第三章-碳水化合物課件

第三章

碳水化合物1第三章

碳水化合物1本章提要重點(diǎn)：?jiǎn)翁恰⒍嗵堑慕Y(jié)構(gòu)和功能；美拉德褐變反應(yīng)及其對(duì)食品營(yíng)養(yǎng)，感觀性狀和安全的影響；淀粉的糊化和老化及其在食品加工中的應(yīng)用；功能性低聚糖難點(diǎn)：糖類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)與功能間的關(guān)系。2本章提要重點(diǎn)：2主要內(nèi)容3.1概述3.2碳水化合物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)3.3非酶褐變3.4食品中重要的碳水化合物3主要內(nèi)容3.1概述3.2碳水化合物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)3.3非碳水化合物(Carbohydrates)也稱(chēng)糖類(lèi)，是由碳、氫、氧三種元素組成的。3.1概述

多羥基醛或酮及其衍生物和縮合物的總稱(chēng)。4碳水化合物(Carbohydrates)也稱(chēng)糖類(lèi)，3.1概3.1.1分類(lèi)Classification單糖(Monosaccharides)：不能再被水解的多羥基醛或酮，是碳水化合物的基本單位。eg：葡萄糖、果糖、半乳糖低聚糖（寡糖）(Oligosaccharides)由2-10個(gè)單糖分子縮合而成，水解后生成單糖。eg：蔗糖、麥芽糖、乳糖多糖(Polysaccharides)：由>10個(gè)單糖分子縮合而成。53.1.1分類(lèi)Classification單糖(Monos3.1.2食品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櫻桃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0.860.860.0663.1.2食品中的碳水化合物水果及蔬菜中游離糖含量(%鮮重常見(jiàn)部分谷物食品原料中碳水化合物含量(按每100g可食部分計(jì))谷物名稱(chēng)碳水化合物（g）纖維素(g)谷物名稱(chēng)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69.51.77常見(jiàn)部分谷物食品原料中碳水化合物含量(按每100g可食部分計(jì)3.2碳水化合物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)3.2.1結(jié)構(gòu)和構(gòu)象3.2.2理化性質(zhì)3.2.3食品功能性83.2碳水化合物的結(jié)構(gòu)及性質(zhì)3.2.1結(jié)構(gòu)和構(gòu)象3.2.3.2.1.1單糖的結(jié)構(gòu)3.2.1碳水化合物的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)環(huán)狀結(jié)構(gòu)構(gòu)象93.2.1.1單糖的結(jié)構(gòu)3.2.1碳水化合物的結(jié)構(gòu)和構(gòu)象醛糖C4差向異構(gòu)C2差向異構(gòu)（除C1外手性構(gòu)型有差別的糖都稱(chēng)為差向異構(gòu)體）（1）鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)10醛糖C4差向異構(gòu)C2差向異構(gòu)（除C1外手性構(gòu)型有差別酮糖C5差向異構(gòu)（最高碳數(shù)手性碳上的羥基在右為D-糖）11酮糖11（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)單糖分子的羰基和本身的醇基反應(yīng)，形成較穩(wěn)定的五元呋喃環(huán)或六元吡喃環(huán)，新形成的手性中心有α或β型兩種。12（2）環(huán)狀結(jié)構(gòu)單糖分子的羰基和本身的醇基反應(yīng)，形成較穩(wěn)定的五構(gòu)象是由原子基團(tuán)圍繞單糖旋轉(zhuǎn)一定位置而形成的。己糖可以形成呋喃型和吡喃型（3）己糖構(gòu)象13構(gòu)象是由原子基團(tuán)圍繞單糖旋轉(zhuǎn)一定位置而形成的。己糖可以形己糖一般由船式和椅式兩種構(gòu)象14己糖一般由船式和椅式兩種構(gòu)象14(4)糖苷的結(jié)構(gòu)糖苷是單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)縮合形成的化合物。非糖部分稱(chēng)為配基或非糖體，可分為含氧糖苷、含氮糖苷和含硫糖苷等。糖苷通常包含一個(gè)呋喃糖環(huán)或一個(gè)吡喃糖環(huán)，自然界中存在的糖苷多為β-糖苷。15(4)糖苷的結(jié)構(gòu)糖苷是單糖的半縮醛上羥基與非糖物質(zhì)縮3.2.1.2低聚糖的結(jié)構(gòu)低聚糖又稱(chēng)為寡糖，它是由2~10個(gè)糖單位以糖苷鍵結(jié)合而構(gòu)成的碳水化合物。自然界中以游離狀態(tài)存在的低聚糖的主要是二糖和三糖。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163.2.1.2低聚糖的結(jié)構(gòu)低聚糖又稱(chēng)為寡糖，它是由2麥芽糖、蔗糖、乳糖結(jié)構(gòu)17麥芽糖、蔗糖、乳糖結(jié)構(gòu)17由環(huán)狀α-D-吡喃葡萄糖苷構(gòu)成。聚合度為6、7、8，分別成為α、β、γ-環(huán)狀糊精。環(huán)狀糊精為中空?qǐng)A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?zhuān)岣呷芙舛龋谏w異味的作用。環(huán)狀糊精Cyclodextrin（CD）18由環(huán)狀α-D-吡喃葡萄糖苷構(gòu)成。聚合19193.2.1.3多糖的結(jié)構(gòu)多糖的分子量較大，DP（Degreeofpolymerization）值由11到幾千,多糖的形狀有直鏈和支鏈兩種。多糖可由一種或由幾種單糖單位組成，前者稱(chēng)為均多糖（homoglycans），后者稱(chēng)雜多糖（heteroglycans）。203.2.1.3多糖的結(jié)構(gòu)多糖的分子量較大，3.2.2碳水化合物的理化性質(zhì)溶解性水解反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)酯化與醚化反應(yīng)213.2.2碳水化合物的理化性質(zhì)溶解性水解反應(yīng)氧化反應(yīng)溶解性單糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于水的。糖醇在水中溶解時(shí)吸收的熱量要比蔗糖高得多，適宜制備具有清涼感的食品。

糖苷的溶解性能與配體有很大關(guān)系。多糖的每個(gè)糖基單位大多數(shù)平均含有3個(gè)羥基，因此，多糖分子鏈中每個(gè)單糖單位能夠完全被溶劑化，有較強(qiáng)的持水能力和親水性，易于水化和溶解。22溶解性單糖、糖醇、糖苷、低聚糖等一般是可溶于A、糖苷的水解氧糖苷連接的O-苷鍵在中性和弱堿性pH環(huán)境中是穩(wěn)定的，在酸性條件下易水解。水解反應(yīng)以甲基吡喃糖苷①為例，其酸水解過(guò)程是：其一通過(guò)佯鹽②和離子③；其二經(jīng)過(guò)⑤和環(huán)離子⑥。最終都生成吡喃糖④。以①→⑤→⑥→④途徑為主23A、糖苷的水解氧糖苷連接的O-苷鍵在中性和弱苦杏仁苷酸水解或酶水解示意圖苯甲醛氫氰酸龍膽二糖苦杏仁苷的功能性消失產(chǎn)生有害成分24苦杏仁苷酸水解或酶水解示意圖苯甲醛氫氰酸龍膽二糖苦杏仁苷的功食物中主要的硫代糖苷及其水解產(chǎn)生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(lèi)（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+KHSO425食物中主要的硫代糖苷及其水解產(chǎn)生物糖苷食物原料水解后的分解物B、低聚糖及多糖的水解

低聚糖容易被酸和酶水解，但對(duì)堿較穩(wěn)定。

蔗糖水解稱(chēng)為轉(zhuǎn)化，生成等摩爾葡萄糖和果糖的混合物稱(chēng)為轉(zhuǎn)化糖（invertsuger）。

多糖在酸或酶的催化下也易發(fā)生水解，并伴隨粘度降低、甜度增加。在果汁、果葡糖漿等生產(chǎn)過(guò)程中常利用酶作催化劑水解多糖。用淀粉生產(chǎn)玉米糖漿就是應(yīng)用了低聚糖及多糖在酸和酶作用下易水解的原理進(jìn)行的。

26B、低聚糖及多糖的水解低聚糖容易被酸和酶水解多糖的水解27多糖的水解27含有游離醛基的醛糖或能產(chǎn)生醛基的酮糖都是還原糖，在堿性條件下，有弱的氧化劑存在時(shí)可被氧化成醛糖酸（aldonicacid）；有強(qiáng)的氧化劑存在時(shí)，醛糖的醛基和伯醇基均被氧化成羧基，形成的醛糖二酸（aldaricacid）。醛糖在酶作用下也可發(fā)生氧化。如某些醛糖在特定的脫氫酶作用下其伯醇被氧化，而醛基被保留，生成糖醛酸（uronicacid）。氧化反應(yīng)28含有游離醛基的醛糖或能產(chǎn)生醛基的酮糖都是還原糖單糖的羰基在適當(dāng)?shù)倪€原條件下可被還原成對(duì)應(yīng)的糖醇（polyol），酮糖還原形成了一個(gè)新的手性碳原子，可得到兩種相應(yīng)的糖醇。

還原反應(yīng)29單糖的羰基在適當(dāng)?shù)倪€原條件下可被還原成對(duì)糖分子中的羥基能與有機(jī)酸和一些無(wú)機(jī)酸形成酯，商業(yè)上常將玉米淀粉衍生化生成單酯和雙酯，最典型的是琥珀酸酯、琥珀酸半酯和二淀粉己二酸酯。蔗糖脂肪酸酯是食品中一種常用的乳化劑。D-葡萄糖-6-磷酸酯D-果糖-1，6-二磷酸酯酯化與醚化反應(yīng)30糖分子中的羥基能與有機(jī)酸和一些無(wú)機(jī)酸形成酯，糖中羥基如醇羥基，除能形成酯外還可生成醚。多糖醚化后可明顯改善其性能。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31糖中羥基如醇羥基，除能形成酯外還可生成醚。多糖3.2.3碳水化合物的食品功能性親水功能粘度膠凝作用風(fēng)味結(jié)合功能產(chǎn)生風(fēng)味甜味保健功能323.2.3碳水化合物的食品功能性親水功能粘度膠凝作用風(fēng)碳水化合物含有許多親水性羥基，以氫鍵與水分子相互作用，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(wú)水）0.807.018.4含結(jié)晶水麥芽糖5.055.1未測(cè)無(wú)水乳糖0.541.21.4含結(jié)晶水乳糖5.055.1未測(cè)親水功能33碳水化合物含有許多親水性羥基，以氫鍵與水分子糖醇除了甘露醇、異麥芽酮糖醇，均有一定吸濕性，吸濕性和其自身的純度有關(guān)，一般純度低其吸濕性也高。鑒于糖醇的吸濕性適于制取軟式糕點(diǎn)和膏體的保濕劑，要注意在干燥條件下保存糖醇，以防止吸濕結(jié)塊。多糖在放置在不同的濕度（RH）若干時(shí)間后也能結(jié)合一定的空氣中水分并有較好的持水性，即保濕性（下圖）。茶多糖的吸濕性（左圖RH=81%，中圖RH=43%）與保濕性（右RH=43%）34糖醇除了甘露醇、異麥芽酮糖醇，均有一定吸濕性對(duì)于單糖和雙糖的吸濕性為：果糖、轉(zhuǎn)化糖>葡萄糖、麥芽糖>蔗糖。對(duì)于生產(chǎn)硬糖要求生產(chǎn)材料的吸濕性低，如蔗糖；對(duì)于生產(chǎn)軟糖的材料要求吸濕性要高，如轉(zhuǎn)化糖和果葡糖漿。35對(duì)于單糖和雙糖的吸濕性為：35單糖、糖醇、低聚糖及多糖都有一定的粘度，影響碳水化合物的粘度的因素較多，主要有內(nèi)在因素（如，平均分子量大小、分子鏈形狀等）和外界因素（如，碳水化合物的濃度、溫度等）。多糖溶液的粘度與其相應(yīng)食品的增稠性及膠凝性都有重要關(guān)系，是食品的主要功能性；此外，通過(guò)控制多糖溶液的粘度還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。粘度36單糖、糖醇、低聚糖及多糖都有一定的粘度，影響支鏈多糖在溶液中鏈與鏈之間的相互作用不太明顯，因而分子的溶劑化程度較線(xiàn)性多糖高，更易溶于水。特別是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)空間要小得多，分子之間相互碰撞的頻率也較低，溶液的粘度也就遠(yuǎn)低于相同DP的線(xiàn)性多糖溶液。相同分子質(zhì)量的線(xiàn)性多糖和高度支鏈多糖在溶液中占有的相對(duì)體積37支鏈多糖在溶液中鏈與鏈之間的相互作用不太明顯38在食品加工中，多糖或蛋白質(zhì)等大分子，可通過(guò)氫鍵、疏水相互作用、范德華引力、離子橋接、纏結(jié)或共價(jià)鍵等相互作用，能形成海綿狀的三維網(wǎng)狀凝膠結(jié)構(gòu)。典型的三維網(wǎng)絡(luò)凝膠結(jié)構(gòu)示意圖膠凝作用3838在食品加工中，多糖或蛋白質(zhì)等大分子，可通過(guò)氫鍵、疏水相互環(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(shù)膠在風(fēng)味物顆粒的周?chē)纬梢粚雍衲?，防止水分的吸收、揮發(fā)和化學(xué)氧化造成的損失。對(duì)于噴霧或冷凍干燥脫水的食品，碳水化合物在脫水過(guò)程中對(duì)保持揮發(fā)性風(fēng)味成分起著重要作用，隨著脫水的進(jìn)行，使糖-水的相互作用轉(zhuǎn)變成糖-風(fēng)味劑的相互作用。風(fēng)味結(jié)合功能39環(huán)狀糊精由于內(nèi)部呈非極性環(huán)境，能有效地截留非碳水化合物在非酶褐變過(guò)程中除了產(chǎn)生深顏色類(lèi)黑精色素外，還產(chǎn)成了多種揮發(fā)性物質(zhì)，使食品產(chǎn)生特殊的風(fēng)味，例如花生、咖啡豆在焙烤過(guò)程中產(chǎn)生的褐變風(fēng)味。褐變產(chǎn)物除了能使食品產(chǎn)生風(fēng)味外，它本身可能具有特殊的風(fēng)味或者能增強(qiáng)其他的風(fēng)味，具有這種雙重作用的焦糖化產(chǎn)物是麥芽酚和乙基麥芽酚。糖的熱分解產(chǎn)物有吡喃酮、呋喃、呋喃酮、內(nèi)酯、羰基化合物、酸和酯類(lèi)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。產(chǎn)生風(fēng)味40碳水化合物在非酶褐變過(guò)程中除了產(chǎn)生深顏色類(lèi)黑精色素外所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，某些糖苷、多糖復(fù)合物也有很好的甜度，是賦予食品甜味的主要原因。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甜味糖醇（木糖醇除外）的甜度比蔗糖低，能被人體小腸吸收，但產(chǎn)生熱量比葡萄糖低，是很好的低熱量食品甜味劑。41所有糖、糖醇及低聚糖均有一定甜度，某些糖苷保健功能低聚（果）糖可促進(jìn)小孩腸道雙歧桿菌生長(zhǎng)，促消化。

許多糖苷表現(xiàn)出一定的生物活性。如：黃豆苷（大豆，葛根中含有)）可以促進(jìn)血液循環(huán)，提高腦血流量，對(duì)心血管疾病有顯著療效，治冠心病，腦血栓。銀杏中的有效成分：銀杏黃酮醇苷，具有擴(kuò)張冠狀血管，改善血液循環(huán)42保健功能低聚（果）糖可促進(jìn)小孩腸道雙歧桿菌生

提供人類(lèi)能量的絕大部分提供適宜的質(zhì)地、口感和甜味有利于腸道蠕動(dòng)，促進(jìn)消化活性成分，保健作用食品中碳水化合物的作用43食品中碳水化合物的作用43酶促褐變:以多酚氧化酶催化,使酚類(lèi)物質(zhì)氧化為醌。

美拉德反應(yīng)非酶褐變焦糖化反應(yīng)3.3非酶褐變44酶促褐變:以多酚氧化酶催化,使酚類(lèi)物質(zhì)氧化為醌。美拉德反應(yīng)糖類(lèi)在沒(méi)有含氨基化合物存在時(shí)，加熱到溶點(diǎn)以上也會(huì)變?yōu)楹诤值纳匚镔|(zhì)，這種作用稱(chēng)為焦糖化作用，通常用酸或銨鹽作催化劑。3.3.1焦糖化反應(yīng)（PhenomenaofCaramelization)

焦糖化作用產(chǎn)生的成分可分為二類(lèi)：一類(lèi)是糖的脫水后的聚合產(chǎn)物，即焦糖或稱(chēng)醬色；另一類(lèi)是一些熱降解產(chǎn)物，如揮發(fā)性的醛、酮類(lèi)等物質(zhì)。45糖類(lèi)在沒(méi)有含氨基化合物存在時(shí)，加熱到溶點(diǎn)以上也會(huì)變?yōu)楹诤纸固腔磻?yīng)產(chǎn)生色素的過(guò)程

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)。生成焦糖或醬色環(huán)內(nèi)縮合或聚合裂解產(chǎn)生的揮發(fā)性的醛、酮經(jīng)縮合或聚合—產(chǎn)生深色物質(zhì)。46焦糖化反應(yīng)產(chǎn)生色素的過(guò)程46蔗糖熔融起泡異蔗糖酐-H2O加熱加熱加熱-H2O焦糖酐焦糖素焦糖烯起泡、脫水-H2O-H2O加熱47蔗糖熔融起泡異蔗糖酐-H2O加熱加熱加熱-H2O焦糖酐焦糖素反應(yīng)條件

催化劑：銨鹽、磷酸鹽、蘋(píng)果酸、延胡索酸、檸檬酸、酒石酸等。無(wú)水或濃溶液，溫度150-200℃性質(zhì)

焦糖是一種黑褐色膠態(tài)物質(zhì)，等電點(diǎn)在pH3.0-6.9，甚至低于pH3，粘度100-3000cp，濃度在33-38波美度，pH在2.6-5.6較好。48反應(yīng)條件483.3.2美拉德反應(yīng)(MaillardReaction)也稱(chēng)羰氨反應(yīng)，即指羰基與氨基經(jīng)縮合、聚合生成類(lèi)黑色素的反應(yīng)。對(duì)食品品質(zhì)的影響反應(yīng)機(jī)理（過(guò)程）影響因素在食品加工的應(yīng)用493.3.2美拉德反應(yīng)(MaillardReaction)反應(yīng)分為三個(gè)階段開(kāi)始和引發(fā)階段

a.氨基和羰基縮合b.Amadori分子排疊中間階段c.糖脫水d.糖裂解e.氨基酸降解終了階段f.醇、醛縮合g.胺、醛縮合褐色色素Maillard反應(yīng)機(jī)理（過(guò)程）50反應(yīng)分為三個(gè)階段褐色色素Maillard反應(yīng)機(jī)理（過(guò)程）50羰基碳原子受到氨基氮原子的孤對(duì)電子的親核攻擊，失水閉環(huán)形成葡基胺(glycosylamine)開(kāi)始階段

51羰基碳原子受到氨基氮原子的孤對(duì)電子的親核攻擊，失水閉環(huán)形成葡葡基胺經(jīng)Amadori重排反應(yīng)生成1-氨基-1-脫氧-2-酮糖52葡基胺經(jīng)Amadori重排反應(yīng)生成1-氨基-1-脫氧-2-酮

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖根據(jù)pH值的不同發(fā)生降解，當(dāng)pH值等于或小于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))：中間階段

1,2-烯胺醇3-脫氧已糖醛酮羥甲基呋喃醛（HMF）Amadori產(chǎn)物531-氨基-1-脫氧-2-酮糖根據(jù)pH值的不當(dāng)pH值大于7溫度較低時(shí)

1-氨基-1-脫氧-2-酮糖較易發(fā)生2,3-烯醇化而形成還原酮類(lèi),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（二羰基化合物類(lèi)）：54當(dāng)pH值大于7溫度較低時(shí)54斯特勒克（Strecker）降解反應(yīng)在褐變反應(yīng)中有二氧化碳的放出二氧化碳產(chǎn)生的原因（過(guò)程）在二羰基化合物存在下，氨基酸可發(fā)生脫羧、脫氨作用，成為少一個(gè)碳的醛，氨基則轉(zhuǎn)移到二羰基化合物上（該反應(yīng)稱(chēng)為Strecker降解反應(yīng)）。通過(guò)同位素示蹤法，發(fā)現(xiàn)斯特勒克降解反應(yīng)在褐變反應(yīng)體系中即使不是唯一的，也是主要的產(chǎn)生二氧化碳的來(lái)源。55斯特勒克（Strecker）降解反應(yīng)55終了階段反應(yīng)過(guò)程中形成的醛類(lèi)、酮類(lèi)都不穩(wěn)定，它們可發(fā)生聚合反應(yīng)產(chǎn)生醛醇類(lèi)脫氮聚合物類(lèi)：56終了階段反應(yīng)過(guò)程中形成的醛類(lèi)、酮類(lèi)都不穩(wěn)定，它反應(yīng)條件：氨基酸和還原糖及少量的水參與產(chǎn)物：色素（類(lèi)黑精）風(fēng)味化合物：如麥芽酚、乙基麥芽酚、異麥芽酚特點(diǎn):隨著反應(yīng)的進(jìn)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）；420nm-490nm處有吸收；褐變初期，紫外線(xiàn)吸收增強(qiáng)，伴隨有熒光物質(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。57反應(yīng)條件：氨基酸和還原糖及少量的水參與57糖的種類(lèi)及含量a.五碳糖>六碳糖b.單糖>雙糖c.還原糖含量與褐變成正比氨基酸及其它含氨物種類(lèi)a.含S-S，S-H不易褐變b.有吲哚，苯環(huán)易褐變c.堿性氨基酸易褐變d.氨基在ε-位或在末端者，比α-位易褐變影響Maillard反應(yīng)的因素58糖的種類(lèi)及含量影響Maillard反應(yīng)的因素58溫度升溫易褐變水分褐變需要一定水分pH值pH4-9范圍內(nèi)，隨著pH上升，褐變上升當(dāng)pH≤4時(shí)，褐變反應(yīng)程度較輕微pH在7.8-9.2范圍內(nèi)，褐變較嚴(yán)重金屬離子和亞硫酸鹽氧（間接因素）Ca處理抑制Maillard反應(yīng)59溫度升溫易褐變59不利方面營(yíng)養(yǎng)損失，特別是必須氨基酸損失嚴(yán)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(qiáng)烈的香氣和風(fēng)味，賦予食品特殊氣味和風(fēng)味。Maillard反應(yīng)對(duì)食品品質(zhì)的影響60不利方面Maillard反應(yīng)對(duì)食品品質(zhì)的影響60a.抑制Maillard反應(yīng)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，袋子里放上高效干燥劑。如SiO2等。應(yīng)用SO2硫處理對(duì)防止酶褐變和非酶褐變都很有效。Maillard反應(yīng)在食品加工的應(yīng)用61Maillard反應(yīng)在食品加工的應(yīng)用61保持低pH值常加酸，如檸檬酸，蘋(píng)果酸。其它的處理熱水燙漂除去部分可溶固形物，降低還原糖含量。鈣處理如馬鈴薯淀粉加工中，加Ca(OH)2可以防止褐變，產(chǎn)品白度大大提高。62保持低pH值62b.利用Maillard反應(yīng)在面包生產(chǎn)，咖啡、紅茶、啤酒、糕點(diǎn)、醬油等生產(chǎn)中。產(chǎn)生特殊風(fēng)味，香味通過(guò)控制原材料、溫度及加工方法，可制備各種不同風(fēng)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+谷胱甘肽：烤牛肉香味63b.利用Maillard反應(yīng)63控制溫度葡萄糖+纈氨酸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水煮125種香氣75種香氣烘烤250種香氣150種香氣（土豆）（大麥）64控制溫度643.4食品中重要的多糖3.4.1淀粉3.4.2纖維素3.4.3果膠物質(zhì)653.4食品中重要的多糖3.4.1淀粉3.4.2纖維（6）變性淀粉及其應(yīng)用（1）淀粉粒的特性（2）淀粉的結(jié)構(gòu)（3）淀粉的理化性質(zhì)（4）淀粉的糊化（Gelatinization）（5）淀粉的老化(Retrogradation)3.4.1淀粉66（6）變性淀粉及其應(yīng)用（1）淀粉粒的特性（2）淀粉的結(jié)構(gòu)淀粉在植物細(xì)胞內(nèi)以顆粒狀態(tài)存在，故稱(chēng)淀粉粒。

形狀：圓形、橢圓形、多角形等。

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(xiàn)研究，能產(chǎn)生雙折射及X衍射現(xiàn)象。（1）淀粉粒的特性67淀粉在植物細(xì)胞內(nèi)以顆粒狀態(tài)存在，故稱(chēng)淀粉粒。（1）淀原淀粉和微細(xì)化淀粉偏光顯微鏡照片68原淀粉和微細(xì)化淀粉偏光顯微鏡照片68淀粉光學(xué)顯微鏡照片69淀粉光學(xué)顯微鏡照片697070支鏈淀粉（Amylopectin）（2）淀粉的結(jié)構(gòu)直鏈淀粉（Amylose）71支鏈淀粉（Amylopectin）（2）淀粉的結(jié)構(gòu)直鏈純支鏈淀粉能溶于冷水中，而直鏈淀粉不能：直鏈淀粉能溶于熱水。

無(wú)還原性遇碘呈藍(lán)色，加熱則藍(lán)色消失，冷后呈藍(lán)色。水解：酶解酸解（3）淀粉的理化性質(zhì)72純支鏈淀粉能溶于冷水中，而直鏈淀粉不能：無(wú)還①糊化淀粉粒在適當(dāng)溫度下，在水中溶脹，分裂，形成均勻的糊狀溶液的過(guò)程被稱(chēng)為糊化。其本質(zhì)是微觀結(jié)構(gòu)從有序轉(zhuǎn)變成無(wú)序。②糊化溫度指雙折射消失時(shí)的溫度。糊化溫度不是一個(gè)點(diǎn)，而是一段溫度范圍。（4）淀粉的糊化（Gelatinization）73①糊化（4）淀粉的糊化（Gelatiniz結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉小于支鏈淀粉。Aw：Aw提高，糊化程度提高。糖：高濃度的糖水分子，使淀粉糊化受到抑制。鹽：高濃度的鹽使淀粉糊化受到抑制；低濃度的鹽存在，對(duì)糊化幾乎無(wú)影響。但對(duì)馬鈴薯淀粉例外，因?yàn)樗辛姿峄鶊F(tuán)，低濃度的鹽影響它的電荷效應(yīng)。脂類(lèi)：脂類(lèi)可與淀粉形成包合物，即脂類(lèi)被包含在淀粉螺旋環(huán)內(nèi)，不易從螺旋環(huán)中浸出，并阻止水滲透入淀粉粒。

③影響糊化的因素74結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉小于支鏈淀粉。③影響糊化的因素74酸度：pH<4時(shí)，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時(shí)，幾乎無(wú)影響；pH=10時(shí)，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(kāi)始而淀粉酶尚未被鈍化前，可使淀粉降解（稀化），淀粉酶的這種作用將使淀粉糊化加速。故新米（淀粉酶酶活高）比陳米更易煮爛。75酸度：pH<4時(shí)，淀粉水解為糊精，粘度降低淀④淀粉糊化性質(zhì)的應(yīng)用

“即食”型方便食品“方便面”、“方便米飯”：應(yīng)糊化后瞬時(shí)干燥。76④淀粉糊化性質(zhì)的應(yīng)用76（5）淀粉的老化(Retrogradation)①老化淀粉溶液經(jīng)緩慢冷卻或淀粉凝膠經(jīng)長(zhǎng)期放置，會(huì)變?yōu)椴煌该魃踔廉a(chǎn)生沉淀的現(xiàn)象，被稱(chēng)為淀粉的老化。實(shí)質(zhì)是糊化的后的分子又自動(dòng)排列成序，形成高度致密的、結(jié)晶化的、不溶解性分子微束。77（5）淀粉的老化(Retrogradation)①老化7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(guò)低（10%）或過(guò)高均不易老化；結(jié)構(gòu)：直鏈淀粉比支鏈淀粉易老化；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(lèi)和乳化劑可抗老化，多糖（果膠例外）、蛋白質(zhì)等親水大分子，可與淀粉競(jìng)爭(zhēng)水分子及干擾淀粉分子平行靠攏，從而起到抗老化作用。②影響淀粉老化的因素78②影響淀粉老化的因素78變性淀粉

天然淀粉經(jīng)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)處理、物理處理或酶處理，使某些加工性能得到改善，以適應(yīng)特定的需要，這種淀粉被稱(chēng)為變性淀粉.變性淀粉種類(lèi)物理變性化學(xué)變性（6）變性淀粉及其應(yīng)用79變性淀粉（6）變性淀粉及其應(yīng)用79只使淀粉的物理性質(zhì)發(fā)生改變.如：α-淀粉：將糊化后淀粉迅速干即得.α-淀粉應(yīng)用：方便面、飼料等。①物理變性80只使淀粉的物理性質(zhì)發(fā)生改變.如：①物理變性80

②化學(xué)變性：利用化學(xué)方法進(jìn)行變性氧化淀粉淀粉分子中的羥基能夠被次氯酸鈉、雙氧水、臭氧等氧化物氧化為羧基。優(yōu)點(diǎn)：粘度低，不易凝凍。用途：做增稠劑和糖果成型劑.酸降解淀粉用H2SO4、HCl，使淀粉降解.優(yōu)點(diǎn)：粘度低、老化性大、易皂化。用途：用于軟糖、果凍、糕點(diǎn)生產(chǎn)。81②化學(xué)變性：利用化學(xué)方法進(jìn)行變性81淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交聯(lián)淀粉）淀粉脂：如淀粉磷酸酯（磷酸淀粉）淀粉醚：如羥甲基淀粉（CMS)交聯(lián)淀粉：淀粉在交聯(lián)劑（甲醛)作用下結(jié)合成更大分子。淀粉的接枝共聚物淀粉可以與聚乙烯，聚苯乙烯，聚乙烯醇共混制成淀粉塑料。淀粉塑料有一定的生物降解性，對(duì)解決塑料制品造成的“白色污染”有很大的意義。82淀粉衍生物（淀粉脂、淀粉醚、交聯(lián)淀粉）82纖維素是植物細(xì)胞壁的主要結(jié)構(gòu)成分，對(duì)植物性食品的質(zhì)地影響較大.①結(jié)構(gòu)

由β-(1-4)-D-吡喃葡萄糖單位構(gòu)成。為線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，由無(wú)定型區(qū)和結(jié)晶區(qū)構(gòu)成。3.4.2纖維素833.4.2纖維素83不溶于水無(wú)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(zhǎng)時(shí)間加熱水解。人體不能產(chǎn)生分解纖維素的酶。一些食草動(dòng)物可以消化纖維素。②性質(zhì)84不溶于水②性質(zhì)84是用氫氧化鈉-氯乙酸處理纖維素制成的，一般產(chǎn)物的取代度DS為0.3~0.9，聚合度為500~2000?？膳c蛋白質(zhì)形成復(fù)合物，有助于蛋白質(zhì)食品的增溶，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(duì)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(zhǎng)食品的貨架期。③改性纖維素

羧甲基纖維素(CMC)

85是用氫氧化鈉-氯乙酸處理纖維素制成纖維素羧甲基纖維素鈉鹽86纖維素羧優(yōu)點(diǎn)：熱膠凝性、保濕性好。用途：保濕劑、增稠劑、穩(wěn)定劑。甲基纖維素是纖維素的醚化衍生物，其制備方法與羧甲基纖維素相似，在強(qiáng)堿性條件下將纖維素同三氯甲烷反應(yīng)即得到甲基纖維素（methylcelluose,MC）,取代度依反應(yīng)條件而定，商業(yè)產(chǎn)品的取代度一般為1.1~2.2。甲基纖維素87甲基纖維素是纖維素的醚化衍生物，其制備方法與羧甲基纖維8888微晶纖維素（Microcrystallinecellulose)用稀酸處理纖維素，可以得到極細(xì)的纖維素粉末，稱(chēng)為微晶纖維素。在療效食品中作為無(wú)熱量填充劑。89微晶纖維素（Microcrystallinecellulo

①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。3.4.3果膠物質(zhì)90①結(jié)構(gòu)：D-吡喃半乳糖醛酸以α-1,4苷鍵相連，通以酯化度分類(lèi)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?jǐn)?shù)。

②分類(lèi)91以酯化度分類(lèi)②分類(lèi)91原果膠

：(protopectin）未成熟的果實(shí)和蔬菜中高度甲酯化且不溶于水的果膠物質(zhì)。只存在于植物細(xì)胞壁中，它使果實(shí)，蔬菜保持較硬的質(zhì)地。果膠：(Pectin)部分甲酯化的果膠物質(zhì)，存在于植物汁液中。果膠酸：(Pecticacid)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。92原果膠：(protopectin）92

③果膠的理化性質(zhì)A.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。

B.溶解度：果膠與果膠酸在水中溶解度隨鏈長(zhǎng)增加而減少。

C.粘度：粘度與鏈長(zhǎng)成正比。93③果膠的理化性質(zhì)93④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%，可以形成凝膠。機(jī)制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。94④果膠凝膠的形成94⑤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；完全酯化的聚半乳糖醛酸的甲氧基含量6.32%，以此作為100%酯化度。甲氧基含量>7，稱(chēng)為高甲氧基果膠。甲氧基含量≤7，稱(chēng)為低甲氧基果膠（低果膠酯）95⑤影響凝膠強(qiáng)度的因素95植物樹(shù)膠：阿拉伯膠、黃芹膠、刺梧桐膠按來(lái)源分類(lèi)種子膠：魔芋膠、瓜爾豆膠、豆角膠和落望子膠海藻膠：瓊膠（脂）、鹿角藻膠和褐藻膠3.4.4其他多糖96植物樹(shù)膠：阿拉伯膠、黃芹膠、刺梧桐膠3

魔芋膠魔芋葡甘露聚糖的組成：由D-甘露糖與D-葡萄糖通過(guò)β-1，4糖苷鍵連接而成。性質(zhì)：能溶于水，形成高黏度的假塑性溶液，經(jīng)堿處理脫乙酰后形成彈性凝膠，是一種熱不可逆凝膠。當(dāng)魔芋葡甘露聚