食品生物化學(xué)-第2章

食品生物化學(xué)---第2章第1頁/共74頁食品生物化學(xué)

學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.握糖類化合物的概念、分類。2.握單糖和雙糖的結(jié)構(gòu)，掌握它們與食品加工有關(guān)的性質(zhì)及應(yīng)用。3.握淀粉的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，了解改性淀粉在食品加工中的應(yīng)用。第2頁/共74頁食品生物化學(xué)第一節(jié)概述一、糖類化合物的概念糖類化合物主要由C、H、O三種元素構(gòu)成，是含有多羥基的醛類或多羥基的酮類化合物。糖類舊稱碳水化合物。二、糖類化合物的分類1．根據(jù)來源進行的分類可以將糖類化合物分為兩類，即植物性糖類化合物（蔗糖、果糖、淀粉、纖維素等）和動物性糖類化合物（乳糖、糖原等）。第3頁/共74頁食品生物化學(xué)2．根據(jù)功能進行的分類分為支持性糖類化合物，如纖維素；儲備性糖類化合物，如淀粉和糖原；凝膠性糖類化合物，如果膠、瓊脂等。3．根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)進行的分類分為單糖、寡糖和多糖。凡是不能被進一步水解成更小分子的糖類化合物，稱為單糖。單糖是糖類化合物世界的結(jié)構(gòu)單位。重要的單糖有葡萄糖、果糖、半乳糖。凡是可以水解生成少數(shù)（2～10個）單糖分子的糖類化合物，稱為寡糖，又稱低聚糖。重要的寡糖是雙糖，也稱作二糖。重要的雙糖有蔗糖、麥芽糖、乳糖。凡是水解可以生成多個單糖分子的糖類化合物稱作為多糖。重要的多糖有淀粉、糖原和纖維素。第4頁/共74頁食品生物化學(xué)表2-1一些食品中糖類化合物含量

第5頁/共74頁食品生物化學(xué)第二節(jié)單糖及其衍生物一、單糖單糖是糖類化合物的最小結(jié)構(gòu)單位，它們不能進一步水解，是帶有醛基或酮基的多元醇。單糖也有幾種衍生物，其中有羰基被還原的糖醇、醛基被氧化的醛糖酸、導(dǎo)入氨基的氨基糖、脫氧的脫氧糖、分子內(nèi)脫水的脫水糖等。根據(jù)構(gòu)成單糖的碳原子數(shù)目多少，分別叫丙糖（三碳糖）、丁糖（四碳糖）、戊糖（五碳糖）、己糖（六碳糖）、庚糖（七碳糖）。食品中單糖多為含有5個或6個碳原子。第6頁/共74頁食品生物化學(xué)分子中碳原子數(shù)≥3的單糖因含有不對稱碳原子，所以有D-及L-兩種構(gòu)型，天然存在的單糖大多為D-型。糖易形成縮醛或縮酮，羰基與同分子內(nèi)的醇基相互作用，則生成半縮醛或半縮酮。1．戊糖生物體中最普遍的戊醛糖是D-木糖、L-阿拉伯糖、D-核糖及其衍生物D-2-脫氧核糖。作為糖代謝中間產(chǎn)物的戊酮糖有D-核酮糖和D-木酮糖等。自然界中的L-阿拉伯糖是植物分泌的膠粘質(zhì)及半纖維素等多糖的組成成分，用于醫(yī)藥和作微生物培養(yǎng)劑。D-核糖和D-2-脫氧核糖是核酸的組成部分。D-木糖存在于麩皮、木材、棉子殼、玉米穗軸等植物材料中。木糖是糖代謝的中間產(chǎn)物，也是適于糖尿病患者的甜味劑。第7頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-1戊糖的結(jié)構(gòu)式第8頁/共74頁食品生物化學(xué)2．己糖生物體中常見的己糖有D-葡萄糖、D-半乳糖、D-果糖、D-甘露糖。D-葡萄糖是自然界分布最廣也最重要的糖，可以為人體直接吸收而提供給人體能量。工業(yè)上以淀粉為原料用無機酸或酶水解的方法大量制得。D-果糖也是自然界中最重要的單糖，多與葡萄糖同時存在于植物中。工業(yè)上可用異構(gòu)化酶在常溫常壓下使葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖。果糖甜度高，風(fēng)味好，吸濕性強，在食品工業(yè)中得以廣泛應(yīng)用。D-半乳糖是乳糖、蜜二糖、棉籽糖、瓊膠、半纖維素的組成成分，在生物體中很少游離存在。

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圖2-2己糖結(jié)構(gòu)式

第10頁/共74頁食品生物化學(xué)D-甘露糖在生物體中也很少游離存在，主要以縮合物形態(tài)存在于多糖中。甘露聚糖是堅果類果殼的主要成分。二、單糖的衍生物1．糖醇單糖還原后生成糖醇，山梨醇、甘露醇是廣泛分布于植物界的糖醇，在食品工業(yè)上，它們是重要的甜味劑和濕潤劑。2．糖酸醛糖被氧化后生成糖酸，其中最常見的有葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸等。它們是一些膠質(zhì)多糖的組成單體。

第11頁/共74頁食品生物化學(xué)3．氨基糖單糖中一個或多個羥基被氨基取代而生成的化合物稱為氨基糖。常見的有D-氨基葡萄糖和D-氨基半乳糖。這兩種氨基糖都存在于粘多糖、血型物質(zhì)、軟骨和糖蛋白中。4．糖苷單糖的半縮醛羥基和其它分子醇的羥基或酚羥基結(jié)合，脫去一分子水稱為糖苷。根據(jù)不同的糖，糖苷有葡萄糖苷、果糖苷、阿拉伯糖苷、半乳糖苷、蕓香糖苷等。第12頁/共74頁食品生物化學(xué)第三節(jié)低聚糖低聚糖是由10個以下單糖分子組成的。它們是水溶性的，在自然界廣泛存在。一、雙糖雙糖是一分子單糖的半縮醛羥基與另一分子單糖的羥基縮合，脫去一分子水形成的。在食品加工中常見的是麥芽糖、乳糖和蔗糖。1．麥芽糖麥芽糖大量存在于發(fā)芽谷粒中，特別是麥芽中。它是甜味食品中的重要糖質(zhì)原料。工業(yè)上制麥芽糖的原料是發(fā)芽谷物（主要是大麥芽），利用所含的麥芽糖淀粉酶使淀粉水解而得。第13頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-3麥芽糖的結(jié)構(gòu)式第14頁/共74頁食品生物化學(xué)

麥芽糖甜度僅次于蔗糖，有右旋光性和變旋現(xiàn)象，〔α〕D20

為+136°，因分子中有游離半縮醛羥基存在，屬還原性雙糖。易被酵母發(fā)酵。2．乳糖

乳糖是哺乳動物乳汁中主要的糖份，牛乳含4.5%~5.5%，人乳含5.5%~8.0%，是由一個β-半乳糖分子中的半縮醛羥基與一個α-D-葡萄糖分子的氫之間脫水，以β-1，4糖苷鍵連接而成。乳糖有α型和β型兩種結(jié)構(gòu)。乳糖有右旋光性，也有變旋現(xiàn)象，〔α〕D20為+55.4°，因分子中有游離半縮醛羥基存在，具有還原性。酵母不能發(fā)酵乳糖。第15頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-4乳糖的結(jié)構(gòu)式第16頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-5蔗糖的結(jié)構(gòu)式第17頁/共74頁食品生物化學(xué)3．蔗糖蔗糖在植物界分布廣泛，尤其以甘蔗、甜菜中含量最多。它具有較強的甜味，是食品工業(yè)中最重要的含能量甜味劑。蔗糖是由一分子α-D-葡萄糖和一分子β-D-果糖通過α-1，2糖苷鍵連接形成的雙糖。蔗糖具有右旋光性質(zhì)，〔α〕D20為+66.5°，由于分子中不含有半縮醛羥基，所以無還原性。二、功能性低聚糖由單一種成分的單糖組成的低聚糖稱為同低聚糖。兩種以上的單糖構(gòu)成的低聚糖稱為雜低聚糖。低聚糖有營養(yǎng)保健功能，作為功能食品的基料，應(yīng)用到各種保健營養(yǎng)補品和食品工業(yè)中。第18頁/共74頁食品生物化學(xué)表2-2國際上最近開發(fā)的主要低聚糖

第19頁/共74頁食品生物化學(xué)三、單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的性質(zhì)1．單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的物理性質(zhì)（1）糖的甜度許多糖類化合物都具有甜味，糖甜味的高低稱為糖的甜度，它是糖的重要性質(zhì)。同一種糖的甜度與α型和β型的不同有關(guān)，如葡萄糖的α型比β型甜度高1.5倍。葡萄糖溶于水后，時間越長甜度就越低，是由于α-D-葡萄糖和β-D-葡萄糖相互轉(zhuǎn)變，在平衡狀態(tài)下，α型和β型的比例大約為36%和64%。另外，溫度對葡萄糖液的甜度幾乎沒有影響。而對于果糖，β型的甜度是α型的3倍，果糖α型與β型的互變受糖濃度和糖液溫度的影響，在低溫下，濃果糖液中β型是α型的兩倍多，故此時甜度較高。第20頁/共74頁食品生物化學(xué)表2-3糖的相對甜度

第21頁/共74頁食品生物化學(xué)表2-4糖的溶解度

第22頁/共74頁食品生物化學(xué)（2）溶解度單糖和寡糖在溶解于水的過程中，可以產(chǎn)生過飽和現(xiàn)象。利用人為的控制處理，可以運用所產(chǎn)生的過飽和溶液生產(chǎn)夾心食品糖。當(dāng)控制過飽和溶液的冷卻速度很慢時，則可以產(chǎn)生大而且堅固的結(jié)晶，如利用蔗糖制備冰糖就是依據(jù)的這個原理。（3）結(jié)晶性蔗糖易結(jié)晶，晶體大；葡萄糖也易結(jié)晶，但晶體??；轉(zhuǎn)化糖、果糖較難結(jié)晶。中轉(zhuǎn)化糖漿（葡萄糖值38%～42%）是葡萄糖、低聚糖和糊精組成的混合物，不能結(jié)晶而且具有防止蔗糖結(jié)晶的性質(zhì)，吸濕性也低。所以作為填充劑用于糖果制造，可防止糖果中的蔗糖結(jié)晶，又利于糖果的保存，并能增加糖果的韌性和強度，使糖果不易碎裂，又沖淡了糖果的甜度。因此，它是糖果工業(yè)不可缺少的重要原料。第23頁/共74頁食品生物化學(xué)（4）吸濕性和保濕性吸濕性是指糖在空氣濕度較高情況下吸收水分的性質(zhì)。保濕性是指糖在較高濕度吸收水分和在較低濕度散失水分的性質(zhì)。不同種類的糖吸濕性不同，果糖、轉(zhuǎn)化糖吸濕性最強，葡萄糖、麥芽糖次之；蔗糖的吸濕性最小。不同食品對糖的吸濕性和保濕性的要求不同。如硬質(zhì)糖果要求吸濕性低，以避免因吸濕而溶化，故宜選用蔗糖為原料。軟質(zhì)糖果需要保持一定的水分，以避免干縮，故應(yīng)選用轉(zhuǎn)化糖和果葡糖漿為宜。面包、糕點類食品也需要保持松軟，應(yīng)選用一定的轉(zhuǎn)化糖和果葡糖漿。山梨糖醇及麥芽糖醇均有顯著的吸濕性，利用這種吸濕性可以作為各種食物的保濕劑，或防止蔗糖之晶析。第24頁/共74頁食品生物化學(xué)（5）滲透壓任何溶液都有滲透壓，一定濃度的糖溶液，有一定的滲透壓，其滲透壓隨濃度增高而增大。在相同濃度下，溶液的分子量愈小，分子數(shù)目愈多，滲透壓力愈大。單糖的滲透壓是雙糖的兩倍，葡萄糖和果糖與蔗糖相比就有較高的滲透壓。糖液的滲透壓力使微生物菌體失水，生長受到抑制，所以糖藏是一種重要的保存食品方法。滲透壓愈高的糖，對食品保存效果愈好。50%蔗糖溶液能抑制一般酵母的生長，但若要抑制細菌和霉菌生長，則分別要求65%和80%的濃度。（6）黏度葡萄糖和果糖的黏度較蔗糖低，中低轉(zhuǎn)化糖漿的黏度較大，用于食品可提高粘稠度和口感，可作為填充劑和增稠劑廣泛用于各種飲料、冷食、沖飲品中。第25頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-6葡萄糖和蔗糖的溶解度、黏度和溫度的關(guān)系第26頁/共74頁食品生物化學(xué)（7）冰點降低糖溶液冰點降低的程度取決于它的濃度和糖的分子量大小，溶液濃度高，分子量小，冰點降低得多。葡萄糖降低冰點的程度高于蔗糖。生產(chǎn)冰淇淋等冷凍飲品時，使用低轉(zhuǎn)化程度的淀粉糖漿和蔗糖的混合物，冰點降低較單獨用蔗糖好，且冰粒細微、組織細膩、粘稠度高、甜味溫和等。表2-5糖液冰點降低比較

第27頁/共74頁食品生物化學(xué)（8）抗氧化性糖溶液具有一定的抗氧化性是由于氧氣在糖溶液中溶解量比在水溶液中低很多。葡萄糖、果糖、淀粉糖漿等都具有抗氧化性，可以保持水果的風(fēng)味、顏色，使維生素C的氧化反應(yīng)降低10%～90%。2．單糖、低聚糖與食品加工有關(guān)的化學(xué)性質(zhì)（1）氧化作用單糖易被多種氧化劑氧化，表現(xiàn)出還原性，醛糖較酮糖易被氧化。醛糖用弱氧化劑（如溴水）氧化，則醛基被氧化為羧基生成一元糖酸；若用強氧化劑如硝酸氧化，則醛基和伯醇基都被氧化生成糖二酸。在生物體內(nèi)專一性酶作用下，伯醇被氧化，生成葡萄糖醛酸。

第28頁/共74頁食品生物化學(xué)許多糖酸分子加熱失水形成內(nèi)酯，葡萄糖酸可生成D-γ-葡萄糖酸內(nèi)酯、D-δ-葡萄糖酸內(nèi)酯、D-δ-葡萄糖醛酸內(nèi)酯。葡萄糖酸-δ-內(nèi)酯是一種食品添加劑，食品工業(yè)生產(chǎn)中它被廣泛的用作酸味劑、蛋白質(zhì)的凝固劑、pH降低劑、色調(diào)保持劑、防腐劑等。己醛糖在堿溶液中易被弱氧化劑即斐林試劑和吐倫試劑氧化，此反應(yīng)廣泛用于糖的定性、定量的測定中。酮糖的氧化作用與醛糖有所不同，弱氧化劑溴水不能使酮糖氧化，但在強氧化劑作用下，在酮基處斷裂，生成草酸和酒石酸。第29頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-7葡萄糖的氧化反應(yīng)第30頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-8葡萄糖的還原反應(yīng)第31頁/共74頁食品生物化學(xué)（2）還原作用糖分子上的酮基和醛基都能被氫還原生成醇，例如葡萄糖被還原可得到葡萄糖醇，又稱為山梨糖醇。山梨糖醇用于制取抗壞血酸，還可作為食品和糖果的保濕劑。果糖還原時，因糖分子中第二位碳原子的羥基有兩種排列方式，故可得到山梨醇和甘露醇兩種產(chǎn)物。木糖經(jīng)還原可得到木糖醇，木糖醇可作為糖尿病人食品的甜味劑，國外已經(jīng)將木糖醇廣泛用于制造糖果、果醬、飲料等食品。（3）水解作用低聚糖或二糖在酸或水解酶作用下水解成單糖。例如一分子右旋蔗糖在鹽酸作用下水解，生成一分子左旋葡萄糖和一分子左旋果糖的混合物。由于水解改變了旋光方向，因此稱蔗糖的水解產(chǎn)物為轉(zhuǎn)化糖。蜂蜜的主要成分就是轉(zhuǎn)化糖。

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（4）在堿性條件下的異構(gòu)反應(yīng)糖在稀堿溶液和低溫下相當(dāng)穩(wěn)定，但溫度升高時會很快發(fā)生異構(gòu)化和分解反應(yīng)，反應(yīng)發(fā)生的程度和產(chǎn)物的比例與糖的種類和結(jié)構(gòu)、堿的種類和濃度、作用時間和溫度都有關(guān)系。在適當(dāng)溫度下，用稀堿處理葡萄糖可形成葡萄糖、果糖、甘露糖的平衡混合體系。在強堿性下，糖被空氣中的氧氣氧化分解成酮糖等不同物質(zhì)。（5）脫水反應(yīng)單糖在稀酸中加熱或在強酸作用下，發(fā)生脫水環(huán)化生成糠醛或糠醛衍生物。糠醛和羥甲基糠醛及它們的衍生物都能與酚類化合物反應(yīng)，生成有色物質(zhì)，其顏色的深度隨著糖濃度升高而加深，因此可用于糖的定性與定量測定。第33頁/共74頁食品生物化學(xué)（6）酯化反應(yīng)單糖或低聚糖中的羥基與脂肪酸在一定條件下進行酯化反應(yīng)，生成脂肪酸糖酯。蔗糖與脂肪酸在一定條件下進行酯化反應(yīng)，生成脂肪酸蔗糖酯（簡稱蔗糖酯）。根據(jù)酯化程度分別得到蔗糖單酯、蔗糖雙酯。蔗糖酯是一種高效、安全的乳化劑，可以改進食物的多種性能。它還是一種抗氧化劑，可以防止食品的酸敗，延長保存期。（7）成苷反應(yīng)單糖分子上的半縮醛羥基可以與其它的醇酚類化合物上的羥基反應(yīng)，生成的化合物稱為糖苷。糖苷的非糖部分稱為配糖體，又稱為配基。糖體與配糖體之間形成的醚鍵習(xí)慣上稱為糖苷鍵。第34頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-9蔗糖單酯與蔗糖雙酯結(jié)構(gòu)

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圖2-10葡萄糖的成苷反應(yīng)第36頁/共74頁食品生物化學(xué)（8）與苯肼成脎反應(yīng)單糖與苯肼作用時，生成苯腙；如果苯肼過量，單糖苯腙能繼續(xù)與兩分子苯肼反應(yīng)，生成一種不溶于水的黃色晶體，稱為脎。不同的糖脎結(jié)晶形態(tài)不同，熔點也不同，即使能生成相同的脎，其反應(yīng)速度和析出時間也不相同。因此，利用脎的生成可鑒別糖類。（9）羰氨反應(yīng)單糖或還原糖中的羰基能與氨基酸、胺這樣的含氨基化合物進行縮合反應(yīng)，稱為之為羰氨反應(yīng)，它是食品在加熱或長期存儲后發(fā)生褐變的主要原因。第37頁/共74頁食品生物化學(xué)第四節(jié)多糖一、淀粉淀粉是植物體內(nèi)的貯存物質(zhì)，也是人類的主要食物，主要積蓄于植物的種子、莖、根等組織中。大米、小麥、薯類、豆類、藕等糧食中淀粉含量較高。1．淀粉的結(jié)構(gòu)天然淀粉有直鏈淀粉與支鏈淀粉兩種結(jié)構(gòu)。直鏈淀粉是D-葡萄糖殘基以α-1，4糖苷鍵連接的多苷鏈，一般由200-300個葡萄糖單位組成。第38頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-11直鏈淀粉結(jié)構(gòu)第39頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-12支鏈淀粉結(jié)構(gòu)的一部分第40頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-13支鏈淀粉示意圖第41頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-14鏈狀淀粉的螺旋狀二級結(jié)構(gòu)第42頁/共74頁食品生物化學(xué)支鏈淀粉的分子較直鏈淀粉大，聚合度為600～6000個葡萄糖殘基，是由多個短鏈的直鏈淀粉結(jié)合而成。各分支也都是D-葡萄糖以α-1，4糖苷鏈成鏈，但在分支接點上則為α-1，6糖苷鍵，分支與分支之間間距為11～12個葡萄糖殘基。每個支鏈淀粉約有50個以上的分支，每個分支的直鏈約由20～30個葡萄糖殘基組成。

直鏈淀粉和支鏈淀粉的鏈狀部分，是由葡萄糖殘基盤繞成螺旋狀的結(jié)構(gòu)，螺旋的每一圈含有6個葡萄糖殘基。2．淀粉的性質(zhì)第43頁/共74頁食品生物化學(xué)（1）物理性質(zhì)淀粉呈白色粉末狀，無味、無臭，平均相對密度1.5。它的顆粒形狀和大小根據(jù)來源不同而各異。最大的是馬鈴薯淀粉，最小的為稻米淀粉，顆粒有圓形、橢圓形、多角形等。其外膜是由具有一定彈性和抗性的淀粉、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)組成，內(nèi)部有許多淀粉分子。純支鏈淀粉易分散于冷水中，而直鏈淀粉則相反，天然淀粉粒完全不溶于冷水。在60～80℃熱水中，天然淀粉粒發(fā)生溶脹，直鏈淀粉分子從淀粉粒中向水中擴散，分散成膠體溶液，而支鏈淀粉仍保留于淀粉粒中。當(dāng)膠體溶液冷卻后，直鏈淀粉即沉淀析出，并且不能再分散于熱水中。若再對溶脹后的淀粉粒加熱，同時攪拌，支鏈淀粉便分散成穩(wěn)定的膠體溶液，冷卻后也無變化。第44頁/共74頁食品生物化學(xué)純直鏈淀粉與支鏈淀粉在水中分散性能的不同，可從它們的分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)的關(guān)系來解釋。從結(jié)構(gòu)上講，直鏈淀粉分子間在氫鍵作用下形成束狀結(jié)構(gòu)，不利于與水分子形成氫鍵；而支鏈淀粉則由于高度的分支性，結(jié)構(gòu)較開放，就有利于水分子形成氫鍵，故有助于支鏈淀粉分散于水中。淀粉水溶液呈右旋光性，〔α〕D20=+201.5～205°。

（2）化學(xué)性質(zhì)①還原性從結(jié)構(gòu)上看，淀粉的多苷鏈末端仍有游離的半縮醛羥基，但是在數(shù)百以至數(shù)千個葡萄糖單位中才存在一個游離的半縮醛基，所以一般情況下不顯示還原性。第45頁/共74頁食品生物化學(xué)②水解淀粉與水一起加熱很容易發(fā)生水解反應(yīng)。當(dāng)有機酸或酶存在時，可徹底水解為D-葡萄糖。工業(yè)上將淀粉水解可得下列產(chǎn)品：

糊精——在淀粉水解過程中產(chǎn)生的多苷鏈片斷統(tǒng)稱為糊精。糊精具有旋光性、黏性、還原性，能溶于水，不溶于酒精。淀粉糖漿——淀粉糖漿是淀粉不完全水解的產(chǎn)物，由葡萄糖，低聚糖和糊精組成，為無色、透明、粘稠的液體。它存儲性好，無結(jié)晶析出。淀粉糖漿可分為高、中、低轉(zhuǎn)化糖漿三大類，應(yīng)用最多的是中等轉(zhuǎn)化糖漿。第46頁/共74頁食品生物化學(xué)

麥芽糖漿——麥芽糖漿也稱為飴糖，其主要成分為麥芽糖，呈淺黃色。甜味溫和，具有特殊風(fēng)味。③與碘呈色反應(yīng)淀粉與碘引發(fā)生非常靈敏的顏色反應(yīng)，直鏈淀粉呈深藍色，支鏈淀粉呈藍紫色。糊精依分子量遞減的程度，與碘呈色由藍紫色、紫紅色、橙色以至不呈色。淀粉與碘呈色反應(yīng)的機理是在作用中形成淀粉－碘的吸附性復(fù)合物。在形成淀粉分子每個螺旋的6個葡萄糖殘基中，吸附性地束縛著一個碘分子，這種復(fù)合物呈藍色。吸附了碘的淀粉溶液，如加熱超過70℃時，由于淀粉分子結(jié)構(gòu)中的螺旋伸展開，失去了對碘的束縛，復(fù)合物解體，藍色消失，但冷卻后淀粉螺旋體結(jié)構(gòu)恢復(fù)，藍色又可重現(xiàn)。

第47頁/共74頁食品生物化學(xué)糊精分子中，鏈的長短不一，與碘反應(yīng)后的顏色不同，當(dāng)糊精鏈長小于6個葡萄糖基時，不能形成螺旋圈，故與碘作用時無色，一般稱無色糊精。當(dāng)鏈長為8～12個葡萄糖基時，與碘作用呈紅色，一般稱紅糊精。當(dāng)鏈為長為13～30個葡萄糖基時，與碘作用呈紫色。而當(dāng)鏈長為30個以上葡萄糖基時，與碘作用呈藍色。④糊化將淀粉的乳狀懸浮液加熱到一定溫度，淀粉液變成黏稠狀的淀粉糊，這種現(xiàn)象稱為淀粉的糊化。糊化作用的本質(zhì)是淀粉分子間的氫鍵斷開，分散在水中成為膠體溶液。

第48頁/共74頁食品生物化學(xué)表2-6幾種糧食淀粉的糊化溫度

⑤老化淀粉糊化后緩慢冷卻，經(jīng)放置一段時間后，粘度增大，并產(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象稱為淀粉的老化，又稱淀粉的回生，其實質(zhì)是淀粉糊在緩慢冷卻時，直鏈淀粉之間通過氫鍵結(jié)合起來形成晶形結(jié)構(gòu)，但與原來的淀粉粒形狀不同，從而使淀粉在溶液中的溶解度降低產(chǎn)生部分沉淀。

第49頁/共74頁食品生物化學(xué)影響淀粉老化的因素：

a.

淀粉的種類：直鏈淀粉比支鏈淀粉易老化，直鏈淀粉的含量越大，該淀粉越易老化。支鏈淀粉幾乎不發(fā)生老化。聚合度高的淀粉比聚合度低的淀粉易老化。b.食品的含水量：食品中的含水量在30%-60%淀粉易于老化，當(dāng)水分含量低于10%或者有大量水分存在時淀粉都不易老化。c.溫度：在2～4℃淀粉最易老化，溫度大于60℃或小于-20℃都不易老化。為防止淀粉老化，可將糊化的淀粉食品速凍至-20℃，使分子間的水分急速結(jié)晶，淀粉分子之間不易形成氫鍵。也可在80℃以上的高溫下迅速除水，使水分降至10%以下，或在冷凍條件下脫水，這些是制造速凍食品和方便食品的原理。

第50頁/共74頁食品生物化學(xué)

3．改性淀粉在食品加工中的應(yīng)用天然淀粉經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚?，可使它的物理性質(zhì)發(fā)生改變，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉稱為改性淀粉，食品加工中常用的改性淀粉有：（1）酸性淀粉酸性淀粉是淀粉與無機酸（鹽酸、硫酸）在糊化溫度以下反應(yīng)所得到的產(chǎn)品。酸化淀粉加熱溶解，粘度低，高濃度溶液冷卻后成強凝膠。這種強膠體可用于制作軟糖，淀粉果凍等。改性淀粉用來制造軟糖，質(zhì)地緊密，外形柔軟，富有彈性，高溫處理不收縮，不起砂，能較長時間保持產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性。第51頁/共74頁食品生物化學(xué)（2）氧化淀粉工業(yè)上生產(chǎn)氧化淀粉是用次氯酸鈉作氧化劑氧化處理而得。氧化淀粉糊化溫度低，淀粉糊透明性好，不易老化，食品加工中可作乳化劑和分散劑。（3）酯化淀粉目前主要有醋酸酯和磷酸酯淀粉。醋酸酯淀粉是將淀粉與醋酸酐、醋酸乙烯反應(yīng)得到。該種淀粉糊化溫度低，溶液透明呈中性，冷卻不形成凝膠，廣泛用作食品的增稠劑和保型劑，并利于低溫保存。磷酸酯淀粉是將淀粉與磷酸鹽反應(yīng)而得，有較高粘度、透明度和膠粘性，不易凝沉和有良好的保水性。在食品工業(yè)中用作兒童食品、湯類、調(diào)味品及其它食品的增稠劑。第52頁/共74頁食品生物化學(xué)（4）交聯(lián)淀粉淀粉與交聯(lián)劑（如一氯1，2-環(huán)氧丙烷）反應(yīng)所得到的產(chǎn)品。該淀粉黏度穩(wěn)定，抗熱、抗剪切，吸水膨潤慢，在低pH和高速攪拌下粘度不變。交聯(lián)淀粉廣泛用于湯類罐頭、肉汁、醬汁調(diào)味料、嬰兒食品及水果填料中。（5）可溶性淀粉經(jīng)過輕度酸處理的淀粉，糊化程度較低，加熱時候有良好的流動性，冷凝時成緊柔的凝膠，是食品工業(yè)用的很好的混濁劑。改性淀粉還有在食品加工中用做增稠劑的羥丙基淀粉；具有良好乳化性的羥甲基淀粉；用于改良糕點輔料質(zhì)量，穩(wěn)定冷凍食品內(nèi)部結(jié)構(gòu)的頂膠凝淀粉等。第53頁/共74頁食品生物化學(xué)二、糖原糖原是動物體中貯藏的多糖，在肝臟和肌肉中含量較高，稱為動物淀粉。糖原的結(jié)構(gòu)與支鏈淀粉相似，但分支與分支間距較短而分支數(shù)多。糖原可溶于涼水，與碘呈紅色、棕色、或紫色。肝臟中的糖原可分解后進入血液，供身體各部分物質(zhì)和能量的需要。肌肉中的糖原是肌肉收縮所需能量的來源。表2-7支鏈淀粉與糖原的區(qū)別

第54頁/共74頁食品生物化學(xué)三、纖維素與半纖維素1．纖維素的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)纖維素是由β-D-葡萄糖以β-1，4糖苷鍵相連而成。分子不分支，由9200～11300個葡萄糖殘基組成纖維素分子以氫鍵構(gòu)成平行的微晶束，約60個分子為一束。纖維素中氫鍵很多，故纖維素束狀結(jié)構(gòu)相當(dāng)穩(wěn)定，其化學(xué)性質(zhì)也較穩(wěn)定。水解困難，需濃酸或稀酸在壓力下長時間加熱才能水解，最終產(chǎn)物是葡萄糖。用酶進行水解可得纖維二糖。纖維素分解酶可以在較溫和的條件下使其分解。細菌和某些微生物能產(chǎn)生纖維素水解酶。但哺乳動物不含有這種酶，人類不能將纖維素水解為葡萄糖而加以吸收，纖維素對腸胃蠕動有促進作用。第55頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-15纖維素分子的糖鏈結(jié)構(gòu)第56頁/共74頁食品生物化學(xué)纖維素具有許多與淀粉類似的性質(zhì)，如沒有還原性，可以成酯、成醚等。經(jīng)過適當(dāng)處理，改變其原有性質(zhì)，得到改性纖維素。在堿性條件下纖維素與氯乙酸鈉反應(yīng)得到含有羧基的纖維素叫羧甲基纖維素，是食品工業(yè)中常用的增稠劑。用稀酸處理得到的極細的纖維素粉末，叫微晶纖維素，常用做無熱量填充劑制作療效食品。3.半纖維素

半纖維素是一些與纖維素一起存在于植物細胞壁中的多糖的總稱。不溶于水而溶于稀堿液，實踐中把能用17.5%NaOH溶液提取的多糖統(tǒng)稱為半纖維素。半纖維素大量存在于植物的木質(zhì)化部分及海藻中。在焙烤食品中它可提高面粉結(jié)合水的能力。半纖維素是膳食纖維的重要來源，對胃腸蠕動有益。第57頁/共74頁食品生物化學(xué)四、食品中的其他多糖1．果膠物質(zhì)果膠物質(zhì)是植物細胞壁成分之一，存在于相鄰細胞壁間的中膠層，起著將細胞粘結(jié)在一起的作用。（1）化學(xué)結(jié)構(gòu)與分類果膠物質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)是α-D-半乳糖醛酸以α-1，4糖苷鍵結(jié)合的長鏈，通常以部分甲酯化狀態(tài)存在，這種不同程度甲酯化的聚合物即果膠物質(zhì)。①原果膠與纖維素和半纖維素結(jié)合在一起的甲酯化聚半乳糖醛酸苷鏈，只存在于細胞壁中，不溶于水，水解后生成果膠。②果膠羧基不同程度甲酯化和中和的聚半乳糖醛酸苷鏈，存在于植物汁液中。第58頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-16果膠分子的基本結(jié)構(gòu)第59頁/共74頁食品生物化學(xué)③果膠酸稍溶于水，是羧基完全游離的聚半乳糖醛酸苷鏈，遇鈣生成不溶性沉淀。（2）果膠物質(zhì)的應(yīng)用果膠是親水膠體物質(zhì)，果膠溶液在適當(dāng)?shù)臈l件下可形成凝膠，果膠在食品工業(yè)中最重要的應(yīng)用就是它形成凝膠的能力，果醬、果凍等食品就是利用這一特性產(chǎn)生的。未成熟的果實中存在的原果膠，用稀酸處理，可得到可溶性果膠，進一步純化和干燥即為商品果膠。成熟果實中的果膠根據(jù)甲酯化程度不同，其脫水形成凝膠的速度也不同，在實際生產(chǎn)中，根據(jù)甲酯化程度不同，可將果膠分為：①全甲酯化聚半乳糖醛酸100%甲酯化，只要有脫水劑（如糖）存在即可形成凝膠。第60頁/共74頁食品生物化學(xué)②速凝果膠甲酯化程度在70%（相當(dāng)于甲氧基含量11.4%）以上，在加糖、加酸（pH為3.0～3.4）后可在較高溫度下形成凝膠（稍涼即凝），可防止果塊在醬體中浮起或沉底。③慢凝果膠甲酯化程度在50%～70%之間（相當(dāng)于甲氧基含量8.2%～11.4%），加糖、加酸（pH2.8～3.2）后，在較低溫度下凝結(jié)（凝凍較慢）。慢凝果膠用于柔軟果凍、果醬、點心等的產(chǎn)生，在汁液類食品中用做增稠劑、乳化劑。④低甲脂果膠甲酯化程度不到50%（相當(dāng)于甲氧基含量≤7%），與糖、酸即使比例恰當(dāng)也難形成凝膠。低甲酯果膠在食品加工中用處不大，但在療效食品制造中有特殊用途。第61頁/共74頁食品生物化學(xué)2．植物膠質(zhì)食品工業(yè)中常用的植物膠質(zhì)有如下幾種：（1）黃芪膠是一種很復(fù)雜的多糖，有兩種成分。一種是占70%的阿拉伯半乳聚糖，另一種是D-半乳糖醛酸、D-木糖、L-巖藻糖組成的聚糖。黃芪膠在水中溶脹，有很高的持水力，可用于蛋黃醬、軟糖及冰淇淋的制造。（2）阿拉伯膠阿拉伯膠是D-半乳糖、D-葡萄糖醛酸、L-鼠李糖及L-阿拉伯糖組成的混合多糖。在食品工業(yè)中用于糖果中，作為結(jié)晶防止劑和乳化劑，在乳品中用做穩(wěn)定劑，在食用香精中用做駐香劑等。第62頁/共74頁食品生物化學(xué)（3）瓜爾豆膠、角豆膠都是由植物種子得到的多糖膠質(zhì)，其成分都是半乳甘露聚糖。瓜爾豆膠為每隔1個甘露糖殘基有一個側(cè)鏈，角豆膠則為每隔4個甘露糖殘基有一個側(cè)鏈。都有極強的溶脹持水性能，有很高的黏度，本身沒有成為凝膠的能力，但對某些其它膠質(zhì)的凝膠有增效作用，廣泛用于食品工業(yè)中作增稠劑。（4）瓊膠俗稱洋菜，習(xí)慣上稱為瓊脂，是紅藻類細胞的黏質(zhì)成分。瓊脂是糖瓊膠及膠瓊膠的混合物。糖瓊膠是由D-半乳糖與3，6-脫水-L-半乳糖以β-1，3糖苷鍵相連的多苷鏈；膠瓊膠則是糖瓊膠的硫酸酯，并有葡萄糖醛酸殘基存在。瓊膠不溶于冷水而溶于熱水形成溶膠，1%溶液在35～50℃可凝固成堅實凝膠。瓊膠不能被人體利用，在食品工業(yè)中可作為穩(wěn)定劑及膠凝劑，由于瓊膠不能被微生物利用，所以可作為微生物的培養(yǎng)基。第63頁/共74頁食品生物化學(xué)

圖2-17角豆膠的結(jié)構(gòu)

第64頁/共74頁食品生物化學(xué)（5）鹿角藻膠其化學(xué)結(jié)構(gòu)單體主要是D-吡喃半乳糖以及3，6-脫水-D-半乳糖，此外還有硫酸根在半乳糖殘基上成酯結(jié)合。鹿角藻膠有與乳酪蛋白形成乳凝膠的特異性反應(yīng)，廣泛用于乳制品中作為良好的乳濁液穩(wěn)定劑，使可可粉在乳中懸浮，改善干酪與冰淇淋的質(zhì)量。（6）褐藻酸褐藻酸是很多海藻類中的多糖，由D-甘露糖醛酸以β-1，4糖苷鍵連接而成。其改性衍生物褐藻酸丙二酯應(yīng)用更為廣泛，在低濃度時即有很大粘性，不被酸所沉淀，在酸性溶液中有顯著的乳化作用和泡沫穩(wěn)定作用。第65頁/共74頁食品生物化學(xué)3．微生物多糖（1）右旋糖酐右旋糖酐是許多微生物在生長過程中利用蔗糖產(chǎn)生的膠粘質(zhì)葡聚糖。右旋糖酐以D-葡萄糖α-1，6苷鏈為主鏈，以α-1，3糖苷鍵連接一個D-葡萄糖或一個異麥芽糖單位。它在糖食品中有阻止蔗糖結(jié)晶的作用，摻和在面粉中制成的面包有改善面筋的性質(zhì)、提高持水性、增大松容積及延長保存期的作用。（2）黃桿菌膠又叫黃原膠、漢生膠、黃桿菌多糖等，是由甘藍黑腐病黃桿菌在含D-葡萄糖的培養(yǎng)液中合成的混合多糖。由D-葡萄糖、D-甘露糖及D-葡萄糖醛酸以3：3：2的比例縮合而成，分子中還結(jié)合有乙酰基及丙酮?；５?6頁/共74頁食品生物化學(xué)黃原膠易溶于冷水，在低濃度時黏度就很高，在很寬溫度范圍內(nèi)（0～100℃）溶液黏度基本不變。有良好的剪切稀釋恢復(fù)能力；有很好的乳膠穩(wěn)定性能和懸濁液穩(wěn)定性能；在稀溶液態(tài)時，鹽類及pH值對其粘度的影響小于其它植物膠質(zhì)。黃原膠的這些特性，使它廣泛用作食品穩(wěn)定劑、乳化劑、增稠劑、懸浮劑