòu)不太緊密，易于燒煮。馬鈴薯淀粉顆粒軸向長度達到100μm馬鈴薯淀粉的支鏈淀粉分子上存在磷酸酯基，略帶負(fù)電荷，使得馬鈴薯淀粉顆粒在溫水中快速吸水膨脹。其淀粉粘度高、透明度好、老化速率低谷物淀粉分子中沒有或者極少磷酸酯基淀粉的理化性質(zhì)物理性質(zhì)：白色粉末，在熱水中溶脹純支鏈淀粉能溶于冷水中，而直鏈淀粉不能，直鏈淀粉能溶于熱水化學(xué)性質(zhì)：無還原性水解：酶解、酸解遇碘呈色，加熱藍(lán)色消失，冷后回復(fù)藍(lán)色淀粉水解酸水解（后面會講到，此處先不講）酶水解：糖化酶α淀粉酶（液化酶）---內(nèi)切酶β淀粉酶---還原端外切葡萄糖淀粉酶---非還原端外切（可催化1，6糖苷鍵）脫支酶----異淀粉酶、普魯蘭酶3.5.2糊化淀粉粒在適當(dāng)溫度下，在水中溶脹，分裂，形成均勻的糊狀溶液的過程稱為糊化。本質(zhì)是微觀結(jié)構(gòu)從有序變成無序未受損傷的淀粉顆粒不溶于冷水，但能可逆地吸水，既能輕微地吸水膨脹，干燥后又可回到原來的顆粒大小淀粉顆粒在水中加熱糊化的過程：1.結(jié)晶膠束區(qū)弱的氫鍵破壞-----可逆吸水2.顆粒開始水合和吸水膨脹3.結(jié)晶區(qū)消失4.大部分支鏈淀粉分子瀝出（溶解到溶液中）5.溶液粘度增加，淀粉顆粒破裂，雙折射消失完全糊化發(fā)生在一定溫度范圍內(nèi)，較大的顆粒首先糊化糊化溫度：雙折射消失時的溫度，糊化溫度不是一個點，而是一段溫度范圍糊化開始溫度（雙折射開始消失）中點溫度糊化終了溫度或雙折射終點溫度到達峰粘度時，一些顆粒通過攪拌已破裂，進一步攪拌，更多的顆粒破碎，粘度也進一步降低影響糊化的因素結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉糊化溫度高Aw：Aw提高，糊化程度提高糖：高濃度的糖水分子，使得淀粉糊化受到抑制鹽：高濃度的鹽使得淀粉糊化受到抑制；低濃度的鹽存在，對糊化幾乎無影響。但對馬鈴薯淀粉例外，因為它含有磷酸基團，低濃度的鹽影響它的電荷效應(yīng)脂類：脂類可與淀粉形成包含物，即脂類被包含在淀粉螺旋環(huán)內(nèi)，不易從螺旋環(huán)中浸出，并阻止水滲透入淀粉粒酸度（pH）pH＜4時，淀粉水解為糊精，粘度降低（故高酸食品的增稠需要用交聯(lián)淀粉）pH4~~7，幾乎無影響pH=10時，糊化速度迅速加快，但在食品中意義不大淀粉酶在糊化初期，淀粉粒吸水膨脹已經(jīng)開始而淀粉酶尚未被鈍化前，可使淀粉降解（稀化），淀粉酶的這種作用將使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶活高）比陳米更易煮爛3.5.3老化和陳化熱的淀粉糊冷卻時，一般形成具有粘彈性和硬的凝膠。凝膠連結(jié)區(qū)的形成意味著淀粉分子形成結(jié)晶的第一步老化：淀粉溶液經(jīng)過緩慢冷卻或淀粉凝膠經(jīng)過長期放置，會變?yōu)椴煌该魃踔廉a(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象，稱為淀粉的老化老化的實質(zhì)是：糊化后的分子又自動排列成序，形成高度致密的、結(jié)晶化的，不溶解性分子微束直鏈淀粉的老化速率比支鏈淀粉快得多，直鏈淀粉越多，老化越快，支鏈淀粉幾乎不發(fā)生老化老化（詳細(xì)過程）：稀淀粉溶液冷卻后，線性分子重新排列并通過氫鍵形成不溶性沉淀。濃的淀粉糊冷卻時，在有限的區(qū)域內(nèi)，淀粉分子重新排列較快，線性分子締合，溶解度減小。淀粉溶解度減小的整個過程就是老化食品的許多質(zhì)量缺陷的部分原因是淀粉老化烘焙結(jié)束和產(chǎn)品冷卻時，陳化開始。陳化的原因至少部分是由于淀粉的無定形部分轉(zhuǎn)化為部分結(jié)晶的老化狀態(tài)烘焙食品中，有足夠的水分糊化淀粉顆粒（保持糊化顆粒特征）。當(dāng)烘焙食品冷卻到室溫時，直鏈淀粉大部分已經(jīng)老化了（不溶），支鏈淀粉老化主要是由于外側(cè)的支鏈締合引起的具有表面活性的大多數(shù)極性脂類可延遲面包心變硬，例如將甘油棕櫚酸一酯（GMP）、其他的甘油一酯及其衍生物以及硬脂酰乳酰乳酸鈉（SSL）等化合物加入到面包和其它烘焙食品的面團中，可以延長貨架壽命以面包心變硬（陳化）為例：影響淀粉老化的因素溫度：2~4℃，淀粉易老化，＞60℃或＜-20℃，不易發(fā)生老化含水量：含水量30~60%，易老化

含水量過低（10%）或過高均不易老化結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉比支鏈淀粉易老化（粉絲的制造，利用老化）

聚合度n中等的淀粉易老化

淀粉改性后，不均勻性提高，不易老化共存物的影響：脂類和乳化劑可抗老化多糖（果膠除外）、蛋白質(zhì)等親水大分子，可與淀粉競爭水分子及干擾淀粉分子平行靠攏，從而起到抗老化作用極性脂類（表面活性劑/乳化劑和脂肪酸）能影響淀粉糊以及以淀粉為主的食品，就是由于形成了復(fù)合物，其影響如下：（a）影響與淀粉糊化和成糊有關(guān)的過程（即雙折射消失、淀粉顆粒吸水膨脹、直鏈淀粉瀝出、淀粉顆粒的結(jié)晶區(qū)融化以及燒煮過程中粘度增加）（b）改變最終淀粉糊的流變性質(zhì)（c）抑制與老化過程有關(guān)的淀粉分子的結(jié)晶。加入極性脂后產(chǎn)生的特殊變化同脂的結(jié)構(gòu)、淀粉品種以及加入到何種產(chǎn)品有關(guān)3.5.4淀粉水解反應(yīng)酸改性淀粉或變稀淀粉將鹽酸噴射到淀粉或者用氯化氫氣體處理攪拌的含水淀粉，然后加熱得到所期望的解聚度，然后中和，洗滌、干燥。此過程稱為：變稀產(chǎn)品仍然是顆粒狀，但非常容易破碎（燒煮）酸改性淀粉形成凝膠透明度得到改善，凝膠強度有所增加，盡管溶液的粘度有所下降。變稀淀粉的應(yīng)用：沾糖的堅果和糖果以及形成一種強凝膠的膠質(zhì)軟糖中的成膜劑與粘結(jié)劑用高直鏈玉米淀粉可制備特別強和快凝的凝膠76糊精（dextrins）酸對淀粉深度改性的產(chǎn)品低粘度具有成膜性和粘結(jié)性，用于諸多產(chǎn)品如沾糖烤果仁和糖果用作填充劑、包埋機以及風(fēng)味的載體，特別是噴霧干燥風(fēng)味物保留大量直鏈或長鏈片段的糊精形成強凝膠淀粉分散體系或用酸或用酶進行水解，首先產(chǎn)生麥芽糊精麥芽糊精（malto-dextrins)葡萄糖當(dāng)量（DE）：淀粉轉(zhuǎn)化為D葡萄糖的程度DE值為產(chǎn)品還原糖（以葡萄糖計）在玉米糖漿中所占的百分?jǐn)?shù)（按干物質(zhì)計）DE=100/DP（DP為聚合度）DE與平均分子量成反比DE＜20的淀粉水解產(chǎn)物稱為麥芽糊精DE值最低的麥芽糊精是非吸濕性的，DE值最高的麥芽糊精具有吸水的傾向麥芽糊精平淡無味、沒有甜味在食品體系中起到增稠或增體積作用玉米糖漿固體DE值為20~60的淀粉水解產(chǎn)品干燥后稱為玉米糖漿固體快速溶解，略有甜味葡萄糖淀粉連續(xù)水解產(chǎn)生D-葡萄糖、麥芽糖以及其它麥芽低聚糖等混合物DE為42的玉米糖漿

具有焦糖色素的顏色和槭香精的風(fēng)味

具有高滲透濃度，普通微生物不可能生長

用于糖果、餅干和糕點等的制造結(jié)晶D-葡萄糖或結(jié)晶D-葡萄糖-水合物高果玉米糖漿D-葡萄糖和D-果糖的混合物固定化葡萄糖異構(gòu)酶催化D-葡萄糖異構(gòu)化生成D-果糖3.5.5改性食品淀粉天然淀粉燒煮時形成質(zhì)地差、粘性、橡膠態(tài)的淀粉糊，在淀粉糊冷卻時形成不期望的凝膠經(jīng)改性的淀粉糊能耐熱、剪切以及酸等加工條件，并具有特殊的功能性質(zhì)天然淀粉經(jīng)過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理、物理處理或酶處理，使某些加工性能得到改善，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉被稱為變性淀粉變性淀粉種類：物理變性化學(xué)變性改性方法：1、聚合物鏈交聯(lián)2、非交聯(lián)衍生物3、解聚4、預(yù)糊化單獨采用某一種或幾種方法組合使用（1）物理變性只使淀粉的物理性質(zhì)發(fā)生改變，如：α-淀粉：將糊化后淀粉迅速干燥后即得α-淀粉應(yīng)用：方便食品、家用洗滌劑、鰻魚飼料（2）化學(xué)改性氧化淀粉：淀粉分子中的羥基能被次氯酸鈉、雙氧水、臭氧等氧化物氧化為羧基優(yōu)點：粘度低，不易凝凍用途：做增稠劑和糖果成型劑酶降解淀粉：用H2SO4、HCL,使淀粉降解優(yōu)點：粘度低、老化性大、易皂化用途：用于軟糖、果凍、糕點生產(chǎn)淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交聯(lián)淀粉）淀粉脂：如淀粉磷酸酯（磷酸淀粉）淀粉醚：羥甲基淀粉（CMS）交聯(lián)淀粉：淀粉在交聯(lián)劑（甲醛）作用下結(jié)合成更大分子淀粉的接枝共聚物淀粉可以與聚乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇共混制成淀粉塑料淀粉塑料有一定的生物降解性，對解決塑料制品造成的“白色污染”有很大的意義通過交聯(lián)、穩(wěn)定化以及變稀等改性后可得到具有各種功能性質(zhì)的改性食品淀粉功能性質(zhì)包括：膠粘力風(fēng)味釋放速度（物質(zhì)的相互作用）水合速率（淀粉糊的形成速度）持水力（減小凝膠的脫水收縮）成膜能力和膜的阻隔性乳狀液的穩(wěn)定能力賦予食品的性質(zhì)包括口感減少油滴移動質(zhì)構(gòu)光澤穩(wěn)定性膠粘性及其他改性食品淀粉中少量羥基被改性一般接少量的酯基或醚基，DS值（取代度）很低，DS一般＜0.1，常常為0.002~0.2所謂取代度（DS）指每個單糖單位平均酯化或醚化的羥基數(shù)。多糖的DS最大值為3.0單官能團試劑酯化或醚化的淀粉產(chǎn)品阻止了鏈間締合，因此減少了分子間締合、淀粉糊形成凝膠以及產(chǎn)生沉淀的能力。這種改性方法稱為穩(wěn)定化，所得產(chǎn)品稱為穩(wěn)定化淀粉采用雙官能團試劑生成交聯(lián)淀粉。改性食品淀粉往往既是交聯(lián)淀粉又是穩(wěn)定化淀粉允許采用的化學(xué)反應(yīng)采用醋酐、琥珀酐、醋酐和己二酸酐的混合物、磷酰氯、三偏磷酸鈉以及磷酸一鈉等對淀粉進行酯化采用氧化丙烯對淀粉進行醚化用鹽酸和硫酸進行酸改性用過氧化氫、過乙酸、過錳酸鉀以及次氯酸鈉進行漂白用次氯酸鈉氧化以及上述這些反應(yīng)不同的組合醋酐醚化最常用的穩(wěn)定化淀粉是羥丙基醚淀粉、磷酸一酯淀粉和乙酸酯淀粉乙酸酯淀粉具有較低的糊化溫度，較高的淀粉糊的透明度和較高的抗老化以及冷凍----解凍的穩(wěn)定性磷酸一酯淀粉具有長和粘的質(zhì)構(gòu)。其淀粉糊透明、穩(wěn)定，具有乳化性和冷凍---解凍穩(wěn)定性。磷酸酯化淀粉降低了淀粉的糊化溫度烯基琥珀酸酯淀粉具有疏水的烯基，可以作為乳狀液穩(wěn)定劑羥丙基淀粉（淀粉-O-CH2-CHOH-CH3）的性質(zhì)與乙酸酯淀粉相似，是一種穩(wěn)定淀粉，其淀粉糊透明，穩(wěn)定、不會老化，它耐冷凍和解凍，可以作為增稠劑和增量劑交聯(lián)淀粉淀粉鏈通過磷酸二酯或其它（己二酸二酯）交聯(lián)連接加固淀粉顆粒，減少顆粒吸水膨脹速率和程度，減少了顆粒破碎，使淀粉顆粒對加工條件（高溫、燒煮時間、pH、混合、粉碎、均質(zhì)、高剪切）的敏感性降低了。少量交聯(lián)就能產(chǎn)生顯著的效果（每1000個葡萄糖基單位交聯(lián)少于1個）。交聯(lián)度增大，淀粉顆粒耐受物理條件和酸度的能力增加，但在燒煮時的分散性減小，吸水膨脹和粘度達到最大值所需的能量也增加交聯(lián)淀粉：淀粉羥基與雙功能試劑或多功能試劑作用交聯(lián)淀粉也提供增稠的貯藏穩(wěn)定性。在罐頭食品殺菌時，交聯(lián)淀粉可降低淀粉糊化與吸水膨脹的速率，因此可保持較長時間的初始低粘度交聯(lián)淀粉用于罐頭湯、肉汁和布丁以及面糊混合物冷水溶（預(yù)糊化）淀粉：α-淀粉預(yù)煮淀粉淀粉形成淀粉糊后，在尚未過度老化前進行干燥，它能重新溶解于冷水中制備淀粉—水漿料流入兩個相互接近但反向旋轉(zhuǎn)的由蒸汽加熱的滾筒間隙中，淀粉漿料立即糊化形成淀粉糊，然后把淀粉糊涂在滾筒上快速干燥，干燥并磨碎的最終產(chǎn)品即預(yù)糊化淀粉或即食淀粉，也可采用擠壓法制的化學(xué)改性淀粉和原淀粉都能用來制造預(yù)糊化淀粉由化學(xué)改性淀粉為原料制備預(yù)糊化淀粉，由改性得到的性質(zhì)會轉(zhuǎn)移到預(yù)糊化產(chǎn)品中。預(yù)糊化、輕微交聯(lián)的淀粉可用于即食湯、意大利餡餅的澆頭、擠壓方便食品及早餐谷物。使用預(yù)糊化淀粉無需燒煮，類似于水溶性膠，溶液具有高粘度冷水吸水膨脹的淀粉將普通玉米淀粉置于75~90%乙醇中加熱，或通過特殊噴霧干燥制得的顆粒狀淀粉在冷水中極易吸水膨脹將該產(chǎn)品快速分散在糖溶液或玉米糖漿中，然后灌入模中，形成一種硬的凝膠，這樣可以制得膠質(zhì)軟糖冷水吸水膨脹淀粉也能用于制造甜食和烤餅面糊3.6食品中的其他多糖（1）纖維素由β-D-吡喃葡萄糖基單位通過14糖苷鍵連接而成的高分子直鏈不溶性的均一高聚物植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，對植物性食品的質(zhì)地影響較大纖維素分子易于締合，形成多晶纖維束。結(jié)晶區(qū)是大量氫鍵連接而成，結(jié)晶區(qū)之間由無定形區(qū)隔開纖維素不溶于水，欲使纖維素溶于水，大多數(shù)氫鍵必須立即被打破---------羥基被取代形成衍生物無還原性水解比淀粉困難得多，需用濃酸或稀堿在一定壓力下長時間加熱水解人體不能產(chǎn)生分解纖維素的酶，一些食草動物可以消化纖維素纖維素和改性纖維是一種膳食纖維，不提供營養(yǎng)與熱量，但具有重要的功能甲基纖維素和羥丙基甲基纖維素甲基纖維素（MC）經(jīng)一氯甲烷處理引入甲醚基（纖維素—O—CH3）。甲醚基取代度為1.1~2.2羥丙基甲基纖維素（HPMC）由纖維素與兩種物質(zhì)即氧化丙烯和一氯甲烷反應(yīng)而值得的。羥丙基醚基摩爾取代度MS為0.02~0.3。冷水可溶。甲基和羥丙基醚基沿著主鏈伸向空間，阻止了纖維素分子間締合。由于極性較小的醚基替代了持水的羥基，因而水合能力有所下降。因此，當(dāng)水溶液加熱時，氫鍵被打斷，高聚物溶劑化的水分子從主鏈上解離下來，水合明顯下降，分子間締合加強，產(chǎn)生膠凝。一旦溫度降低，又開始溶解，所以膠凝是可逆的。這是此類膠的獨特性質(zhì)，即：加熱時形成凝膠，冷卻時溶解甲基纖維素的4種重要功能：增稠表面活性（非離子纖維素醚）成膜性形成熱凝膠（冷卻時熔化）用于油炸食品油攝入可減少50%使用甲基纖維素可以減少脂肪用量：可以減少油炸食品的吸附，這是由于由熱凝膠產(chǎn)生的凝膠結(jié)構(gòu)具有阻油和持水的能力。羧甲基纖維素（ＣＭＣ）--陰離子（食品中是鈉鹽形式）纖維素與氯乙酸鈉鹽反應(yīng)，生成羧甲基醚鈉鹽（纖維素-O-CH2-COONa）大多數(shù)羧甲基纖維素鈉（CMC）產(chǎn)品的取代度DS為0.4~0.8。作為食品配料用和銷售量最大的CMC的DS為0.7。高粘度和穩(wěn)定作用CMC分子中的大量的離子化羧基具有靜電斥力，這使CMC分子在溶液中處于伸展?fàn)顟B(tài)。相鄰鏈間的相互排斥作用使CMC溶液具有高粘性和穩(wěn)定的傾向?qū)λY(jié)合容量大在冰淇淋和其他冷凍食品中，可阻止冰晶的形成。CMC可與蛋白形成復(fù)合物，能穩(wěn)定蛋白質(zhì)分散體系(使蛋白質(zhì)增溶），特別是在接近等電點的pH值。如：雞蛋清可用CMC一起干燥或冷凍而得到穩(wěn)定CMC也能提高乳制品穩(wěn)定性以防止酪蛋白沉淀（2）果膠果膠物質(zhì)的化學(xué)結(jié)構(gòu)與分類天然果膠存在于所有陸生植物的細(xì)胞壁和細(xì)胞中間層果膠分子的主鏈?zhǔn)怯?50~500個α—D-吡喃半乳糖醛酸基（相對分子質(zhì)量為30000~10000），通過1,4糖苷鍵連接而成的，通常以部分（羧基）甲酯化存在在主鏈中相隔一定距離含有L-鼠李吡喃糖基側(cè)鏈，因此果膠分子結(jié)構(gòu)由均勻區(qū)與毛發(fā)區(qū)組成均勻區(qū)是由α—D-吡喃半乳糖醛酸基組成毛發(fā)區(qū)是由高度支鏈的α—L-鼠李半乳糖醛酸組成α—D-吡喃半乳糖醛酸基1,4糖苷鍵酯化度（DE）羧基被甲酯化的百分?jǐn)?shù)（D-半乳糖醛酸殘基的酯化數(shù)占D-半乳糖醛酸殘基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)）原果膠是只存在于植物細(xì)胞壁中，不溶于水。未成熟水果和蔬菜中，使果實、蔬菜保持較硬的質(zhì)地。高度甲酯化，不溶于水。果膠是甲酯程度不高的果膠物質(zhì)，可以是膠體或水溶性的（取決于DP和甲酯化程度）。果膠酸果膠酯酸的甲酯基完全被除去生成了果膠酸（不含甲酯基）果膠為一族化合物，而且是被稱為果膠物質(zhì)的更大一族的一部分。果膠的化學(xué)組成和性質(zhì)與來源、加工條件以及后處理有關(guān)。果膠的性質(zhì)

形成凝膠的條件：

高甲氧基（HM）果膠

超過一半以上的羧基是甲酯化的，而余下的羧基以游離酸（COOH）和鹽（—COO-Na+）的混合物存在低甲氧基（LM）果膠低于一半的羧基是甲酯化的當(dāng)DE（酯化度）＞50%（HM）時，形成凝膠的條件：可溶性固形物（一般是糖）超過55%，pH2.0~3.5。當(dāng)DE（酯化度）＜50%（LM）時，通過加入Ca2+形成凝膠，可溶性固形物為10~20%，pH2.5~6.5。形成凝膠機理HM果膠溶液須糖和酸存在。糖-酸-果膠凝膠在果膠溶液中加入足夠的糖和酸就會凝膠。由于果膠溶液pH降低時，高度水合和帶電的羧基換變?yōu)椴粠щ姾傻暮蛢H少量水合的羧基。失去一些電荷和降低了水合程度后，高聚物分子鏈的某些部分就能締合，使高聚物鏈形成結(jié)合和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，網(wǎng)孔中固定了溶質(zhì)分子的水溶液。由于高濃度糖（~65%，至少55%）能競爭水合水，因而降低了分子鏈的溶劑化，這樣使分子鏈間相互作用，促進了結(jié)合區(qū)的形成。影響凝膠的形成條件和凝膠強度的因素，最主要的是分子鏈長和連接區(qū)的化學(xué)性質(zhì)。鏈越長，凝膠強度越大。酯化度、溫度、pH、糖濃度根據(jù)凝膠時間和膠凝溫度將HM果膠分類快速膠凝的果膠（高酯化度）慢速膠凝的果膠（低酯化度）LM果膠須二價陽離子存在二價離子的作用是產(chǎn)生橋聯(lián)，隨著二價陽離子濃度的增加（食品中僅使用鈣離子），膠凝的溫度與凝膠強度都有所增加凝膠機理：不同分子鏈的均勻區(qū)（均一的半乳糖醛酸）間形成分子間接合區(qū)描述海藻酸鈣凝膠形成的蛋盒模型能用于解釋LM溶液在加入鈣離子之后形成的凝膠。由于LM果膠膠凝時不需要糖，因此可用于制造營養(yǎng)果醬、果凍以及加桔皮絲的果凍果膠的主要用途果醬與果凍的膠凝劑慢膠凝的果膠用于制造凝膠軟糖。添加量2~5%。酸奶的水果基質(zhì)LM果膠特別適合增稠劑和穩(wěn)定劑HM果膠可應(yīng)用于乳制品，在pH3.5~4.2能阻止加熱時酪蛋白聚集，適合于巴氏殺菌或高溫殺菌的酸奶、酸豆奶以及牛奶與果汁的混合物HM、LM果膠也能用于蛋黃醬、番茄醬、渾濁型果汁飲料以及冰淇淋等。添加量一般＜1%（3）半纖維素一些與纖維素一起存在于植物細(xì)胞壁中的多糖物質(zhì)的總稱構(gòu)成纖維素的單體是：葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李糖及糖醛酸（4）植物膠質(zhì)（自學(xué)）植物樹膠：阿拉伯膠、黃芹膠、刺梧桐膠種子膠：魔芋膠、瓜爾豆膠、豆角膠和羅望子膠海藻膠：瓊膠（脂）、鹿角藻膠、褐藻膠按來源分魔芋膠 魔芋葡甘露聚糖的組成：由D-甘露糖與D-葡萄糖通過β-1,4糖苷鍵連接而成性質(zhì)：能溶于水，形成高粘度的假塑性溶液，經(jīng)堿處理脫乙酰后形成凝膠，是一種熱不可逆凝膠當(dāng)魔芋葡甘露聚糖與黃原膠混合時，形成熱可逆凝膠。魔芋葡甘露聚糖與黃原膠的比值為1:1時，得到的強度最大。凝膠的熔化溫度為30~63℃，與其比值和聚合物總濃度無關(guān)，但凝膠強度隨著聚合物濃度的增加而增加，隨鹽濃度的增加而減少阿拉伯膠組成：2種成分，其中70%是由不含N或者含少量N的多糖組成，另一成分是具有高相對分子量的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，多糖是以共價鍵與蛋白質(zhì)肽鍵中的羥脯氨酸相結(jié)合性質(zhì)：易溶于水，溶解度高，溶液粘度低，是一種良好的乳化劑，又是一種好的乳狀液穩(wěn)定劑，且與高聚糖具有相容性瓜爾膠與刺槐豆膠都是半乳甘露聚糖主要組分：半乳糖和甘露糖，主鏈由β-D吡喃甘露糖通過1,4糖苷鍵連接而成，在1,6位連接α-D-吡喃半乳糖側(cè)鏈瓜爾膠：商品中粘度最高的一種膠，易于水合產(chǎn)生很高的粘度刺槐豆膠：分子具有長的光滑區(qū)，能與其他多糖如黃原膠和卡拉膠的雙螺旋相互作用，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的粘彈性凝膠海藻膠來源：海藻中提取組成：β-1,4-D甘露糖醛酸和α-1,4-L古洛糖醛酸組成的線性高聚物性質(zhì)：海藻酸鹽分子鏈中G塊（L古洛糖醛酸）很易于Ca2+