食品化學碳水化合物2

食品化學碳水化合物2第1頁/共38頁2低聚糖命名法

β-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?？寡趸裕簻p少溶氧而保護Vc。發(fā)酵性：低于單糖。吸濕性：低于單糖。第2頁/共38頁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：可保護芳香物質和小分子物質。P68圖第3頁/共38頁表：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低聚糖有效攝入量低聚糖有效攝入量低聚半乳糖2.0-2.5低聚木糖0.7低聚果糖3.1大豆低聚糖2.0單位：克/日第4頁/共38頁環(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α-1,4鍵首尾相連構成的環(huán)狀低聚糖。環(huán)內具有疏水環(huán)境，環(huán)外伸展親水基團。環(huán)內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。也可以產生緩釋效應。第5頁/共38頁淀粉（Starch）淀粉是植物所儲藏的主要能量物質，除纖維素之外產量最大的高分子碳水化合物。淀粉分為兩類：直鏈淀粉，以α-1，4糖苷鍵相連的直線大分子；支鏈淀粉，以α-1，4糖苷鍵相連，以α-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。第6頁/共38頁直鏈淀粉和支鏈淀粉的性質區(qū)別性質直鏈淀粉支鏈淀粉分子連接α-1,4糖苷鍵α-1,4和α-1,6鍵分支狀況線狀多聚體多分支的多聚體分子量2.4萬~165萬2000萬-5億水中構象卷曲成螺旋狀多分枝，側鏈卷曲冷水溶解性不溶可溶冷卻后老化容易老化不易老化凝膠能力強凝膠能力弱或不能凝膠與碘反應棕藍色藍紫色吸附脂肪能力強能力差第7頁/共38頁1淀粉和淀粉粒植物的淀粉粒由質體產生，呈大小、形狀不同的顆粒，具有片層結構。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。第8頁/共38頁淀粉粒的基本結構模式淀粉粒起源于質粒，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)狀結構。第9頁/共38頁淀粉粒結構示意圖第10頁/共38頁圖：淀粉粒的層狀結構右圖為一個用酶侵蝕的小麥淀粉粒，注意其層狀結構。大多數淀粉顆粒在臍點周圍都有生長環(huán)或層次。第11頁/共38頁淀粉粒的偏振光性質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。十字的亮度、位置和形狀都可表明淀粉的種屬特征。第12頁/共38頁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。第13頁/共38頁表：不同來源淀粉的性質差異資料來源：Chemicalandfunctionalpropertiesoffoodcomponents.EditedbyzdzislawE.Sikorski,TechnomicPublication,1997淀粉來源直鏈淀粉含量%顆粒大小μm糊化溫度℃大麥19-225-4051-59玉米21-2410-3067-100燕麥23-305-1587-90馬鈴薯18-231-10059-68大米8-372-1068-78黑麥24-308-6055-70黑小麥23-242-4055-62蠟玉米1-210-3062-72小麥24-292-3859-64第14頁/共38頁2淀粉的化學性質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第15頁/共38頁淀粉的水解淀粉可以被酶水解生成多種淀粉糖產物，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：dextroseequivalence，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。第16頁/共38頁表：不同DE的玉米糖漿之性質差異糖漿的物理性質淀粉轉化程度低→高及功能性質麥芽糊精(<20DE)高葡萄糖(>59DE)增稠、填充能力高低粘度高低防止結晶能力高低改善冷凍食品質地高低泡沫穩(wěn)定能力高低風味改善能力低高發(fā)酵性能低高甜味低高吸濕性低高降低水分活度低高褐變反應低高第17頁/共38頁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：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）——橙紅第18頁/共38頁淀粉與其他小分子物質作用直鏈淀粉和支鏈淀粉的長分枝在水中呈現(xiàn)螺旋狀結構。在螺旋的孔隙當中具有非極性環(huán)境，可以結合小分子物質，如低級醇等，形成“包合物”。第19頁/共38頁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。第20頁/共38頁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第21頁/共38頁淀粉的糊化(gelatinazation)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，晶體結構解體，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。第22頁/共38頁糊化過程的微觀實質生淀粉分子之間由于氫鍵的結合，排列成十分緊密的束狀，稱為β-淀粉，水分很難進入其中。淀粉粒中的束狀結構松散，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α-淀粉。淀粉的糊化就是淀粉從β-淀粉向α-淀粉轉化的過程。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。第23頁/共38頁不同植物來源的淀粉支鏈直鏈比淀粉來源直鏈%支鏈%始糊化T℃終糊化T℃小麥24766568粳米17835961糯米01005863木薯1783----甘薯18827076馬鈴薯22785967香蕉20.579.5----玉米23776472蠟玉米0100----數據來源：常用食品數據手冊，1989以及食品化學，1986第24頁/共38頁淀粉糊化的微觀過程生淀粉粒緊密的膠束結構吸水可逆膨脹水進入無定形區(qū)域不可逆快速膨脹膠束瓦解，大量吸水加熱到糊化溫度常溫浸泡淀粉粒極度膨脹淀粉分子開始逸出淀粉粒崩潰淀粉分子大量逸出繼續(xù)加熱分子在氫鍵作用下重新排列冷卻第25頁/共38頁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?？梢姷矸哿Ｅ蛎浽龃螅⑽磁で罎ⅰ５?6頁/共38頁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。第27頁/共38頁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，有的已經破碎，淀粉部分逸出。第28頁/共38頁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，淀粉已經逸出，只留下一個破碎的外殼。第29頁/共38頁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。第30頁/共38頁圖：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。第31頁/共38頁淀粉糊化性質的影響因素水分：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。第32頁/共38頁圖：淀粉糊化溫度與含水量關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。第33頁/共38頁淀粉的老化回生和凝膠經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，或形成膠凍狀結構。前者稱為老化回生retrogradationorstaling)，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，因而不易消化吸收。第34頁/共38頁淀粉老化和凝膠的機制直鏈淀粉和長分枝相互靠近糊化分散于水中的淀粉分子緩慢冷卻分子在氫鍵作用下重新排列水分子被從束狀結構中排出快速冷卻直鏈