第三章 碳水化合物-本科課件必修課-食品化學(xué)

第三章碳水化合物

Chapter3:Carbohydrates第一節(jié)概述第二節(jié)單糖第三節(jié)低聚糖第四節(jié)多糖山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院

3.1

概述

3.1.1定義：碳水化合物也稱糖類，是由碳、氫、氧三種元素組成的。是多羥基醛或多羥基酮及其衍生物和縮合物的總稱。其分子組成一般可用Cn(H2O)m的通式表示。碳水化合物是自然界分布最廣、數(shù)量最多的一類有機(jī)化合物，占所有陸生植物和海藻干重的3/4，存在于所有人類可食用的植物中。糖類為人體提供日常生活所需的熱量，糖類提供的熱量占總攝入量的70%-80%。3.1.2碳水化合物的作用

是重要的能量來(lái)源與營(yíng)養(yǎng)來(lái)源；單糖和低聚糖是重要的甜味劑和保藏劑(高濃度糖滲透壓大，微生物不易生長(zhǎng))；與食品中其它成分發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生色澤和香味（如：焦糖化反應(yīng)、Maillard反應(yīng)）；具有較高黏度、凝膠能力和穩(wěn)定作用(多糖)。3.1.3碳水化合物在加工貯藏中的變化有利變化：淀粉糊化，纖維素水解，果膠在水果后熟中的適當(dāng)降解不利變化：淀粉老化，馬鈴薯甜化，甜玉米中蔗糖向淀粉轉(zhuǎn)化

是否有利要依據(jù)食品的種類和變化的程度而定（如：焦糖化反應(yīng)，Maillard反應(yīng)）。3.1.4碳水化合物的分類

單糖碳水化合物低聚糖多糖單糖：是碳水化合物的基本單位，是不能再被水解的多羥基醛或多羥基酮。單糖又按羥基的類型不同分為醛糖和酮糖。如：核糖、阿拉伯糖，半乳糖，葡萄糖等屬于醛糖；果糖屬于酮糖。

D-葡萄糖D-甘露糖低聚糖：又叫寡糖，是由2－10個(gè)單糖分子脫水縮合而成的糖，完全水解后得到相應(yīng)分子數(shù)的單糖。根據(jù)水解后生成單糖分子的數(shù)目，又可分為二糖(雙糖)，三糖，四糖等。其中以二糖的分布最廣，典型的雙糖有蔗糖、麥芽糖和乳糖等。

多糖：多糖是由很多個(gè)單糖分子失水縮合而成的高分子化合物，其單糖單體少則幾十個(gè)，多則成千上萬(wàn)個(gè)，水解后可以生成多個(gè)單糖分子。如果多糖是由相同的單糖組成的稱為均多糖(或同聚多糖)，比如淀粉，纖維素；若多糖是由不相同的單糖縮聚而成的稱為雜多糖

(或混合多糖)，比如果膠，半纖維素等。3.2單糖

3.2.1單糖的結(jié)構(gòu)：1、單糖的化學(xué)組成和鏈狀結(jié)構(gòu)：(1)組成Cn(H2O)m：所有食物中的低聚糖和多糖攝入人體后，都必須水解成單糖后才能被人體吸收。(2)自然界中以4，5，6個(gè)碳原子的單糖最普遍。6碳糖：葡萄糖，果糖；5碳糖：核糖等等。按照官能團(tuán)又分為醛糖或酮糖。依分子中碳原子的數(shù)目，單糖可分為丙糖，丁糖，戊糖，己糖，庚糖。

(3)分子中碳原子數(shù)≥3的單糖含有手型碳原子(即離羰基最遠(yuǎn)的不對(duì)稱碳原字)，手型碳原子上－OH在右側(cè)的為D型，在左側(cè)的為L(zhǎng)型。天然存在的單糖大多為D型。2、單糖的環(huán)狀結(jié)構(gòu)：

單糖分子的羰基可以與糖分子本身的一個(gè)醇羥基反應(yīng)，生成分子內(nèi)的半縮醛或半縮酮，形成五元呋喃環(huán)或更穩(wěn)定的六元吡喃環(huán)。天然的糖多以六元環(huán)形式存在。

3、單糖的構(gòu)象：

(1)構(gòu)象：所謂構(gòu)象是指1個(gè)分子中不改變共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)，僅由于單鍵周圍的原子或基團(tuán)旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的原子和基團(tuán)的空間排列。

(2)五元環(huán)：成環(huán)C原子與O原子處于同一平面；六元環(huán)：分子中成環(huán)的C原子和O原子不在同一平面內(nèi)，有椅式和船式兩種構(gòu)象，以穩(wěn)定的椅式構(gòu)象占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

3.2.2單糖的物理性質(zhì)：1、旋光性每個(gè)單糖分子都含有手性碳原子，且沒(méi)有對(duì)稱中心和對(duì)稱面，所以都具有旋光性。2、溶解度純凈的單糖為白色晶體，有較強(qiáng)的吸濕性。單糖分子中有多個(gè)羥基，增加了它的水溶解性，所以極易溶于水，尤其在熱水中的溶解度極大。單糖在乙醇中也能溶解，但不溶于乙醚、丙酮等有機(jī)溶劑。3、甜度

甜味是糖的重要物理性質(zhì)，單糖類化合物均有甜味，甜味的強(qiáng)弱用甜度來(lái)區(qū)分，不同的甜味物質(zhì)其甜度大小不同。甜度是食品鑒評(píng)學(xué)中的單位，這是因?yàn)樘鸲饶壳斑€難以通過(guò)化學(xué)或物理的方法進(jìn)行測(cè)定，只能通過(guò)感官比較法來(lái)得出相對(duì)的差別，所以甜度是一個(gè)相對(duì)值。一般以10%或15%的蔗糖水溶液在20℃時(shí)的甜度為1.0來(lái)確定其它甜味物質(zhì)的甜度，因此又把甜度稱為比甜度。下面是一些單糖的比甜度：α-D-葡萄糖0.70α-D-木糖0.50α-D-半乳糖0.27β-D-呋喃果糖1.50α-D-甘露糖0.59

不同的單糖其甜度不同，糖甜度的高低與糖的分子量、分子結(jié)構(gòu)及構(gòu)型有關(guān)。一般的講，分子量越大，在水中的溶解度越小，甜度越??；環(huán)狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)型不同，甜度亦有差別，如葡萄糖的α-構(gòu)型甜度較大，而果糖的β-構(gòu)型甜度較大。優(yōu)質(zhì)的糖應(yīng)具備甜味純正、甜感反應(yīng)快、消失的也迅速的特點(diǎn)。吸濕性、保濕性與結(jié)晶性結(jié)晶性

糖—糖氫鍵就單糖和雙糖的結(jié)晶性而言：蔗糖>葡萄糖>果糖和轉(zhuǎn)化糖淀粉糖漿是葡萄糖、低聚糖和糊精的混合物，自身不能結(jié)晶并能防止蔗糖結(jié)晶。在生產(chǎn)硬糖時(shí)不能完全使用蔗糖，當(dāng)熬煮到水分含量到3%以下時(shí)，蔗糖就結(jié)晶，不能得到堅(jiān)硬、透明的產(chǎn)品。一般在生產(chǎn)硬糖時(shí)添加一定量的（30%-40%）的淀粉糖漿。吸濕性：是指糖在空氣濕度較高的情況下吸收水分的性質(zhì)。保濕性：是指糖在空氣濕度較低的條件下保持水分的性質(zhì)。吸濕性與結(jié)晶性的關(guān)系：結(jié)晶性越好，則吸濕性越小。問(wèn)題：在所有的糖中，吸濕性最強(qiáng)的糖是哪種？果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖。應(yīng)用:不同種類食品對(duì)于糖的吸濕性和保濕懷要求不同糖果：硬糖果要求吸濕性低（避免遇潮濕天氣吸收水分而導(dǎo)致溶化）∴以蔗糖為主（添加淀粉糖漿防止結(jié)晶）軟糖果則需保持一定水分，即保濕性（避免干燥天氣干縮）應(yīng)用果葡糖漿、淀粉糖漿為宜。蜜餞、面包、糕點(diǎn)：為控制水分損失、保持松軟，必須添加吸濕性較強(qiáng)的糖。如淀粉糖漿（轉(zhuǎn)化糖漿）、果葡糖漿、糖醇。

3.2.3單糖的化學(xué)性質(zhì)：1、氧化反應(yīng)：

(1)單糖含有自由醛基或酮基具有還原性，都能發(fā)生氧化作用。

(2)在酸性溶液中醛糖比酮糖易于氧化。醛糖能被弱氧化劑溴水(HBrO)氧化，而酮糖不能，借此可將這兩種糖區(qū)分開(kāi)來(lái)。

(3)D－葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D－葡萄糖酸內(nèi)酯。

利用此反應(yīng)可以測(cè)定食品和其他生物材料中D－葡萄糖的含量，也可以測(cè)定血液中葡萄糖的含量，還可以用于檢測(cè)葡萄糖對(duì)食物的摻假，如蜂蜜中通常含有約32%的D－葡萄糖和約38%的D－果糖，但有些商品中葡萄糖的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)32%，這時(shí)即可用此方法進(jìn)行檢測(cè)。2、異構(gòu)化反應(yīng)由于果糖的甜度超過(guò)葡萄糖的一倍，故可利用異構(gòu)化反應(yīng)，以堿性物質(zhì)處理葡萄糖溶液或淀粉糖漿，使一部分葡萄糖轉(zhuǎn)變成果糖，提高其甜度。這種糖液稱為果葡糖漿。但是用稀堿進(jìn)行異構(gòu)化，轉(zhuǎn)化率較低，只有2l-27％，糖分約損失10-15％，同時(shí)還生成有色的副產(chǎn)物，影響顏色和風(fēng)味，精制也較困難，所以工業(yè)上未采用。

1957年發(fā)現(xiàn)異構(gòu)酶能催化葡萄糖發(fā)生異構(gòu)化反應(yīng)而轉(zhuǎn)變成果糖，這為工業(yè)生產(chǎn)果葡糖漿開(kāi)辟了新途徑。3、Maillard反應(yīng)

蛋白質(zhì)(氨基酸、多肽)反應(yīng)物還原糖水分反應(yīng)現(xiàn)象：反應(yīng)初期生成葡基胺，溶液為無(wú)色透明的液體，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，還原能力增加，溶液變?yōu)辄S色，在近紫外區(qū)吸收明顯增加，同時(shí)有少量HMF生成以及α-二羰基化合物的生成，最后生成類黑精色素。

反應(yīng)機(jī)理1-氨基-1-脫氧-2-酮糖第一階段：葡基胺的生成和Amadori重排aa、PrN葡萄糖基胺Schiff堿

葡基胺的Amadori重排亞胺正離子Schiff堿的陽(yáng)離子1，2-烯胺醇+H+1-氨基-1-脫氧-2-酮糖Heyenes分子重排（果糖基胺）氨基脫氧酮糖或氨基脫氧葡萄糖α位23第二階段：中間階段烯醇式果糖基胺果糖基胺生成類黑素的歷程果糖基胺還原酮類化合物

裂解它可屬于伴隨Maillard的一步，也可是單獨(dú)的一個(gè)途徑（不屬于Maillard之列）。Strecker降解反應(yīng)是Maillard反應(yīng)產(chǎn)生CO2的主要來(lái)源，同位素跟蹤顯示該CO2幾乎全部來(lái)自氨基酸而不是糖基。這一反應(yīng)亦發(fā)生了氨基酸的損失。氨基酸與二羰基化合物作用：氨基酸脫CO2、脫氨，生成少了一個(gè)C的醛等，氨基給二羰基化合物，而二羰基化合物接受氨基后聚合成褐色色素――這一反應(yīng)稱為Strecker降解（斯特勒克爾降解）4、Strecker反應(yīng)2，3-丁二酮

3-氨基-2-丁酮四甲基吡嗪斯特勒克爾反應(yīng)產(chǎn)生的揮發(fā)性產(chǎn)物，例如醛、吡嗪和糖的裂解產(chǎn)物，可以使食品具有香氣和風(fēng)味，在食品生產(chǎn)過(guò)程中常常利用斯特勒克爾反應(yīng)，使某些食品如面包、蜂蜜、楓糖漿、巧克力等產(chǎn)品具有特殊的風(fēng)味。食品加工中，在某些情況下美拉德反應(yīng)和斯特勒克爾反應(yīng)是需要的，而在另一些情況下則是非需要的反應(yīng)。最終階段：此階段相當(dāng)復(fù)雜，其歷程尚未完全搞清楚。大致是①兩分子醛自相縮合，脫水成為穩(wěn)定的不飽和醛。②有羰基的中間產(chǎn)物——糠醛、二羰基化合物、Strecker降解產(chǎn)物等進(jìn)一步縮合、聚合成高分子黑色素。含脂肪酸氧化產(chǎn)物（羰基）也可發(fā)生此反應(yīng)，如干制的豬肉易褐變。類黑素是棕黑色的固體，一般含氮3－4％，結(jié)構(gòu)不明，且組成與原料和生成方式有很大關(guān)系。目前已知類黑素分子結(jié)構(gòu)中含有不飽和的咪唑、吡咯、吡啶、吡嗪之類的雜環(huán)，以及一些完整的氨基酸殘基等。影響Maillard反應(yīng)的因素(1)羰基化合物的影響五碳糖（核糖、阿拉伯糖、木糖）>六碳糖（半乳糖、甘露糖、葡萄糖）；醛糖>酮糖；低分子糖>大分子糖。(2)氨基化合物胺類比氨基酸的褐變速度快；氨基在ε-位或在末端者，比在α-位易褐變。(3)pH值的影響在酸、堿性環(huán)境下均可發(fā)生反應(yīng)；適合7.9－9.2，PH3以上隨著PH升高而加強(qiáng)。蛋粉加熱干燥前加酸降低PH，復(fù)溶時(shí)再加碳酸鈉以恢復(fù)PH，有利于抑制蛋粉褐變。低pH值3以下反應(yīng)速度很慢：高酸性食品如泡菜不易發(fā)生褐變（？）

(4)反應(yīng)物濃度

反應(yīng)物濃度↑,反應(yīng)速度↑（5）水分AW0.6－0.7（10-15%水分）最適此類反應(yīng)發(fā)生。非液態(tài)食品可從降低水分加以控制，使水活性降低至0.2以下就能抑制這種反應(yīng)的發(fā)生。但有脂肪時(shí)，5%以上的水分，由于脂肪氧化加快而褐變加快。(5)溫度一般在30℃以上褐變明顯，每升高10℃，褐變速度增加3—5倍，100－150℃嚴(yán)重。(6)金屬離子

由于鐵、銅離子的催化還原酮的氧化，促進(jìn)了褐變的發(fā)生，F(xiàn)e3+

比Fe2+更有效，所以在食品加工過(guò)程中避免這些離子的混入，而Na+離子對(duì)褐變沒(méi)有影響?？刂芃aillard反應(yīng)的措施調(diào)pH值低溫加入亞硫酸鈉鹽降低水分活度類黑精色素5、焦糖化反應(yīng)定義：糖類尤其是單糖在沒(méi)有氨基化合物存在的情況下，加熱到熔點(diǎn)以上的高溫（一般是140～170℃或以上），糖發(fā)生脫水與降解反應(yīng)，產(chǎn)生褐變，這種反應(yīng)稱為焦糖化反應(yīng)(caramelization)。影響焦糖化反應(yīng)的因素糖的熔點(diǎn)：熔點(diǎn)下降，反應(yīng)速度上升pH值：pH上升，反應(yīng)速度上升用酸或銨鹽作催化劑可加速反應(yīng)

焦糖色素根據(jù)焦糖在生產(chǎn)過(guò)程中使用催化劑的不同而分為4大類6、糖的熱反應(yīng)生成風(fēng)味物質(zhì)葡萄糖熱解生成5-羥甲基糠醛(HMF)2，5環(huán)化拉e果糖熱分解生成異麥芽酚36果糖熱分解生成麥芽酚

麥芽酚

果糖-H+7、糖的還原反應(yīng)糖中的羰基在一定壓力下，催化氫化生成羥基，得到的化合物即糖醇。常見(jiàn)的糖醇及結(jié)構(gòu)糖醇在人體內(nèi)的消化、吸收途徑糖醇的功能具有膳食纖維的部分生理功能：預(yù)防便秘、改善腸內(nèi)菌群體系、預(yù)防結(jié)腸癌等；不參與非酶褐變；在人體內(nèi)的代謝途徑與胰島素?zé)o關(guān)，攝入后不會(huì)引起血液葡萄糖和胰島素水平大幅度波動(dòng)，可作為糖尿病人的食糖代用品；具有組織改良及保濕功能，能防止淀粉老化，可作為香辛料的穩(wěn)定劑；不是口腔微生物的作用底物，長(zhǎng)期食用可防止蛀牙。糖醇的甜度（以蔗糖為100計(jì)）麥芽糖醇90

木糖醇70

甘露醇65

山梨醇50

乳糖醇40

3.3低聚糖定義

低聚糖也稱寡糖，普遍存在于自然界中，可溶于水，有甜味，有旋光活性，在與稀酸加熱或在酶的作用下可以水解成單糖。分類低聚糖中以雙糖分布最為普遍，雙糖也稱為二糖，是由2分子的單糖失水形成的，其單糖單體可以是相同的，也可以是不同的，故可分為同聚二糖和雜聚二糖。同聚二糖：麥芽糖，異麥芽糖，纖維二糖，海藻二糖；雜聚二糖：蔗糖，乳糖等。天然存在的低聚糖很少，大多是由多糖水解而來(lái)的

1、二糖還原性二糖

還原性二糖可以看作是一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的醇羥基失水而成的。這樣形成的二糖分子中，有一個(gè)單糖單位形成苷，而另一個(gè)單位仍然保留有半縮醛羥基。苷

麥芽糖：

麥芽糖為白色晶體，易溶于水，甜度為蔗糖的46%，麥芽糖具有一般單糖的化學(xué)性質(zhì)。麥芽糖在自然界以游離態(tài)存在的很少，主要存在于發(fā)芽的谷粒，尤其是麥芽中，在淀粉酶的作用下，淀粉可以水解為糊精和麥芽糖的混合物，其中麥芽糖占1/3，這種混合物是飴糖的主要成分。飴糖具有一定的黏度，流動(dòng)性好，有亮度，可用于制作糖果，糖漿等食品。

乳糖：乳糖是由1分子β－D－半乳糖與1分子D－葡萄糖以β－1，4－糖苷鍵連接的二糖。在乳糖的分子結(jié)構(gòu)中具有半縮醛羥基，因此乳糖具有還原性，有變旋現(xiàn)象，能被酸、苦杏仁酶和乳糖酶水解。

乳糖存在于哺乳動(dòng)物的乳汁中，人乳中含量約為5%-8%，牛羊乳中含量為4%-5%，乳糖能溶于水，無(wú)吸濕性，甜度為蔗糖的39%，人乳和牛乳等中含有的乳糖結(jié)構(gòu)不同，被消化吸收狀況不同。乳糖的存在可以促進(jìn)嬰兒腸道雙歧桿菌的生長(zhǎng)。乳酸菌使乳糖發(fā)酵變?yōu)槿樗?。在乳糖酶的作用下，乳糖可水解成D－葡萄糖和D－半乳糖而被人體吸收。乳糖容易吸收香氣成分和色素，所以在食品加工中可用它來(lái)傳遞這些物質(zhì)

乳糖酶乳糖D-葡萄糖+D-半乳糖

纖維二糖纖維二糖是由2分子D－葡萄糖通過(guò)β－1，4－糖苷鍵連接而成，能被苦杏仁酶水解而不能被麥芽糖酶水解，是β－葡萄糖苷。纖維二糖分子結(jié)構(gòu)中也保留有一個(gè)半縮醛羥基，所以具有還原性，有變旋現(xiàn)象。纖維二糖纖維二糖在自然界中以結(jié)合態(tài)存在，是纖維素水解的中間產(chǎn)物。人的體內(nèi)只有α－1，4－糖苷鍵的消化酶，不含β－1，4－糖苷鍵酶，所以膳食纖維在人體無(wú)法消化。

非還原性二糖：非還原性二糖是由一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的半縮醛羥基失水而成的，這類二糖分子中由于不存在半縮醛羥基，因而無(wú)還原性，無(wú)變旋現(xiàn)象。

蔗糖：

結(jié)構(gòu)蔗糖是食物中主要的低聚糖，是一種典型的非還原性糖，也是一種雜聚二糖。它是由一分子α－D－葡萄糖C1上的半縮醛羥基與β－D－果糖C2上的半縮醛羥基失去1分子水，通過(guò)1，2－糖苷鍵連接而成的二糖。蔗糖分子中沒(méi)有保留半縮醛羥基，因此它沒(méi)有還原性，也沒(méi)有變旋現(xiàn)象。

12性質(zhì)（1）蔗糖是最重要的甜味劑，但近來(lái)發(fā)現(xiàn)許多疾病可能與過(guò)多攝入蔗糖有關(guān)，比如齲齒，肥胖，高血壓，糖尿病。（2）蔗糖是無(wú)色晶體，易溶于水，在稀酸或酶的作用下得到葡萄糖和果糖的等量混合物。由于在水解的過(guò)程中，溶液的旋光度由右旋變?yōu)樽笮虼送ǔ０颜崽堑乃庾饔梅Q為轉(zhuǎn)化作用。轉(zhuǎn)化作用所生成的等量葡萄糖與果糖的混合物稱為轉(zhuǎn)化糖。因?yàn)槊鄯潴w內(nèi)有蔗糖酶，所以蜂蜜中存在轉(zhuǎn)化糖。蔗糖水解后，因其含有果糖，所以甜度比蔗糖大（轉(zhuǎn)化糖＞蔗糖）。

海藻糖：海藻糖又叫酵母糖，存在于海藻、昆蟲和真菌體內(nèi)。它是由兩分子α－D－葡萄糖在C1上的兩個(gè)半縮醛羥基之間脫水，通過(guò)α－1，1－糖苷鍵結(jié)合而成的二糖。其分子結(jié)構(gòu)中不存在半縮醛羥基，所以也是一種非還原性糖。海藻糖為白色晶體，溶于水，熔點(diǎn)96.5－97.5℃，是各種昆蟲血液中的主要血糖。

2、三糖常見(jiàn)的三糖棉籽糖，龍膽三糖，水蘇糖，麥芽三糖等。最常見(jiàn)的、廣泛游離在自然界中的是棉籽糖。在棉籽、按樹的干性分泌物以及甜菜中含量較多，它是由1分子α－D－半乳糖，1分子α－D－葡萄糖，1分子β－D－果糖組成。棉籽糖是非還原性糖。3、食品中單糖和低聚糖的功能

親水性

單糖和低聚糖的分子結(jié)構(gòu)所含有的親水性羥基靠氫鍵與水相互作用，使其與它們的許多聚合物發(fā)生溶劑化作用或增溶作用。

(1)碳水化合物的結(jié)構(gòu)不同，對(duì)水的結(jié)合能力也有較大不同。

(2)糖或糖漿的純度對(duì)其結(jié)合水的能力也有較大的影響，純度不高的糖或糖漿比純度高的更易吸水且吸水速度更快。

甜味風(fēng)味結(jié)合功能

碳水化合物可使糖－水的相互作用轉(zhuǎn)變?yōu)樘牵L(fēng)味物質(zhì)的相互作用。這樣就保持了食品的色澤和風(fēng)味糖－水＋風(fēng)味物質(zhì)糖－風(fēng)味物質(zhì)＋水

雙糖和分子量較大的低聚糖比單糖更能有效結(jié)合風(fēng)味。

褐變產(chǎn)物和風(fēng)味

碳水化合物的非氧化褐變反應(yīng)除了產(chǎn)生深顏色類黑精色素外，同時(shí)還產(chǎn)生了很多揮發(fā)性的風(fēng)味物質(zhì)。

保健功能使體內(nèi)雙歧桿菌增殖；抑制腸內(nèi)沙門氏菌和腐敗菌的生長(zhǎng)；被認(rèn)為是一種水溶性食物纖維；低熱量；抗齲齒。

結(jié)晶性：糖溶液越純?cè)饺菀捉Y(jié)晶；非還原性低聚糖相對(duì)容易結(jié)晶；（還原糖的作用）某些還原性糖產(chǎn)生內(nèi)在“不純”而難以結(jié)晶；混合的糖比單一的糖難結(jié)晶。

3.4多糖3.1多糖的性質(zhì)：無(wú)甜味，無(wú)還原性。溶解性具有較強(qiáng)的親水性，易于水合。黏度與穩(wěn)定性多糖分子在溶液中呈無(wú)序的無(wú)規(guī)線團(tuán)狀態(tài)，具有增稠和膠凝功能，能控制流體食品的流動(dòng)性與質(zhì)構(gòu)以及半固體食品的變形性

。黏度：直鏈多糖黏度比相同分子量的支鏈多糖黏度大；帶電荷的直鏈多糖，由于同種電荷的靜電斥力，引起鏈伸展，黏度大大提高占有空間碰撞頻率線性分子，很高粘度支鏈分子，粘度較低不同水溶性多糖分子可形成不同特性的凝膠。生理活性很多多糖具有特殊的生理活性膳食纖維不被人體消化吸收的多糖類碳水化合物和木質(zhì)素，統(tǒng)稱為膳食纖維。膳食纖維的化學(xué)組成(1)纖維狀碳水化合物（纖維素）；(2)基料碳水化合物（果膠類物質(zhì)、半纖維素和糖蛋白等）；(3)填充類化合物（木質(zhì)素）

膳食纖維的物化特性很高的持水力；對(duì)陽(yáng)離子有結(jié)合交換能力；(降壓)對(duì)有機(jī)物有吸附鰲合作用；具有類似填充的容積；可改變腸道系統(tǒng)中的微生物組成。（抗癌）3.2淀粉：1、淀粉顆粒結(jié)構(gòu)淀粉的臍點(diǎn)：淀粉顆粒在交叉的nicol棱鏡所產(chǎn)生的偏振光的照射下，顆粒具有雙折射黑色偏光十字的臍點(diǎn)稱為淀粉的臍點(diǎn)。2、淀粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)通式(C6H10O5)n

直鏈淀粉15－25%淀粉支鏈淀粉75－85%如何鑒別直鏈淀粉和支鏈淀粉？直鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α－1，4糖苷鍵連接

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分子內(nèi)的氫鍵作用成右手螺旋狀，每個(gè)環(huán)含有6個(gè)葡萄糖殘基支鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α-1，4和α-l，6糖苷鍵連接起來(lái)的帶分枝的復(fù)雜大分子

1,41,6支鏈淀粉分子排列分支是成簇和以雙螺旋形式存在形成許多小結(jié)晶區(qū)偏光黑十字側(cè)鏈的有序排列直鏈淀粉是由葡萄糖以α-1,4-糖苷鍵結(jié)合而成的鏈狀化合物，能被淀粉酶水解為麥芽糖。在淀粉中的含量約為10-30%。能溶于熱水而不成糊狀。遇碘顯藍(lán)色。

支鏈淀粉中葡萄糖分子之間除以α-1,4-糖苷鍵相連外，還有以α-1,6-糖苷鍵相連的。所以帶有分支，約20個(gè)葡萄糖單位就有一個(gè)分支，只有外圍的支鏈能被淀粉酶水解為麥芽糖。在冷水中不溶，與熱水作用則膨脹而成糊狀。遇碘呈紫或紅紫色。

淀粉可以被淀粉酶或酸逐步分解，過(guò)程如下：

淀粉→紅糊精→無(wú)色糊精→麥芽糖→葡萄糖

3、淀粉的糊化：定義：淀粉在植物中是以淀粉粒的形式存在的，生淀粉分子靠分子間氫鍵結(jié)合而排列的很緊密形成膠束，水分子也難以滲透進(jìn)去，這種具有膠束結(jié)構(gòu)的生淀粉稱為β－淀粉。β－淀粉在水中加熱，一部分膠束被溶解而形成空隙，于是水分子滲入內(nèi)部與余下的淀粉分子進(jìn)行結(jié)合；隨著水分子的滲透，膠束逐漸被溶解，空隙逐漸擴(kuò)大，淀粉顆粒因吸水膨脹，這種現(xiàn)象稱為膨潤(rùn)現(xiàn)象；繼續(xù)加熱，膠束全部崩潰，形成淀粉單分子，并為水分子包圍而成為溶液狀態(tài)，這種現(xiàn)象稱為淀粉的糊化，也叫做淀粉的α化，處于這種狀態(tài)的淀粉稱為α－淀粉。

3.淀粉的糊化β-淀粉：具有膠束結(jié)構(gòu)的生淀粉稱為β-淀粉。α-淀粉：指經(jīng)糊化的淀粉。直鏈支鏈直鏈與支鏈分子呈徑向有序排列結(jié)晶區(qū)和非結(jié)晶區(qū)交替排列結(jié)晶區(qū)，偏光十字，膠束，氫鍵定義：淀粉粒在適當(dāng)溫度下，破壞結(jié)晶區(qū)弱的氫鍵，在水中溶脹，分裂，膠束則全部崩潰，形成均勻的糊狀溶液的過(guò)程被稱為糊化。本質(zhì)：淀粉粒中有序的微晶結(jié)構(gòu)被破壞，形成無(wú)序結(jié)構(gòu)的過(guò)程。

β-淀粉α-淀粉氫鍵

H2O

3.淀粉的糊化糊化作用的三個(gè)階段

a可逆吸水階段：水分進(jìn)入淀粉粒的非晶質(zhì)部分，體積略有膨脹，此時(shí)冷卻干燥，可以復(fù)原。b不可逆吸水階段：隨溫度升高，水分進(jìn)入淀粉微晶間隙，不可逆大量吸水，結(jié)晶“溶解”（有溶解現(xiàn)象出現(xiàn)）。c淀粉粒解體階段：淀粉分子全部進(jìn)入溶液，形成α-淀粉。糊化溫度的測(cè)量具熱臺(tái)的偏光顯微鏡測(cè)定差示掃描量熱儀（DSC）測(cè)定（雙折射消失的過(guò)程觀察）影響淀粉的糊化的因素：糊化程度不僅取決于溫度，還取決于共存的其它組分的種類和數(shù)量，如糖、蛋白質(zhì)、脂類、有機(jī)酸以及水等物質(zhì)。(1)溫度：溫度越高，糊化程度越大。(2)水分活度：水分活度低，糊化將不能發(fā)生或糊化程度非常有限，因?yàn)榕c水能強(qiáng)烈結(jié)合的食品成分能和淀粉競(jìng)爭(zhēng)與水的結(jié)合而推遲了淀粉的糊化。(3)高濃度糖降低了淀粉糊化的程度。

(4)

脂類：抑制糊化，如甘油三酯等能與直鏈淀粉形成復(fù)合物，推遲顆粒的溶脹。加入具有16-18碳原子脂肪酸組分的一酰基甘油使淀粉糊化溫度提高。

(4)酸度：

pH<4時(shí)，淀粉水解為糊精，粘度降低。

pH4-7時(shí)，幾乎無(wú)影響。

pH=10，糊化速度迅速加快，但在食品中意義不大(5)結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉與支鏈淀粉的含量也影響糊化溫度。直鏈淀粉在冷水中不易溶解和分散，在淀粉粒完全溶脹時(shí)，直鏈淀粉才從淀粉粒中滲出分散在溶液中，形成粘稠的懸浮液，直鏈淀粉含量越高，淀粉越難以糊化，糊化溫度越高；相反，一些淀粉僅含有支鏈淀粉，這些淀粉一般產(chǎn)生清糊，并不會(huì)有老化現(xiàn)象，淀粉糊相當(dāng)穩(wěn)定。

糊化的淀粉的特點(diǎn)：

更可口，利于人體的消化吸收，更容易被淀粉酶所水解(原因：多糖分子吸水膨脹和氫鍵斷裂，從而使淀粉酶能更高地對(duì)淀粉發(fā)揮酶促消化作用)。

4、淀粉的老化定義:經(jīng)過(guò)糊化的淀粉冷卻后，淀粉運(yùn)動(dòng)逐漸減弱，分子鏈趨向平行排列，相互靠攏，彼此間以氫鍵結(jié)合，形成大于膠體的質(zhì)點(diǎn)而沉淀，分子間氫鍵的結(jié)合特別牢固，以至于不再溶于水，也不易被淀粉酶水解，這個(gè)過(guò)程就稱為淀粉的老化。食品的許多質(zhì)量缺陷是由于淀粉的老化

影響老化的因素淀粉的來(lái)源

淀粉的老化與所含直鏈淀粉與支鏈淀粉的比例有關(guān)。直鏈淀粉比支鏈淀粉易于老化，所以直鏈淀粉越多，老化就越快。（空間位阻小、鏈間靠攏比較容易）淀粉的含水量

含水量為30－60%時(shí)易于老化，含水量小于10%或在大量水中則不易老化。淀粉溫度

老化作用最適宜溫度是2－4℃左右，大于60℃或小于－20℃都不發(fā)生老化。pH值

在偏酸或偏堿性條件下淀粉不易老化，一般中性情況下易老化。

5、淀粉的水解反應(yīng)淀粉水解制備果葡糖漿酸化法將鹽酸均勻噴灑到淀粉中，加熱至所需要的水解度，加堿調(diào)pH值為中性，然后洗滌干燥酶法糊化淀粉α-淀粉酶水解淀粉（糊精）

D-葡萄糖異構(gòu)酶果葡糖漿復(fù)合法

淀粉酸化鹽酸水解淀粉（糊精）D-葡萄糖異構(gòu)酶果葡糖漿葡萄糖當(dāng)量(dextroseequivalency,DE)：用來(lái)衡量淀粉轉(zhuǎn)化為D-葡萄糖的程度定義：還原糖（按葡萄糖計(jì)）在玉米糖漿中所占的百分?jǐn)?shù)（按干物質(zhì)計(jì)）。

DE=100/DPDP---聚合度DE<20的水解產(chǎn)品稱為麥芽糊精，DE在20～60的稱為玉米糖漿6、變性淀粉定義淀粉通過(guò)物理、化學(xué)或生物化學(xué)的方法改善天然淀粉的性能，得到適合于食品特殊用途的淀粉稱為變性淀粉。種類可溶性淀粉酯化淀粉醚化淀粉氧化淀粉交聯(lián)淀粉接枝淀粉酸變性淀粉：經(jīng)過(guò)（輕度）酸處理的淀粉。特點(diǎn)：可形成熱的具有流動(dòng)性的粘稠糊狀物。冷后可轉(zhuǎn)變成有一定強(qiáng)度的凝膠。40%淀粉漿—→水解物—→過(guò)濾、干燥—→酸變性淀粉可應(yīng)用于生產(chǎn)糖果交聯(lián)淀粉(crosslinkedstarch)：以多官能團(tuán)酯化的方法，使淀粉分子間互相交聯(lián)，產(chǎn)生的淀粉叫交聯(lián)淀粉。淀粉漿＋磷酰氯（POCl）、三偏磷酸鈉（２％）—→交聯(lián)淀粉特點(diǎn)：良好的機(jī)械性能，耐酸、耐堿、耐熱，放置后不脫水，阻止膠凝和老化。用途：增稠劑、穩(wěn)定劑、賦形劑，如調(diào)味汁、餡餅、奶油型玉米食品。酯化淀粉(esterizedstarch)：有磷酸酯化淀粉、醋酸酯化淀粉淀粉分子中，有Ｃ２、Ｃ３、Ｃ６（直）三個(gè)游離醇羥基可發(fā)生酯化或醚化反應(yīng)。特點(diǎn)：粘度及透明度大，具有改善抗“凍結(jié)—解凍”性能，冷水中易分散。用途：用于蔬菜罐頭、面制品、果醬、湯料、冰淇淋等品質(zhì)改良氧化淀粉(oxidizedstarch）：用氧化劑對(duì)淀粉進(jìn)行氧化，形成的淀粉叫氧化淀粉。特點(diǎn)：－ＣＯＨ——→－ＣＯＯＨ改變締合狀態(tài)，色澤潔白，粘度降低，糊質(zhì)清亮，不易老化，可形成穩(wěn)定溶液。用途：分散劑、乳化劑預(yù)糊化淀粉淀粉漿—→糊化—→滾筒干燥—→預(yù)糊化淀粉特性：易于溶解，似親水膠體，具有改性淀粉所有性質(zhì)（化學(xué)改性的預(yù)糊化淀粉）變性淀粉的功能性質(zhì)膠粘力淀粉溶液或淀粉糊的粘度、溶解度、透明度、色澤乳狀液穩(wěn)定能力成膜能力和膜的阻隔性風(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（減少凝膠的脫水收縮）耐酸、耐熱、耐冷（冷凍-解凍穩(wěn)定性）和耐剪切性燒煮所需溫度以及粘度（熱的淀粉糊與冷的淀粉糊）7、淀粉的呈色反應(yīng)：淀粉與碘發(fā)生呈色反應(yīng)直鏈淀粉＋碘→呈藍(lán)色，支鏈淀粉＋碘→呈紫紅色糊精與碘發(fā)生呈色反應(yīng)

糊精與碘反應(yīng)的顏色跟糊精的聚合度或相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)，隨聚合度或相對(duì)分子質(zhì)量的減少，顏色的變化由紫色（藍(lán)色）到紅色，再到無(wú)色。

紫(糊精)紅(糊精)無(wú)色(糊精)

Why？機(jī)理

碘遇淀粉或糊精會(huì)出現(xiàn)不同顏色，不是碘與淀粉間形成了化學(xué)鍵，而是由于淀粉螺旋狀結(jié)構(gòu)的中空穴部分恰好能容納碘分子，二者之間借助于范德華力形成一種淀粉－碘的絡(luò)合物的緣故。所呈現(xiàn)的顏色則與淀粉糖苷鏈的長(zhǎng)度有關(guān)。當(dāng)鏈長(zhǎng)小于6個(gè)葡萄糖基時(shí)，因?yàn)樗€不能形成一個(gè)螺旋圈，所以不能呈色。當(dāng)平均長(zhǎng)度為20個(gè)葡萄糖基時(shí)呈紅色。大于60個(gè)葡萄糖基時(shí)呈藍(lán)（紫）色。3.3果膠1、果膠的結(jié)構(gòu)-D-半乳糖醛酸基

-1,4糖苷鍵均勻區(qū)：

-D-吡喃半乳糖醛酸

半乳糖、阿拉伯糖

α-L-鼠李吡喃糖基

毛發(fā)區(qū)：2、果膠分子結(jié)構(gòu)示意圖3、分類：原果膠、果膠酯酸和果膠酸

高甲氧基果膠(HM)---DE>50%果膠

低甲氧基果膠(LM)---DE<50%

原果膠：泛指一切水不溶性果膠類物質(zhì)。存在于未成熟的水果和植物的莖葉里，一般認(rèn)為它是果膠酯酸與纖維素或半纖維素結(jié)合而成的高分子化合物。它使未成熟的水果，蔬菜質(zhì)地堅(jiān)硬。隨著水果的成熟，原果膠在酶的作用下逐步水解為有一定水溶性的果膠酯酸，水果也就由硬變軟了。

果膠酯酸：是指甲氧基比例較大的果膠酸。果膠酯酸是一組以復(fù)雜方式連接的多聚鼠李糖，多聚半乳糖醛酸。是由α－1，4－糖苷鍵連接的D－吡喃半乳糖醛酸單位組成的骨架鏈。其中含有少數(shù)有序或無(wú)序的α－1，2－糖苷鍵連接的鼠李糖單位，在鼠李糖富集區(qū)也夾雜