碳水化合物優(yōu)秀課件

3.1概述碳水化合物多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物1分類（1）按組成分低聚糖（寡糖）由2－10個單糖分子縮合而成，水解后生成單糖多糖由多個單糖分子縮合而成（2）按功能分結(jié)構(gòu)多糖貯存多糖抗原多糖食品中的糖類化合物碳水化合物占植物干物質(zhì)的75％，如谷物，蔬菜，水果等單糖和低聚糖通常存在于蔬菜和水果中多糖存在于谷物，植物根、莖、種子。3.2糖類化合物的結(jié)構(gòu)1單糖（1）鏈式結(jié)構(gòu)醛糖C4差向異構(gòu)C2差向異構(gòu)酮糖C5差向異構(gòu)

醛糖酮糖（3）己糖構(gòu)象構(gòu)象是由原子基團圍繞單糖旋轉(zhuǎn)一定位置而形成的，己糖可形成吡喃型和呋喃型己糖一般有船式和椅式兩種構(gòu)象椅式船式2單糖的作用及功能（1）甜味劑蜂蜜和大多數(shù)果實的甜味取決于蔗糖、D－果糖、葡萄糖的含量。a甜度定義是一個相對值，以蔗糖作為基準物，一般以10％或15％的蔗糖水溶液在20℃時的甜度為1。b甜度果糖＞蔗糖＞葡萄糖＞麥芽糖＞半乳糖3糖苷是由單糖或低聚糖的半縮醛羥基和另一個分子中的－OH、－NH2、－SH等發(fā)生縮合反應而得的化合物。（1）組成糖和配基（非糖部分）（2）性質(zhì)a無變旋現(xiàn)象b無還原性c酸中水解，堿中可穩(wěn)定存在d吡喃糖苷環(huán)比呋喃糖苷穩(wěn)定銀杏中的有效成分——銀杏黃酮醇苷，擴張冠狀血管，改善血液循環(huán)。（4）糖苷的毒性某些生氰糖苷在體內(nèi)轉(zhuǎn)化為氫氰酸，使人體中毒。苦杏仁苷，在酶作用下生成HCN。杏、木薯、馬利豆等。3.3低聚糖一般由2－10個糖基構(gòu)成。較重要的低聚糖有：蔗糖、麥芽糖、乳糖、飴糖、麥芽糊精和環(huán)狀糊精。1麥芽糖、乳糖和蔗糖結(jié)構(gòu)α－環(huán)狀糊精（2）應用環(huán)狀糊精為中空圓柱形結(jié)構(gòu)，可包埋與其大小相適的客體分子，起到穩(wěn)定緩釋，提高溶解度，掩蓋異味的作用。a醫(yī)學用環(huán)狀糊精包接前列腺素的試劑。b農(nóng)業(yè)用于農(nóng)藥c食品行業(yè)作增稠劑，穩(wěn)定劑，提高溶解度，掩蓋異味。i食品保鮮將CD與其它生物多糖制成保鮮劑，涂于面包、糕點表面起保水保形的作用。ii除去食品異味魚品、大豆的腥味，羊肉的膻味，用CD包接可除去。iii作為固體果汁和固體飲料酒的載體。3低聚糖的功能賦予風味褐變產(chǎn)物賦予食品特殊風味，如異麥芽酚，乙基麥芽酚特殊功能增加溶解性：環(huán)狀糊精穩(wěn)定劑：糊精作固體飲料的增稠劑保健功能促進腸道雙歧桿菌生長，促消化4單糖在食品貯藏和加工中的化學反應脫水反應復合反應變旋現(xiàn)象烯醇化褐變反應(3)變旋現(xiàn)象葡萄糖溶液經(jīng)放置一段時間后的旋光值與最初的旋光值不同的現(xiàn)象。稀堿可催化變旋。（4）烯醇化在濃堿條件下，開環(huán)，生成差向異構(gòu)體。（5）褐變反應氧化褐變（酶褐變）非氧化褐變（非酶褐變）以多酚氧化酶催化，使酚類物質(zhì)氧化為醌焦糖化反應美拉德反應a焦糖化現(xiàn)象在無水（或濃硫酸）條件下加熱糖或糖漿，用酸或銨作催化劑，生成焦糖的過程，稱為焦糖化。i焦糖化反應產(chǎn)生色素的過程糖經(jīng)強熱處理可發(fā)生兩種反應分子內(nèi)脫水向分子內(nèi)引入雙鍵，然后裂解產(chǎn)生一些揮發(fā)性醛、酮，經(jīng)縮合、聚合生成深色物質(zhì)，生成焦糖色或醬色。環(huán)內(nèi)縮合或聚合裂解產(chǎn)生的揮發(fā)性醛、酮經(jīng)縮合或聚合生成深色物質(zhì)。B反應條件催化劑：銨鹽、磷酸鹽、蘋果酸、檸檬酸無水或濃溶液，溫度150－200℃C三種色素及用途NH4HSO4催化

耐酸焦糖色素（可口可樂飲料）（NH4）2SO4

催化啤酒美色劑加熱固態(tài)焙烤用焦糖色素b美拉德反應食品在加熱或貯藏期間，由還原糖（D－葡萄糖）與游離氨基酸或蛋白質(zhì)鏈的氨基酸的化學反應引起的褐變。i反應機理：分三個階段開始和引發(fā)階段a氨基和羰基縮合

bAmadori分子排疊中間階段c糖脫水

d糖裂解

e氨基酸降解后期f醇、醛縮合

g胺－醛縮合褐色色素ii條件：氨基酸和還原糖及少量水的參與iii產(chǎn)物：色素（類黑精）風味化合物：乙基麥芽酚、異麥芽酚iv特點隨反應的進行，pH值下降（封閉了游離的氨基）還原能力上升（還原酮產(chǎn)生）420－490nm處有吸收褐變初期，紫外吸收增強，伴有熒光物質(zhì)產(chǎn)生添加亞硫酸鹽，可阻止褐變，但在褐變后期加入不能使之褪色v影響Maillard反應的因素糖的種類和數(shù)量五碳糖＞六碳糖；單糖＞雙糖；還原糖含量與褐變成正比氨基酸及其它含氨物種類含S-H、S-S不易褐變；有吲哚、苯環(huán)易褐變；堿性氨基酸易褐變；氨基在ε－位或在末端者，比α－位易褐變溫度：升溫易褐變水分：褐變需一定水分pH值pH4－9范圍內(nèi)，隨pH上升，褐變上升；pH≤4，褐變反應程度較輕微；pH7.8－9.2范圍內(nèi)，褐變較嚴重；金屬離子和亞硫酸鹽氧（間接因素）Ca處理，抑制Maillard反應viMaillard反應對食品品質(zhì)的影響不利方面營養(yǎng)損失，特別是必需氨基酸損失嚴重產(chǎn)生某些致癌物質(zhì)有利方面褐變產(chǎn)生深顏色及強烈的香氣和風味，賦予食品特殊氣味和風味viiMaillard反應在食品加工中的應用抑制Maillard反應注意選擇原料如土豆片，選氨基酸、還原糖含量少的品種，一般選用蔗糖保持低水分蔬菜干制品密封，袋里放高效干燥劑，如SiO2應用SO2硫處理對酶褐變和非酶褐變都很有效保持低pH值常加酸，如蘋果酸，檸檬酸其它處理熱水燙漂除去部分可溶性固形物，降低還原糖含量冷藏庫中馬鈴薯加工時回復處理Ca處理如馬鈴薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可防止褐變，產(chǎn)品白度大大提高利用Maillard反應在面包、咖啡、紅茶、啤酒、糕點、醬油生產(chǎn)中產(chǎn)生特殊風味、香味通過控制原材料、溫度及加工方法，可制備各種不同風味、香味的物質(zhì)控制原材料核糖＋半胱氨酸：烤豬肉香味核糖＋谷胱苷肽：烤牛肉香味控制溫度葡萄糖＋ji氨酸100－150℃烤面包香味180℃巧克力香味木糖－酵母水解蛋白90℃餅干香型160℃醬肉香型不同加工方法土豆大麥水煮125種香氣75種香氣烘烤250種香氣150種香氣3.4多糖1多糖的來源、組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及在食品中的應用是大分子聚合物，聚合度由10到幾千。常見多糖有淀粉、纖維素、半纖維素、果膠、瓜爾豆膠等。2多糖的化學性質(zhì)水解反應低聚糖、糖苷及多糖在酸或酶的作用下，可水解生成單糖或低聚糖。影響水解反應的因素i結(jié)構(gòu)α異頭物水解速度＞β異頭物呋喃糖苷水解速度＞吡喃糖苷α－D糖苷水解速度＞β－D糖苷糖苷鍵的連接方式α－D：1→6＜1→2＜1→4＜1→3β－D：1→6＜1→4＜1→3＜1→2聚合度（DP）大小水解速度隨DP增大而明顯減小ii環(huán)境溫度：溫度提高，水解速度急劇加快酸度糖苷在堿性介質(zhì)中相當穩(wěn)定，在酸性介質(zhì)中易降解。3.5淀粉1淀粉粒的特性淀粉在植物細胞內(nèi)以顆粒狀態(tài)存在，故稱淀粉粒。形狀圓形，橢圓形，多角形大小0.001－0.15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)用偏振光顯微鏡觀察及X－射線研究，能產(chǎn)生雙折射及X－射線現(xiàn)象。2淀粉的結(jié)構(gòu)直鏈淀粉（Amylose）支鏈淀粉（Amylopectin）3淀粉的物理性質(zhì)白色粉末，在熱水中溶脹。純支鏈淀粉能溶于冷水，而直鏈淀粉不能。直鏈淀粉溶于熱水。4化學性質(zhì)無還原性遇碘呈藍色，加熱則藍色消失，冷后呈藍色水解：酶解酸解5淀粉的糊化糊化淀粉粒在適當溫度下，在水中溶脹，分裂，形成均勻的糊狀溶液的過程。本質(zhì)是微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無序。糊化溫度指雙折射消失的溫度，不是一個點，而是一段溫度范圍。影響糊化的因素結(jié)構(gòu)直鏈淀粉小于支鏈淀粉AwAw提高，糊化程度提高糖高濃度的糖溶液，抑制淀粉糊化鹽高濃度的鹽抑制淀粉糊化；低濃度的鹽對糊化幾乎無影響。但對馬鈴薯淀粉例外，因為它含有磷酸基團，低濃度的鹽影響電荷效應。脂類脂類可與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環(huán)內(nèi)，不易從螺旋環(huán)內(nèi)浸出，并阻止水滲透入淀粉粒。酸度pH＜4，淀粉水解為糊精，粘度降低（故高酸食品的增稠需用交聯(lián)淀粉）pH4－7，幾乎無影響pH＝10，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，使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶活高）比陳米更易煮爛。淀粉糊化性質(zhì)的應用即食性方便食品：方便面；方便米飯（應糊化后瞬時干燥）6淀粉的老化老化淀粉溶液經(jīng)緩慢冷卻或淀粉凝膠經(jīng)長期放置，會變?yōu)椴煌该魃踔廉a(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象。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。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）；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。3.6淀粉以外的多聚糖1纖維素纖維素是植物細胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，對植物性食品的質(zhì)地影響較大結(jié)構(gòu)由β-1，4-D-吡喃葡萄糖單位構(gòu)成，為線性結(jié)構(gòu)，由無定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)構(gòu)成性質(zhì)不溶于水無還原性水解比淀粉困難得多，需用濃酸或稀酸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改性纖維素羧甲基纖維素（CMC）可與蛋白質(zhì)形成復合物，有助于蛋白質(zhì)的增溶，在餡餅，牛奶，蛋糊及布丁中作增稠劑和粘接劑。由于羧甲基纖維素對水的結(jié)合容量大，在冰淇淋和其它冷凍食品中，可阻止冰晶的形成。防止糖果，糖漿中產(chǎn)生糖結(jié)晶。增加蛋糕等烘烤食品的體積，延長食品的貨架期。甲基纖維素優(yōu)點：熱膠凝性，保濕性好用途：保濕劑，增稠劑，穩(wěn)定劑微晶纖維素用稀酸處理纖維素，可以得到極細的纖維素粉末，稱為微晶纖維素在療效食品中作為無熱量填充劑（2）半纖維素一些與纖維素一起存在于植物細胞壁中的多糖物質(zhì)總稱。構(gòu)成半纖維素單體的有：葡萄糖，果糖，甘露糖，半乳糖，阿拉伯糖，木糖，鼠李糖及糖醛酸（3）果膠物質(zhì)結(jié)構(gòu)D-吡喃半乳糖醛酸以α-1，4苷鍵相連，通常以部分甲酯化存在，即果膠。分類以酯化度分類原果膠果膠果膠酸酯化度：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)的百分數(shù)原果膠高度甲酯化的果膠物質(zhì)，只存在于植物細胞壁中，不溶于水。未成熟的果實和蔬菜中，它使果實，蔬菜保持較硬的質(zhì)地。果膠部分甲酯化的果膠物質(zhì)，存在于植物汁液中果膠酸不含甲酯基，即羥基游離的果膠物質(zhì)原果膠果膠果膠酸甲酯化程度下降果膠的物理、化學性質(zhì)水解果膠在酸、堿條件下發(fā)生水解，生成去甲酯及苷鍵裂解產(chǎn)物，原果膠在果膠酶和果膠甲酯酶作用下，生成果膠酸。溶解度果膠與果膠酸在水中溶解度隨鏈長增加而減少粘度粘度與鏈長成正比果膠凝膠的形成條件脫水劑（蔗糖，甘油，乙醇）含量60-65%，pH2-3.5，果膠含量0.3-0.7%，可形成凝膠機制脫水劑使高度含水的果膠脫水以及電荷中和而形成凝集體影響凝膠強度的因素凝膠強度與分子量成正比凝膠強度與酯化程度成正比完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量為16.32%，以此作為100%酯化度甲氧基含量＞7，稱高甲氧基果膠甲氧基含量≦7，稱低甲氧基果膠（4）植物膠質(zhì)按來源分類植物樹膠：阿拉伯膠，刺梧桐膠種子膠：魔芋膠，瓜爾豆膠海藻膠：瓊脂，褐藻膠（5）魔芋膠魔芋葡甘露聚糖的組成：由D-甘露糖和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彈性凝膠，是熱不可逆凝膠（6）阿拉伯膠組成：70%是由不含N或少量含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)肽鏈中的羥脯氨酸相結(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（7）瓜爾豆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