第三章-碳水化合物匯總課件

第三章碳水化合物

carbohydrates1本章主要內(nèi)容糖水化合物的結(jié)構(gòu)、分類和理化性質(zhì)碳水化合物的食品功能性非酶褐變淀粉的糊化與老化纖維素與果膠2第一節(jié)概述一.碳水化合物的一般概念1.定義碳水化合物

(Carbohydrates)：多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物。表達(dá)式:Cx(H2O)y3碳水化合物分類

單糖的數(shù)量單糖寡糖多糖單糖的種類

均多糖雜多糖多糖的來源

植物多糖動(dòng)物多糖微生物多糖體內(nèi)的功能

結(jié)構(gòu)多糖貯藏多糖功能多糖多糖復(fù)合物糖蛋白/蛋白多糖脂多糖硫酸酯化多糖金屬結(jié)合多糖2.分類4按單糖數(shù)量分類：1)單糖（Monosaccharides）：不能再被水解的多羥基醛、酮，是碳水化合物的基本單位。單糖又分為醛糖和酮糖。2）低聚糖（寡糖，Oligosaccharides)：由2-10個(gè)單糖分子縮合而成，水解后生成單糖。3）多糖（Polysaccharides)：由10個(gè)以上單糖分子縮合而成。

5二.食品及原料中的碳水化合物

水果及蔬菜中游離糖含量(%鮮重計(jì))D-葡萄糖D-果糖蔗糖水果葡萄6.867.842.25桃子0.911.186.92生梨0.956.771.61櫻桃6.497.380.22草莓2.092.401.03蔬菜甜菜0.180.166.11硬花甘藍(lán)0.730.670.42胡蘿卜0.850.854.24黃瓜0.860.860.066部分常見谷物食品原料中碳水化合物含量谷物名稱碳水化合物(g）纖維素(g)谷物名稱碳水化合物(g)纖維素(g)全粒小麥69.32.1全粒稻谷71.81.0強(qiáng)力粉70.20.3糙米73.90.6中力粉73.40.3精白米75.50.3薄力粉74.30.3全粒玉米68.62.0黑麥全粉68.51.9玉米碴75.90.5黑麥粉75.00.7玉米粗粉71.11.4全粒大麥69.41.4玉米細(xì)粉75.30.7大麥片73.50.7精小米72.40.5全粒燕麥54.710.6精黃米71.70.8燕麥片66.51.1高粱米69.51.7注：按每100g可食部分計(jì)7普通食品中的糖含量食

品糖的百分含量（%）食

品糖的百分含量（%）可口可樂9蛋糕（干）36脆點(diǎn)心

12番茄醬29冰淇淋

18果凍（干）83目前加工食品中水溶性糖含量比其相應(yīng)的原料要多得多。這是為滿足食品的風(fēng)味和色澤需要而人為加入的。8

玉米

在蔗糖轉(zhuǎn)化為淀粉前采摘，加熱破壞轉(zhuǎn)化酶系，玉米甜度高成熟后采摘或未及時(shí)破壞酶系，玉米失去甜味，而且變硬變老

水果

成熟前采摘，后熟過程中酶促反應(yīng)使淀粉轉(zhuǎn)變?yōu)樘?，水果變軟、變熟、變甜?淀粉的轉(zhuǎn)化

如何將植物源食物中的貯存多糖和結(jié)構(gòu)多糖轉(zhuǎn)化為可溶性多糖？適時(shí)采收采后處理加工中添加水解酶等9三.碳水化合物與食品質(zhì)量人類所需的基本營養(yǎng)物質(zhì)之一，能量的主要來源形成一定色澤和風(fēng)味

游離糖本身有甜度，對(duì)食品口感有重要作用食品的粘彈性與碳水化合物有關(guān)

纖維素、果膠等除對(duì)食品的質(zhì)構(gòu)有重要作用外，還是膳食纖維的構(gòu)成成分

某些多糖或寡糖具有特定的生理功能，是保健食品的主要活性成分10一.碳水化合物的結(jié)構(gòu)1.

單糖(Monosaccharides)C4

差向異構(gòu)C2

差向異構(gòu)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)－醛糖第二節(jié)碳水化合物的理化性質(zhì)及食品功能性11C5

差向異構(gòu)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)－酮糖12-與-構(gòu)型環(huán)狀結(jié)構(gòu)13單糖分子量較小，一般含5或6個(gè)碳原子單糖分子具有旋光性和差向異構(gòu)結(jié)構(gòu)食品中的單糖多以D-構(gòu)型單糖衍生物:單糖中部分基團(tuán)發(fā)生變化食品中主要的單糖衍生物：?jiǎn)翁堑牧姿狨?、脫氧單糖、氨基糖、糖酸、糖醛酸、糖二酸、抗壞血酸、糖醇、肌醇、糖苷?42.糖醇、肌醇與糖苷（1）糖醇糖醇:由糖經(jīng)氫化還原后形成的多元醇(Polyols)多為白色結(jié)晶，具有甜味，易溶于水，低甜度、低熱值無糖類典型的鑒定性反應(yīng)，對(duì)酸堿熱穩(wěn)定，具備醇類的通性，不發(fā)生美拉德反應(yīng)。按其結(jié)構(gòu)可分為單糖醇和雙糖醇。在自然界糖醇存在較少。糖醇的商品名稱均以相應(yīng)糖加上“醇”來稱呼。15（2）肌醇(inositol)環(huán)已六醇，有九個(gè)立體異構(gòu)體其中具有生物活性的只有肌-肌醇（稱為肌醇）

在動(dòng)物體內(nèi)：常以游離形式存在于肌肉、心臟、肝、肺等組織中，同時(shí)多與磷酸結(jié)合形成磷酸肌醇在高等植物中：肌醇六磷酸，易與體內(nèi)的鈣、鎂結(jié)合肌-肌醇結(jié)構(gòu)16（3）糖苷單糖半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)縮合形成的化合物有α-和β-型（在自然界中存在的多為β-糖苷）無變旋光現(xiàn)象、無還原性糖苷配基大于甲基時(shí)，糖苷顯示澀味和苦味堿性條件下穩(wěn)定，但在酸性溶液中易水解17根據(jù)苷鍵的不同，糖苷可分為含氧糖苷、含氮糖苷和含硫糖苷等。糖苷的類型O-糖苷S-糖苷N-糖苷18一些糖苷的功能特性：黃酮糖苷：具有苦味和其它風(fēng)味和顏色毛地黃苷：強(qiáng)心劑皂角苷：起泡劑和穩(wěn)定劑甜菊苷：甜味劑193.低聚糖（寡糖Oligosaccharides）由2～10個(gè)糖單位以糖苷鍵結(jié)合而構(gòu)成的碳水化合物，可溶于水自然界中以游離狀態(tài)存在的低聚糖一般不超過6個(gè)糖單位（主要二糖和三糖）均低聚糖、雜低聚糖較重要的低聚糖:蔗糖、麥芽糖、乳糖、麥芽糊精和環(huán)狀糊精（沙丁格糊精）（1）概述20（2）食品中重要的低聚糖

－麥芽糖Maltose白色晶體,易溶于水,有甜味(不及蔗糖)

淀粉水解后得到的二糖

具有潛在的游離醛基，是還原糖

溫和的甜味劑

—1,4D-葡萄糖21D-半乳糖D-葡萄糖β-1,4食品中重要的低聚糖

－乳糖Lactose白色的結(jié)晶性顆?；蚍勰瑹o臭，味微甜牛乳中的還原性二糖

發(fā)酵過程中轉(zhuǎn)化為乳酸在乳糖酶作用下水解乳糖不耐癥22無色晶體易溶于水，甜度高于葡萄糖和麥芽糖，但不如果糖甜。

非還原性二糖α-葡萄糖和β-果糖頭頭相連具有極大的吸濕性和溶解性冷凍保護(hù)劑食品中重要的低聚糖

－蔗糖SucroseD-葡萄糖D-果糖23三糖

麥芽三糖、甘露三糖、蔗果三糖

聚合度為4～10的低聚糖

麥芽低聚糖、甘露低聚糖、低聚木糖食品中重要的低聚糖24食品中單糖和低聚糖的功能甜味劑:親水功能:蜂蜜和大多數(shù)果實(shí)的甜味主要取決于蔗糖、果糖、葡萄糖等含量（甜度：果糖>蔗糖>葡萄糖>麥芽糖>半乳糖）糖分子中含有羥基，具有一定的親水能力、吸濕性或保濕性和防腐能力褐變產(chǎn)物賦予食品特殊風(fēng)味,如麥芽酚,異麥芽酚增加溶解性，如環(huán)狀糊精、麥芽糊精糊精做固體飲料的增稠劑和穩(wěn)定劑低聚果糖、乳果聚糖、低聚異麥芽糖、低聚木糖、低聚氨基葡萄糖賦予風(fēng)味:特殊功能:穩(wěn)定劑:保健功能:25（3）具有特殊功能的低聚糖

－低聚果糖（蔗果低聚糖）分子式特點(diǎn)：

G-F-Fn（Glucose,Fructose）

G-F(蔗)G(葡)+G-F(蔗)+G-F-F(蔗果三糖)+G-F-F-F(蔗果四糖)+G-F-F-F-F(蔗果五糖)

白色或微黃色無定型粉末（顆粒），甜味柔和清爽

低聚果糖存在于天然植物中

香蕉、蜂蜜、大蒜、西紅柿、洋蔥

新型食品甜味劑或功能性食品配料

果糖轉(zhuǎn)移酶26具有特殊功能的低聚糖－低聚果糖21β-2,1GF2GF4GF3增殖雙歧桿菌難水解低熱量水溶性食物纖維抑制腐敗菌，維護(hù)腸道健康防止齲齒生理活性：27具有特殊功能的低聚糖－低聚木糖由2-7個(gè)木糖以β-1.4糖苷鍵結(jié)合甜度為蔗糖的40%酸、熱穩(wěn)定性好，在pH=2.5-7加熱至100℃基本不分解

木二糖含量↑，產(chǎn)品質(zhì)量↑木二糖的分子結(jié)構(gòu)β-1，4低聚木糖的特性：較高的耐熱（100℃/1h）和耐酸性能（pH2～8）雙歧桿菌所需用量最小的增殖因子代謝不依賴胰島素，適用糖尿病患者抗齲齒28β-1,4水溶性D-氨基葡聚糖具有特殊功能的低聚糖－甲殼低聚糖生理功能：降低肝臟和血清中的膽固醇提高機(jī)體的免疫功能增殖雙歧桿菌

抗腫瘤作用，防治潰瘍病等29功能性低聚糖每日攝取的有效劑量：低聚果糖5.0-20.0g低聚半乳糖8.0-10.0g大豆低聚糖3.0-10.0g異麥芽低聚糖15.0-20.0g低聚木糖0.7-1.4g

30（4）環(huán)狀糊精(Cyclodextrin，CD)N=6N=7N=8又名沙丁格糊精（SchardingerDextrin）、環(huán)狀低聚糖白色粉末狀結(jié)晶，熔點(diǎn)300-350℃由6～8個(gè)D-吡喃葡萄糖通過α-1，4糖苷鍵連接而成的D-吡喃葡萄糖基低聚物。α-環(huán)狀糊精:6個(gè)糖單位組成β-環(huán)狀糊精:7個(gè)糖單位組成

γ-環(huán)狀糊精:8個(gè)糖單位組成3132高度對(duì)稱、中間為空穴的圓柱體環(huán)外側(cè)-OH（親水）內(nèi)側(cè)C-H（疏水）能將非極性的化合物穩(wěn)定截留在環(huán)狀空穴內(nèi)作為微膠囊壁材，包埋脂溶性物質(zhì)，起到穩(wěn)定、緩釋、提高溶解度、掩蓋異味的作用。環(huán)狀糊精的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：33食品行業(yè):增稠劑、穩(wěn)定劑、提高溶解度（做乳化劑）、掩蓋異味、固體果汁和固體飲料酒載體。

保持食品香味的穩(wěn)定食用香精和調(diào)味劑用CD包接，用于烤焙、速溶、速食、肉食及罐頭食品，可使之留香持久，風(fēng)味穩(wěn)定。保持天然食用色素的穩(wěn)定如：蝦黃素經(jīng)CD的包接，提高對(duì)光和氧的穩(wěn)定性。食品保鮮將CD和其它多糖制成保鮮劑涂于面包、糕點(diǎn)表面，起保水保形作用。除去食品的異味

魚品的腥味、大豆的豆腥味和羊肉的膻味，用CD包接可除去。環(huán)狀糊精的應(yīng)用344.多糖（Polysaccharides

）1.多糖的結(jié)構(gòu)

多糖的分子量較大，DP（Degreeofpolymerization）值由11到幾千均多糖（homoglycans），雜多糖（heteroglycans）單糖殘基序列：周期性交替重復(fù)的，一個(gè)周期包含一個(gè)或幾個(gè)交替的結(jié)構(gòu)單元；包含非周期性鏈段分隔的較短或較長(zhǎng)的周期性排列殘基鏈段；一些多糖鏈的糖基序列全是非周期性的。352.多糖的分子量

多糖的聚合度實(shí)際上是不均一的，即多糖的分子量沒有固定值，多呈高斯分布。某些多糖以糖復(fù)合物或混合物形式存在，其分子量大小的影響因素更多。36二.碳水化合物的理化性質(zhì)1.溶解性（1）單糖及低聚糖

單糖和低聚糖一般可溶于水。各種單糖的溶解度不同，果糖的溶解度最高，其次是葡萄糖。

20℃、100g水中可溶解195g蔗糖。（2）糖醇

溶解性因品種差異大山梨醇＞蔗糖（麥芽糖醇、乳糖醇、木糖醇）＞甘露糖醇、赤蘚糖醇★糖醇溶解熱高，適宜制備具有清涼感的食品。

37（3）糖苷

溶解性能與配體關(guān)系密切。一般糖苷比其配體的溶解性好。（4）多糖

每個(gè)糖基單位平均含有3個(gè)羥基，環(huán)上的氧原子以及糖苷鍵上的氧原子可與水形成氫鍵而具有結(jié)合水分子的能力。因此，多糖具有較強(qiáng)的持水能力和親水性，易于水化和溶解。

38

由于多糖不會(huì)增加水的滲透性和顯著降低水的冰點(diǎn)。因此，多糖是一種冷凍穩(wěn)定劑。在凍藏溫度（-18℃）以下，無論分子質(zhì)量高低的多糖，均能有效阻止食品的質(zhì)地和結(jié)構(gòu)受到破壞，從而有利于提高產(chǎn)品的質(zhì)量和貯藏穩(wěn)定性。

39有些多糖結(jié)構(gòu)高度有序，其分子鏈相互緊密結(jié)合而形成結(jié)晶結(jié)構(gòu)，與水接觸的羥基劇減，因此不溶于水。

大部分多糖不具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)，易在水中溶解或溶脹。在食品工業(yè)和其他工業(yè)中使用的水溶性多糖和改性多糖，通常被稱為膠或親水膠體。

多糖(膠或親水膠體)的增稠性和膠凝性對(duì)食品有重要的影響。

402.水解反應(yīng)（1）糖苷的水解

食品中（除酸性較強(qiáng)的食品外）糖苷大多穩(wěn)定。

①氧糖苷的O-苷鍵在中性和弱堿性pH環(huán)境中穩(wěn)定，而在酸性條件下易水解。糖苷水解過程：途徑1：通過佯鹽（Oxoniunsalt）②和離子③；途徑2：經(jīng)過⑤和環(huán)離子⑥。最終都生成吡喃糖④。(主要途徑)41②N-糖苷不穩(wěn)定，易水解例：葡基胺易水解，通過復(fù)雜反應(yīng)產(chǎn)生有色物質(zhì)，導(dǎo)致美拉德褐變。有些N-糖苷穩(wěn)定，不易水解，如葡基酰胺。③S-糖苷穩(wěn)定性好，但在硫代葡萄糖苷酶作用下可配基裂解和分子重排硫代葡萄糖苷在硫代葡萄糖苷酶作用下的水解示意圖42苦杏仁苷酸水解或酶水解示意圖苯甲醛氫氰酸龍膽二糖

糖苷水解的意義：

糖苷水解后，其苷元的溶解度降低，苦澀味減輕，對(duì)食品的色澤及口感有重要影響。糖苷的某些功能消失，產(chǎn)生或消除有害性。生氰糖苷43食物中主要的生氰糖苷和硫代糖苷及其水解產(chǎn)物糖苷食物原料水解后的分解物苦杏仁苷和野黑櫻苷苦扁桃和干艷山姜的芯葡萄糖

+氫氰酸+苯甲醛亞麻苦苷亞麻籽種子及種子粕D-葡萄糖

+氫氰酸

+丙酮巢菜糖苷豆類（烏豌豆和巢菜）巢菜糖

+氫氰酸

+苯甲醛里那苷金甲豆（黑豆）和鷹嘴豆、蠶豆D-葡萄糖

+氫氰酸+丙酮（產(chǎn)物還未完全確定）百脈根苷牛角花屬的ArabicusD-葡萄糖

+氫氰酸

+牛角花黃素蜀黍氰苷高梁及玉米D-葡萄糖

+氫氰酸+水楊醛黑芥子苷黑芥末（同種的Juncea）D-葡萄糖

+異硫氰酸鹽丙酯

+KHSO4葡萄糖苷各種油菜科植物D-葡萄糖

+5-乙烯-2-硫代惡唑烷，或是致甲狀腺腫物

+KHSO4蕓臺(tái)葡萄糖硫苷各種油菜科植物各種硫化氫化合物+H2S+KHSO444（2）低聚糖及多糖的水解低聚糖易被酸和酶水解，但對(duì)堿較穩(wěn)定。轉(zhuǎn)化糖（invertsuger）：蔗糖水解生成的等摩爾葡萄糖和果糖的混合物。多糖在酸或酶催化下易水解，并伴隨黏度降低、甜度增加。

例：用玉米淀粉生產(chǎn)果葡糖漿。低聚糖和多糖水解速度的影響因素：結(jié)構(gòu)、pH、時(shí)間、溫度和酶活性。453.氧化反應(yīng)還原糖在堿性條件下

弱氧化劑，還原糖可被氧化成醛糖酸（aldonicacid）；

強(qiáng)氧化劑，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成醛糖二酸（aldaricacid）醛糖在酶作用下氧化，生成糖醛酸（uronicacid）。例：D-葡萄糖在葡萄糖氧化酶作用下易氧化成D-葡糖酸，商品D-葡糖酸及其內(nèi)酯的制備如下：464.還原反應(yīng)單糖的羰基可被還原成對(duì)應(yīng)的糖醇酮糖還原形成一個(gè)新的手性碳原子，因此能得到兩種相應(yīng)的糖醇。

葡萄糖及果糖還原產(chǎn)生的糖醇HOCH475.酯化與醚化反應(yīng)糖分子中羥基能與有機(jī)酸和無機(jī)酸形成酯。玉米淀粉衍生:琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。蔗糖脂肪酸酯是食品工業(yè)常用的乳化劑。D-葡萄糖-6-磷酸酯D-果糖-1，6-二磷酸酯48

糖中羥基，如醇羥基還可生成醚。多糖醚化可明顯改善其性能。例：羧甲基纖維素鈉（CMC）和羥丙基淀粉等。

羧甲基纖維素鈉的制備：由天然纖維素與苛性堿及一氯醋酸反應(yīng)后制得，分子量6400(±1000)。羧甲基纖維素鈉的應(yīng)用：乳化穩(wěn)定劑增稠劑優(yōu)異的凍結(jié)、熔化穩(wěn)定性能提高產(chǎn)品的風(fēng)味，延長(zhǎng)貯藏時(shí)間49

在紅藻多糖，特別是瓊脂膠、κ-卡拉膠和ι-卡拉膠中存在一種特殊的醚，即這些多糖中的D-半乳糖基的C3和C6之間由于脫水形成的內(nèi)醚。3,6-脫水-α-Ｄ-半乳糖吡喃基50三.碳水化合物的食品功能性（一）親水功能碳水化合物含有許多親水性羥基，可通過氫鍵鍵合與水分子相互作用，對(duì)水有較強(qiáng)的親和力。糖吸收潮濕空氣中水分的百分含量（%）糖20℃、不同相對(duì)濕度（RH）和時(shí)間60%，1h60%，9d100%，25dD-葡萄糖0.070.0714.5D-果糖0.280.6373.4蔗糖0.040.0318.4麥芽糖（無水）0.807.018.4含結(jié)晶水麥芽糖5.055.1未測(cè)無水乳糖0.541.21.4含結(jié)晶水乳糖5.055.1未測(cè)1.單糖和低聚糖的吸濕性512.糖醇的吸濕性和保濕性

除甘露醇、異麥芽酮糖醇，均有一定吸濕性。糖醇的吸濕性和其純度有關(guān)，一般純度低，吸濕性高。糖醇吸濕性的應(yīng)用：適于制造軟式糕點(diǎn)和作為膏體的保濕劑注意：在干燥條件下保存，以防止吸濕結(jié)塊。523.多糖的吸濕性和保濕性茶多糖的吸濕性（左圖RH=81%，中圖RH=43%）與保濕性（右RH=43%）多糖的吸濕性和保濕性較好。53碳水化合物的親水功能是其最重要的食品功能性之一，在食品生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。限制從外界吸入水分例：糖粉霜（乳糖、麥芽糖）控制食品中水分的損失例：蜜餞、焙烤食品（玉米糖漿、轉(zhuǎn)化糖、糖醇）54（二）黏度與凝膠作用1.黏度(viscosity)可溶性碳水化合物的溶液均具有一定黏度。影響碳水化合物黏度的因素：內(nèi)在因素（平均分子量大小、分子鏈形狀等）外界因素（濃度、溫度等）

55多糖分子在溶液中呈無規(guī)線團(tuán)狀(1)多糖溶液黏度的重要性多糖溶液的黏度與相應(yīng)食品的黏稠性及膠凝性均有重要關(guān)系，可以影響食品的功能；通過控制多糖溶液的黏度，可控制液體食品及飲料的流動(dòng)性與質(zhì)地，改變半固體食品的形態(tài)及O/W乳濁液的穩(wěn)定性。(2)多糖溶液黏度的影響因素

分子的大小、形狀、所帶凈電荷及其在溶液中的構(gòu)象。一般多糖分子在溶液中呈無序的無規(guī)線團(tuán)狀。2.多糖溶液的黏度56相同DP的直鏈（線性）多糖的黏度比支鏈多糖的黏度大？

直鏈多糖在溶液中占有較大的曲繞回轉(zhuǎn)空間，其有效體積和流動(dòng)產(chǎn)生的阻力比支鏈多糖大，因而分子之間相互碰撞的頻率高，溶液的黏度遠(yuǎn)高于相同DP的支鏈多糖溶液。

支鏈多糖在溶液中鏈的作用不明顯，因而分子的溶劑化程度較線性多糖高，更易溶于水。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)空間小得多，分子之間相互碰撞的頻率也較低，因而溶液的黏度遠(yuǎn)低于相同DP的線性多糖。相同分子質(zhì)量的線性多糖和高度支鏈多糖在溶液中占有的相對(duì)體積①多糖分子形狀對(duì)溶液黏度的影響57②多糖分子所帶電荷對(duì)溶液黏度的影響多糖在溶液中所帶電荷狀態(tài)對(duì)其黏度有重要影響。對(duì)于僅帶一種電荷的直鏈多糖，由于同種電荷產(chǎn)生靜電斥力，引起分子伸展、鏈長(zhǎng)增加和占有的“有效體積”增大，因而溶液的黏度大大提高；pH值對(duì)黏度的影響與電荷狀態(tài)有關(guān)例：含羧基的多糖在pH2.8時(shí)電荷效應(yīng)最小，這時(shí)羧基電離受到抑制，這種聚合物的行為如同不帶電荷的分子。58多糖分子電荷與“老化”不帶電荷的直鏈均多糖因其分子鏈中僅具有一種中性單糖的結(jié)構(gòu)單元和一種鍵型，分子鏈間傾向于締合和形成部分結(jié)晶，這些結(jié)晶區(qū)不溶于水，而且非常穩(wěn)定。

例；淀粉“老化”。伴隨老化，水被排除，即“脫水收縮”。帶電荷的直鏈均多糖一般不“老化”，原因在于在食品的pH范圍，該類多糖帶電荷的基團(tuán)處于完全電離狀態(tài)。59③多糖溶液的黏度與溫度多糖溶液的黏度隨溫度↑而↓?？衫脺囟葘?duì)黏度的影響進(jìn)行食品加工。例：高溫溶解較多的多糖，降低溫度得到稠的膠體。603.膠凝作用多糖或蛋白質(zhì)等大分子可通過氫鍵、疏水相互作用、范德華引力、離子橋接(ioniccrossbridges)、纏結(jié)或共價(jià)鍵等相互作用，形成海綿狀的三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)。網(wǎng)孔中充滿著液相（由較小分子質(zhì)量的溶質(zhì)和部分高聚物組成的水溶液）典型的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)示意圖61凝膠具有二重性凝膠強(qiáng)度依賴于聯(lián)結(jié)區(qū)強(qiáng)度聯(lián)結(jié)區(qū)不長(zhǎng)：易破壞，形成熱不穩(wěn)定凝膠聯(lián)結(jié)區(qū)長(zhǎng)：硬而穩(wěn)定凝膠通過控制聯(lián)結(jié)區(qū)長(zhǎng)度可以形成多種不同硬度和穩(wěn)定性的凝膠不能形成凝膠的情況：支鏈分子或雜聚糖分子間不能很好地結(jié)合，因此不能形成足夠大的聯(lián)結(jié)區(qū)和一定強(qiáng)度的凝膠，只形成粘稠、穩(wěn)定的溶膠。帶電荷的分子，如含羧基的多糖，鏈段之間的負(fù)電荷可產(chǎn)生庫侖斥力，阻止聯(lián)結(jié)區(qū)的形成。62不同的凝膠具有不同的用途，選擇標(biāo)準(zhǔn)取決于所期望的黏度、凝膠強(qiáng)度、流變性質(zhì)、體系的pH值、加工時(shí)的溫度、與其他配料的相互作用、質(zhì)構(gòu)等。

多糖溶液的上述性質(zhì)，賦予多糖在食品及輕工業(yè)有廣泛的應(yīng)用，如作為增稠劑、絮凝劑、泡沫穩(wěn)定劑、吸水膨脹劑、乳狀液穩(wěn)定劑等。63（三）風(fēng)味結(jié)合功能

碳水化合物是一類很好的風(fēng)味固定劑，能有效地保留揮發(fā)性風(fēng)味成分，如醛類、酮類及酯類。環(huán)狀糊精由于內(nèi)部呈非極性環(huán)境，能有效地截留非極性的風(fēng)味成分和其他小分子化合物。阿拉伯樹膠在風(fēng)味物顆粒的周圍形成一層厚膜，從而可以防止水分的吸收、揮發(fā)和化學(xué)氧化造成的損失。例：噴霧或凍干脫水的食品中的碳水化合物在脫水過程中，由糖-水相互作用轉(zhuǎn)變成糖-風(fēng)味劑的相互作用，從而保持揮發(fā)性風(fēng)味成分。64（四）碳水化合物褐變產(chǎn)物與食品風(fēng)味

碳水化合物在非酶褐變過程中產(chǎn)生類黑精色素和多種揮發(fā)性物質(zhì)，使加工食品產(chǎn)生特殊的風(fēng)味。褐變產(chǎn)物作用：使食品產(chǎn)生風(fēng)味，本身具有特殊的風(fēng)味或者能增強(qiáng)其他的風(fēng)味。例：麥芽酚（Maltol

）和乙基麥芽酚(甜味增強(qiáng)劑)糖的熱分解產(chǎn)物：吡喃酮、呋喃、呋喃酮、內(nèi)酯、羰基化合物、酸和酯類等。這些化合物總的風(fēng)味和香味特征使某些食品產(chǎn)生特有的香味。麥芽酚65（五）甜度

所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，一些糖苷、多糖復(fù)合物也有很好的甜度。人所能感覺到的甜味因糖的組成、構(gòu)型和物理形態(tài)不同而異。糖的相對(duì)甜度（W/W，%）

糖溶液的相對(duì)甜度結(jié)晶的相對(duì)甜度蔗糖?-D-果糖α-D-葡萄糖?-D-葡萄糖α-D-半乳糖?-D-半乳糖α-D-甘露糖?-D-甘露糖α-D-乳糖?-D-乳糖?-D-麥芽糖棉子糖水蘇四糖100100～17540～79＜α異頭體27-59苦味16～384846～5223-1001807482322132苦味1632-110糖醇的甜度：除了木糖醇外，其他糖醇的甜度均比蔗糖低。糖醇是低熱量營養(yǎng)型甜味劑66非酶褐變的類型美拉德反應(yīng)焦糖化褐變抗壞血酸褐變食品質(zhì)量與安全四.非酶褐變反應(yīng)（Non-EnzymaticBrowning

）（一）非酶褐變的類型及歷程

1.非酶褐變的類型67（1）美拉德反應(yīng)（羰氨反應(yīng),Maillard

Reaction）

還原糖（含羰基的化合物）與含氨基的化合物之間經(jīng)聚合、聚合等而生成類黑精和風(fēng)味物質(zhì)的非酶褐變反應(yīng)。

（2）美拉德反應(yīng)歷程

初始階段

中間階段

終了階段

羰氨縮合

分子重排脫胺脫水

脫胺重排氨基酸降解醇醛縮合

聚合Amadori重排（醛糖）Heyenes重排（酮糖）2.美拉德反應(yīng)及其反應(yīng)歷程

68氨基＋羰基（還原糖)

氮代葡萄糖基胺

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖

(果糖基胺)羰氨縮合

分子重排中期階段

還原糖和氨基酸或蛋白質(zhì)中的自由氨基失水縮合，生成N-葡萄糖基胺，經(jīng)Amadori重排反應(yīng)，生成1-氨基-1-脫氧-2-酮糖：初始階段：69中間階段

脫胺脫水（1，2烯醇化）羥甲基糠醛（HMF）

脫胺重排（2，3烯醇化）二羰基化合物

還原酮

Strecker降解褐色物質(zhì)

CO2

醛

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖

(果糖基胺)pH≤7pH＞7溫度較低裂解高活性的中間體pH＞7溫度較高70脫胺脫水HMF的積累與褐變速度有密切的相關(guān)性，HMF積累后不久就可發(fā)生褐變。當(dāng)pH≤7

時(shí)，Amadori

產(chǎn)物主要發(fā)生1，2-烯醇化而形成糠醛(當(dāng)糖是戊糖時(shí))或羥甲基糠醛(當(dāng)糖為己糖時(shí))：1，2-烯胺醇3-脫氧已糖醛酮羥甲基呋喃醛（HMF）Amadori

產(chǎn)物71脫胺重排二羰基化合物

當(dāng)pH＞7、溫度較低時(shí)：

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖易發(fā)生2,3-烯醇化而形成還原酮類,還原酮較不穩(wěn)定，既有較強(qiáng)的還原作用，也可異構(gòu)成脫氫還原酮（二羰基化合物）：72

Strecker降解

脫氫還原酮易使氨基酸發(fā)生脫羧、脫氨反應(yīng)形成醛類和α-氨基酮類Strecker

降解反應(yīng)歷程示意圖73當(dāng)pH＞7、溫度較高時(shí)

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖裂解，產(chǎn)生1-羥基-2-丙酮、丙酮醛、二乙?；衔锏雀呋钚缘闹虚g體。

74

反應(yīng)過程中形成的醛類、酮類都不穩(wěn)定，可發(fā)生醇醛縮合反應(yīng)，產(chǎn)生醛醇類及脫氮聚合物：終了階段：

美拉德反應(yīng)的中間產(chǎn)物都能與氨基發(fā)生縮合、脫氫、重排、異構(gòu)化等一系列反應(yīng)，最終形成含氮的棕色聚合物或共聚物，統(tǒng)稱為類黑素(Melanoidin)。褐變初期，紫外吸收增強(qiáng)，伴隨有熒光物質(zhì)產(chǎn)生；添加亞硫酸鹽等還原劑，可阻止褐變，但在褐變后期加入不能使之褪色。

-H2O-H2O75醛醇類及脫氮聚合物類醛亞胺類和酮亞胺類HMF或糠醛類黑素類（含氮的褐色的聚合物或共聚物類）醛糖Amadori重排N-葡萄糖基胺含自由氨基化合物還原酮類Amadori重排產(chǎn)品（ARP）（1-氨基-1-脫氧-2-酮糖）羥甲基糠醛(HMF)或糠醛的Schiffs堿裂解產(chǎn)物（丙酮醇、二乙酰基、丙酮醛等）脫氫還原酮類pH≤7pH>7pH>7醛類Strecker降解+氨基化合物+氨基化合物–氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物+氨基化合物美拉德反應(yīng)歷程示意圖76（3）美拉德反應(yīng)的條件、生成物和特點(diǎn)

條件：還原糖和氨基酸少量的水加熱或長(zhǎng)期貯藏

產(chǎn)物：黑色素（類黑精）＋風(fēng)味化合物特點(diǎn)：pH值下降（封閉了游離的氨基）；還原能力上升（還原酮產(chǎn)生）；

77（4）美拉德反應(yīng)對(duì)食品品質(zhì)的影響

不利方面：

a.營養(yǎng)損失，特別是必需氨基酸損失嚴(yán)重

b.產(chǎn)生某些致癌物質(zhì)

c.對(duì)某些食品，褐變反應(yīng)導(dǎo)致的顏色變化影響質(zhì)量。

有利方面：

褐變產(chǎn)生深顏色及強(qiáng)烈的香氣和風(fēng)味物質(zhì)，賦予食品特殊氣味和風(fēng)味。78（5）影響美拉德反應(yīng)的因素

①糖的結(jié)構(gòu)、種類及含量

a.α、β不飽和醛>α－雙羰基化合物>酮

b.五碳糖（核糖>阿拉伯糖>木糖）>六碳糖（半乳糖>甘露糖>葡萄糖）

c.單糖>雙糖

d.還原糖含量與褐變成正比②氨基酸及其他含氮物質(zhì)種類(肽類、蛋白質(zhì)、胺類)a.胺類>氨基酸

b.含S-S，S-H不易褐變

c.有吲哚、苯環(huán)易褐變

d.堿性氨基酸易褐變

e.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐變79③pH值

pH3-9范圍內(nèi)，隨著pH上升，褐變上升

pH在7.8-9.2范圍內(nèi)，褐變較嚴(yán)重pH≤3時(shí)，褐變反應(yīng)程度較輕微④反應(yīng)物濃度（水分含量）

10％～15%(H2O)時(shí)，褐變易進(jìn)行

5%～10％(H2O)時(shí)，多數(shù)褐變難進(jìn)行低于5%(H2O)時(shí)，褐變加快80⑤溫度

若△t＝10℃，則褐變速度差△v相差3～5倍

t>30℃時(shí)，褐變較快t<20℃時(shí)，褐變較慢t<10℃時(shí)，可較好地控制或防止褐變發(fā)生⑥金屬離子

Fe(Fe3+>Fe2+)

Cu2+

催化還原酮的氧化，促進(jìn)褐變Na＋對(duì)褐變無影響Ca2+可同氨基酸結(jié)合生成不溶性化合物而抑制褐變81（6）美拉德反應(yīng)在食品加工中應(yīng)用抑制美拉德反應(yīng)注意選擇原料：氨基酸、還原糖含量少的品種。水分含量降到很低：蔬菜干制品密封，袋子里放上高效干燥劑。流體食品則可通過稀釋降低反應(yīng)物濃度。降低pH：高酸食品如泡菜就不易褐變降低溫度：低溫貯藏除去一種作用物：一般除去糖可減少褐變加入亞硫酸鹽或酸式亞硫酸鹽鈣可抑制褐變82利用美拉德反應(yīng)控制原材料：核糖+半胱氨酸：烤豬肉香味核糖+谷胱甘肽：烤牛肉香味控制溫度：葡萄糖+纈氨酸：烤面包香味(100-150℃)

巧克力香味(180℃)木糖+酵母水解蛋白：餅干香味(90℃）

醬肉香味（160℃）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（6）美拉德反應(yīng)在食品加工中應(yīng)用833.焦糖化褐變及其反應(yīng)歷程（1）定義焦糖化作用（Caramelization

）：糖類在沒有氨基化合物存在時(shí)加熱到熔點(diǎn)以上，會(huì)變?yōu)楹诤值纳匚镔|(zhì)，這種作用稱為焦糖化作用（褐變）。焦糖化反應(yīng)生成兩類產(chǎn)物:

一類是糖脫水聚合產(chǎn)物，俗稱焦糖或醬色;

一類是降解產(chǎn)物，揮發(fā)性的醛、酮等。

84蔗糖熔融起泡異蔗糖酐-H2O加熱加熱加熱-H2O焦糖酐（Caramelan）焦糖素（Caramelin）焦糖烯起泡、脫水-H2O-H2O加熱焦糖化作用是以連續(xù)的加熱失水、聚合作用為主線的反應(yīng)，所產(chǎn)生的焦糖是一類結(jié)構(gòu)不明的大分子物質(zhì)。催化劑可加速這類反應(yīng)的發(fā)生。

例：蔗糖在酸或酸性銨鹽存在的溶液中加熱，可制備焦糖色素。焦糖的形成85焦糖化反應(yīng)歷程可分三階段：第一階段：由蔗糖熔融開始，經(jīng)一段時(shí)間起泡，蔗糖脫去一分子水，生成具溫和苦味的異蔗糖酐，起泡暫時(shí)停止。第二階段：持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間的失水階段，在此階段異蔗糖酐縮合為焦糖酐。

焦糖酐分子式C24H36O18，淺褐色色素，熔點(diǎn)138℃，可溶于水及乙醇，味苦第三階段：焦糖酐進(jìn)一步脫水形成焦糖烯；焦糖烯繼續(xù)加熱失水，生成高分子量的難溶性焦糖素。

焦糖烯分子式C36H50O25

，熔點(diǎn)為154℃，可溶于水，味苦焦糖素分子式C125H188O80，難溶于水，深褐色86②熱降解產(chǎn)物的產(chǎn)生a酸性條件下醛類的形成：在酸性條件下加熱，醛糖或酮糖進(jìn)行烯醇化，生成1,2-烯醇式己糖1,2-烯醇式己糖葡萄糖

3-脫氧葡萄糖醛酮羥甲基糠醛87b.堿性條件下醛類的形成

還原糖在堿性條件下發(fā)生互變異構(gòu)，形成中間產(chǎn)物1,2-烯醇式己糖，1,2-烯醇式己糖形成后，在強(qiáng)熱下裂解生成醛類。

88焦糖色素的性質(zhì)

焦糖是一種黑褐色膠態(tài)物質(zhì)溶于水呈紅棕色等電點(diǎn)在pH3.0-6.9,甚至低于pH3

注意應(yīng)用的pH條件89以蔗糖為原料生產(chǎn)的三種色素及其用途：NH4HSO3催化pH2-4.5耐酸焦糖色素

（可用于可口可樂飲料，棕色）糖和銨鹽加熱pH4.2-4.8焙烤食品用焦糖色素

（紅棕色）

蔗糖加熱pH3-4啤酒美色劑

（含醇類飲料，紅棕色）90(二)非酶褐變對(duì)食品質(zhì)量的影響產(chǎn)生二大類對(duì)食品色澤有影響的成分：分子量低于1000、水可溶的小分子有色成分分子量達(dá)10萬、水不可溶的大分子高聚物非酶褐變反應(yīng)中呈色成分較多且復(fù)雜，目前得到水可溶的小分子呈色成分主要有下列幾種：1.非酶褐變對(duì)食品色澤的影響9192水不可溶的大分子呈色成分：

水不可溶的大分子高聚物質(zhì)的結(jié)構(gòu)還不是很清楚。

類黑素的結(jié)構(gòu)和形成歷程可能如下：932.非酶褐變對(duì)食品風(fēng)味的影響在高溫條件下，糖類脫水后，碳鏈裂解、異構(gòu)及氧化還原可產(chǎn)生：乙酰丙酸、甲酸、丙酮醇（1-羥-2-丙酮）、3-羥基丁酮、二乙酰、乳酸、丙酮酸和醋酸等；

非酶褐變反應(yīng)過程中產(chǎn)生的二羰基化合物，可促進(jìn)很多成分的變化，如氨基酸在二羰基化合物作用下脫氨脫羧，產(chǎn)生大量的醛類。非酶褐變可產(chǎn)生需宜或不需宜的風(fēng)味：麥芽酚（3-羥基-2-甲基吡喃-4-酮）和異麥芽酚（3-羥基-2-乙酰呋喃）：使焙烤的面包產(chǎn)生香味2-H-4-羥基-5-甲基-呋喃-3-酮：烤肉的焦香味吡嗪類及某些醛類等：高火味及焦糊味。9495氨基酸與葡萄糖（1:1）混合加熱后的香型變化氨基酸Strecker

反應(yīng)中生成的醛香型100℃180℃Gly甲醛焦糖香燒糊的糖味Ala乙醛甜焦糖香燒糊的糖味Val異丁醛黑麥面包的風(fēng)味沁鼻的巧克力香Leu異戊醛果香、甜巧克力香燒糊的干酪味Ile2-甲基丁醛霉腐味、果香燒糊的干酪味Thrα–羥基丙醛巧克力香燒糊的干酪味Pheα–甲基苯丙醛紫羅蘭、玫瑰香紫羅蘭、玫瑰香963.非酶褐變產(chǎn)物的抗氧化作用自上世紀(jì)八十年代以來，美拉德產(chǎn)物(MRPs)抗氧化性引起廣泛關(guān)注。

Elizalde等：葡萄糖-甘氨酸反應(yīng)系統(tǒng)加熱褐變程度對(duì)抗氧化性影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在加熱12-18h,MRPs抗氧化活性最佳。對(duì)大豆油氧化誘導(dǎo)時(shí)間較未添加MRPs的樣品增長(zhǎng)3倍，將鏈傳播的速度降低一半，且能減少已醛形成。

Bedingbaus和Ockerman：不同氨基酸與糖類的MRPs對(duì)冷藏的加工牛排脂類氧化抑制作用.結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同來源MRPs具有良好抑制脂類氧化作用。

97

Yamaguchi等：將由木糖-甘氨酸的MRPs經(jīng)sephadexG-l5分離出低分子量的類黑精，再進(jìn)一步用sephadexG-50和G-l00分離，其中一部分類黑精的抗氧化能力在亞油酸中超過BHA、沒食子酸丙酯等。

Yoshimura等：通過電子自旋共振研究葡萄糖-甘氨酸系統(tǒng)MRPs對(duì)活性氧抑制作用。結(jié)果表明，此模式下的MRPs可抑制90％以上以·OH形式存在的活性氧。98

糖/胺溶液在100℃加熱不同時(shí)間的對(duì)自由基的清除能力變化

A圖：從上至下分別是：葡萄糖+丙氨酸，葡萄糖+甘氨酸，葡萄糖+賴氨酸

B圖：從上至下分別是：乳糖+丙氨酸，乳糖+甘氨酸，乳糖+賴氨酸

MRPs作為有效的抗氧化劑應(yīng)用仍存在許多問題：缺少對(duì)有抗氧化活性的MRPs的特殊結(jié)構(gòu)和其抗氧化機(jī)理的研究。994.非酶褐變降低了食品的營養(yǎng)性（1）氨基酸的損失含有游離ε-氨基的賴氨酸、堿性L-精氨酸和L-組氨酸對(duì)美拉德降解反應(yīng)也很敏感（2）糖及Vc的損失可溶性糖及Vc有大量損失（3）蛋白質(zhì)營養(yǎng)性降低，蛋白質(zhì)上氨基如果參與了非酶褐變反應(yīng)，其溶解度也會(huì)降低。（4）礦質(zhì)元素的生物有效性下降1005.非酶褐變產(chǎn)生有害成分

生成了致畸、致突變的雜環(huán)胺；美拉德反應(yīng)產(chǎn)生的典型產(chǎn)物D-糖胺可以損傷DNA；美拉德反應(yīng)對(duì)膠原蛋白的結(jié)構(gòu)有負(fù)面作用，影響人體的衰老和糖尿病的形成。丙烯酰胺：致癌、神經(jīng)毒馬鈴薯片，丙烯酰胺含量330~2300ug/Kg

餅干，丙烯酰胺含量＜30~650ug/Kg

面包，丙烯酰胺含量＜30~160ug/Kg

101

①糖類醛糖的反應(yīng)速度＞酮糖

α-己烯醛褐變最快，其次是α-雙羰基化合物

單糖的反應(yīng)速度＞雙糖五碳糖的褐變速度約為六碳糖的10倍五碳糖：核糖>阿拉伯糖>木糖六碳糖：半乳糖>甘露糖>葡萄糖，（三）影響非酶褐變反應(yīng)的因素及控制方法102②氨基化合物

胺類>氨基酸、肽>蛋白質(zhì)氨基酸的種類、結(jié)構(gòu)不同反應(yīng)速度差別很大

堿性氨基酸的氨基易褐變,如賴、精、組

氨基在ε-位、末位氨基酸比α-位反應(yīng)速度快

103③溫度和時(shí)間

溫度T↑，V↑（增加10℃，V↑3-5倍）

30℃以上快，20℃以下慢，低溫防止褐變

例：醬油釀造時(shí)，提高發(fā)酵溫度，醬油色素也加深，溫度每提高5℃，著色度提高35.6%熱作用時(shí)間的影響：褐色形成與作用時(shí)間呈正相關(guān)104④pH值

酸、堿性環(huán)境中均可發(fā)生

pH3～9，隨著pH上升，褐變反應(yīng)速度上升

pH7.8～9.2，褐變反應(yīng)速度最高

pH2.0～3.5，褐變與pH成反比

105⑤

aw及金屬離子水分含量在10％－15％，易發(fā)生非酶褐變水分含量＜３％，褐變受抑制干燥食品，褐變抑制金屬離子促進(jìn)褐變銅、鐵、鉛、鋅、錫作用漸弱Fe3+＞Fe2+⑥高壓的影響高壓促進(jìn)褐變作用效果受pH影響1062.非酶褐變的控制降溫亞硫酸鹽處理改變pH降低濃度使用不易褐變的糖類發(fā)酵法和生物化學(xué)法鈣鹽107一.淀粉(Starch)第三節(jié)食品中重要的多糖108A,綠豆淀粉（平均粒徑：0.016mm）B,馬鈴薯淀粉（平均粒徑：0.049mm）C,普通玉米淀粉（平均粒徑：0.013mm）D,甘薯淀粉（平均粒徑：0.017mm）

（一）淀粉粒的一般性質(zhì)淀粉在植物細(xì)胞內(nèi)以顆粒狀態(tài)存在，故稱淀粉粒。109淀粉粒形狀：圓形、橢圓形、多角形等。大?。?/p>

0.001-0.15mm之間。

馬鈴薯淀粉粒最大，谷物淀粉粒小。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衍射現(xiàn)象。馬鈴薯淀粉的顆粒和偏光十字110

（二）淀粉的結(jié)構(gòu)直鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α－1，4糖苷鍵連接14分子量106呈右手螺旋狀，每個(gè)環(huán)含有6個(gè)葡萄糖殘基螺旋內(nèi)部只含H，親油螺旋外部有羥基，親水111支鏈淀粉：由D-吡喃葡萄糖，α-1，4和α-l，6糖苷鍵連接起來的帶分枝的復(fù)雜大分子

三種鏈：A、B、CA鏈：外鏈，含15-30個(gè)葡萄糖殘基，只含非還原末端B鏈：A與B以α-1，6鍵連接，A與A在B上間隔為6-12個(gè)葡萄糖殘基，只有非還原端C鏈：線型主鏈，一端為還原端，另一端為非還原端1,41,6112支鏈淀粉分子排列分子量107-108分支排列成簇或以雙螺旋形式存在形成許多小結(jié)晶區(qū)偏光黑十字

（二）淀粉的結(jié)構(gòu)113直鏈淀粉和支鏈淀粉的比較性質(zhì)直鏈淀粉支鏈淀粉分子量糖苷鍵對(duì)老化的敏感性β-淀粉酶作用產(chǎn)物葡萄糖淀粉酶作用產(chǎn)物分子形狀

50000－200000主要是α-D-(1→4)高麥芽糖D-葡萄糖主要為線型一百萬到幾百萬α-D-(1→4)，α-D-(1→6)低麥芽糖，β-極限糊精D-葡萄糖灌木型114

淀粉粒的結(jié)晶區(qū)模型（左）和直鏈淀粉與支鏈淀粉分子呈徑向排列示意圖（右）支鏈淀粉雙螺旋

；直鏈淀粉和支鏈淀粉的混合雙螺旋結(jié)構(gòu)

；直鏈淀粉的V-螺旋和螺旋中包含的脂

；游離脂

；游離直鏈淀粉

淀粉粒中無定形區(qū)（70%）與結(jié)晶區(qū)（30%）呈現(xiàn)交替的層狀結(jié)構(gòu)無定形區(qū)：直鏈淀粉結(jié)晶區(qū)：主要為支鏈淀粉115

不同淀粉中直鏈與支鏈淀粉的比例淀粉來源直鏈淀粉(%)支鏈淀粉(%)淀粉來源直鏈淀粉(%)支鏈淀粉(%)高直鏈玉米

50~8515~50秈米26~3174~69玉米2674馬鈴薯2179蠟質(zhì)玉米199木薯1783小麥2872粳米1783116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；直鏈淀粉不能溶于冷水，能溶于熱水。化學(xué)性質(zhì)

無還原性；遇碘呈藍(lán)色，加熱則藍(lán)色消失，冷后呈藍(lán)色；可水解（酶解，酸解）。

（三）淀粉的理化性質(zhì)117酸水解

酶水解－淀粉酶－淀粉酶葡萄糖淀粉酶

淀粉的水解液化酶糖化酶118

淀粉的水解－酶水解－淀粉酶

－淀粉酶

葡萄糖淀粉酶－1,4－1,6越過1,6？水解單元水解支鏈淀粉終產(chǎn)物能能能否1G－葡萄糖－麥芽糖異麥芽糖否否2G－麥芽糖－極限糊精能能能1G－葡萄糖119

淀粉的水解－糊精概念：淀粉水解過程中所產(chǎn)生的分子量不等的多糖苷片段。分類：根據(jù)與I2呈色不同，分為藍(lán)色糊精紅色糊精無色糊精120-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶葡萄糖異構(gòu)酶D-果糖玉米淀粉

D-葡萄糖玉米糖漿玉米糖漿：58%D-葡萄糖，42%D-果糖（果葡糖漿）

淀粉的水解－酶水解121葡萄糖當(dāng)量（DE值）—

用來衡量淀粉轉(zhuǎn)化為D-葡萄糖的程度

定義：還原糖（按葡萄糖計(jì)）在玉米糖漿中的百分比

DE反映還原性、水解程度的大小DE＜20，麥芽糊精

DE=20～60，玉米糖漿

淀粉的水解－酶水解122

（四）淀粉的糊化幾個(gè)概念β-淀粉：具有膠束結(jié)構(gòu)的生淀粉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123定義：淀粉懸浮液加熱到適當(dāng)溫度，淀粉在水中溶脹，形成均勻的糊狀溶液的過程，稱為糊化。本質(zhì)：微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無序，結(jié)晶區(qū)被破壞。β-淀粉α-淀粉氫鍵

H2O

（四）淀粉的糊化（gelatinization，dextrinization）124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，雙折射現(xiàn)象不變。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”。c淀粉粒解體階段：淀粉分子全部進(jìn)入溶液。淀粉顆粒懸浮液加熱到90℃并恒定在90℃的黏度變化曲線125糊化溫度：指淀粉雙折射消失的溫度。糊化溫度不是一個(gè)點(diǎn)，而是一段溫度范圍。糊化點(diǎn)或糊化開始溫度

雙折射開始消失的溫度

糊化終了溫度

雙折射完全消失的溫度126影響淀粉糊化的因素：淀粉結(jié)構(gòu)：

直鏈淀粉不易糊化，糊化物也不穩(wěn)定支鏈淀粉較易糊化，糊化物穩(wěn)定aw：

aw提高，糊化程度提高。糖：

高濃度的糖使淀粉糊化受到抑制。鹽：高濃度使淀粉糊化受到抑制；低濃度幾乎無影響。

馬鈴薯淀粉例外（因?yàn)樗辛姿峄鶊F(tuán)，低濃度的鹽影響其電荷效應(yīng)）127影響淀粉糊化的因素：脂類：抑制糊化。脂類與淀粉形成包合物，即脂類被包含在淀粉螺旋環(huán)內(nèi)，不易從螺旋環(huán)中浸出，并可阻止水滲透入淀粉粒。pH值：

pH<4時(shí)，淀粉水解為糊精，粘度降低

pH4-7時(shí)，幾乎無影響

pH≥10，糊化速度加快，但對(duì)食品意義不大淀粉酶：

使淀粉糊化加速新米比陳米更易煮爛128老化：淀粉糊經(jīng)緩慢冷卻或儲(chǔ)藏時(shí)，淀粉分子通過氫鍵相互作用產(chǎn)生沉淀或不溶解的現(xiàn)象。

實(shí)質(zhì)：糊化后的淀粉分子再結(jié)晶的過程。例：面包的陳化（staling）糊化淀粉老化淀粉糊化的逆過程

比生淀粉的晶化程度低

（五）淀粉的老化（Retrogradation）129

一般直鏈淀粉易老化，直鏈淀粉愈多，老化愈快。支鏈淀粉老化需要很長(zhǎng)時(shí)間。130影響淀粉老化的因素：1.淀粉的種類直鏈淀粉易老化聚合度中等的淀粉易老化支鏈淀粉不易老化淀粉改性后，不均勻性提高，不易老化2.淀粉的濃度含水量30－60%易老化（40%最高）含水量過低（<10%）或過高，均不易老化3.無機(jī)鹽的種類阻礙淀粉分子定向取向SCN-＞PO4-

＞

CO32-

＞

I-

＞

NO3-

＞

Br-

＞

Cl-

＞

Ba2+

＞

Ca2+

＞

K+

＞

Na+131影響淀粉老化的因素：4.食品的pH值pH5-7時(shí)，老化速度塊偏酸偏堿，老化減緩5.溫度2－4℃，淀粉易老化<-20℃或>60℃，不易老化6.冷凍速度緩慢冷卻，加重老化速凍，降低老化7.共存物的影響脂類和乳化劑可抗老化多糖（果膠例外）、蛋白質(zhì)等親水大分子可抗老化表面活性劑或具有表面活性的極性脂類可抗老化132（五）淀粉改性（1）低黏度變性淀粉（酸變性淀粉）

低于糊化溫度進(jìn)行酸水解，無定形區(qū)水解，剩下較完整的結(jié)晶區(qū)。冷水中不易溶解，易溶于沸水；黏度、凝膠強(qiáng)度下降，糊化溫度提高，不易老化增稠、制膜淀粉懸浮液在高于糊化溫度下加熱，快速干燥脫水。冷水可溶，可省去食品蒸煮的步驟應(yīng)用：老人及嬰幼兒食品、魚糜、火腿、臘腸、烘焙食品、方便食品（2）預(yù)糊化淀粉（3）淀粉醚化低取代度(degreeofsubstitution,DS)的羥乙基淀粉糊化溫度降低，淀粉顆粒的溶脹速度加快，淀粉糊形成凝膠和老化的趨勢(shì)減弱。羥丙基淀粉：色拉調(diào)味汁、餡餅的添加劑和增稠劑。133

淀粉和酸式正磷酸鹽、酸式焦磷酸鹽以及三聚磷酸鹽的混合物反應(yīng)，可制成淀粉磷酸單脂。淀粉單磷酸酯糊化溫度低取代度0.07或更高的淀粉磷酸酯：冷水中可溶脹、黏度和透明度增大，老化現(xiàn)象↓極好的冷凍-解凍穩(wěn)定性：冷凍肉汁和奶油餡餅的增稠劑。（4）淀粉酯淀粉有機(jī)酸酯：

增稠性、糊的透明性和穩(wěn)定性均優(yōu)于天然淀粉烘焙食品、湯汁粉料、沙司、布丁、冷凍食品的增稠劑和穩(wěn)定劑，脫水水果的保護(hù)涂層和保香劑、微膠囊包被劑。例：淀粉醋酸酯134（5）交聯(lián)淀粉淀粉與含有雙或多官能團(tuán)的試劑反應(yīng)生成的衍生物相鄰的淀粉鏈各有一個(gè)羥基被酯化，鏈間形成個(gè)化學(xué)橋鍵阻止淀粉粒溶脹，對(duì)熱和振動(dòng)的穩(wěn)定性更大增稠劑、穩(wěn)定劑：嬰兒食品、色拉調(diào)味汁、水果派、奶油型玉米食品淀粉水懸浮液與次氯酸鈉在低于糊化溫度下反應(yīng)發(fā)生水解和氧化平均每25～50個(gè)葡萄糖殘基有一個(gè)羧基低黏度的填充料，不易老化，形成不透明的凝膠用于色拉調(diào)味料和蛋黃醬等（6）氧化淀粉氧化淀粉135種類直鏈淀粉/支鏈淀粉糊化溫度范圍(℃)性質(zhì)普通淀粉1:362～72冷卻解凍穩(wěn)定性不好糯質(zhì)淀粉0:163～70不易老化高直鏈淀粉3:2-4:166～92顆粒雙折射小于普通淀粉酸變性淀粉可變69～79熱糊的粘性降低羥乙基化淀粉可變58～68(DS0.04)增加糊的透明性，降低老化作用磷酸單酯淀粉可變56～66降低糊化溫度和老化作用交聯(lián)淀粉可變高于未改性的淀粉，取決于交聯(lián)度峰值黏度減小，糊的穩(wěn)定性增大乙?；矸劭勺?5～65糊狀物透明，穩(wěn)定性好玉米淀粉改性前后的性質(zhì)比較136二.纖維素和半纖維素(cellulose&semicellulose)（一）纖維素由D-吡喃葡萄糖通過β-D-（1→4）糖苷鍵連接構(gòu)成的線型同聚糖。

微晶纖維素（Microcrystallinecellulose，MCC

）：將纖維素的無定形區(qū)酸水解，剩下很小的耐酸結(jié)晶區(qū)。不溶于水、稀釋的酸和多數(shù)的有機(jī)溶劑，微溶于20%的堿溶液。分子量30～50K

應(yīng)用：低熱量食品中用作填充劑、流變控制劑。137纖維素羧甲基纖維素鈉鹽1.羧甲基纖維素羧甲基纖維素（carboxymethylcelluose,CMC）：用氫氧化鈉-氯乙酸處理纖維素而制成。

DS0.3～0.9，DP500～2000。纖維素經(jīng)化學(xué)改性，可制成纖維素基食品膠蛋白質(zhì)的增溶增稠劑、粘合劑冷凍食品阻止冰晶的生成1382.甲基纖維素和羥丙基纖維素甲基纖維素（methylcellulose,MC）纖維素的醚化衍生物制備方法：強(qiáng)堿性條件下，將纖維素同三氯甲烷反應(yīng)即得,商業(yè)產(chǎn)品的DS一般為1.1～2.2。熱凝膠性不能被人體消化139羥丙基甲基纖維素（Hydroxypropylmethylcellulose,HPMC）纖維素與氯甲烷和環(huán)氧丙烷在堿性條件下反應(yīng)制備，DS通常在0.002～0.3。可溶于冷水具有表面活性易在界面吸附增強(qiáng)食品對(duì)水的吸收和保持應(yīng)用：油炸食品、保健品、冷凍食品、涂布料和代脂肪140（二）半纖維素由戊糖、葡萄糖醛酸和某些脫氧糖構(gòu)成。食品中最普遍存在的半纖維素是由β-(1→4)-D-吡喃木糖單位組成的木聚糖。在食品焙烤中的作用：提高面粉對(duì)水的結(jié)合能力，改善面包面團(tuán)的混合品質(zhì)，降低混合所需能量，有助于蛋白質(zhì)的摻合，增加面包體積。例：含植物半纖維素的面包可推遲變干硬的時(shí)間。1411.果膠的化學(xué)結(jié)構(gòu)

由α-（1→4）-D-吡喃半乳糖醛酸單位組成的聚合物，主鏈上還有α-L-鼠李糖殘基。α-（1→4）-D-半乳糖醛酸基

-1,4糖苷鍵三.果膠(Pectin)142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)：1432.果膠的分類部分羧基被甲醇酯化酯化度（DE）：醛酸殘基(羧基)的酯化數(shù)占D-半乳糖醛酸殘基總數(shù)的百分?jǐn)?shù)。

高甲氧基果膠（High-methoxylpectin，HM）DE>50%低甲氧基果膠（low-methoxylpectin，LM）DE<50%144不含甲酯基，即羥基游離的果膠物質(zhì)。

原果膠(Protopectin)果膠（Pectin)

高度甲酯化的果膠物質(zhì)。只存在于植物細(xì)胞壁和未成熟的果實(shí)和蔬菜中,使其保持較硬的質(zhì)地.不溶于水果膠酸(Pecticacid)

部分甲酯化的果膠物質(zhì)存在于植物汁液中。甲酯化程度↓1453.果膠的物理化學(xué)性質(zhì)水解：

果膠在酸堿條件下水解，生成去甲酯和糖苷鍵裂解產(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(zhǎng)增加而減少粘度：

粘度與鏈長(zhǎng)正比146果膠形成凝膠的機(jī)理及影響因素機(jī)理：脫水劑使高度含水的果膠分子脫水以及電荷中和而形成凝集體。凝膠形成的影響因素：pH值、可溶性固形物含量和高價(jià)離子的存在。147果膠凝膠的形成條件HM：有糖、酸的存在下易形成凝膠

Brix>55％pH<3.5LM：有二價(jià)陽離子的存在

Ca2＋添加量與pH有關(guān)，反比例凝膠形成速度：

HM

DE越高形成凝膠的速度越快LM

DE越高形成凝膠的速度越慢148影響凝膠強(qiáng)度的因素：

凝膠強(qiáng)度與分子量成正比凝膠強(qiáng)度與酯化程度成正比果醬與果凍的膠凝劑制造凝膠糖果酸奶的水果基質(zhì)（LM）增稠劑和穩(wěn)定劑乳制品（HM）果膠的用途：149四.瓊脂(Agar)瓊脂：又名瓊膠、洋菜、凍粉、涼粉、“寒天”。水溶性多糖，紅藻綱的某些海藻提取的親水性膠體。無色或淡黃色的細(xì)條或粉末；半透明，表面皺縮，微有光澤，質(zhì)輕軟而韌，不易折斷，完全干燥后，則脆而易碎；無臭，味淡；不溶于冷水，但能膨脹成膠塊狀，在沸水中能緩緩溶解。由1，3連接的β-D-吡喃半乳糖（A）與1，4連接的3，6-內(nèi)醚-α-L-吡喃半乳糖（3,6-AG）交替連接而成的線性多糖。1.瓊脂的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)150瓊膠糖的結(jié)構(gòu)A：易被酸水解的鍵，E:易被β-瓊膠酶水解的鍵，L:3，6-內(nèi)醚-L-半乳糖（3,6-AG），D：D-半乳糖瓊二糖（agarobiose），瓊四糖（agarotetraose），新瓊二糖（neoagarobiose），新瓊四糖（neoagarotetraose）1512.瓊脂在食品工業(yè)中的應(yīng)用

海藻類膳食纖維凝固劑、穩(wěn)定劑、增稠劑：軟糖、羊羹、果凍布丁、果醬、魚肉類罐頭、冰淇淋發(fā)酵工業(yè)固化酶和固定化細(xì)胞的載體152五.卡拉膠卡拉膠（Carrageenan），鹿角菜膠、角叉菜膠等。原料：角叉菜（Chondrus

ocellatus）；伊谷草（Ahnfeltia

furcellata）；瓊枝（Eucheuma

gelatinae）；麒麟菜（Eucheuma

muricatum）；珍珠麒麟菜（Eucheuma

oramurai）；小杉藻（Gigartina

intermedia）；海蘿（Gloiopeltis

furcata）；叉枝藻（Gymnogongrus

flabelliformis）；凍沙菜（Hypnea

japonika）；鹿角沙菜（Hypnea

cervicornis）；長(zhǎng)枝沙菜（Hypnea

charoides）等。1531.卡拉膠的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)分子量1～5×105由1,3-β-D-吡喃半乳糖和1，4-α-D-吡喃半乳糖作為基本骨架，交替連接而成的線形多糖類硫酸酯的鈣、鉀、鈉、鎂、銨鹽和3，6-內(nèi)醚半乳糖直鏈聚合物所組成。分為七種類型，其中3種食品常用：Κ-卡拉膠：硫酸基約25%，3，6－內(nèi)醚－半乳糖為34%；Τ-卡拉膠：分別為32%和30%λ-卡拉膠：35%的硫酸基，而3，6－內(nèi)醚－半乳糖的含量極低。三種基本卡拉膠的結(jié)構(gòu)示意圖1541.卡拉膠的結(jié)構(gòu)和性